随钻地震波场传播与数据处理方法的数值实验

随钻地震(SWD)是利用钻头旋转破岩振动产生的地震波来实现钻前预测的一项新技术.因钻头振动能量弱、井场噪音能量强以及随机连续振动造成的不同时刻、不同震相的波相互叠加,使随钻地震信噪比很低,波场非常复杂,数据处理难度大.而现场试验周期长,费用高,地下结构等未知因素多,不利于开展SWD研究.数值模拟具有在控制条件下开展研究的优势,是一种高效、廉价的数值实验方法.在Seismod地震波场模拟软件和Matlab信号分析软件的基础上,针对随钻地震低信噪比、震源信号连续随机的特点,以黏弹性介质地震波动方程、交错网格高阶有限差分数值解法和互相关信号分析为核心,建立了SWD数值实验平台,算例结果证明该模拟平台是可靠的.同时利用该模拟平台对SWD波场传播、直达波与反射波时距曲线特征、数据处理方法等进行了数值实验,深化了对SWD波场传播规律和SWD数据处理方法的认识.     

钻井液密度窗口随钻预测理论及其工程应用

将岩石力学方法与地震勘探理论相结合,通过考察地震记录、岩石物理参数与孔隙压力之间的定量关系,建立了利用地震数据直接反演孔隙压力的模型。根据岩石力学参数地质统计特性,实钻过程中充分利用录井、钻井等实时信息,通过随机反演方法随钻预测钻头前方待钻地层的孔隙压力。依据孔隙压力反演结果进一步求取地应力、岩石强度、坍塌压力与破裂压力,通过对预测参数的综合分析,最终实现对待钻井段的安全钻井液密度窗口进行随钻预测。该方法在川东北HB探区的2口深探井进行了工程应用,现场应用情况表明该方法预测精度较高、实时操作简捷、计算过程稳定,具备良好的随钻适用性。     

含多次波数据的奇性反演

本文探讨了利用逆散射序列对含有多次波信息的地震数据进行奇性界面反演的可能性。由于Born近似奇性反演算法仅利用了逆散射序列的线性项，因此只能适用于小扰动量介质的反演。文中利用格林函数理论，分析了逆散射序列的物理意义，指出逆散射序列描述了在散射区域内波与散射点作用后，在参考介质中传播到接收点的波动过程。对含多次波信息的6层地震模型(含5个反射界面)数据的奇性反演结果表明，文中方法可以有效地反演界面的位置，不仅适用于小扰动量介质的反演，对于大扰动量介质同样适用。     

虚同相轴方法及其在陆上地震层间多次波压制中的应用

油气目标勘探对地震勘探技术的要求越来越高,多次波压制已经成为一个不可回避的技术瓶颈。在陆上地震数据中,多次波通常是层间多次波,其动校正量、叠加速度和频率成分与一次波十分相似,导致了多次波预测和压制的困难。基于虚同相轴原理预测层间多次波,并通过自适应相减技术衰减层间多次波。针对虚同相轴在陆上地震数据应用中的诸多实际问题,提出了虚同相轴陆上近似应用方法。相比于其他方法,虚同相轴方法不需要任何地下信息,具有较强的适用性。合成数据和实际陆上地震资料处理结果表明,虚同相轴陆上近似应用方法适用于实际叠前地震数据,显著衰减陆上层间多次波,突出一次波能量。     

储层流体预测方法

根据弹性波在孔隙介质中传播的理论，对地震数据进行反演，估算目的层地震孔隙度、密度异常、泊松比、能量参数、衰减系数、瞬时速度及频率等多种地震信息，组成地震信息链，与已知油气田钻井的储层流体建立数量关系，进行分类描述。根据这种已知信息关系预测未知储层的流体性质。该方法在北部湾、琼东南和莺歌海等盆地进行预测，地质效果良好。     

随钻地震技术在异常高压地层预测中的应用

随钻地震（SWD）技术的原理是：钻进过程中牙轮钻头破碎地层产生冲击波，经过地层反射到达地面，通过地面接收系统来采集井下的地层信息。SWD技术能够实时提供钻头下部几百米内的地层信息，利用这些地层信息可以准确地计算地层孔隙压力，并能准确地预测异常高压地层的深度，为钻井过程中合理选择钻井液密度和确定套管合理下入深度提供科学依据。通过对南中国海域某试验井SWD采集信息的处理和分析，预测地层孔隙压力，及时调整钻井液密度，并根据异常高压面的预测深度确定技术套管的下入深度。现场实践表明，利用SWD技术预测的异常压力面深度与实钻情况比较吻合，其地层压力的预测精度较高。图4表1参11     

