Способ вибрационной сейсморазведки

Способ вибрационной сейсморазведки

Реферат

Изобретение относится к геофизическим методам исследования геологической среды и предназначено, главным образом, для поисков и разведки месторождений нефти и газа.

Известен способ вибрационной сейсморазведки, включающий формирование управляющих сигналов, возбуждение виброисточником непрерывных сейсмических сигналов, регистрацию непрерывных сигналов в виде виброграмм, контроль и коррекцию спектра возбуждаемых колебаний (Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсморазведка: Учебник для вузов. Тверь: Издательство АИС, 2006, с. 327-332). Основой функционирования известного способа вибрационной сейсморазведки является опорный сигнал, который используют в качестве управляющего сигнала виброисточника и коррелирующего сигнала.

Недостатком известного способа вибрационной сейсморазведки является использование в нем усредненных параметров опорных сигналов в связи с отсутствием средств оперативного их определения для каждого конкретного физического наблюдения, следствием чего являются недостаточные качество и геологическая эффективность сейсмических исследований.

Наиболее близким к изобретению по сущности и назначению (прототип) является способ вибрационной сейсморазведки, получивший название адаптивной вибрационной сейсморазведки, в котором по тем или иным установленным критериям (например, достижение наиболее широкополосного амплитудно-частотного спектра полезных отраженных волн в целевом интервале времен) на основе анализа отклика среды на предварительно посланный сигнал осуществляют выбор оптимальных рабочих нелинейных вибросигналов, оптимизирующих заданные параметры сейсмической записи, причем процесс выбора происходит в реальном времени и в автоматическом режиме (Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Адаптивные и нелинейные методы вибрационной сейсморазведки. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, с. 25-50; Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками. - Тверь: ООО «Издательство ГЕРС», 2011, с.225- 231; Жуков и др., патент РФ №2482516).

Недостатком известного способа является анализ и расчет в нем параметров адаптивных свип-сигналов (опорных сигналов) непосредственно по виброграммам, полученным путем регистрации сейсмических колебаний наземными расстановками сейсмоприемников. Дело в том, что приходящие из глубины к земной поверхности сигналы существенно отличаются от свип-сигнала из-за частотно-зависимого поглощения колебаний в реальной геологической среде, особенно в верхней части разреза (ВЧР). Из-за этого амплитуды регистрируемых колебаний уменьшаются с увеличением частоты. В результате этого функция взаимной корреляции виброграмм даже после коррекции спектра свип-сигнала может заметно отличаться от функции автокорреляции последнего, в результате чего в целом ухудшается качество коррелограмм.

Цель изобретения - повышение качества данных вибрационной сейсморазведки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе вибрационной сейсморазведки, включающем возбуждение и регистрацию вибрационных колебаний и коррекцию опорного сигнала по спектрам возбуждаемых или регистрируемых сигналов, согласно изобретению дополнительно регистрируют колебания по крайней мере в одной точке, расположенной в приповерхностной зоне ниже акустически наиболее резкой границы, и коррекцию возбуждаемых колебаний проводят по спектрам сейсмических сигналов, регистрируемых под акустически наиболее резкой границей. В одном из конкретных воплощений изобретения корреляцию вибрационных записей (виброграмм), полученных на земной поверхности или внутри среды, осуществляют с сейсмическим сигналом, зарегистрированным под акустически наиболее резкой границей. В другом альтернативном воплощении изобретения рассчитывают оператор обратного фильтра сигнала, зарегистрированного под акустически наиболее резкой границей, и при помощи этого оператора осуществляют деконволюцию вибрационных записей, полученных на земной поверхности или внутри среды.

