Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Комплексирование данных наземной сейсморазведки, ВСП и математического моделирования с целью повышения геологической эффективности сейсмических исследований

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Комплексирование данных наземной сейсморазведки, ВСП и математического моделирования с целью повышения геологической эффективности сейсмических исследований"

На правах рукописи

БАРЫШЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

КОМШТККСИРОВАНИЕ ДАННЫХ НАЗЕМНОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ, ВСП И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

(на примере Лено-Ангарского плато в южной части Сибирской платформы)

Специальность 25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ИРКУТСК 2006

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете, Федеральном государственном унитарном научно-производственном геологическом предприятии «Иркутскгеофизика»

Научный руководитель: Доктор геолото-минералогических наук,

профессор Дмитриев Александр Георгиевич

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, Пашков Владимир Геннадьевич

Ведущая организация;

Доктор технических наук Ломтадзе Валерий Валерьевич

Всероссийский научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (ВНИИГеофизика)

Защита состоится « 28 » декабря 2006 г., в 15 час. в ауд. Е-301 на заседании диссертационного совета Д. 212.073.01 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: Иркутск, 664074, ул. Лермонтова 83., тел. (факс) (8-3952) 405-112, e-mail: seminsky@istu.edu

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83

Автореферат разослан « 27 » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ^¿/¿с&Р-—^ Г.Д. Мальцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объектом исследований в диссертационной работе являются экспериментальные и модельные сейсмические волновые поля, полученные при наземных и скважишшх наблюдениях, с цепью изучения основных характеристик волк-сигналов и волн-помех и на этой основе оптимизации методики полевых наблюдений и способов обработки сейсмических данных.

Актуальность работы

Сейсмогеолопгческие условия южной части Сибирской платформы оцениваются, как достаточно сложные. Месторождения углеводородного сырья в основном приурочены к древним кембрийским толщам, залегающим в нижней части осадочного чехла. Ловушки преимущественно неструктурного типа, продуктивные пласты маломощны, а их фильтрационно-емкостные характеристики изменчивы. Этим обусловлена важность изучения распространения и внутренней структуры продуктивных пластов для правильной ориентации геолого-поисковых, разведочных и эксплутационных работ. На сегодняшний день среди всех геофизических методов, используемых дня решения подобных геологических задач, наивысшими разведочными возможностями, несомненно, обладает сейсморазведка методом общей глубинной точки (МОГТ).

Однако, несмотря на то, что в целом сейсморазведка обеспечивает основной прирост геологической информации на стадии поисков и разведки месторождений углеводородов, в некоторых сейсмогеологических условиях юга Сибирской платформы ее эффективность недостаточно высока. Факторами, снижающими информативность сейсморазведки МОГТ, являются: неоднородное строепие верхней части разреза (ВЧР); присутствие в волновом поле высокоамшштудиых регулярных волн-помех различной природы, а также неоптимальная методика полевых наблюдений. Повышение эффективности метода ОГТ в подобных сейсмогеологических условиях может быть обеспечено лишь на основе новых перспективных прогнозно-поисковых технологий, как на этапе полевых наблюдений, так и на этапе обработки и интерпретации данных.

Достоверность геологической интерпретации сейсмических данных во многом зависит от того, насколько точно при обработке выделены и сохранены полезные отраженные сигналы и насколько эффективно подавлены волны-помехи различной природы. Общеизвестно, что оптимально сформировать граф обработки для подавления помех и выделения сигнала без знания их основных характеристик очень сложно. Также сложно оценил, эффективность применяемой методики обработки без непосредственного сопоставления результатов обработки с результатами моделирования. Кроме того, при многообразии геологических условий, когда пласт-коллектор и вмещающие его порода в пределах одного месторождения

могут различаться по морфологии, литологии и степени изменчивости упругих и фильтрациошга-емкостных характеристик, единственным способом перехода от получаемых экспериментальных данных к оценкам действительных свойств объектов разведки является моделирование.

Таким образом, научение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологияеских условиях Лено-Аигарского плато с широким привлечением результатов математического моделирования и на этой основе совершенствование способов сбора, обработки и интерпретации сейсмических данных для повышения достоверности геологического прогноза представляется актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.

Цель работы — изучение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологическкх условиях Лено-Аигарского плато как основы для совершенствования способов обработки и интерпретации сейсмических дапных, а также оптимизации параметров полевых систем наблюдений.

