Способ вертикального сейсмического профилирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ, включающий возбуждение колебаний источником, расположенным в пункте возбуждения в приповерхностной части геологического разреза, трехкомпонентный прием колебаний в пунктах приема на двух .расстановках сейсмоприемников, первая из которых расположена в скважине , транспозиционную корреляцию отраженных волн на сей смических записях , полученных в скваж 1не и на второй расстановке сейсмоприемников, определение по трехкомпонентным сейсмическим записям пространственного положения отрезков лучей, вдоль которых распространяются волны при подходе их к точкам приема в скважине, о тличающий с я тем, что, с целью повышения надежности и точности определения пространственного положения сейсмических границ, расположенных под резкими преломляющими и отража,ющими границами, вторую расстановку сейсмоприемников располагают в приповерхностной части геологического разреза, на ортогонально расположенных профилях, пересекающихся в пункте возбуждения, причем протяженность ка ждого из ортогональных профилей выбирают соизмеримой с длиной регистрируемой волны, при этом прием колебаний на второй расстановке сейсмопри .емников проводят из дополнительных пунктов возбуждения, совпадающих с пунктами приема, находящимися в скважине над исследуемой границей под с (О резкими отражающими и преломляющими (Л границами, после приема колебаний первой скважиной, расстановкой сейсмоприемников из приповерхностного пункта возбуждения при помощи транспозиционной корреляции отождествляют отраженные волны, полученные на первой и второй расстановках сейсмоприемников , определяют по градиенту волно01 вого поля, наблюденного на второй О5 расстановке сейсмоприемников, пространственное положение отрезков сейсмических лучей, по которым-колебания подходят к точке пересечения профилей второй расстановки, определеяют в соответствии с законом преломления пространственное положение участков лучей, расположенных выше исследуемой границы, и по положению наиболее близко расположенных точек этих участков в окрестности исследуемой границы судят о положении точек отражения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1056111

3(50 G 01 Ч 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3470730/18-25 (22) 14.07.82 (46) 23.11.83. Ьюл, Н 43 (72) Г.А. Шехтман, Ю.Г. Ант пин и С.А. Иумейкин (71) Наро-Фоминское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки (53) 550 834(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 219807, кл. G 01 V 1/00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР . и 363951, кл. G 01 V 1/40, 1971.

3. Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование. M., "Недра", 1971, с. 89-102 .(прототип). (54)(57) СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ, включающий возбуждение колебаний источником, расположенным в пункте возбуждения в приповерхностной части геологического разреза, трехкомпонентный прием колебаний в пунктах приема на двух, расстановках сейсмоприемников, первая из которых расположена в скважине, транспозиционную корреляцию отраженных волн на сейсмических записях, полученных в скважине и на второй расстановке сейсмоприемников, определение по трехкомпонентным сейсми-. ческим записям пространственного положения отрезков лучей, вдоль которых распространяются волны при подходе их к точкам приема в скважине, о тл и-ч а ю шийся тем, что, с целью . повышения надежности и точности onpe" деления пространственного положения сейсмических границ, расположенных под резкими преломляющими и отража; ющими границами, вторую расстановку сейсмоприемников располагают в приповерхностной части геологического разреза, на ортогонально расположенных профилях, пересекающихся в пункте возбуждения, причем протяженность

\ каждого из ортогональных профилей выбирают соизмеримой с длиной регнстрируемой волны, при этом прием колебаний на второй расстановке сейсмоприемников проводят из дополнительных пунктов возбуждения, совпадающих с пунктами приема, находящимися в скважине над исследуемой границей под резкими отражающими и преломляющими границами, после приема колебаний первой скважиной, расстановкой сейсмоприемников из приповерхностного пункта возбуждения при помощи транспозиционной корреляции отождествляют отраиенные волны, полученные на первой и второй расстановках сейсмоприемников, определяют по градиенту волнового поля, наблюденного на второй расстановке сейсмоприемников, пространственное положение отрезков сейсмических лучей, по которым -колебания подходят к точке пересечения профилей второй расстановки, определеяют в соответствии с законом преломления пространственное положение участков лучей, расположенных выше исследуемой границы, и по положению наиболее близко расположенных точек этих участков в окрестности исследуемой границы судят о положении точек отражения.