По сравнению с прототипом способ вибрационной сейсморазведки в соответствии с изобретением характеризуется такими существенными отличиями:

- способом получения входной информации для системы контроля возбуждаемых виброисточником сейсмических сигналов;

- большей достоверностью сигнала, используемого для контроля спектров возбуждаемых сигналов, а также для взаимной корреляции или деконволюции виброграмм.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Сейсмоприемник, погруженный под акустически наиболее резкую границу (обычно такой границей является подошва зоны малых скоростей (ЗМС)), будет регистрировать сейсмический сигнал, возбуждаемый виброисточником, в менее искаженном виде по сравнению с сигналами, регистрируемыми наземными сейсмоприемниками и сейсмоприемниками, установленными непосредственно на плите виброисточника или возле нее. На сигнал, регистрируемый под подошвой ЗМС или в глубокой скважине, в меньшей степени будут влиять такие искажающие факторы, как поглощение сейсмической энергии в ЗМС (поскольку сейсмическая волна пересекает ЗМС лишь один раз - лишь на пути к отражающей границе), а также нелинейные явления, генерирующие волны-помехи непосредственно в окрестности плиты виброисточника. Однако все те компоненты спектра сигнала, которые распространяются вглубь среды (например, кратные гармоники) и могут быть использованы как полезные сигналы при корреляции их с виброграммой, будут внутри среды регистрироваться в наименее искаженной виде, поскольку они не будут искажены сильными поверхностными волнами, регистрируемыми наземными сейсмоприемниками. В результате этого коррекция возбуждаемого сигнала по спектру записи, полученной от сейсмоприемника, расположенного под подошвой ЗМС, будет наиболее обоснованной, и в результате этого качество результатов вибросейсморазведки существенно возрастет. Использование для корреляции с виброграммами не электрического свип-сигнала, возбуждаемого виброисточником, а сигнала, регистрируемого внутри среды, позволит в полной мере использовать широкий диапазон частот, содержавшийся в возбуждаемом сигнале (вместе с неизбежно возникающими кратными гармониками), а также использовать результаты коррекции возбуждаемого сигнала, выполненной путем анализа сигнала, зарегистрированного внутри среды.

Способ осуществляют следующим образом.

Район, предназначенный для изучения вибросейсмическим методом, известными способами разделяют на участки, каждый из которых характеризуется однородными поверхностными условиями. На каждом из этих участков бурят по меньшей мере одну скважину, глубина которой превышает глубину акустически наиболее резкой границы (как правило, это подошва ЗМС). В эту скважину погружают расположенный в герметичном корпусе сейсмоприемник (в многоволновой сейсморазведке - трехкомпонентный сейсмоприемник). При этом следует известными способами обеспечить надежный контакт корпуса сейсмоприемника с окружающей средой, чтобы обеспечить неискаженную регистрацию сейсмического сигнала. Выход сейсмоприемника, расположенного внутри среды, подают на вход сейсморазведочного комплекса, реализующего технологию адаптивной вибросейсморазведки. В качестве такого сейсморазведочного комплекса может быть использована система управления виброисточниками GDS-1, разработанная в ООО «Геофизические системы данных» (Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками. - Тверь: ООО «Издательство ГЕРС», 2011, с. 226-227). В состав этой системы входит программа Vibro Equalizer, предназначенная для расчета и анализа коэффициентов адаптивного свип-сигнала. На блоке GDS-1 могут сохраняться параметры достаточно большого количества оптимальных свип-сигналов, полученных на различных пунктах возбуждения (ПВ). Последовательность процедур в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в следующем:

- при первом накоплении на данном ПВ генерируется линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) свип-сигнал;

- проводится регистрация отклика (виброграмма) на этот сигнал сейсмоприемника, расположенного внутри среды (под подошвой ЗМС);

- виброграмма, зарегистрированная внутри среды, передается в программу Vibro Equalizer для анализа и расчета коэффициентов адаптивного свип-сигнала;

- Рассчитанные коэффициенты передаются в шифратор блока GDS-1 сейсмостанции для расчета временной развертки нового свип-сигнала на базе полученных коэффициентов;

- Данный нелинейный адаптированный свип-сигнал по радиоканалу передается в дешифраторы вибрационных источников для генерации последующих накоплений на данном пункте возбуждения (ПВ).

Сжатие виброграмм в импульсную форму можно осуществлять двумя способами: путем формирования функции взаимной корреляции виброграмм со свип-сигналом после его коррекции или путем деконволюции виброграмм при помощи обратного фильтра, который рассчитывают по свип-сигналу, в качестве которого в предлагаемом способе берут сигнал, повторно регистрируемый внутри среды после его коррекции, выполненной после изучения его спектрального состава при первичном возбуждении колебаний. Использование деконволюции, а не корреляции со свип-сигналом, предпочтительнее, поскольку при этом в большей степени увеличивается относительная интенсивность высокочастотных компонент спектра, а следовательно, и разрешающая способность способа. Убедительные примеры, иллюстрирующие это утверждение, приведены в книге (Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками. - Тверь: ООО «Издательство ГЕРС», 2011, с. 378-383).