Задачи исследований

1. Изучение основных характеристик (динамических и кинематических) волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле при выполнении сейсмических наблюдений на юге Сибирской платформы (Лепо-Ангарскос плато);

2. Изучение влияния волн-помех различной природы на характеристики полезных отражений и на всю структуру сейсмической записи;

3. Построение сейсмогеологических моделей осадочного чехла, волновые поля которых, наилучшим образом согласуются с полями, полученными в условиях реальных сейсмических наблюдений;

4. Установление взаимосвязей между особенностями физико-геометричсского строения реальной среда и динамическими характеристиками волнового поля Обоснование критериев выделения поисковых объектов по сейсмическим данным;

5. Обоснование способов оптимизации методики полевых наблюдений и обработки сейсмических данных с целью повышения достоверности геологического прогноза.

Фактический материал и методы исследовании

Диссертационная работа основывается на фактических материалах наземных и скважинных сейсмических исследований, полученных ФГУНПГП «Иркутскгеофнзнка» при непосредственном участии автора в 2001-0бгг. Дм изучения основных характеристик волн различных типов автором были обработаны и проанализированы экспериментальные данные трехкомпонеитного ВСП, полученные в 10 скважинах (34 пункта возбуждения) в пределах Лено-Ангарского плато. Для изучения влияния

изменения физических и геометрических параметров различных частей осадочного чехла па динамические характеристики целевых отраженных волн автором было построено более десяти частных реализаций трех типов ФПМ. Предлагаемые автором методические приёмы обработки и интерпретации данных МОГТ опробованы па материалах 20 и 30 сейсморазведки, полученных в пределах Ковыетннской площади (восточная часть Лено-Ангарского плато), а также на сопредельных территориях.

В качестве основных методов исследования использовались натурные эксперименты, математическое моделирование, компьютерная обработка и интерпретация экспериментальных и теоретических данных с помощью современных интерактивных программных комплексов.

Защищаемые научные положения

1. Динамические характеристики целевых отраженных волн зависят не только от физических и геометрических параметров поискового объекта, но и от свойств регулярных помех, формирующихся и распространяющихся в покрывающей толще, что имеет определяющее значение при формировании оптимальных методик полевых наблюдений и обработки сейсмических данных;

2. Физико-геологические модели осадочного чехла, учитывающие неоднородное строение ВЧР, тонкослоистость разреза, струюурпо-тектонические неоднородности над солевой и оолепосвой толщи, являются основой для изучения характеристик регулярных помех различной природы и их влияния па сигнальную часть волнового поля;

3. Повышение геологической эффективности сейсмических исследований может быть достигнуто на основе комплексного изучения природы, и основных характеристик волн-сигналов и волн-помех с помощью данных наземной сейсморазведки, ВСП и результатов математического моделирования.

Научная новизна работы

1. На основании данных ВСП существенно расширены представления об основных характеристиках, закономерностях формирования и распространения волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле Лено-Ангарского плато;

2. Предложены и практически реализованы новые типы сейсмогеологичеошх моделей осадочного чехла, учитывающие основные характеристики, как объекта исследований, так и вмещающей покрывающей среды и наилучшим образом согласующиеся с реальными волновыми полями;

3. По результатам математического моделирования, получены новые сведения о взаимосвязи между особенностями физико-геометрического

строения среды и динамическими характеристиками волнового поля, о влиянии волн-помех на полезные отражения;

4, На основе комплексного анализа дапных наземной, скважипной сейсморазведки и математического моделирования выполнена оценка эффективности применяемых интерференционных систем приема, предложены и экспериментально реализованы способы уменьшения влияния многократных помех при обработке сейсмических данных;

Личный вклад

Обработка и интерпретация 3-х компонентных наблюдений ВСП, определение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех, обоснование и построение физгасо-геологических моделей, математическое моделирование, комплексный анализ экспериментальных и модельных данных выполнено непосредственно автором.

Практическая значимость работы

Новые данные об основных характеристиках волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологических условиях Лено-Ангарского плагго, а также предложенные типы моделей широко применяются в ФГУНППП «Иркутскгеофизика» при проектировании полевых систем наблюдений, обработке и интерпретации сейсмических данных. Эффективность комплексного использования данных ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования доказана при прогнозировании коллектором« свойств прещуктивных горизонтов на Ковыктинском газоконденсатном месторождении и близлежащих территориях. Разработанные методические приемы наиболее эффективны при обработке и интерпретации сейсмических дапных полученных в районах, характеризующихся тонкослоистым резко дифференцированным по скоростям строением осадочного чехла с высоким уровнем амшнпуд регулярных волн-помех различной природа.