1 10561!1 2

ИэоЬретение относится к скважинным приема на второй расстановке сейсмо сейсмическим исследованиям и может приемниКов, находящейся на земной

Ьыть использовано при изучении прост- поверхности, из-за ошибок измерений ран твенного положения глубинных сейс- связанных с большой изменчивостью мических границ, находящихся под не- 5 характеристик зоны малых скоростей. согласно залегающими пластами резко Целью изобретения является повышераэличающимися по физическим свойст- ние надежности и точности определения вам. пространственного положения сейсми-.

Известен способ вертикального сейс- ческих гРаниЧ, Расположенных под резческого профилирования отраженными 10 кими преломляющими и отражающими граволнами, в котором упругие колебания ницами. регистрируют зондом, расположенным в скважине ниже верхних резких отра- t1оставленная цель достигается тем жающих границ, а воэЬуждают колебачто согласно способу вертикального ния источниками, расположенными на 5 юем сейсмического профилирования, включаразличных удалениях от точек приема ющему возбуждение колебаний источнив скважине (1 . ком, расположенным в пункте возбуждения риповерхностной части геологического разреза, трехкомпонентый прием колебаний в пунктах приема на двух У асст н уждения1 H точку О1 р а о ках сейсмоприемников, первая ражения на исследуемой границе, иэ которых расположена в скважине, 1икальн1О1 ра"спозиционную корреляцию о ражен-. лю, ных волн на сейсмических записях, . чающий возбуждение упругих колебаний полученных в скважине и на второй расстановке сеисмоприемни(oB определеже резких преломляющих и отражающих ние по трехкомпонентным сейсмическим записям пространственного положения ще и тpехкоHH 1ОHен1ную о езков лучей, в оль ко оры аспрос

Регистрацию кОлебаниЙ В точках приема

З0 кам приема в скважине, вторую РасстаН о татком способа является невоз- новку ейсмоприемников располагают

pîåðõíÎñòíÎí в ft ч pi кого РазРеза, на оРтогонально Распоподходящих к пунктам наблюдения, ложенных профилях, пересекающихся в

35 оз уждения, ричем про яжен"æ" "."èä ão из ортогональных проческогo П1рофHл„илей в б Раю изме имой с ной юы „л,ч„щ,й,оэб,же1ж КОле- РегистриРУемОи волны, пРи этОм прием баний источником, расположенным в колебаний на второй расстановке сейспункте воэЬуждения в приповерхност" 40 моприем иков провоДЯт из Дополнительной части геологического разреза трех- ных пунктов возЬУждениЯ, совпаДаюЩих компонентный прием колебаний в пунк- с пунктами пРиема, находлщимисЯ в тах приема на двух расстановках сейс- скважине над исследуемой границей под моприемников, первая из которых рас- Резк11ми отражаюЩими и преломлЯюЩими положена в скважине, транспозиционную 45 ГРаниЦами пос е приема колебаний корреляцию отраженных волн на сейсми- первой скважинной расстановкой сейс ческих записях полученных, в скважине моприемников из приповерхностного пун» и на второй расстановке сейсмоприем- кта воэбУждениЯ при помощи тРансников, определение по трехкомпонент- поэицион"Ои корреляции отождествляют ным сейсмическим записям пространст- 0 отраженные волны, полученные на первенного положения отрезков лучей, вои и второи расстановках сейсмопривдоль которых распространяются волны <мников, определяют по градиенту волпри подходе их к точкам приема в сква- »«о поля, наблюденного на второй жине (3g. paccTaHosKG сеисмоприемников прост

Н 55 ранственное положение .отрезков сейседостатком известного способа мических лучей по которым

", и которым колебания является невысокая точность определе подходят к точке пересече к точке пересечения профиния пространственного положения луча лей второй расстановки сейсмоприемни" соединяющего точку отражений и пункт- ков, определяют в соответствии с закоэ

3 1056 ном преломления пространственное положение участков лучей, расположенных выше исследуемой границы, и по положению наиболее близко расположенных точек этих участков в окрестности ис5 следуемой границы судят о положении точек отражения.

