可控震源在VSP测井中的应用研究探讨

王建杰

摘要：随着我国经济和科技的发展，人们对于地下开采工作的认识也在不断增强，对地下开采之中需重点关注的安全工作也日益重视。为了保障开采过程的安全，在实际的运行过程中，一般会使用可控震源技术，尤其在VSP测井之中，这种技术有着非常强的实用性。通过可控震源技术可以有效勘测物体内部的具体情况，为开采工作提供全面而有效的勘测数据，从而保证开采工作能够安全顺利地实施。本文着重探讨可控震源在VSP测井中的应用途径，希望为相关从业人员提供一定的参考。

关键词：可控震源;VSP地下测井;研究

引言：

VSP（Vertical Seismic Profiling）即垂直地震剖面，就是把震源放在井中，检波器放地面，或者把震源放地面，接收器放井中，通过波的传播原理对地下的情况作出监测，是地震测井的一个分支。在使用的时候，实际上就是通过震源发出的波到达接收器的时间，对地下情况做出数据检测。可控震源就是使用可控制的震动来完成对地下的各种信号的接收，从而实现当前对于地下震源的分析，了解地下的情况。总之，VSP测井技术已经成为当前常用的一种地下监测方法，可以帮助人们充分了解地下状况，保证后续工程能够顺利开展。

一、可控震源的分析

可控震源是一种车载机械装置。地面仪器向其发送控制信号，振子内部电路根据控制信号产生所需的扫描频率信号。通过控制液压伺服系统，带动激振器振动，将持续时间长的振动信号作为激励源送入地下，产生地震波。当扫频信号送入地下时，地面仪器同时记录震源的扫频信号（参考信号）和井下检波器和小波检波器的信号。由于扫描频率信号的持续时间很长，每层反射脉冲信号的持续时间也很长。它们叠加在一起后，肉眼是无法区分的。但是，当我们将参考信号与原始轨迹进行互相关时，根据扫描频率信号自相关函数的特点，互相关后记录曲线VSP记录上会出现三个短脉冲，它们是互相关联的。参考信号与初至波信号、反射层信号之间的相关函数图。三个短脉冲最大值对应的时间分别为初破和两个反射波到达井下检波器的时间。

二、可控震源的子波特性

小波可以由其幅度谱和相位谱来定义。相位谱的类型可以是零相位、恒定相位、最小相位、混合相位等。振子的小波是扫描信号的自相关。理论上证明它是一个零相位信号。零相位子波在使用中具有多重优点：

首先，在相同带宽下，零相位小波的旁瓣比最小相位小波的旁瓣小，也可以理解为能量集中在很窄的时间范围内，所以分辨率高。如果最小相位小波和零相位小波的带宽为0-50Hz，持续时间为300ms，但零相位小波的最大到零值只有150ms，旁瓣幅度也很小;最小相位小波从最大值到零需要300ms，旁瓣幅度也很大。如果地层为150ms，零相位小波可以区分地层，但最小相位不能有效进行分辨。

其次，在实际的实验之中，对三种零相位子波进行了分析，其中三组相距分别为40ms、20ms以及16ms，最终可以了解到零相位小波的脉冲反射时间出现在零相位小波的峰值处，而最小相位小波的脉冲反射时间出现在小波的起飞处。在实际地震记录中，由于干扰背景，无法准确判断最小相位小波产生的反射波的起飞点。

同时在实际的检查中还发现，在两个种子波对薄层的分辨率之中。对于两个相距16ms的尖脉冲，不能显示三个最小相位小波，但零相位子波仍能显示出两个明显分离的极值。结果表明，零相位小波比最小相位小波具有一定的优势。综上可以了解到，由于VSP采集的特殊性，对源激发的一致性和可重复性要求很高。振子小波的初破一致性、波形一致性和能量一致性都很好。

三、可控震源分析

以某地实地测井工程为例，在探井施工过程中，下部采用炸药作为激发源，上部采用振动器作为激发源。通过对比两种来源获得的数据，可以看出，振子获得的数据首破时序规律，能量一致性好，波群特征明显：一次向上反射波且观测到多次波，波群连续性好，剖面整体信噪比高;爆源获得的数据在时间序列一致性和初爆能量一致性方面明显不如可控震源，但能量更强，波群特征明显。观测到向上反射波和多次波，波群连续性一般，剖面整体分辨率高于震源。在本次工程中，对炸药震源的使用有了一个清楚地认识。

其中在求取速度方面，建立时间深度关系，准确计算平均速度和区间速度，建立速度模型，校准声波测井曲线。最重要的参数是第一次休息的开始时间。振动器在一致性上优于炸药源，因此可以提供更准确可靠的初段时间，其获取速度数据的准确性高于炸药源。同时在VSP测井工程之中，对于震波的能量，波形是否一致的内容进行了基础的分析，了解到在处理恒定波形的源时，必须利用小波检波器提供的参考信号来校正和消除源小波的初始能量差，使衰减系数存在一定的误差。振动器在能量和波形一致性方面比爆炸源要好得多。显然，它可以更准确地分析地震波的衰减规律。由于炸药源的频谱性能优于振子，炸药激发的VSPLOG记录可以显示更多的波群信息，分辨率高于振子。对于地震反射器地质层位的精确标定，爆炸源比振动器更具优势。

四、结论分析

首先，在使用可控震源的时候，可以有效获得较高的一致性和重复性的地震子波，这样可以对地下的情况作出充分的分析，并且多次数据的对比也能够让最终的掌握情况更加顺畅，从而保证当前的测井工程能够顺利地开展与实施。

其次，在可控震源子波使用中，一般情况下表现为零相位子波。在使用的时候，零相位子波本身具备较强的优势，在实际应用中，能够取得更好的使用效果。相较于冒充震源的最小相位子波，本身具备分辨底层更加多样，准确判断起跳点以及极之较为明确的特点，因此在使用的时候能够更加准确反映情况，对于当前的测井工程来说有着重要的意义。

最后，就是在可控震源是引用的时候，主要表现的方式为连续的振动弱功率震源。在使用的时候，本身的用力笔记较低，且可以进行有效的调节，在使用的时候，不会因为本身的震波问题导致岩层遭到破坏，还能够对环境起到保护的作用。因此，在强调可持续发展的当下，可控震源在VPS测井中有着更为广泛的应用前景。同时，这种方法应用简单，对环境要求低，可以在复杂环境下进行使用，兼顾了实用性和便利性。从经济角度看，可控震源的方式有着较强的施工效率，有助于成本控制。

五、结束语

綜上所述，在当前的测井工程施工之中，使用可控震源进行VSP测井工程，能够保证自身的高精确度，对环境造成的压力也比较小，并且在使用过程中，本身的施工效率非常高，能够有效地应对多种地形情况，所以可以广泛进行使用。在高分辨率的VSP测井工程和专项的VSP项目中，应该考虑炸药震源，二者之间的使用内容是不相同的，所以采用这样的方式，可以更好符合施工需求，从而保证施工工作的完善。

参考文献：

[1]贺跃宏.VSP测井中可控震源信息的野外采集方法[J].石化技术，2018，25（06）：56.

[2]脱霞庆.VSP测井中引进设备的消化吸收及应用研究[J].石油物探装备，1991（00）：25-31.