可控震源在VSP測井中的應(yīng)用研究探討

王建杰

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，人們對于地下開采工作的認(rèn)識也在不斷增強(qiáng)，對地下開采之中需重點關(guān)注的安全工作也日益重視。為了保障開采過程的安全，在實際的運行過程中，一般會使用可控震源技術(shù)，尤其在VSP測井之中，這種技術(shù)有著非常強(qiáng)的實用性。通過可控震源技術(shù)可以有效勘測物體內(nèi)部的具體情況，為開采工作提供全面而有效的勘測數(shù)據(jù)，從而保證開采工作能夠安全順利地實施。本文著重探討可控震源在VSP測井中的應(yīng)用途徑，希望為相關(guān)從業(yè)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：可控震源;VSP地下測井;研究

引言：

VSP（Vertical Seismic Profiling）即垂直地震剖面，就是把震源放在井中，檢波器放地面，或者把震源放地面，接收器放井中，通過波的傳播原理對地下的情況作出監(jiān)測，是地震測井的一個分支。在使用的時候，實際上就是通過震源發(fā)出的波到達(dá)接收器的時間，對地下情況做出數(shù)據(jù)檢測?？煽卣鹪淳褪鞘褂每煽刂频恼饎觼硗瓿蓪Φ叵碌母鞣N信號的接收，從而實現(xiàn)當(dāng)前對于地下震源的分析，了解地下的情況?？傊琕SP測井技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前常用的一種地下監(jiān)測方法，可以幫助人們充分了解地下狀況，保證后續(xù)工程能夠順利開展。

一、可控震源的分析

可控震源是一種車載機(jī)械裝置。地面儀器向其發(fā)送控制信號，振子內(nèi)部電路根據(jù)控制信號產(chǎn)生所需的掃描頻率信號。通過控制液壓伺服系統(tǒng)，帶動激振器振動，將持續(xù)時間長的振動信號作為激勵源送入地下，產(chǎn)生地震波。當(dāng)掃頻信號送入地下時，地面儀器同時記錄震源的掃頻信號（參考信號）和井下檢波器和小波檢波器的信號。由于掃描頻率信號的持續(xù)時間很長，每層反射脈沖信號的持續(xù)時間也很長。它們疊加在一起后，肉眼是無法區(qū)分的。但是，當(dāng)我們將參考信號與原始軌跡進(jìn)行互相關(guān)時，根據(jù)掃描頻率信號自相關(guān)函數(shù)的特點，互相關(guān)后記錄曲線VSP記錄上會出現(xiàn)三個短脈沖，它們是互相關(guān)聯(lián)的。參考信號與初至波信號、反射層信號之間的相關(guān)函數(shù)圖。三個短脈沖最大值對應(yīng)的時間分別為初破和兩個反射波到達(dá)井下檢波器的時間。

二、可控震源的子波特性

小波可以由其幅度譜和相位譜來定義。相位譜的類型可以是零相位、恒定相位、最小相位、混合相位等。振子的小波是掃描信號的自相關(guān)。理論上證明它是一個零相位信號。零相位子波在使用中具有多重優(yōu)點：

首先，在相同帶寬下，零相位小波的旁瓣比最小相位小波的旁瓣小，也可以理解為能量集中在很窄的時間范圍內(nèi)，所以分辨率高。如果最小相位小波和零相位小波的帶寬為0-50Hz，持續(xù)時間為300ms，但零相位小波的最大到零值只有150ms，旁瓣幅度也很小;最小相位小波從最大值到零需要300ms，旁瓣幅度也很大。如果地層為150ms，零相位小波可以區(qū)分地層，但最小相位不能有效進(jìn)行分辨。

其次，在實際的實驗之中，對三種零相位子波進(jìn)行了分析，其中三組相距分別為40ms、20ms以及16ms，最終可以了解到零相位小波的脈沖反射時間出現(xiàn)在零相位小波的峰值處，而最小相位小波的脈沖反射時間出現(xiàn)在小波的起飛處。在實際地震記錄中，由于干擾背景，無法準(zhǔn)確判斷最小相位小波產(chǎn)生的反射波的起飛點。