На чертеже приведена схема, реали.зующая предлагаемый способ.

Схема сс9 ераит буровую вышку 1, ствол, 2, скважины, пункты 3 приема, на первой расстановке сейсмоприемников, расположенной в скважине, пункт « возбуждения, вторую расстановку 5 сейсмоприемников. Состоящую из орто-,15 гональных профилей, земную поверх.ность 6, промежуточные резкие отражающие и преломляющие границы 7 и 8, ис.следуемая отражающая граница 9, точки 10 в скважине, из которых дополнительно возбуждают упругие колебания,точку llотражения,отрезки 12-15 луча, по которым распространяются однократно отраженные волны, отрезок 16 луча, по которому распространяется кратноотраженная волна, сейсмоприемники l7.

Способ осуществляют следующим образом.

При возбун<дении колебаний вблизи поверхности в пункте 4 возбук<дения

{ ИВ ) и трехкомпонентной регистрации колебаний в скважине 2 при помощи поляризационного анализа определяют .углы подхода сейсмических лучей к точкам 10 приема, расположеннь<м в з5, скважине, и азимуты отрезков 15 лучей на последних участках их пути от источника колебаний к приемнику. Так как положение точки 11 отражения на границе 9, представляющей разведоч- 40 ный интерес, неизвестно (оно является искомым ), то, применяя закон преломления, мок<но восстановить пространственное положение лишь той части сейс", мического луча, которая заключена 45 мек<ду точкой приема и точкой отраже-; ния. Пространственное положение дру-. гой части луча, заключенного между пунктом возбуждения и точкой отраже:ния, остается неопределенным в из- 50 вестных способах вертикального сейсмического- профилирования (ВСП ). Для его определения необходима вторая расстановка сейсмоприемников..на ортогонально расположенных профилями 5 пересекающихся в ПВЧ и находящимися в приповерхностной части геологического разреза. Регистрация упругих колебаний сейсмоприемниками 17, распо"

ill 4 ложенными на этих ортогональных профилях, при дополнительном возбуждении колебаний в нескольких точках 10 в скважине, совпадающих с точками приема в этой же скважине, позволяет определить пространственное положение луча отраженной волны на отрезке 12, примыкающем к пункту возбуждения. Пространственное положение этих участков определяют по компонентам градиента волнового поля, вычисляемым вдоль каждого из ортогональных профилей, пересекающихся в пункте возбуждения.

Если г (<к, b, с j - единичный сектор, совпадающий по направлению с рассматриваемым концевым отрезком луча; t - время регистрации отраженной волны в точке приема, находящейся на каждом из ортогональных.профилей; Ч - скорость (величина обрат" ная градиенту); <к, в, с - направляю щие косинусы вектора г. Тогда

dt а а:

<1t dt где †; и — - компоненты градиЗх Ду ента по каждой из ортогональных между собой осей координат Х и У, совпадающих с ортогональными профилями.

Знание пространственного положения вектора г позволяет, в соответствии с законом преломления, определить пространственное положение остальных отрезков 13 и 1<< луча, заключенных между ПВц. и точкой 11 отражения. Положение точки 11 отражения определяют путем экстраполяции обеих отрезков луча, один из которых - 15 заключен между точкой приема в скважине и точкой отражения, а другой состоящий из отрезков 16, l3 и 12 - между пунктом возбуждения и точкой отражения. Из-за ошибок измерительного и вычислительного характера обе части луча не могут пересечься, поэтому в качестве точки отражения берут средину отрезка, соединяющего наиболее близко расположенные точки окрещивающихся прямых, направление которых близко к направлению отрезков 1<< и

15 луча отраженной волны, принадлежащих обеим рассмотренным частям луча и расположенным в окрестности иско1056111 б

- однозначно. Если же высокая интенсивИз ПВ <> отрабатывают весь ствол скважины 2, перемещая трехкомпонент" ный зонд ВСП вдоль ствола скважины 40 с шагом 10-20 м. ПВ <> удаляют от сквах<ины 1 на расстояние, не превышающее глубины залегания отражающей границы 9.

