Способ сейсмической разведки объектов, рассеивающих упругие волны

Способ сейсмической разведки объектов, рассеивающих упругие волны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сейсмической разведке и может использоваться при разведке нефтяных и газовых залежей как в осадочных, так и в метаморфических и кристаллических горных породах, а также других объектов, рассеивающих сейсмические волны.

Известен способ сейсмической разведки, в котором прогноз коллекторских свойств пластов или нефтенасыщенной мощности пласта осуществляется по отраженным волнам, полученным при суммировании по принципу общей глубинной точки. (“Методика интерпретации данных сейсморазведки при интегрированном изучении нефтегазовых резервуаров”, А.Г.Авербух, “Геофизика”, №1, 1998 г., стр.13-19).

Недостатком способа является то, что обработка направлена на выделение и интерпретацию только отраженных волн.

Известен способ сейсмической разведки массивных геологических пород, в котором выделяют рассеянную компоненту путем дополнительного подавления отраженных и многократных волн (патент РФ №2168187, “Способ сейсмической разведки массивных геологических пород”, МКИ 7 G 01 V 1/00, приоритет 10.12.1999, патентообладатели: В.Б.Левянт и В.В.Моттль, прототип).

Недостатком данного способа является то, что при обработке данных устраняют регулярные отраженные волны. Известно, что волновые поля случайной или неслучайной совокупности точек рассеяния, расположенных на значительном по площади пространстве, дают интерференционные волновые поля, неотличимые от отраженных волн. Их удаление будет приводить к потере информации об изучаемом объекте.

В настоящее время отсутствует способ, который бы позволял совместно использовать для выделения физически неоднородных объектов отраженные, дифрагированные и рассеянные волны, что приводит к недостаточной точности прогноза объектов. Это приводит к большим дополнительным затратам на бурение глубоких скважин как при разведке, так и при эксплуатации месторождений.

Задачей изобретения является создание способа сейсмической разведки, который предусматривает такую обработку и накапливание рассеянных волн, которое не удаляет отраженные волны, а включает их.

Задача решается тем, что в способе сейсмической разведки, включающем возбуждение сейсмического сигнала, регистрацию сейсмического поля и стандартную обработку данных для наилучшего выделения отраженных волн, моделируют волновые поля от ожидаемых объектов рассеяния и, проводя пробную обработку, определяют параметры наилучшего выделения известных объектов. Полученные параметры уточняют при определении обобщенной спектральной характеристики реального сейсмического разреза. Уточненные параметры используют для накапливания отраженных и рассеянных волн и выделяют объекты рассеивающих волн по их аномалиям в разрезе. Для этого от точки накапливания вокруг отраженного луча с заданным углом (углом конуса) формируют пространственный конус. Пересечение поверхности пространственного конуса с поверхностью наблюдения ограничит некоторый участок поверхности. Те каналы, которые находятся на нем, включают в сумму с соответствующими кинематическими, статическими и динамическими поправками. Выделенные объекты представляют в виде разрезов и карт.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного способа, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками предложенного способа сейсмической разведки.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволил установить совокупность существенных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе сейсмической разведки, изложенных в формуле способа.

Сравнение предложенного способа с прототипом и другими аналогами подобного назначения показывает, что предложенный способ обладает новизной и существенными отличиями.

Предлагаемый способ позволяет правильно выбрать параметры для обработки и выделения рассеянных волн и для прогноза пространственного положения рассеивающих объектов, находящихся как среди осадочной толщи, так и среди метаморфических и кристаллических массивных пород по данным стандартных сейсмических наблюдений.

Способ сейсмической разведки объектов, рассеивающих упругие волны, иллюстрируется:

На фиг.1 представлены: а - схема наблюдения (линии наблюдения и пункты возбуждения упругих колебаний, обозначенные номерами); b - модельные сейсмограммы рассеянных волн без шумов; с - с шумами Un=1, где Un - уровень по отношению к сигналу.

