关于石油井下地震仪器及其检测技术探究

李复(中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院,辽宁 盘锦 124010)

关于石油井下地震仪器及其检测技术探究

李复(中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院,辽宁 盘锦 124010)

近年来，随着科学技术与电子工业的发展，石油井下勘探取得了巨大的进步，同时，井下勘探手段与技术也呈现出多样化的发展趋势，垂直地震剖面测井仪是较为常用的一种石油井下地震仪器，也取得了很大的转变，已经从单级模拟传输转变为多级数字传输，同时垂直地震剖面勘探方法也已经从单纯求速度转变为高分辨率的二维或三维成像。本篇论文中，笔者以垂直地震剖面测井仪为例，对石油井下地震仪器及其检测技术进行了分析与探讨，以供参考。

石油；井下地震仪器；技术

在市场经济迅速发展的背景下，石油资源在我国的应用范围逐渐扩大，同时各行各业对石油资源的需求量也在不断提高，因此，油气藏的高效、安全勘探与开发已经成为了人们越来越关注与重视的热点问题[1]。

1 多级数字垂直地震剖面仪器

垂直地震剖面勘探方法是上个世纪90年代初所兴起的，大大提高了分辨率，也可以使波受近地表层的影响从双程转变为单程。相比较于地面地震资料，3D垂直地震剖面勘探的分辨率、信噪比更高，同时也可以实现深度域成像、提高三维速度场的准确度以及提供质量较高的多波数据体，此外，还能实现时间-深度不确定性的有效降低、各向异性的量化、对裂隙分布进行准确检测，开展含油气预测、实现多解性的降低。现阶段，垂直地震剖面、井间地震仪器主要分为2类，一是井下模拟多极垂直地震剖面系统，二是井下数字多级垂直地震剖面系统，前者应用的是3、4分量动圈检波器以及单分量井下检波器，级数最大为160级，后者应用的是3、4分量动圈检波器，级数最大为32级。国内使用最多的是法国sercel公司的垂直地震剖面产品，同时也是国内唯一使用过的多级数字垂直地震剖面仪器，通常情况下国内使用的是四级下井[2]。现阶段，随钻垂直地震剖面技术逐渐兴起，且正在迅速发展，随钻垂直地震剖面技术指的是，震源为钻头震动，在地面上实施逆向垂直地震剖面观测，计算机对信号进行处理、解释之后，就可以对钻头前方的井下地层情况进行预测。

图1 多级数字垂直地震剖面仪器的组成

通常情况下，多级数字垂直地震剖面仪器系统主要由三个部分组成，即井下仪器、地面仪器以及辅助设备(如图1所示)。采集井下地震数据的时候，将井下接收器通过测井电缆绞车下方到井下设计深度，在震源同步系统的作用下，地面仪器启动震源，将地震波激发；然后地震波就可以进行地层传播，同时以反射波、直达波等不同的方式，被多级井下接收器先后接收，从而采集到相应的数据，之后通过电缆将数据传送给地面仪器，地面仪器对数据进行记录，经过多次重复采集以及不断调整井下接收器的位置及深度，得到不同的数据，这些数据便可以有效对井下垂直地震剖面进行处理、解释。

2 石油井下地震仪器的相关技术

对于多级数字垂直地震剖面仪器来说，其通常情况下是在井下的高温、高压环境中运行，基于这样的原因，石油井下地震仪器设计、制造过程中，关键技术主要有以下几点：第一，井下高温、高压工作环境中的数据采集技术、24位模拟/数字转换器技术；第二，7000米长距离数据高速传输及供电技术；第三，采集站同步采集时断T.B一致性技术；第四，多级机械推靠设计及可靠性技术、级间多芯铠装电缆的密封技术。

首先，对于地面仪器来说，相关技术主要包括人机界面软件、辅助道采集、工控机与井下数传接口技术，同时，还有数据采集软件、数据处理软件、数据显示软件、数据存储或记录软件以及打印或绘图软件，此外还包括质量控制软件、电源控制软件以及推靠等。对于多级数字垂直地震剖面系统来说，其可根据面向对象的理念架构，进行VC++6.0编程。基于这样的原因，其具有以下优势：第一，采用模块化设计、面向对象，扩展性、继承性良好；第二，用户界面友好、实用、简捷；第三，兼容性良好，支持多种绘图仪、打印机，可打印输出测试报表、数据波形；第四，具有良好的数据抽道能力、极性反转功能以及单站三分量道数据交换能力；第五，数据可用SEG-Y格式进行存储，同时支持多种存储介质，包括硬盘、光盘等。

其次，对于井下仪器来说，包括高温高压数据采集站、7000米长距离数据高速传输及直流供电技术的研制、多级机械推靠设计及可靠性技术设计、高温检波器及级间多芯铠装电缆的密封设计四个方面的内容[3]。通常情况下，井下仪器的技术指标要求主要包括以下几个方面：第一，温度≥150摄氏度；第二，压力≥100兆帕；第三，推靠力≥60千克；第四，采用数字传输方式；第五，传输率≥320千字节/秒；第六，A/D=24BIT；第七，采样率分别为0.25毫秒、0.5毫秒、1毫秒、2毫秒；第八，动态范围为110dB。

3 结语

综上所述，提高油气采收率是油气藏开发过程中的核心问题，为实现油气采收率的提高，必须有效解决较小尺度的非均质性地质问题，然而，就现阶段的地面地震资料来说，其分辨率较低，从而无法解决较小尺度的非均质性地质问题。基于此，必须加强对石油井下地震仪器及其技术的研究。

[1]李丽,罗新恒,关作金,范晓勇.我国井下甚宽频带地震仪研制与应用开发新进展[J].国际地震动态,2016,(10):1-3.

[2]吴海.防爆无缆遥测地震仪在煤矿槽波勘探中的应用[J].煤田地质与勘探,2014,(04):86-89.

[3]雷小青,潘中印,马启晓.浅谈石油井下地震仪器技术[J].石油仪器,2010,(03):23-25+100.

李复(1969- )，男，工程师，主要从事试井技术研究及测试新技术研发工作。