關于石油井下地震儀器及其檢測技術探究

李復(中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院,遼寧 盤錦 124010)

關于石油井下地震儀器及其檢測技術探究

李復(中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院,遼寧 盤錦 124010)

近年來，隨著科學技術與電子工業的發展，石油井下勘探取得了巨大的進步，同時，井下勘探手段與技術也呈現出多樣化的發展趨勢，垂直地震剖面測井儀是較為常用的一種石油井下地震儀器，也取得了很大的轉變，已經從單級模擬傳輸轉變為多級數字傳輸，同時垂直地震剖面勘探方法也已經從單純求速度轉變為高分辨率的二維或三維成像。本篇論文中，筆者以垂直地震剖面測井儀為例，對石油井下地震儀器及其檢測技術進行了分析與探討，以供參考。

石油；井下地震儀器；技術

在市場經濟迅速發展的背景下，石油資源在我國的應用范圍逐漸擴大，同時各行各業對石油資源的需求量也在不斷提高，因此，油氣藏的高效、安全勘探與開發已經成為了人們越來越關注與重視的熱點問題[1]。

1 多級數字垂直地震剖面儀器

垂直地震剖面勘探方法是上個世紀90年代初所興起的，大大提高了分辨率，也可以使波受近地表層的影響從雙程轉變為單程。相比較于地面地震資料，3D垂直地震剖面勘探的分辨率、信噪比更高，同時也可以實現深度域成像、提高三維速度場的準確度以及提供質量較高的多波數據體，此外，還能實現時間-深度不確定性的有效降低、各向異性的量化、對裂隙分布進行準確檢測，開展含油氣預測、實現多解性的降低。現階段，垂直地震剖面、井間地震儀器主要分為2類，一是井下模擬多極垂直地震剖面系統，二是井下數字多級垂直地震剖面系統，前者應用的是3、4分量動圈檢波器以及單分量井下檢波器，級數最大為160級，后者應用的是3、4分量動圈檢波器，級數最大為32級。國內使用最多的是法國sercel公司的垂直地震剖面產品，同時也是國內唯一使用過的多級數字垂直地震剖面儀器，通常情況下國內使用的是四級下井[2]。現階段，隨鉆垂直地震剖面技術逐漸興起，且正在迅速發展，隨鉆垂直地震剖面技術指的是，震源為鉆頭震動，在地面上實施逆向垂直地震剖面觀測，計算機對信號進行處理、解釋之后，就可以對鉆頭前方的井下地層情況進行預測。

圖1 多級數字垂直地震剖面儀器的組成

通常情況下，多級數字垂直地震剖面儀器系統主要由三個部分組成，即井下儀器、地面儀器以及輔助設備(如圖1所示)。采集井下地震數據的時候，將井下接收器通過測井電纜絞車下方到井下設計深度，在震源同步系統的作用下，地面儀器啟動震源，將地震波激發；然后地震波就可以進行地層傳播，同時以反射波、直達波等不同的方式，被多級井下接收器先后接收，從而采集到相應的數據，之后通過電纜將數據傳送給地面儀器，地面儀器對數據進行記錄，經過多次重復采集以及不斷調整井下接收器的位置及深度，得到不同的數據，這些數據便可以有效對井下垂直地震剖面進行處理、解釋。

2 石油井下地震儀器的相關技術

對于多級數字垂直地震剖面儀器來說，其通常情況下是在井下的高溫、高壓環境中運行，基于這樣的原因，石油井下地震儀器設計、制造過程中，關鍵技術主要有以下幾點：第一，井下高溫、高壓工作環境中的數據采集技術、24位模擬/數字轉換器技術；第二，7000米長距離數據高速傳輸及供電技術；第三，采集站同步采集時斷T.B一致性技術；第四，多級機械推靠設計及可靠性技術、級間多芯鎧裝電纜的密封技術。

首先，對于地面儀器來說，相關技術主要包括人機界面軟件、輔助道采集、工控機與井下數傳接口技術，同時，還有數據采集軟件、數據處理軟件、數據顯示軟件、數據存儲或記錄軟件以及打印或繪圖軟件，此外還包括質量控制軟件、電源控制軟件以及推靠等。對于多級數字垂直地震剖面系統來說，其可根據面向對象的理念架構，進行VC++6.0編程。基于這樣的原因，其具有以下優勢：第一，采用模塊化設計、面向對象，擴展性、繼承性良好；第二，用戶界面友好、實用、簡捷；第三，兼容性良好，支持多種繪圖儀、打印機，可打印輸出測試報表、數據波形；第四，具有良好的數據抽道能力、極性反轉功能以及單站三分量道數據交換能力；第五，數據可用SEG-Y格式進行存儲，同時支持多種存儲介質，包括硬盤、光盤等。

其次，對于井下儀器來說，包括高溫高壓數據采集站、7000米長距離數據高速傳輸及直流供電技術的研制、多級機械推靠設計及可靠性技術設計、高溫檢波器及級間多芯鎧裝電纜的密封設計四個方面的內容[3]。通常情況下，井下儀器的技術指標要求主要包括以下幾個方面：第一，溫度≥150攝氏度；第二，壓力≥100兆帕；第三，推靠力≥60千克；第四，采用數字傳輸方式；第五，傳輸率≥320千字節/秒；第六，A/D=24BIT；第七，采樣率分別為0.25毫秒、0.5毫秒、1毫秒、2毫秒；第八，動態范圍為110dB。

3 結語

綜上所述，提高油氣采收率是油氣藏開發過程中的核心問題，為實現油氣采收率的提高，必須有效解決較小尺度的非均質性地質問題，然而，就現階段的地面地震資料來說，其分辨率較低，從而無法解決較小尺度的非均質性地質問題。基于此，必須加強對石油井下地震儀器及其技術的研究。

[1]李麗,羅新恒,關作金,范曉勇.我國井下甚寬頻帶地震儀研制與應用開發新進展[J].國際地震動態,2016,(10):1-3.

[2]吳海.防爆無纜遙測地震儀在煤礦槽波勘探中的應用[J].煤田地質與勘探,2014,(04):86-89.

[3]雷小青,潘中印,馬啟曉.淺談石油井下地震儀器技術[J].石油儀器,2010,(03):23-25+100.

李復(1969- )，男，工程師，主要從事試井技術研究及測試新技術研發工作。