На фиг.2 показаны: а - распределение рассеивающих объектов в плане (модель); b - результаты выделения модели без шумов; с - результаты выделения модели с шумом Un=1; d - результаты выделения модели с шумом Un=2; е - результаты выделения модели с шумом Un=3; f - результаты выделения модели с шумом Un=4.

На фиг.3 представлена зависимость амплитуд спектра от частоты и времени при разных углах конуса накапливания, указанных на фигуре, рассчитанных по реальным данным.

На фиг.4 изображены глубинные разрезы А - волнового поля и В - сумма амплитуд спектра на частотах 9 и 10 Гц.

На фиг.5 показаны аномалии суммы амплитуд спектра на частоте 9 и 10 Гц на глубине 2200 м, соответствующие нефтеносным пластам АС (интервал глубин 2100-2300 м), и эксплуатационные скважины. Возле скважин указаны их номера и нефтенасыщенные мощности пластов. Буквой О указано, что пласт обводнен.

Способ осуществляют следующим образом.

Возбуждают сейсмические сигналы и регистрируют сейсмические волновые поля стандартными способами. Проводят стандартную обработку с целью максимального выделения отраженных волн, определяя статические и кинематические параметры модели среды.

От ожидаемых объектов рассеяния для данной системы наблюдения моделируют зашумленные волновые поля и проводят пробную обработку для выбора таких параметров обработки, которые позволили бы с наибольшей точностью выделить объекты рассеяния.

Используя полученные параметры на характерном участке или на всей площади, проводят накапливание и выделение отраженных и рассеянных волн, получая зависимости амплитуд спектра от частоты и времени для разных углов конуса.

Определяют по этим результатам параметры наилучшего выделения рассеянных волн, проводят обработку и выделение рассеянных волн и получают разрезы и карты суммы амплитуд спектра на выбранных частотах. Их используют для определения координат и параметров объектов рассеяния.

Анализируя карту с данными бурения, определяют граничный уровень амплитуд, соответствующий продуктивной зоне.

Способ был применен для разведки нефтяных залежей на участке одного из эксплуатируемых месторождений Западной Сибири. На фиг.1,а показана схема наблюдения, включающая 5 широтных профилей и 40 источников возбуждения. Их положение и номера приведены на схеме. Для этой схемы наблюдения проведено моделирование рассеянных волн от случайно выбранных объектов рассеяния на глубине 1,8 км. Объекты рассеяния видим на фиг.2,а. Незашумленная сейсмограмма от одного из источников приведена на фиг.1,b, зашумленная на фиг.1,с.

Результаты выделения объектов при разных уровнях шумов приведены на фиг.2,b, c, d, e, f. Анализируя данные, видим, что и при очень большом уровне шумов при угле конуса 26° удается выделить объекты рассеяния.

После обработки реальных данных по стандартному графу с коррекцией статики и кинематики были получены обобщенные зависимости амплитуд спектра от частоты и времени при разных углах конуса. На фиг.3 приведены зависимости суммы амплитуд спектра в интервале частот от 3 до 40 Гц для интервала времен 1200-3400 мс для разных углов конуса. На всех кадрах, соответствующих углам конуса 1, 5, 14 и 26°, выделяется на времени 2200 мс горизонт Б - типичный для Западной Сибири отражающий горизонт. На времени 1850 мс (горизонт АС) видны аномалии, которые меняются от кадра к кадру. При малом угле конуса аномалия выделяется в интервале частот 20-30 Гц, что свидетельствует о наличии отражения. При больших углах конуса появляется аномалия на частотах около 10 Гц, и при максимальном угле аномалия выделяется более отчетливо. Она связана с рассеянием волн от известных в этом интервале песчаных пластов, насыщенных нефтью и газом. Выбрав в качестве основного угол 26°, получим глубинные разрезы и карты прогноза. На фиг.4 видим глубинные разрезы сейсмического поля и поля амплитуд спектров, полученные с выбранными параметрами, которые позволяют выделить основные аномалии. Аномалии на уровне 1400 м связаны с газом, на уровне 2200 м - с нефтью и газом. Аномалия на 4000-4200 м бурением не вскрыта. Обращает на себя внимание, что все аномалии соединены более низкими по амплитуде аномалиями субвертикальной направленности.

