Способ низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов (варианты)

Способ низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области сейсмических исследований и может быть использовано при поиске природных углеводородов.

Способы поиска углеводородов связаны с сейсмической разведкой. Известны способы вибросейсморазведки при поиске залежей углеводородов, согласно которым возбуждают сейсмические колебания вибратором, регистрируют их сейсмическими приемниками, в качестве сейсмического сигнала используют сейсмический фон Земли, проводят их математическую обработку, а о наличии залежи судят либо по увеличению площади под кривой взаимного спектра одноименных компонент при записи сейсмического фона после возбуждения сейсмических колебаний по сравнению с записью сигнала до генерирования колебаний, либо по появлению спектральной аномалии не менее чем на одной из компонент при записи сигнала во время генерирования сейсмических колебаний по сравнению с сигналом, измеренным до генерирования (см., например, патенты РФ №2045079, «Способ вибросейсморазведки при поиске нефтегазовых месторождений», МПК6 G01V1/00, опубл. 27.09.95, №2161809 «Способ поиска углеводородов (варианты), контроля эксплуатации углеводородной залежи», МПК7 G01V 1/00, опубл. 10.01.2001). Известен способ низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки углеводородов (см. патент РФ №2251716 «Способ поиска углеводородов (варианты) и способ определения глубины залегания продуктивных пластов», МПК7 G01V 1/00, опубликовано 10.05.2005), который характеризуется регистрацией сейсмических колебаний поверхности Земли в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне с использованием приемников сейсмических колебаний в диапазоне 0,1-20 Гц, расположенных на исследуемой площади на расстоянии 50-500 метров друг от друга, регистрацию проводят одновременно по всем измеряемым вертикальным и горизонтальным компонентам информационного сигнала, разбивая временной диапазон регистрации измеренного информационного сигнала на синхронизированные по времени для всех приемников дискретные участки длительностью не менее 2-3 периодов сигнала наименьшей частоты диапазона. Проводят расчет спектральной характеристики для каждого дискретного участка с образованием дискретной последовательности, анализируют каждый дискретный участок на наличие техногенной помехи и на наличие события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта, исключают из рассмотрения те участки, которые содержат помехи и не содержат указанного события, проводят анализ оставшихся участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов. Для вынесения этого суждения производят сравнение сигналов от исследуемой области с сигналами, полученными при дополнительном измерении сейсмических сигналов в месте, заведомо не содержащем углеводородов. Этот способ принят в качестве наиболее близкого аналога.

Указанный способ основывается на гипотезе о залежи нефти как единственно возможном источнике наблюдаемой аномалии в низкочастотном диапазоне сейсмического спектра. Вместе с тем практика показывает, что аномальные сигналы наблюдаются при наличии других существенных неоднородностей в разрезе, в частности, в виде активных тектонических нарушений. Аномальный сигнал наблюдается также в целевом диапазоне при неглубоком залегании фундамента в точке исследования, соизмеримом с глубиной залегания углеводородов.

Задачей изобретения является повышение достоверности обнаружения залежей углеводородов путем выявления и исключения сигналов, не характеризующих наличие залежи.

Задача решается способом низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов, включающем определение по крайней мере одной точки наблюдения на поисковой площади, размещение в точке наблюдения приемника сейсмических колебаний, проведение регистрации информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, проведение расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, их анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключение из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, в котором в отличие от известного способа регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов, Фурье-преобразование вертикальных компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который характеризуют местоположением на спектре в диапазоне частот

Vs/Н<F<Vp/Н,

где Vs - средняя по осадочному чехлу скорость распространения поперечных сейсмических волн в точке наблюдения;

Vp - средняя по осадочному чехлу скорость распространения продольных сейсмических волн в точке наблюдения;

Н - известная глубина залегания фундамента в точке наблюдения,

сигнал с данным максимумом принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, точку наблюдения, в спектрах сигналов которой присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, с их равномерным расположением со смещением относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, принимают как перспективную на наличие залежей от природных углеводородов. При этом при выявлении равномерного расположения сигналов возможно их сравнение относительно сигналов других измерений с одной точки наблюдения, или относительно сигналов с других каналов их записи с этой точки наблюдения при многоканальном способе наблюдения, или относительно сигналов их записей с соседних точек наблюдения при одноканальном способе наблюдения. При наличии точек наблюдения больше одной в районе исследования сигнал от фундамента дополнительно характеризует его присутствие в большинстве точек наблюдения.

