[发明专利]一种全数字三分量VSP系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探仪器领域，具体涉及一种可用于油气勘探和工程地震勘探中的全数字三分量VSP系统及其测量方法。

背景技术

VSP(垂直地震剖面)作为当前比较有效的地震勘探技术，具有常规地面地震勘探不可比拟的分辨率高和信噪比高的特点，越来越受到国内外油气行业的青睐。VSP仪器的发展经历了从最初的单分量到三分量、单级到多级、地面模数转换到井下模数转换、模拟传输到数字传输的过程。随着VSP技术的发展，其在复杂构造和岩性勘探及油气田开发领域发挥越来越重要的作用。VSP技术在继续完善常规技术的基础上，其数据采集方式明显增多，施工效率明显提高，所提供的地球物理信息在数量、种类和精度方面也都有了显著的提高。为了适应不同的勘探地质目的，可以设计出各种各样的观测系统，这些新的观测方式，为解决储层精细构造、储层描述和储层预测等提供了更大的发展潜力。近几年来，VSP技术的独特优势已受到工程物探界的重视，在工程物探的应用中主要用于地面地震反射层位标定和速度结构的高精度成像方面，且在国内外都有一些地层浅部结构和断层探测中的应用实例。

当前多数VSP地震仪主要是针对深井VSP勘探使用设计的，仪器普遍体积庞大，比较笨重，功耗较高，施工工序复杂，不适合直接应用于浅层地震勘探及工程地震勘探。世界上现阶段用于VSP的地震仪，国外的主要有美国的NZ-II和德国的SUMMIT地震仪，国产的有GDZ24；它们都还是集中式采集的地震仪，只能用模拟电缆把井下模拟地震信号传输到地面再集中进行放大、采样。这些地震仪基本只能完成地震信号采集功能。

统观国内外VSP仪器的发展，VSP勘探系统由单分量向三分量的发展已成为一种趋势，3D3C VSP地震勘探已成为目前国内外主要大型油气田地震勘探的主流方法，广泛应用在各种大型油气田勘探的实际生产中。检波器是VSP系统的主要设备之一，用来直接拾取弱地震信号，随着传感器技术的发展，尤其是以高精度MEMS加速度传感器为代表的电子检测系统在各领域的广泛应用，对传统地震勘探设备的更新升级提供了重要的技术基础。将高精度MEMS传感器应用于数字VSP测井系统，它具有机械式传感器所不能比拟的性能优势，成为新型地震勘探仪器设计的主流；目前VSP勘探设备一般采用模拟电缆，将多组检波器拾取到的模拟地震信号直接传送到采集主机，并进行集中转换与处理的“集中式”数据采集系统，通常由于传输电缆较长，信号在传输过程中会产生多种高频干扰，甚至引入与地震信号处于相同频段的假频信号(很难通过常规滤波方法滤除)，并进一步导致整个系统无法正常工作，同时由于采用多个检波器共用一条传输电缆，不但会引入不必要的道间串音，组装、维护都极为困难，并且现有三维VSP设备无法实现对井下探管进行操纵和状态检测，同时数字传输的方式能大大提高设备的抗干扰能力。

鉴于VSP技术在地震勘探中的多种优势，虽然国外在该领域已经有了相关产品，但多数仪器为专用于深层油气田的大型地震勘探，专门针对浅层地震勘探及工程地震勘探的VSP系统还比较少，而国内由于VSP应用研究起步较晚，基本上还没有真正意义上的具有自主知识产权的VSP测井系统及相关产品，针对国内油气勘探行业及其他工程地震勘探领域对VSP系统的巨大需求，以及在实际应用生产中不得不大量依赖于进口设备的事实，成功研制出具有我国自主知识产权的高性能、低功耗、便携式三分量数字VSP系统。

名词解释：VSP，也称为垂直地震剖面。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决已有VSP系统通信电缆笨重、施工效率低、不易扩展和裁剪、不适合浅层VSP勘探的问题，具有功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、勘探效率高、适合浅层地震勘探的全数字三分量VSP系统及其测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种全数字三分量VSP系统，包括首尾依次相联的数字探管、数据采集站、控制主机以及蓄电池。

其中数字探管设置在井下，由三分量MEMS检波器、模拟信号处理单元、模数转换单元、主控模块、RS485地址自适应通信模块以及电机驱动单元组成，三分量MEMS检波器用于拾取地震信号，经模拟信号处理单元处理、再经模数转换单元转换成数字信号后，暂存到主控模块，经打包封装后通过RS485地址自适应通信模块上传至数据采集站，电机驱动单元连接推靠臂，用于推靠数字探管紧贴井壁。