同時在實際的檢查中還發(fā)現(xiàn)，在兩個種子波對薄層的分辨率之中。對于兩個相距16ms的尖脈沖，不能顯示三個最小相位小波，但零相位子波仍能顯示出兩個明顯分離的極值。結(jié)果表明，零相位小波比最小相位小波具有一定的優(yōu)勢。綜上可以了解到，由于VSP采集的特殊性，對源激發(fā)的一致性和可重復(fù)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

以某地實地測井工程為例，在探井施工過程中，下部采用炸藥作為激發(fā)源，上部采用振動器作為激發(fā)源。通過對比兩種來源獲得的數(shù)據(jù)，可以看出，振子獲得的數(shù)據(jù)首破時序規(guī)律，能量一致性好，波群特征明顯：一次向上反射波且觀測到多次波，波群連續(xù)性好，剖面整體信噪比高;爆源獲得的數(shù)據(jù)在時間序列一致性和初爆能量一致性方面明顯不如可控震源，但能量更強(qiáng)，波群特征明顯。觀測到向上反射波和多次波，波群連續(xù)性一般，剖面整體分辨率高于震源。在本次工程中，對炸藥震源的使用有了一個清楚地認(rèn)識。

其中在求取速度方面，建立時間深度關(guān)系，準(zhǔn)確計算平均速度和區(qū)間速度，建立速度模型，校準(zhǔn)聲波測井曲線。最重要的參數(shù)是第一次休息的開始時間。振動器在一致性上優(yōu)于炸藥源，因此可以提供更準(zhǔn)確可靠的初段時間，其獲取速度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高于炸藥源。同時在VSP測井工程之中，對于震波的能量，波形是否一致的內(nèi)容進(jìn)行了基礎(chǔ)的分析，了解到在處理恒定波形的源時，必須利用小波檢波器提供的參考信號來校正和消除源小波的初始能量差，使衰減系數(shù)存在一定的誤差。振動器在能量和波形一致性方面比爆炸源要好得多。顯然，它可以更準(zhǔn)確地分析地震波的衰減規(guī)律。由于炸藥源的頻譜性能優(yōu)于振子，炸藥激發(fā)的VSPLOG記錄可以顯示更多的波群信息，分辨率高于振子。對于地震反射器地質(zhì)層位的精確標(biāo)定，爆炸源比振動器更具優(yōu)勢。

四、結(jié)論分析

首先，在使用可控震源的時候，可以有效獲得較高的一致性和重復(fù)性的地震子波，這樣可以對地下的情況作出充分的分析，并且多次數(shù)據(jù)的對比也能夠讓最終的掌握情況更加順暢，從而保證當(dāng)前的測井工程能夠順利地開展與實施。

其次，在可控震源子波使用中，一般情況下表現(xiàn)為零相位子波。在使用的時候，零相位子波本身具備較強(qiáng)的優(yōu)勢，在實際應(yīng)用中，能夠取得更好的使用效果。相較于冒充震源的最小相位子波，本身具備分辨底層更加多樣，準(zhǔn)確判斷起跳點以及極之較為明確的特點，因此在使用的時候能夠更加準(zhǔn)確反映情況，對于當(dāng)前的測井工程來說有著重要的意義。

最后，就是在可控震源是引用的時候，主要表現(xiàn)的方式為連續(xù)的振動弱功率震源。在使用的時候，本身的用力筆記較低，且可以進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，在使用的時候，不會因為本身的震波問題導(dǎo)致巖層遭到破壞，還能夠?qū)Νh(huán)境起到保護(hù)的作用。因此，在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)下，可控震源在VPS測井中有著更為廣泛的應(yīng)用前景。同時，這種方法應(yīng)用簡單，對環(huán)境要求低，可以在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行使用，兼顧了實用性和便利性。從經(jīng)濟(jì)角度看，可控震源的方式有著較強(qiáng)的施工效率，有助于成本控制。

五、結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前的測井工程施工之中，使用可控震源進(jìn)行VSP測井工程，能夠保證自身的高精確度，對環(huán)境造成的壓力也比較小，并且在使用過程中，本身的施工效率非常高，能夠有效地應(yīng)對多種地形情況，所以可以廣泛進(jìn)行使用。在高分辨率的VSP測井工程和專項的VSP項目中，應(yīng)該考慮炸藥震源，二者之間的使用內(nèi)容是不相同的，所以采用這樣的方式，可以更好符合施工需求，從而保證施工工作的完善。

參考文獻(xiàn)：

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