Способ вертикального сейсмического профилирования

Способ вертикального сейсмического профилирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)1 002997 (22) Заявлено 291081 (21) 336 2810/18-25 (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

f$)) + Кд 3

G 01 V 1/40 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетГосударственный ксмитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДХ 550. 834 (088.8) Опубликовано 070383. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070383 (72) Авторы изобретения

Е.A. Козлов и Г.A Мехтман

Всесоюзный научно-исследовательский ий ти сут - / геофизических методов разведки (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО

ПРОФИЛИРОВАНИЯ

25

Изобретение относится к скважин ным сейсмическим исследованиям и может быть использовано для детального изучения геологического разреза в 5 околоскважинном пространстве.

Известен способ вертикального сейсмического профилирования, в котором по сейсмозаписям, полученным в сква- жине при расположении источника возбуждения вблизи земной поверхности, выделяют отраженные волны, которые фильтруют предскаэующими и формирую-" щими фильтрами, а по полученным импульсным сейсмограммам определяют упругие свойства исследуемых пород!13

Недостатком данного способа является его непригодность для случая наклонных скважин и наклонного залегания пластов, так как наблюдения в скважине проводят при неизменном положении каждого пункта возбуждения, что не .обеспечивает ортогональности сейсмических лучей к плоскости напластования пород, требуемой для корректного решения обратной динамической задачи.

Кроме того, к недостаткам способа относится использование лишь одного класса волн — продольных.

Известен также способ сейсмической разведки, основанный на использовании динамических характеристик

i вертикальной компоненты волнового сейсмического поля, в котором группой сейсмоприемников, число которых определяется канальностью аппаратуры, на интервале вертикального профиля,-,расположенном ниже резких преломляющих и отражающих границ, регистрируют упругие колебания иэ пункта возбуждения (ПВ), совпадающего с проекцией сейсмоприемников на земную поверхность, т.е. отрабатывают участок вертикального продольного профиля иэ одного ПВ. На этапе обработки волновое поле разделяют на падающие и восходящие волны, сейсмограмму падающих волн используют в качестве входного сигнала, а сейсмограмму восходящих волн — в качестве результата свертки импульсной реакции нижезалегающей среды и входного сигнала.

Затем, учтя геометрическое расхождение и поглощение, рассчитывают импульсную реакцию среды, от которой переходят к импульсной характеристике среды, после чего ее пересчитывают в кривую акустической жесткости. используя начальные и экст1002997 ремальные значения скорости и плотности (2j.

Недостатком данного способа является невысок я точность в случае наклонных скважин и наклонного залегания пластов горных пород. В случае наклонной скважины проекция на поверхность участка вертикального профиля, содержащего сейсмоприемники, не является точкой, а имеет конечную длину, поэтому обеспечить необходимую продольность вертикального профиля при возбуждении колебаний иэ одного IIB становится невозможным. Наклонное залегание пластов горных пород при такой методике от- работки скважины является источником дополнительных погрешностей.

Кроме того, в скважинах, содержащих каверны, трудио ожидать верти,кального положения сейсмоприемников даже при вертикальном стволе сква- . жин. Существенным недостатком, огра- ничивающим надежность данного способа, является использование в нем так же лишь одного класса волн-продольных.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является спосо< вертикального сейсмического йрофилирования., включающий излучение из пунктов возбуждения колебаний источниками продольных и поперечных волн, регистрацию колебаний в скважине, B точках приема трехкомпонентным зондом, перемещающимся вдоль ствола скважины, выделение на сейсмоэаписях падающих и восходящих волн раз,личных классов (3).

Недостатком известного способа, :снижакщим точность и надежность его

1результатов, является игнорирование в нем при выборе местоположения ПВ на этапе работы на скважине ее искривления (наклона ), а также наклона пластов, пересеченных скважиной, так как отрабатывают скважину обычно из

2-3-х ПВ, разноудаленных от ее устья, причем местоположение ПВ в каждом цикле исследований остается неизменным, а отражающие свойства среды излучают по сейсмозаписям, полученным иэ наименее удаленного от устья

ПВ, полагая, что при этом вертикальный профиль является продольным.

Кроме того, в известном способе на этапе обработки в недостаточно полной мере используется все волновое поле для изучения отражающих свойств среды на различных классах волн.

Целью изобретения .является повы шение точности и надежности определения упругих свойств исследуемых

„пород..