Задача решается также вторым вариантом способа низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов, включающем определение по крайней мере одной точки наблюдения на поисковой площади, размещение в точке наблюдения приемника сейсмических колебаний, проведение регистрации информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, проведение расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, ее анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключение из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, в котором в отличие от известного способа регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов, Фурье-преобразование вертикальных компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который характеризуют местоположением на спектре в диапазоне частот

Vs/Н<F<Vp/Н,

где Vs - средняя по осадочному чехлу скорость распространения поперечных сейсмических волн в точке наблюдения;

Vp - средняя по осадочному чехлу скорость распространения продольных сейсмических волн в точке наблюдения;

Н - известная глубина залегания фундамента в точке наблюдения,

сигнал с данным максимумом принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, выявляют спектры сигналов, в которых присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, указанные спектры классифицируют на две группы: 1) спектры с равномерным расположением максимумов сигналов со смещением относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, 2) спектры с неравномерным расположением максимумов сигналов со смещением относительно других измерений не менее чем на половину ширины своего максимума; точку наблюдения с сигналами со спектром первой группы определяют как перспективную на наличие залежи от природных углеводородов, сигналы со спектром второй группы определяют как ложные сигналы - сигналы от зоны возможных тектонических нарушений. При этом при выявлении равномерного или неравномерного расположения сигналов возможно их сравнение относительно сигналов других измерений с одной точки наблюдения, или относительно сигналов с других каналов их записи с этой точки наблюдения при многоканальном способе наблюдения, или относительно сигналов их записей с соседних точек наблюдения при одноканальном способе наблюдения. При наличии точек наблюдения больше одной в районе исследования сигнал от фундамента дополнительно характеризует его присутствие в большинстве точек наблюдения.

Предлагаемый способ позволяет отграничить ложные сигналы от сигналов от продуктивного пласта и тем самым резко повысить достоверность принимаемых решений. Регистрацию и запись сигналов проводят в широком диапазоне частот 0,5-50 Гц, соответствующем диапазону глубин залегания фундамента.

Предложенные способы поиска и разведки могут быть реализованы с использованием известных аппаратных средств, например, с помощью мобильного цифрового сейсмометрического комплекса «Экспресс-4» разработки КБ «Геофизприбор» РАН (г.Москва), который представлен на фиг.1, отображающей блок-схему мобильного многоканального сейсмометрического комплекса. На фиг.2-4 отображены типичные спектры микросейсм на территории Республики Татарстан, типичные спектры микросейсм над залежью в карбоне, резкое смещение максимума на спектре микросейсм в соседних точках наблюдения в зоне тектонических нарушений соответственно. Эти спектральные характеристики принятых сигналов получены авторами при проведении исследований.

Блок-схема мобильного многоканального сейсмометрического комплекса (фиг.1) включает следующие основные модули:

- комплект высокочувствительных сейсмических датчиков 1-3 СМ-ЗКВ ADNR;

- выносной распределитель 4 с кабельными линиями связи;

- регистрирующий модуль 5 с блоком 7 фильтров и усилителей, платой 8 аналого-цифровых преобразователей, цифроаналоговых преобразователей, компьютером 9;

- gPS-приемник 6 GARMIN 12 XL;

- блок питания 10;

- блок калибровки 11.