基于地震波阻抗的预探井随钻井壁稳定预测

常规井壁稳定预测方法应用于预探井时,由于资料缺乏及使用条件限制、计算参数误差、运算过程复杂等因素会严重影响其预测效果,针对这些问题提出了一种适用于预探井的随钻井壁稳定预测方法。通过考察波阻抗与孔隙压力、构造地应力、岩石强度之间的定量关系,建立包含波阻抗与井壁稳定力学参数的非线性模型,在此基础上利用神经网络算法识别波阻抗与地层三压力(孔隙压力、坍塌压力与破裂压力)之间的映射关系。通过神经网络分层建模及录井资料实时分析,实际钻进中利用地震反演波阻抗数据随钻预测钻头前方的井壁稳定性,及时优化钻井液密度以控制井壁稳定性。现场预探井的应用结果表明,新方法较之常规技术有效提高了适应性与运算速度,操作流程更为便捷,预测精度能满足工程需求。     

Fillippone地层压力预测方法的改进及应用

钻井过程中,准确了解钻头前方地层压力的变化对于制定合理的钻井措施、保证钻井安全十分重要。但现有钻前地层预测方法均存在不足,预测精度难以达到现场施工的要求。通过分析地震层速度与地层压力的关系,改进了利用地震层速度预测钻头前方地层压力的Fillippone法,介绍了改进的Fillippone法中岩石骨架速度和修正参数的确定方法。改进的Fillippone法以区块地质信息和已钻井数据为依据进行模型参数初始化,结合随钻获取的有关地层压力数据及钻井液密度信息对预测模型参数进行实时更新,可提高钻头前方地层压力预测的准确性。该方法在新疆准噶尔盆地多口井进行了试验应用,结果表明,其地层压力预测值相对误差小于10%,与传统的趋势线方法和Fillippone法预测结果相比,预测精度明显提高。应用结果也说明,改进的Fillippone法科学有效,能够满足现场施工的安全和技术要求。      

P-SV转换波AVO加权叠加反演

本文从P-SV转换波反射系数幂级数近似公式出发，给出了多个由不同参数组合表示的P-SV转换波反射系数近似式，并探讨了利用这些近似式进行AVO加权叠加参数反演的理论和方法。不同理论模型的加权叠加反演结果表明，在利用P-SV转换波AVO进行加权叠加反演时，直接反演纵横波速度、密度以及波阻抗信息具有较大的误差；若直接反演剪切模量△μ／μ和△(μδ)／(μδ)型流体因子，则不仅具有很高的精度，而且反演结果稳定，适用于P-SV转换波和多波AVO参数反演。     

纵横波联合反演在储层预测中的应用 ——以沾化凹陷罗家地区沙一段生物灰岩为例

目前油气勘探中单纯依靠纵波数据反演的结果存在多解性。利用纵波和转换横波地震数据进行联合反演, 可以有效提高对横波阻抗的计算精度以及储层预测的可靠性。针对罗家地区沙一段生物灰岩储层岩性横向变化较大,常规纵波叠前反演难以准确预测储层及油水分布的问题,利用多波多分量地震勘探技术,开展纵横波联合反演研究,通过纵横波联合标定、转换横波压缩匹配,构造精细解释等方法建立联合反演初始模型,进而求取对岩性和流体敏感的纵横波速度比、密度等适用于储层预测与油藏描述的弹性参数。实际应用结果表明,纵横波联合反演得到的弹性参数能够识别沙一段生物灰岩储层变化,同时也能够反映储层流体分布,与研究区该层段56口井实钻资料的吻合率达到85%。     

随钻VSP技术研究及初步应用效果

随钻VSP技术与常规VSP技术相比，具有其自身的特点和独特的优越性，它利用钻井过程中钻头振动产生的噪声作为震源进行逆VSP测量，不干扰钻井，不占用钻井时间，对井孔无任何风险，特别是可以通过现场地震成像处理，实时预测钻头前方地层的构造细节，达到减少钻探风险为主要目的。其技术关键是如何在井场强干扰噪声背景下准确地采集和恢复弱钻头反射信号，并使之变成等效的地层脉冲响应。本文介绍了随钻VSP技术的基本原理和使用的关键技术，通过对轮古47井牙轮钻钻头随钻VSP资料处理成果的分析和与过井地面地震剖面的对比，表明文中所使用的采集、处理技术，可以获得与三维地面地震相当的地震成像剖面，具备良好的推广应用前景。     

随钻地震技术的理论及工程应用

随钻地震是地震技术和钻井技术的结合.随钻地震的主要功能有:指示正钻钻头的工作位置;识别地层、岩性、断层、裂缝带;可以预测钻头前方的地层和地层孔隙异常压力等.它的主要用途为:在探井中可以及时发现油气层,提高探井成功率;为井身轨迹提供地质导向依据,使井身轨迹准确“入窗上靶”.随钻地震获取的信息是油藏未被污染的原始参数,这对制定保护油气层和油藏描述等工作具有重要价值.随钻地震不需要专门的井下仪器,只需在钻杆的顶部安装传感器和在井场附近的地表埋置常规检波器,就可进行随钻测量和现场实时处理,在井场就可以得到钻井决策的地震资料.随钻地震技术可以降低钻井成本,提高勘探开发综合经济效益.     