По сейсмограммам ВСП выделяют резкие отражающие и преломляющие границы, 4 под этими границами.в нескольких точ.ках приема, расстояние между которыми является кратным шагу наблюдений при ВСП (20-<>0 м ) дополнительно возбуждают упругие колебания взрывным

50 или невзрывным источником. Регистриру» ют колебания на двух ортогональных профилях 5, точка пересечения которых совмещена с ПВ <>. Протяженность каждого иэ профилей 5 в несколько раз превышает длину отраженной волны, представляющей разведочный интерес, а расстояние между сейсмоприемниками 17 берут в несколько раз меньшим длины вол мой точки 11„ Уточняют пространственное положение луча отра>ненной волны при помощи метода последовательных прибли><ений, используя теоретически рассчитанные и наблюденные времена прихода волны, а B качестве начального приближения - пространственное положение луча, определенное при помощи описанных приемов.

При возбун<дении колебаний в сква- 1О жине в точке 10, расположенной между резкой отражающей границей 8, содержащейся в покрывающей толще, и отражающей границей 9, являющейся объектом разведки, вверх от точки 10 рас- 15 пространяется волна 16, являющаяся источником кратноотраженных волн, пре. терпевающих отражения от дневной по" верхнасти 6 и границ 7 и 8, а также ме>нду границами 7 и 8. Если в сейсмо" у0 записи, полученные при помощи сейсмоприемников 17, на профилях 5 при возбуждении колебаний в каждой из нескольких точек 10,отмеченных крестиками, ввести временные сдвиги, компенсирующие разность времен прихода однократноотраженной волны из точек 10 возбуждения, находящихся в сква>нине на разных глубинах, и просуммировать полученные сейсмозаписи, т.е. выполнить вертикальное суммирование, то тем самым удастся подавить крат" ноотраженные волны типа 16, у которых начальный отрезок луча расположен выше источника колебаний, усилив при этом однократноотра>ненные волны.

Схема работает следующим образом. ны (10-25 и, при высокоразрешающей сейсморазведке его уменьшают до 5 м ).

Отраженную волну на вертикальном профиле и на ортогональных профилях отох<дествляют известными способами, основанными на транспозиционной корреляции волн на вертикальных и неземных (горизонтальных ) профилях.

Для однократноотраженной волны одного и того >не типа время распространения волны между концевыми точками 10 и <> и пространственное положение луча будет одним и тем же как при возбуждении колебаний в точке 10, так и в точке t. Поэтому транспозиционная корреляция отраженной волны при отсутствии либо несущественном влиянии таких, например, помех, как кратноображенные волны, проводится ность помех затрудняет уверенное определение времен вступлений отраженных волн на сейсмозаписях, регистрируемых сейсмоприемниками 17, то применяют суммирование сейсмозаписей, полученных с разных глубин взрыва после введения в записи соответствующих временных сдвигов.

По временам регистрации отраженной волны на профилях 5 вычисляют ортогональные компоненты градиента поверхностного годографа. После определения пространственного положения отрезков 12-15 луча отраженной волны, координаты точек пересечения лучем границ 7"9 используют в качестве начального приближения для последующих более точных расчетов методами численного анализа. Достаточно быструю сходимость и высокую точность позволил получить метод Ньютона-Рафсона, Уточненное положение сейсмического луча, проходящего через ПВ и те точки вертикального профиля, в которых осуществлялось дополнительное возбуждение упругих колебаний, используют в качестве начального приближения при расчетах, касающихся соседних точек приема ВСП, иэ которых дополнительно не возбуждались упругие колебания. Данные для этих соседних точек используют в качестве начального приближения для последующих соседних точек ВСП и т.д. пока не будут построены все отражающие точки 11 для соответствующих лучей, выходящих из ИВ <> и подходящих после отражениЯ на границе 9 к соответствующей точке 3 приема на вертикальном профиле.

