随钻地震SWD监测技术

随钻地震(SWD)监测是应用于钻井作业期间的一项全新井眼地震技术,该技术已逐渐应用于全球各地。该文对随钻地震原理、牙轮钻头产生地震信号机理、常规垂直地震剖面(VSP)和钻头VSP的特性差异及领先于随钻地震监测领域的Tomex系统给予简要的介绍,同时对随钻地震技术的特点及应用前景等进行了探讨。随钻地震监测技术的应用增加了新的随钻录井手段,为综合评价油气层、指导安全优化钻井增加了新的信息。     

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。     

随钻地震技术研究进展

在钻井作业中利用地震波传感器对常规地震震源(如气枪、可控震源或炸药震源)或非常规震源(钻头振动)产生的地震波信号进行记录并获取VSP或逆VSP数据的技术被称为随钻地震技术。对该领域国内外研究进展进行了回顾,并对钻头随钻地震、扫频脉冲震击器随钻地震、随钻VSP等3种典型技术的原理、系统组成、功能、商业化应用及其优缺点进行了具体介绍和对比。通过分析,为国内随钻地震的下一步研究发展方向提出了建议。     

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。     

随钻地震测量技术简介

随钻地震测量以钻井中钻进的钻头为震源，信息采集方式与VSP方法相似，且更为简便。其目的是确定钻井中钻头位置及反射层位特征，获取地下地震图象，预测钻头之下地层。     

随钻地震技术及其新进展

根据采集方式的不同,随钻地震技术可分为钻头随钻地震和随钻VSP。钻头随钻地震采用钻头破岩时的振动作为震源,能量较弱,信噪比低,在深井、高斜度井、水平井、大位移井、使用PDC钻头、钻遇软岩层等情况下震源信号不佳,近年来应用逐渐减少。而在钻头上方安装水力脉冲冲击器使井底产生脉冲冲击和瞬时负压的方式,可增加震源信号的强度,提高随钻地震信号的信噪比。随钻VSP采用海面气枪震源或地面可控震源、炸药激发,井下地震检波器接收,泥浆脉冲遥测系统实时传输校验炮、初至波数据,实时更新随钻速度、压力模型,提高成像精度。与常规电缆VSP相比,随钻VSP在钻井过程的自然间隙,例如连接钻杆的过程中进行采集,不干扰钻井过程,避免电缆VSP在水平井、高斜度井等的操作风险,降低钻井成本。目前,随钻VSP技术日趋成熟,可实现钻头前准确的速度预测、地层压力预测和精细构造成像,从而预见性地指导钻井过程。针对新探区、钻前地层压力预测风险较大的地区、非常规油气藏、常规电缆VSP部署风险大的地区、复杂油气藏等在高精度构造成像、准确地层压力预测等方面的需求,开展随钻VSP技术应用研究具有现实意义,可降低钻井风险和成本,提高油气勘探开发效益。     

随钻VSP模拟试验

随钻VSP是制用钻井过程中旋转钻头与地层摩擦产生的振动作为井下震源,进行VSP资料采集的一项新技术。为了应用和推广这一新技术,我们做了随钻VSP模拟试验,即地表浅层炮井随钻地震速度测量。文中介绍了随钻VSP模拟试验的方法、仪器设备及其功能和试验的效果。     

随钻VSP测量中地震波场的数值模拟

随钻VSP技术是油气勘探新区获得突破,老区深入挖潜的关键技术。在不干扰正常钻井的前提下,井下VSP测量工具可接收地面震源激发的地震波信息。为了研究随钻VSP测量中的地震波场,介绍了随钻VSP测量系统组成及各部分功能,分析了其技术特点。利用格子法对一个理论地质体模型进行数值模拟,分别获得地表地震数据和VSP数据。对地表地震数据采用时间偏移算法进行处理,获得时间域地表地震剖面;对VSP数据进行处理获得校验炮时间,根据校验炮时间数据可在地震剖面上有效确定钻头位置。研究结果可为下一步研究相关算法提供重要依据。     

随钻地震预测地层压力及判断油气水层

本文通过随钻地震与垂直地震剖面——Vertical Seismic Profiling(简称VSP)的对比,得出随钻地震具有不干扰钻井作业、有利于获取油气藏原始数据、可连续24小时监测、能提供钻头工况、降低钻井风险、提供定向井地质导向数据等诸多优点。运用随钻地震资料通过Fillippone公式及其修正公式可进行地层压力预测,进一步根据压力—深度交会法能进行油气水层的区分,然后讨论如何使随钻地震达到三高一准(高信噪比、高保真度、高分辨率和准确成像),并得出随钻地震资料处理的精度足够高的话,不但可以取代RFT测井资料,而且有可能提供地下圈闭或构造的地层压力和油气水的空间分布规律,使油气的勘探与开发更加科学、合理。     

随钻地震中地层参数的预测

随钻地震是地震勘探技术和钻井技术的结合,随钻地震技术是利用钻井期间旋转钻头的振动作为井下震源,在钻杆的枯赔,井附近的地表埋置检测器,分别接收经钻杆,地层传输的钻头振动的信号。通过互相关和反褶积等数据处理方法,得到有关井下的地层信息,预测钻前地层速度和反射界面的深度等地层参数,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。     