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу вертикального сейсмического профилирования, включающему излучение из пунктов возбуждения колебаний источниками продольных и поперечных волн, регистрацию колебаний в-скважине в точках приема трехкомпонентным зондом, перемещающимся вдоль ствола скважины, выделение на сейсмоэаписях падающих и

5 восходящих волн различных классов, пункты возбуждения колебаний перемещают вдоль дневной поверхности, а источники продольных и поперечных волн устанавливают по линиям, проходящим через каждый пункт возбуждения и каждую. точку приема в скважине ортогонально к .преобладающему напластованию пород, по сейсмозаписям падающих волн рассчитывают автокорреляционные функции, по сейсмозаписям падающих и восходящих волн рассчитывают функции взаимной корреляции, а по отношению автокорреляционных функций и функций взаимной корреля ции определяют отражающие свойства

2О исследуемых пород.

Сущность способа состоит в следующем.

При многослойной среде с наклонными границами точки приема, располо25 женйые на различных глубинах в наклонно пробуренной скважине, будут находиться на различных линиях, ортогональных к преобладающему напластованию пород. Если возбуждение колеЯ баний вблизи поверхности осуществляют на минимально возможных удалениях от таких линий, то тем самым создаются условия для найболее точного решения обратной динамической задачи, предполагающей нормальное падение волны с плоским фронтом на границу раздела. Трехкомпонентная регистрация сейсмических колебаний позволяет выделить любую компоненту вектора сейсщ ческого волнового поля, 4О например компоненту, ориентиро .ванную вдоль сейсмического луча. Определение импульсной характе- . ристики среды для различных классов волн — продольных и поперечных—

45 позволяет в этих условиях наиболее точно изучить отражающие свойства пород, пересеченных скважиной, а также расположенных ниже ее забоя.

Способ осуществляется следующим. у) образом.

На основании данных инклиномет- рии, а также априорных данных о на клонах пластов рассчитывают пространственное положение линий, которые являются ортогональными к гРаницам пластов и в то же время проходят через точки приема в скважине. Вблизи точек выхода этих линий на поверхность намечают местоположения ПВ.

Положение ПВ определяют путем смещения проекции точки приема на дневную поверхность в направлении падения пластов на величину (Н °

h.) egg где Н„и h - глубины точки приема и точки возбуждения соответ65 ственно, à d - угол падения пластов. 1002997

В процессе отработки скважины по мере перехода к другим точкам приема

ПВ перемещают вдоль дневной поверх .ности, максимально приближая точку возбуждения колебаний к новой линии, проходящей через новую точку приема. 5

В случае горизонтально-слоистой среды и наклонной скважины ПВ перемещают вдоль линии, параллельной проекции ствола скважины на дневную поверхность, отступая от проекции точек приема на поверхность, лишь исходя иэ соображений .технологии работ (близость буровой установки), а также с целью подавления помех, например . трубных волн, возникающих при отработке обсаженной скважины с отсутствием цемента на значительных интервалах затрубного пространства.

Для возбуждения колебаний МохНо как на дневной поверхности, так и в скважине использовать любые источники, позволяющие излучать упругие импульсы с требуемой поляризацией. Однако наиболее рационально использо.вать невзрывные источники. отличаю.щиеся требуемой для предлагаемого способа мобильностью. Для регистрации колебаний применяют трехкомпо.нентные. зонды, имеющие достаточно жесткие прижимные устройства, обе- 3Q спечивающие неискаженный прием колебаний в требуемом диапазоне частот.

При регистрации и обработке сейсмозаписей с целью достижения необходимой разрешающей способности целесообразно применять минимально возможный шаг дискретизации (0,00050,001 с) .

В сейсмокаротажных- зондах необходимо использовать сейсмоприемники, способные работать в наклонном положении.

Пример реализации способа. При проведении работ в скважине глубиной

4000 м, п1обуренной наклонно под углом 20О, и моноклинальном залегании 45 исследуемых пород под углом 5, со впадающим с направлением наклона скважины, удаление проекции точки приема, находящейся на забое от устья скважины, составит 50

4000 м.sin 20o = 1366 м.

Удаление пункта возбуждения от проекции точки приема на дневной поверхности определится как

4000 м cos 20 .tg 5 = 329 м. 55

Общее удаление пункта возбуждения от устья скважины будет равно

1366 м + 329 м = 1695 м.

Для точки приема, находящейся 60 на глубине 2000 м, удаление пункта возбуждения от устья скважины составит

2000 м- sin 20О + 2000. cos 20 - tg 5 =

847 м. 65

На этапе обработки для кажд и точки приема получают сейсмозаписи падающих и восходящих волн любым из известных способов, например при помощи многоканальной когерентной фильтрации °

Последующая обработки сейсмоэаписей, направленная на определение упругих свойств пород, пересеченных скважиной, а также залегающих ниже ее забоя может- быть выполнена различными приемами. Предлагаемая методика обработки основана на использовании корреляционного анализа, так как для условий приема колебаний внутри среды она является наиболее простой и надежной.