7. 1056

Геометрическое место точек отражения позволяет судить а пространственном положении исследуемой границы 9

Дополнительную информацию о прост- 5 ранственном положении отрезка 12 луча отраженной волны получают при использовании трехкомпонентной регистрации колебаний вблизи ПВ 4 при возбуждении колебаний в скважине 2 в точ-10 ках 10. Наиболее точные результаты получают. при погружении трехкомпо" нентных сейЧмоприемников в специально пробуренные мелкие скважины под резкие сейсмИческие. границы, содержащиеся в верхней части разреза

:(как правило, погружая сейсмоприемники на глубину 20-40 м, глубже подошвы ЗИС ). Трехкомпонентная регист. рация позволяет при этом,, используя известные приемы поляризационного анализа, определить йространственное

,положение отрезка 12 луча непосредст венно по трем компонентам полного век,тора отраженной волны. Сочетание трех-25 .:компонентной записи и наблюдений на

::,ортогональных профилях 5 позволяет су щественно повысить надежность резуль» татов.

Пластовая скорость распространения волн,м/с

Глубина залегания границы по

Вертикали от устья скважины м

Гра- Угол ница паде-! Ния град

Азимут угла падения, град

1 0 - {}

0 1400

И -7 50 262 2200

111 -14 65 822 3300

1У -25 75 1312 3500

3s Время прихода волны, отраженной от границы 1У, составляет 0,930 ,и 0,846 с для каждого иэ двух ИВ соответственно.

Расчитаны координаты точки отра40,жения предлагаемым способом (точное решение) и на основе двумерных расчетов по каждому из ИВ, Результаты рас,.четов сведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

-Ф ПВ

1. I

6М,8

1{}96, б

1013,1

625,6

Пример. В скважине на глуби не 262 м принимают колебания, возбуждаемые из двух ПВ. Начало координат выбрано в точке находящийся.на глубине 12 м подустьем скважиньа0дин, ПВ находится на оси Х, его удаление от устья скважины составляет 900 м.

Другой ИВ .расположен на оси У и отстоит пт vcTbA скважины на 600 м в точке. расположенной в скважине на глубине 250 м, находится источник колебаний. Колебания регистрируют на парах ортогональных профилей пере"

Координаты точек отражения при точном решении, м

1 548,5 361,5 1071,1

2 1013 6485 9959

11редложенным способом получены более точные результаты, чем иэвест ным, используемым в двумерном вари" анте, причем расхождения выходят за

111 8 секающихся в первом и втором ИВ. Глубина погружения источника составляет

12 и. Первая расстановка сейсмоприемников в скважине содержит шесть при" боров с шагом 20 м. На каждом иэ ортогональных профилей второй расстановки находится по 24 погруженных на глубину 12 м сейсмоприемников с шагом

10 м. Длина регистрируемой волны равна 200 м.

В геологическом разрезе находится четыре границы, включая земную поверх ность. Данные о границах и пластовых скоростях приведены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Координаты точек отражения при двумерных построениях (беэ учета пространственного положения границ), м

Х у .. z рамки погрешностей, имеющих место при сейсморазведочных работах, направленных на решение структурных задач.

10561

Приведенный пример свидетельствует о целесообразности использования способа при высокоточных сейсморазведочных работах в районах со сложно постооенными средами.

3Предлагаемый способ можно использовать и для изучения пространственного положения преломляющих границ, 1О расположенных как между источником и приемником колебаний, так и по

11 1О одну сторону от них (в последнем случае регистрируют головные волны, возникающие на преломляющей границе).

Положительный эффект достигается за счет определения пространственного положения участков луча; по которому распространяются колебания, как к пунктам приема, находящимся в скважине, так и к пунктам приема находящимся в приповерхностной части геологического разреза.

Составитель В. Чернявский

Редактор Н. Рогулич Техрев М Надь ;,Корректор И. ШаРоши

Заказ 9295/35 Тираж 710 : . Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Г