Апробация работы

Представленные в диссертации научные и практические результаты докладывались на семинарах и конференциях различного уровня: Всероссийских школах-семинарах «Геофизика на пороге третьего тысячелетия» (Иркутск, 1999, 2001, 2002, 2004); Международной геофизической конференции и выставке (Москва, 2003); Международной научно-производственной геофизической конференции (Иркутск, 2003); Научно-технической конференции факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии ИрГТУ (Иркутск, 2004); Научно-производственной конференции «Иркутскгеофизика - 55» (Иркутск, 2004); Международной научно-практической конференции «Гальперинские чтения 2005» (Москва, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Пути повышения

эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ в восточной Сибири и республике Саха (Якутия)» (Новосибирск, 2006); УШ-ой международной научно-практической конференции ГЕОМОДЕ ЛЬ-2006 (Геленджик, 2006); Международной геофизической конференции и выставке (Санкт-Петербург, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 14 статей и 2 тезисов докладов.

Объем н структура работы

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 105 страниц текста, 35 рисунков и список литературы из 79 наименований.

Благодарности

Автор благодарен начальнику Восточно-Сибирской геофизической партии Р.Ю. Юсупову, без которого не мог быть внедрен программно-измерительный комплекс 3-х компонентного ВСП, а также за плодотворное сотрудничество при проведении полевых экспериментов. Автор благодарит ведущего геофизика Геоинформцентра ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» В.Д. Клыкову за сотрудничество и помощь при обработке сейсмических данных. За поддержку, сотрудничество и обсуждение различных вопросов автор выражает благодарность директору Геоинформцентра В,В. Воропанову, руководству ФГУНПГП «Иркутскгеофизика»: М.М. Мапдельбауму, В.А. Кондратьеву.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ

Сейсмогеологические условия Лено-Ангзрскош плато оцениваются как достаточно сложные. Верхняя часть разреза характеризуется резким изменением упругих характеристик, как по вертикали, так и по горизонтали. Переслаивание пластов каменной соли и плотных доломитов в соленосном комплексе осадочного чехла сопровождается резкими изменениями скорости продольных воли соответственно от 4500 до 6700 м/с. Основные продуктивные пласты залегают в нижней части осадочного чехла и, как правило, имеют небольшую эффективную мощность (от первых метров до 25м). Известные месторождения региона описываются достаточно сложными моделями. Отложения терригенно-карбонатной и галогекно-кар бонатной частей разреза подвергнуты соляному тсктогенезу различной степени интенсивности. Вое перечисленные выше факторы в разной степени ограничивают разведочные возможности сейсмических исследований на данной территории.

Практика сейсмических исследований в южной части Сибирской платформы показывает, что на структуру и динамические характеристики целевых отраженных ваш, кроме физических и геометрических свойств самих поисковых объектов, значительное влияние оказывают регулярные волны-помехи различной природы. Исследования, выполненные автором, показали, что свойства помех зависят от многих факторов: физико-геометрических параметров верхней части разреза, особенностей структурно-тектонического строения и упругих характеристик соленосной и надсолевой толщи осадочного чехла; параметров полевых систем наблюдений, типа применяемых источников возбуждения и т. п.

На основании экспериментальных данных и теоретических расчетов автором было установлено, что:

* В тонкослоистой пачке продуктивных песчаников, при докригаческих углах падения луча, неизменных свойствах разреза и форме падающего имцульса, форма и амплитуда однократной отраженной волны изменяется с удалением от источника. Указанные изменения формы отраженных волн могут обусловить нарушения их корреляции как непосредственно на полевых сейсмограммах, так и на временных разрезах ОГТ за счет расфазировапня воли при суммировании;

* Даже при сохранении неизменной величины заряда и глубины взрывной скважины возможны значительные изменения спектрального состава и амплитуды падающего и отраженного сейсмического импульса. Происходит это, в основном, за счет изменения литологии и физико-механических свойств пород в приповерхностной части разреза. Различия в частотах и амплитудах отраженных волн за счет изменений условий возбуждения могут приводить к существенному изменению (искажению) их формы при суммировании по ОГТ;

* Если на полупространстве из консолидированных пород залегает слой с меньшей скоростью (зона малых скоростей), то значительная часть энергии взрыва излучается в виде поверхностных волн Рэлея. На сейсмограммах ОПВ поверхностные волны представляют собой длительный цуг многофазных колебаний с частотами до 30Гц и скоростью менее 2000м/с. Амплитуда поверхностных волн может в несколько раз превышать амплитуда полезных отражений и в значительной мере затруднять их прослеживание, а также искажать их динамические характеристики;

* Присутствие в разрезе мощной (до 2.5 км) тонкослоистой, сильно дифференцированной по скоростям галогенно-карбопатной толщи создает благоприятные условия для формирования в ней помех типа многократных отражений. Значительное влияние на формирование и интенсивность многократных волн оказывают также отражающие свойства зоны малых скоростей (ЗМС). Однократные и многократные падающие и восходящие волны находятся во взаимной интерференции. Это приводит к изменению

формы записи полезных отраженных волн на временных разрезах и/или к появлению самостоятельных осей сипфазности.