随钻地震技术综述

随钻地震(SWD)技术是一种利用钻井过程中钻头破岩时的振动作为震源．用地面检波器排列接收信号进行地震测量的井中地震技术。它与逆垂直地震剖面(VSP)技术有着相似的观测方式，司样可以提供井旁逆VSP剖面。该技术与钻井作业同时进行，不需要安装井下仪器，不中断钻井过程．实时地采集地震信息。通过现场数据处理，可以确定钻头在地面地震时间剖面上的实时位置．并可以实时地预测钻头前方的地层压力情况，协助钻井安全决策和优化套管设计。其独特的观测方式和应用潜力在开发地震巾有着再要的意义。文章对随钻地震技术的基本原理、实际应用和进展情况作了综述性的介绍。     

随钻地震波场空间传播特征研究及应用

随钻地震是上世纪90年代初发展起来的新技术,是以钻井过程中钻头的振动作为震源进行地震测量,可实时预测钻头前方地层构造的细节,减少钻探风险。本文从理论和实际资料的处理分析着手,系统研究了随钻地震中的直达波、反射波和其他几种主要干扰波波场的空间传播特性;根据各种波场在不同三维空间传播特性的差异,讨论了干扰波的分离和衰减方法;对实际随钻地震资料进行了去噪处理,取得了较理想的效果。本文的研究成果对随钻地震勘探具有一定的指导意义。     

地震干涉处理方法在随钻地震资料处理中的应用

本文在简明阐述地震干涉理论及相关算法的基础上,结合随钻地震数据处理的特点,开展了地震干涉处理和偏移成像方法的研究。通过对胜利油田Fan158井随钻地震数据进行频率波数域滤波、干涉和垂直叠加处理,从强噪声背景下提取了钻头激发的有效信号,并对该数据进行了Kirchhoff和自相关偏移成像处理。再结合工区地面地震资料,对剖面的波组特征进行了分析,结果表明,应用反褶积干涉处理和自相关偏移成像均取得较好效果。     

独立成分分析在随钻地震信号处理中的应用

 随钻地震是利用钻头破岩发出的信号作为震源,进行钻头前方地层预测的一门技术。随钻地震记录信噪比低,波场非常复杂,其数据处理的关键是从钻柱顶端加速度传感器的记录中分离出来自钻头的振动信号,作为与地面记录互相关的源函数。本文利用独立成分分析方法对钻柱顶端安装的两个加速度传感器的6个分量进行处理,并利用相应的混合矩阵和波形特征,对各种独立成分来源与特征进行分析。利用得到的独立成分和地表地震记录做相关处理,并从地面记录道中估计出了地滚波、钻具折射波和直达波,提高了处理资料的信噪比。此法表明,独立成分分析方法对于解决随钻地震多种信号的混叠问题和提高随钻地震数据处理的质量非常有效。     

有色反演技术在海外A油田评价中的应用

近年来出现的有色反演技术是一种频率域测井约束下的地震反演新技术,其核心是设计匹配算子使地震频谱和井的波阻抗频谱相匹配,该技术具有无需初始模型、受人为干扰小和计算速度快等方面的优势,特别适用于海外勘探项目评价中常遇到钻井少、研究时间短的问题。海外A油田的实际应用表明,低通频率是影响匹配算子的关键参数,反演结果在保留地震数据原有地质特征基础上,增加了测井数据的高频信息,改善了反演结果的分辨率。针对研究区油层具有明显相对低纵波阻抗的特征,通过定量标定,可快速清晰地刻画和识别油层。经2017年新钻井证实,油层解释结果可靠。     

利用地震反演技术钻前预测井壁稳定性

为有效克服钻井过程中出现的井壁失稳问题,基于褶积模型的测井约束反演方法,提出了利用地震层速度反演技术在钻前预测安全钻井液密度范围的模型。该预测模型充分利用探区内的地震记录资料,以测井信息和地质资料为约束条件,通过制作合成地震记录进行层位标定,建立初始波阻抗模型,运用宽带约束反演技术获得具有较高分辨率的波阻抗模型并最终得到速度资料。利用反演结果结合统计模型、趋势面模型、神经网络模型及岩石力学模型等常用预测模型可以实现钻前井壁稳定性预测。通过该方法反演出塔里木油田一口探井的层速度曲线,并在钻前预测出该井的安全钻井液密度范围,与实钻数据进行对比分析的结果表明,该预测方法具有良好的预测效果,可满足钻井工程的需要。     

随钻地层孔隙压力预测技术初探

随钻地层孔隙压力预测技术,是在钻进过程中利用随钻地层孔隙压力监测结果,对钻前的地震预测模型和结果进行修正,并根据新修正的模型,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行再预测,以此来提高地层孔隙压力的预测精度。在塔西南琼002井进行了现场试验。首先收集了该开区的地震层速度资料,并进行地层压力预测处理。施工过程中,利用dc指数法和岩石强度法进行地层压力随钻监测。钻至3500m时,根据监测结呆对地震预测模型进行反演修正,根据修正结果进行了再一次修正。经钻后证实,新预测的结果平均误差为12%,比原预测结果平均误差30%减少了18个百分点,致使琼002井钻井作业顺利,并提前完钻。