На глубинном сейсмическом разрезе (фиг.4,а) основные три аномалии рассеяния также видны, хотя и не так отчетливо, как на разрезе амплитудного спектра.

Распределение аномалий амплитуд спектра в плане (глубина 2200 м) приведено на фиг.5. Точками показано положение эксплуатационных скважин, их номера в числителе и нефтенасыщенные мощности пласта (в знаменателе). Буквой О обозначены обводненные скважины. Как видно, пространство вокруг обводненных скважин не содержит аномалий. На фиг.5 видим две аномальные зоны. Более крупная из них расположена в юго-западной части. Высокий уровень рассеивания, по-видимому, связан с нефтегазовой залежью. Ось максимума аномалии протягивается с юга на север между скважинами Е286-Е285 и Е329-Е300.

Вторая аномалия располагается в северо-восточной части площади в треугольнике скважин Е308, Е226, Е229 и несколько вытянута в северо-западном направлении. Присутствие нефтяной залежи, соответствующей этой аномалии, подтверждено бурением дополнительной скважины E308-2Z, где получен существенный дебит нефти. Более слабые притоки получены в скважине E309-2Z и вода в скважине E227-2Z, что в общем подтверждает правильность прогноза.

Объектами рассеяния сейсмических волн являются все физически неоднородные объекты: микротрещины, микропоры, образующие макронеоднородности, шероховатости на границах слоев с разными акустическими жесткостями. Как мы увидели на примере практического использования способа на изучаемом участке, расположенном в благоприятных сейсмогеологических условиях Западной Сибири, при малых углах конуса уверенно выделяется только волна от баженовского глинистого горизонта с битуминозными аргиллитами (горизонт Б). Этот горизонт не формирует сильных низкочастотных аномалий, которыми характеризуются рассеянные волны.

Рассеянные волны от хорошо упорядоченных источников рассеяния формируют отраженные волны. Участки нарушения упорядоченности, края или неоднородные участки внутри формируют дифрагированные волны, а менее упорядоченные объекты создают интерференционную картину смеси отраженных, дифрагированных и рассеянных волн. Дополнительно рассеянные волны возникают от микроземлетрясений, вызываемых упругой волной в зонах повышенной напряженности горных пород. Таковыми и являются зоны нефте- и газонасыщенности (зоны аномальных пластовых давлений). В процессе эксплуатации напряженность в зонах повышенного оттока флюидов или газа падает. Следовательно, уменьшается и поток рассеянных волн. Об этом свидетельствует и пример практического применения, где обводненные в процессе эксплуатации зоны выделились пониженным рассеянием волн.

Заявленный способ сейсмической разведки объектов, рассеивающих упругие волны, позволяет правильно определить параметры для накапливания и выделения рассеянных волн, не подавляя отраженные волны, что позволяет использовать метод для выделения рассеивающих объектов как в осадочных, так и неосадочных массивах горных пород.

Способ сейсмической разведки объектов, рассеивающих упругие волны, включающий возбуждение сейсмического сигнала, регистрацию сейсмического поля и обработку данных, отличающийся тем, что направленно выделяют как отраженные, так и рассеянные компоненты волнового поля, предварительно моделируя рассеянные волны от возможных объектов отражения, дифракции и рассеяния и выбирают такой вариант селекции отраженных, дифрагированных и рассеянных волн, который обеспечивает наилучшее выделение объектов на фоне помех, а затем уточняют параметры на реальных данных, получая суммарные зависимости амплитуд спектров от времени и частоты для разных углов конуса и используют полученные параметры для обработки реальных данных и получая аномалии амплитудных спектров в виде разрезов и карт для последующего выделения объектов, рассеивающих упругие волны.