Датчики представляют собой магнито-электрические маятниковые сейсмоприемники, преобразующие скорость механических колебаний в электрический ток, при этом напряжение, возбуждаемое на концах рабочей обмотки приемника, пропорционально скорости колебания грунта. Регистрирующий модуль 5 комплекса «Экспресс-4» обеспечивает прием сейсмических сигналов, их преобразование в цифровой код, регистрацию данных в различных форматах, привязку регистрируемых данных к единому времени, визуализацию входных данных, выполнение калибровки сейсмических каналов, предварительную оценку качества зарегистрированных данных. При обработке и анализе сигналов и их спектральных характеристик используются стандартные программные средства типа Mathlab версии 6.0 и выше. При конкретных исследованиях и натурных испытаниях были использованы три сейсмических приемника - комплект высокочувствительных сейсмических датчиков 1-3 СМ-3КВ ADNR мобильного цифрового сейсмометрического комплекса «Экспресс-4» с 4 каналами записей, расположенных на расстоянии 50-100 метров друг от друга, в диапазоне частот 0,5-50 Гц, соответствующем глубине залегания фундамента 6-8 км, запись сейсмических сигналов проводили одновременно для всех каналов записей в течение не менее 400 сек, в результате приема и обработки сигналов получили спектральные характеристики, отраженные на фиг.2-4. За ложные сигналы от фундамента были приняты сигналы со спектром, отраженным на фиг.2, за сигналы от нарушений - сигналы со спектром, отраженным на фиг.4, за сигнал от продуктивного пласта был принят сигнал со спектром, отраженным на фиг.3. В точке наблюдения с сигналом от продуктивного пласта были проведены буровые работы, которые подтвердили нефтеносность обнаруженной залежи. Достоверность обнаружения продуктивных на нефтеносность пластов в указанных испытаниях составила по расчетам авторов 95%.

1. Способ низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов, включающий размещение в точке наблюдения приемника сейсмических колебаний, проведение регистрации информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, проведение расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, их анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключение из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, отличающийся тем, что регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов в диапазоне частот 0,5-50 Гц, соответствующем диапазону глубин залегания фундамента, Фурье-преобразование компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который характеризуют местоположением на спектре в диапазоне частот

Vs/H<F<Vp/H,

где Vs - средняя по осадочному чехлу скорость распространения поперечных сейсмических волн в точке наблюдения;

Vp - средняя по осадочному чехлу скорость распространения продольных сейсмических волн в точке наблюдения;

Н - известная глубина залегания фундамента в точке наблюдения, сигнал с данным максимумом принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, точку наблюдения, в спектрах сигналов которой присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, со смещением их относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, принимают как перспективную на наличие залежей от природных углеводородов.

2. Способ низкочастотного сейсмического зондирования по п.1, отличающийся тем, что при наличии точек наблюдения больше одной в районе исследования сигнал от фундамента дополнительно характеризует его присутствие в большинстве точек наблюдения.

3. Способ низкочастотного сейсмического зондирования по п.1, отличающийся тем, что при выявлении равномерного расположения сигналов их сравнение производят относительно сигналов других измерений с одной точки наблюдения, или относительно сигналов с других каналов их записи с этой точки наблюдения при многоканальном способе наблюдения, или относительно сигналов их записей с соседних точек наблюдения при одноканальном способе наблюдения.

4. Способ низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов, включающий размещение в точке наблюдения приемника сейсмических колебаний, проведение регистрации информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, проведение расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, их анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключение из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, отличающийся тем, что регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов в диапазоне частот 0,5-50 Гц, соответствующем диапазону глубин залегания фундамента, Фурье-преобразование компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который характеризуют местоположением на спектре в диапазоне частот Vs/H<F<Vp/H,

где Vs - средняя по осадочному чехлу скорость распространения поперечных сейсмических волн в точке наблюдения;

Vp - средняя по осадочному чехлу скорость распространения продольных сейсмических волн в точке наблюдения;

Н - известная глубина залегания фундамента в точке наблюдения, сигнал с данным максимумом принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, выявляют спектры сигналов, в которых присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, указанные спектры классифицируют на группу спектров с равномерным расположением максимумов сигналов со смещением относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, и группу спектров с неравномерным расположением максимумов сигналов со смещением относительно других измерений не менее чем на половину ширины своего максимума, точку наблюдения, с которой получены сигналы с равномерным расположением максимумов, определяют как перспективную на наличие залежи от природных углеводородов, сигналы с неравномерным расположением максимумов определяют как ложные сигналы от зоны возможных тектонических нарушений.

5. Способ низкочастотного сейсмического зондирования по п.4, отличающийся тем, что при наличии точек наблюдения больше одной в районе исследования сигнал от фундамента дополнительно характеризует его присутствие в большинстве точек наблюдения.

6. Способ низкочастотного сейсмического зондирования по п.4, отличающийся тем, что при выявлении равномерного расположения сигналов их сравнение производят относительно сигналов других измерений с одной точки наблюдения, или относительно сигналов с других каналов их записи с этой точки наблюдения при многоканальном способе наблюдения, или относительно сигналов их записей с соседних точек наблюдения при одноканальном способе наблюдения.