随钻测量技术

题目：三维地震技术及其应用 第一讲 三维地震技术概述 第二讲 三维地震技术在勘探中的应用 第三讲 三维地震技术在开发中的应用 第四讲 随钻测量技术 第四讲 随钻测量技术 (一、概述 二、随钻地震的基本原理 三、随钻地震资料的应用 第四讲 随钻测量技术 一、概述 20世纪 90 年代以来，井下测量技术得到了飞速的发展。在继续完善随钻测量（ 术的同时，又发展了随钻测井系统（ 地质导向工具（ 随钻地震技术（ 项最新技术。 简介如下。 第四讲 随钻测量技术 1、随 钻 测井系统（ 在钻头以上的下部钻柱安装有下述 4种测井短节 : （ 1）近钻头电阻率测井短节； （ 2）补偿 双 电阻率测井短节； （ 3）补偿中子密度测井短节 ; （ 4）方位中子密度测井短节 。 这样在钻进时可 随时获得所钻地层的电阻率 和中子密度等资料，在地层还未被污染损害之前，进行实时测量，使信息更为真实和可靠 。 第四讲 随钻测量技术 2、地质导向工具（ 在使用 同时，还加有方位电阻率 、 伽马射线、地层倾角仪和钻头转速计等井下测量仪表 。 3、 随钻综合评价和测井系统（ 美国 司把 术结合起来， 提出了商业化 系统，即随钻综合评价和测井系统 。 上述 先进技术均在井下 测 量 ，需要解决与完善数据传输技术，必须适应井下高温高压 、 强烈振动等恶劣环境的影响 。 第四讲 随钻测量技术 4、随钻地震（ 这是在传统的地面地震勘探方法和现已成熟的垂直地震剖面 (基础上，结合钻井工程发展起来的一项交叉学科的新技术 。 在钻杆的 顶部 、 井附近的地表埋置检波器 ， 分别接收经钻杆 、 地层传输的钻头振动的信号 。 这些振动信息经加工处理 ， 可以实时获得各种地层参数 （ 如层速度 、钻头前方反射界面的深度等 ）， 对井眼轨迹测量和控制 、 发现和保护油气层 、 油藏描述 、 井间地震等技术有突破性的发展。 第四讲 随钻测量技术 国际上，意大利 司、美国雪夫隆公司、法国斯仑贝谢测井公司等先后进行了多次随钻地震资料采集试验。 90 年代中期，意大利 5000现了钻井现场指导和预测钻井。之后，意大利的国对随钻地震技术中的原理、处理方法等关键内容进行了系统的理论研究、计算机仿真、自适应模拟等。 1996年在江汉油田范 3井 2250实该技术是可行的。此后的工作是深入基础理论研究、完善理论模型、加速现场试验、建立随钻地震一体化的数据采集、处理与分析及实时提供钻井地质信息和动态监控参数的轻便实用系统。 第四讲 随钻测量技术 随钻地震技术的优点是：不损失钻井时间， 不影响钻进 ， 没有井下风险 ， 不用任何专门井下设备 ， 资料采集过程与钻井过程互不影响。 随钻地震获取的信息是油藏未被污染的原始参数，这对保护油气层和油藏描述等工作具有重要价值。 与常规 比 ， 随钻地震具有实时测量和简化施工等许多优越性 ， 对提高我国石油勘探开发速度和钻井效益具有重要的意义。 第四讲 随钻测量技术 二、随钻地震的基本原理 1、方法原理 随钻地震的基础是钻头激发的地震波。在钻井过程中 ，旋转钻头冲击井底岩石产生振动，形成钻头波场 。而钻头波的形成又取决于钻头类型、钻井方式、井眼结构、地层性质以及钻具动力、转速等因素。 常规旋转牙轮式钻头产生的钻头信号属于纵横波混合类型震源信号 ，比较适合于三分量检波器接收 。 下图是 第四讲 随钻测量技术 第四讲 随钻测量技术 间部位是三个相互正交的三分量检波器，上下两端为压力检波器。 随钻地震示意图 地面检波器 采集处理 一体化系统 第四讲 随钻测量技术 钻头波沿着钻杆自下而上传播 ， 钻杆顶端安装的参考传感器 （如 加速度计、检波器等 ）， 首先接收到向上传播的钻头波 ，称为参考信号。 同时钻头波向地层中传播 ， 以直达波和反射波的形式到达地面或海底检波器 ； 而布置在地面或海底检波器接收到来自地层的各种地震波 ， 如直达波、反射波和多种干扰波 （如下图所示）。 也可将检波器布设在附近的井眼里 ， 实现井间地震观测 。 随钻地震是在强噪声背景下完成资料采集的 。 原始资料中 既 包含有用信息 ， 也包含各种相干和随机噪声 。 有用信息往往被噪声掩盖 。 随钻地震资料处理的重点是消除干扰和提取最佳钻头信号。 第四讲 随钻测量技术 由钻杆上采集到的信号通常称为参考信号或导航信号，将参考信号经过预处理后与地面检波器的信号进行互相关和时移以及各种去噪处理，可以得到与逆 随钻地震的基本原理示意图 第四讲 随钻测量技术 在随钻地震的记录期间，钻头是不断前进的。由于钻井的进尺与波在地层中传播速度相比小得多，可以忽略不计，可认为记录期间的钻头深度不变。即随钻记录、实时处理的随钻地震数据可以反映当时钻头所处的位置以及振动状况等。随着钻头沿井轴不断前进，利用随钻地震技术就可将实钻井身轨迹中每一点的动态情况及时搞清楚。 