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在石油钻探过程中,地层压力预测对钻井液密度的选择和合理井身结构设计起着非常重要的作用，也是钻井安全技术中的一个重要问题。传统的地层压力预测是通过对钻前的地震资料进行处理而获得预测结果，而在钻井过程中，则是利用随钻录井数据来监视正钻地层的地层压力变化。由于钻前地震预测的地层压力精度一般较低，因此，预测钻头下部未钻开地层的孔隙压力，只靠钻前的地震预测，其精度不能满足钻井施工的需要。文章基于灰色理论，提出了钻头下部未钻开地层的孔隙压力预测新方法，建立了地层孔隙压力随钻预测灰色模型。该模型根据上部已钻井段的随钻监测结果，对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行随钻预测。应用大量的随钻录井数据对上述模型进行了验证，并成功应用于某油田几口探井。应用结果表明：该模型是合理的，其预测精度较高，能够满足现场施工的安全和技术要求，是一种值得推广的地层孔隙压力随钻预测方法。     

VSP技术应用现状及发展趋势

分析了VSP技术的应用现状，介绍了多级长排列VSP采集技术及三维VSP与三维地震联合作业的技术。通过对描述裂缝性储层特征的多方位VSP技术、实用有效的逆VSP技术、解决各向异性的多分量VSP技术以及套管井VSP技术和随钻VSP技术的综述，分析了VSP技术在发展中遇到的问题，提出了VSP技术的下一步发展方向。     

地震导向水平井方法与应用

地震导向水平井方法是指以地震技术为主,建立钻井、测井、开发等多专业软件平台,实现多专业数据驱动、融合,真正实现"物钻测一体化"服务,对水平井有效钻进轨迹实施实时导向。具体说,即在钻头钻进过程中,在多专业软件平台上应用录井数据、LWD随钻数据与地震数据相结合,预测断层及岩性突变等地质异常,修正地质模型,动态调整钻头钻进轨迹,减少钻井风险,提高储层钻遇率。根据地震导向水平井在高陡复杂构造气藏及苏里格气田低渗透碎屑岩气藏的成功应用,形成了水平井导向技术流程和技术规范,充分展示地震技术在油气田开发中的应用前景。     

一种新的井中地震勘探技术

随钻地震技术是一种新的井中地震技术。它以钻井期间钻头产生的振动作为井下震源,在钻柱顶部和地面上分别记录钻头信号和地震波,通过互相关和钻头反褶积等数据处理方法,可以计算出钻头信号的传播时间、衰减与钻头信号不相干的噪声,得到有关井下的地层信息。该方法不需要井下仪器,不干扰钻井工作,实时获取的随钻地震资料可以用于地质导向钻井。在江汉油田范3井2250 m井深处先导试验中,取得了较好的效果。     

井驱地震速度模型修正技术及其在随钻驱动处理中的应用

随钻驱动处理作为将地面地震资料应用于开发地震的有效方法,对规避钻井风险,提高钻井成功率具有现实意义。其中的核心问题是如何利用随钻资料便捷地提高地面地震速度模型的精度,从而提高地震资料成像精度,指导钻井轨迹调整。为此,提出井驱地震速度模型修正技术,即在传统叠前深度偏移速度模型基础上,将正钻井已钻地层的速度、深度信息作为约束,结合周围已钻井的测井、VSP资料快速修正现有地震速度模型,从而得到更精确的地下地震成像,实现对未钻遇地层的地质描述与预测,提高钻井成功率。油田应用实例表明,该方法缩短了速度模型更新迭代的时间,可满足随钻驱动处理对精度和时效性的需求,对于正钻井实时提高钻前预测精度具有重要作用。     

自动化智能化钻井技术进展

在介绍旋转导向钻井技术和地质导向钻井技术等近几年来钻井新技术发展的基础上,阐述了下一步钻井技术的发展方向,构建了自动化智能化钻井新技术的发展框架;通过开展随钻地震技术、近钻头测量技术等钻井新技术的研究攻关,实现钻井过程的随钻预测及自动控制;通过开展智能钻杆技术实现井下数据与地面数据及控制指令的高速率传输,最终形成闭环钻井系统,实现自动化智能化钻井。     

随钻地震资料反演预测超高压层段

文中研究了随钻地震（Seismic While Drilling，简称SWD）数据与垂直地震剖面（VSP）数据的关系，给出了适用于SWD的波动理论模型。利用直达波和反射波的褶积关系，得到了一种可用于钻头前方预测的波阻抗反演方法，它适用于任意相位子波并具有抗多次波能力。理论模型与实际资料试算表明，本文给出的反演方法具有很高的实用价值，适用于SWD数据，能够较好地预测钻头前方目的层的位置以及危险超高压层的深度和压力，从而提高钻井的目的性、安全性和准确性。     

钻头地震技术改进钻井数据

钻头地震技术使人们得以在钻井的同时，连续监测不同深度的地震时间，从而作出有关钻头距关键地层距离的决策，保证钻井作业的安全。介绍钻头地震技术的工作原理，并展望钻头地震技术的发展前景。     

地质导向钻井前探技术现状及进展

地质导向钻井前探技术可有效提高钻井效率和成功率.将地质导向钻井前探技术分为近钻头前探技术、随钻地震前探技术和方位电磁波前探技术3类,结合复杂油气藏勘探开发案例,对地质导向钻井前探技术中常用的近钻头测量、R-VSP、VSP-WD、边界探测、储层成像和随钻前视等方法进行了分析总结.各种地质导向钻井前探技术分别从不同途径实现...     

随钻测井技术在成像、井眼定位和地层评价方面的应用

随钻测井井下地震技术可以根据地震等值线图确定钻头的位置或是在钻井过程中形成一张钻头前的地震阻抗图.这些技术可以准确地确定钻井目的层的深度,明确孔隙压力海侵的程度.随钻测井超深电阻率技术利用井下地震分辨率可满足在油藏中进行地质导向的需求.该技术主要应用于描述油水界面和油藏盖层与底部页岩之间距离的大小.