Формирование вэанмнокорреляционной функции (ВКФ ) между сейсмозаписями падающих и восходящих волн, а также функции автокорреляции (ФАК) падающих волн позволяет оценить отражающие свойства разреза вблизи точки приема и на больших глубинах.

При этом использование в качестве опорного сигнала всего цуга импульсов падающих волн обеспечивает необходимую помехоустойчивость и разреженность. При нулевом сдвиге коррелируемых процессов путем деления значения главного максимума ВКФ на значение главного максимума ФАК определяют коэффициент отражения от границ, непосредственно залегающих под точкой приема, для более глубоких границ коэффициенты отражения определяют по значениям ВКФ при соответствующих временных сдвигах путем. деления значения ВКФ при этих сдвигах на значения главного максимума ФАК, учитывая при этом геометрическое расхождение, а также затухание волн в чижележащих породах. Использование всего цуга падающих волн практически приводит к исключению необходимости отдельного учета кратноотраженных волн либо к их предварительному вычитанию из суммарной записи с целью обеспечения требуемой точности обработки.

Составление многоканальных монтажей из ВКФ, полученных для каждой точки приема, позволяет путем коррелирования побочных максимумов ВКФ на различных глубинах выделять наиболее резкие границы, присутствующие в разрезе, и осуществлять их глубннную привязку. Существенно более высокая разрешенность импульсов на .ВКФ, достигается дополнительнйм привлечением обратной фильтрации ВКФ, а также путем обратной фильтрации исходных сейсмозаписей.

Выделение требуемых компонент иэ трехкомпонентных сейсмозаписей, а также разделение волнового поля на падающие и восходящие волны проводят с учетом поляризации источника и скорости распространения волн ис.1002997

Формула изобретения

Составитель В.Е. Чернявский

Редактор Л. Гратилло Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор В. БутягаЗаказ 1543/28 Тираж 708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . Проектная, 4, следуемого класса. Для разделения поперечных волн на падающие и восходящие приходится, учитывая их более низкочастотныи состав по сравнению с продольными волнами, испольэовать более протяженные базы наблюдений.

После определения предлагаемым способом значений коэффициентов отражения для различных,волн эти значения сопоставляются между собой вдоль ствола скважины и ниже ее забоя. Выделенные в результате этого сопоставления участки анализируются на предмет содержания в пределах них полезного ископаемого. Известно, что содержащиеся в коллекторах флюиды в различной степени изменяют значения скоростей распространения продольных и поперечных волн. Зная, например, соотношения продольных и поперечных волн в породах беэ флюида можно в случае появления аномальных эон сделать предположение о наличии флюида, например углеводородов, в таких зонах.

Положительный эффект достигается эа счет повышения достоверности . скважинных сейсмических наблюдений, направленных на детальное изучение упругих свойств пород, пересеченных скважиной, а также расположенных ниже ее забоя.

Способ вертикального сейсмического профилирования, включающий излучение из пунктов возбуждения колебаний источниками продольных и поперечных волн, регистрацию колебаний в скважине в точках приема трехком понентным зондом, перемещающимся ,вдоль ствола скважины, выделение на сейсмозаписях падающих и восходящих волн различных классов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности определения упругих свойств исследуе10 мых пород, пункты возбуждения колебаний перемещают вдоль дневной по" верхности, а источники продольных и поперечных волн устанавливают по линиям, проходящим через каждый пункт

)5 возбуждения и каждую точку приема в скважине ортогонально к преобладающему напластованию пород, по сейсмозаписям падающих волн рассчитывают автокорреляционные функции, по сейсмозаписям падающих и восходящих волн рассчитывают функции взаимной корреляции, а по отношению автокорреляционных функций и функций взаимной корреляции определяют отражающие свойства исследуемых пород.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Табаков A.A., Рахимов Р.Г., Шамсиев М.Г. Методика предсказания разреза ниже забоя разведочной скважины по данным ВСП с применением способов решения обратных динамических задач. — Сборник "Геофизические исследования на нефть и гаэ в

Узбекистане", вып. 27, Ташкент, 35, САИГИМС, 1977, с. 98-101.

2. Авторское свидетельство СССР

9 811162, кл. G 01 V 1/00, 24.01.79.

3. Гальперин Е.И. Поляриэационный метод сейсмических исследований. М., "Недра", 1977, с. 171-21 9 прототип) .,