Внедрение изобретения в практику вибрационной сейсморазведки не требует создания новых технических средств и может быть начато уже в настоящее время. Его использование позволит более обоснованно управлять спектром возбуждаемых сейсмических колебаний, добиваясь тем самым повышения достоверности изучения продуктивных отложений. Целесообразно предлагаемый способ использовать в сочетании с технологиями изучения верхней части разреза, предполагающими бурение мелких скважин в пределах исследуемой территории. Одни и те же скважины в таких случаях можно использовать для изучения модели верхней части разреза и скоростей распространения продольных и поперечных волн в пределах этой модели, а также для регистрации в них сигнала, который используют для коррекции свип-сигнала, который затем используют в рабочем режиме для проведения намеченных работ.

Предлагаемый способ, детально рассмотренный в приложении к наземной сейсморазведке, без существенного изменения его сущности может вполне применяться при проведении морских и скважинных сейсмических исследований, которые в значительных объемах проводят с использованием виброисточников.

В методе вертикального сейсмического профилирования (ВСП) предлагаемый способ можно использовать в самых различных современных модификациях метода (Шехтман, Кузнецов, 2004). При проведении продольного и непродольного ВСП, когда возбуждение колебаний осуществляют с фиксированных ПВ, коррекцию возбуждаемых колебаний можно осуществлять в процессе проведения работ не столь часто, как при проведении работ другими модификациями метода ВСП (уровневое ВСП, ВСП с подвижным источником колебаний, площадное ВСП и др.). Предварительная информация о конструкции исследуемой скважины (качество цементажа ее затрубного пространства, положение геологических границ в покрывающей толще и др.) позволяет выбрать для коррекции спип-сигнала те интервалы глубин, в пределах которых качество записей достаточно высокое для того, чтобы спектры сигналов полезных волн не были искажены трубными волнами, вибрационными трубными волнами и другими помехами.

Источники информации

Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсморазведка: Учебник для вузов. Тверь: Издательство АИС, 2006, с. 327-332.

Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Адаптивные и нелинейные методы вибрационной сейсморазведки. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000.

Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками. - Тверь: ООО «Издательство ГЕРС», 2011.

Жуков А.П., Жуков А.А., Тищенко И.В., Галикеев Т.Э. Способ вибрационной сейсморазведки геологического объекта и система для его осуществления / Патент РФ №2482526, опубл. 20.05.2013.

Шехтман Г.А., Кузнецов В.М., Попов В.В. Модификации метода ВСП: какую предпочесть? // Технологии сейсморазведки, 2004, 1, 75-79.

1. Способ вибрационной сейсморазведки, включающий возбуждение и регистрацию вибрационных колебаний в приповерхностной зоне, а также коррекцию по спектрам регистрируемых сигналов опорного сигнала, предназначенного для сжатия виброграмм в импульсную форму, отличающийся тем, что, с целью повышения качества вибрационной сейсморазведки, исследуемый район разбивают на участки с однородными поверхностными условиями, на каждом из таких участков в приповерхностной зоне бурят по меньшей мере одну скважину, глубина которой превышает глубину акустически наиболее резкой границы, дополнительно регистрируют вначале колебания в скважине ниже акустически наиболее резкой границы, проводят коррекцию опорного сигнала колебаний по спектрам сейсмических сигналов, зарегистрированных под акустически наиболее резкой границей, после чего возбуждают колебания посредством скорректированного опорного сигнала и проводят регистрацию колебаний.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что корреляцию виброграмм, полученных в приповерхностной зоне или внутри среды, осуществляют с сейсмическим сигналом, зарегистрированным под акустически наиболее резкой границей.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рассчитывают оператор обратного фильтра сигнала, зарегистрированного под акустически наиболее резкой границей, и при помощи этого оператора осуществляют деконволюцию виброграмм, полученных в приповерхностной зоне или внутри среды.