第四讲 随钻测量技术 2、随钻地震的数据采集 钻头震源区别于其它物探方法中的人工震源。钻头的冲击力产生纵波 (P 波 ) , 它沿着井轴方向传播 , 偏离井轴方向能量减小 , 同时产生横波分量 ( , 它沿着井底平面径向 (垂直井轴方向 ) 传播 , 偏离井底平面能量减小。钻头的旋转力产生横波水平分量 ( ) , 它沿着井底平面径向传播 , 其质点方向与 的质点方向垂直。以 P 波为例 , 钻头信号是一个随机信号，其强度与钻头接触的地层性质及钻头类型有关。比较坚硬的地层信号较强 ; 比较松软的地层 , 钻头振动信号弱。对于一般地层 , 钻头产生的振动波能量虽然有强弱之别 , 但振动的能量足以从井底传播到地面被记录下来加以应用。 第四讲 随钻测量技术 随钻地震系统组成示意图 第四讲 随钻测量技术 由于钻机与钻杆的存在，还有钻机波、钻杆多次波、钻具组合多次波等次生波。这些次生波都有各自的传播路径和传播规律。可以用时距方程来表示，也可用计算机模拟它们的时距曲线。随钻地震的采集是在井场周围的地面埋置地震检波器，接收来自地下的钻头振动信息。通常检波器是按一条直线等距布置，进行二维观测；也可按面积布置，进行三维观测。由于随钻地震的采集是在有井壁碰撞、泵、发电机及动力设备、车辆及人为因素等强噪声的背景下进行的，所以要进行干扰波分析。在观测方法中通过检波器组合和增加接收排列的偏移距来消除地表干扰波（主要是面波）。 第四讲 随钻测量技术 第四讲 随钻测量技术 钻头辐射模式以及波的传播示意图 3、 照下图） 由钻杆连接的钻头作为地震震源； 井下采集的 4头信息以遥测实时方式传送到地面。 钻头在第一目标层段的采集数据用来确定钻头相对地面地震的位置，计算层速度，进行目标层的初始深度预测。 在地面下载每节钻杆所储存的波形数据，以便后续处理和质量监控 ,获取层速度 ,生成 地面地震与 移、相位校正 ,使地面地震匹配于除深度误差 ,使两种资料预测的深度相同。 用于预测钻头位置以下地层的速度通常根据 该速度在钻进过程中不断修改 ,实现目标深度的精确预测。 速度资料具有许多应用，如孔隙压力模型校正等。 第四讲 随钻测量技术 第四讲 随钻测量技术 4、随钻地震资料的处理 随钻地震是在强噪声背景下完成资料采集的，故原始资料中既包含有用信息，也包含各种相干和随机的噪声。随钻地震资料处理的重点是消除干扰和提取最佳钻头信号。 由于随钻地震是反向 以将常规 是，随钻地震资料处理具有它的特殊性，即相关处理和反褶积。 第四讲 随钻测量技术 随钻地震数据处理流程 第四讲 随钻测量技术 第四讲 随钻测量技术 检波器 处理 检波器记录 滤波结果 自适应滤波 计算 时移 反褶积信号消除反射 地层信号时间 钻具信号成像 钻具信号时间 钻具信号 互相关 钻具信号与地面检波器信号联合成像，计算目标层的旅行时和深度 相关处理 将参考信号与地面每个检波器记录的信号作互相关，这与可控震源的方法一样。互相关使得连续的钻头信号压缩成脉冲信号，每个尖脉冲代表着一种特殊地震波（直达波、反射波、干扰波）。从脉冲对应的时间可测出钻头信号经不同路径到达各接收器所需的旅行时间。互相关过程加强钻头信号的能量，特别对来自钻头下方的反射信号作用更明显。 第四讲 随钻测量技术 反褶积 为了有效的检测和记录钻头信号，需在钻杆顶端设置参考检测器，该检测器类似于陆地利用可控震源激发时，在震源车附近设置的参考信号检波器。不过该检测器接收的信号存在钻具谐振效应或路径传播效应，致使频谱畸变和存在高速多次波干扰。为消除钻具谐振效应，可假设钻头信号为白噪信号，且钻具脉冲响应为最小相位，由参考信号自相关的单边倒数作为反褶积因子，对互相关输出进行反褶积，即可消除互相关输出中参考信号的高速多次波和频谱畸变。 反褶积的目的就是要把参考信号处理成钻头信号。 第四讲 随钻测量技术 右图为江汉油田范 3井的随钻地震记录，图中直达波与反射波同相轴之间还存在一个同相轴，认为是钻头刚钻穿玄武岩层的层间多次反射。 第四讲 随钻测量技术 三、随钻地震资料的应用 主要用途为 : 在探井中可以及时发现油气层，提高探井成功率；为低渗透砂岩及碳酸岩等裂缝型油藏提供有关信息；为钻井井身轨迹提供地质导向依据，使井身轨迹准确入窗上靶。 得到波在各种不同地层的传播速度、钻头位置，获得井身几何参数，预测钻头前方岩层及目的层深度、地层岩性及地层界面、裂缝的位置、方向等。 第四讲 随钻测量技术 随钻地震技术的能力 钻头位置投影到随钻地震图上 约束和改进孔隙压力模型 预测目标或危害深度 优化泥浆比重 选择取心和下套管点 储集层中最佳井位确定 实时识别盐丘围岩 实时标定随钻声波，便于生成准确的合成地震记录 第四讲 随钻测量技术 第四讲 随钻测量技术 剖面中间是侧为地面地震剖面，钻头位置（兰色所示）指示了钻进深度