В таких сложных сейсмогеологииеских условиях достоверность и точность полученных интерпретационных моделей в значительной степени зависит от того, насколько эффективно на этапе регистрации и обработки данных удалось ослабить влияние помех, и насколько точно сишалыщя часть волнового поля отражает особенности геологического строения среды. Как правило, полностью избавиться от помех не удается. Их остаточное влияние неизбежно присутствует на временных разрезах, и сопровождается изменениями волновой картины. Бели истинная природа таких изменений интерпретатору неизвестна, то это может привести к ошибочным выводам и, как следствие, неверному геологическому прогнозу.

Для того чтобы па временном разрезе распознать, какие изменения волновой картины обусловлены влиянием объекта поисков, а какие вызваны влиянием помех, необходима информация о природе, основных характеристиках, особенностях формирования и распространения волн-сигналов и волн-помех. Следовательно, одним из путей повышения эффективности сейсморазведки МОГТ в сложных сейсмогеологических условиях Лено-Ангарского плато является выполнение следующих взаимоувязанных исследований:

• Изучение основных характеристик (динамических и кинематических) волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле при выполнении сейсмических наблюдений;

• Изучение влияния волн-помех различной природы на характеристики полезных отражений и на структуру всей сейсмической записи;

• Построение сейсмогеологических моделей осадочного чехла, волновые поля которых, наилучшим образом согласуются с полями, полученными в условиях реальных сейсмических наблюдений;

• Установление взаимосвязей между особенностями физико-геометрического строения среды и динамическими характеристиками волнового поля. Обоснование критериев выделения поисковых объектов по сейсмическим данным;

• Обоснование способов оптимизации методики тюлевых наблюдений в обработки сейсмических данных с целью повышения достоверности геологического прогноза

Знание основных характеристик, закономерностей формирования и распространения волн-сигналов и волн-помех позволяет оптимизировать выбор параметров систем наблюдений, сделать процесс построения графа обработки обоснованным, целенаправленным и эффективным, дает возможность объективно контролировать степень влияния различных программ подавлеш1я регулярных помех и других процедур обработки на характеристики полезных отражений.

Синтетические (модельные) сейсмограммы и временные разрезы помогают: во-первых, оцепить эффективность и качество работы применяемых методик обработки; во-вторых, понять, каким именно образом пегрофизические, морфологические и др. изменения в среде могут влиять на сейсмическую запись.

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН В ОСАДОЧНОМ ЧЕХЛЕ ПО ДАННЫМ ВСП

Данных о кинематических и динамических характеристиках волн, получаемых при наземных сейсмических наблюдениях, недостаточно для понимашм физики их образования и распространения. Приемник, расположенный на земной поверхности, регистрирует сигнал, являющийся суммой всех волн пришедших в данный момент времени и, следовательно, фиксирует уже сформировавшееся волновое поле. Значительно больше информации о формировании волнового поля и основных характеристиках волн предоставляет метод вертикального сейсмического профилирования (ВСП) (особенно в модификации 3-х компонентного приема) при котором наблюдения выполняются во внутренних точках среды (Гальперин. 1982). ВСП позволяет наблюдать и изучать сам процесс образования и распространения сейсмических волн в реальной среде, дает возможность определять области образования волн различных типов, изучать их кинематические и динамические параметры.

Теоретические и экспериментальные исследования данных ВСП, выполненные автором, позволили установить, что в районе исследований к числу помех, способными оказать существенное влияние на характеристики полезных отражений, относятся многократные волны. Помехи этого типа формируются в основном па подошве (ЗМС), и на многочисленных границах в галоген но-карбонатной толще, характеризующихся значительным перепадом скорости (до 2500 м/с). Автором было установлено, что в целевом временном интервале амплитуда многократных волн сопоставима с амплитудой однократных волн и может изменяться в зависимости от преобладающей частоты возбуждаемого сигнала, а также от расстояния и сто чп ик-приемник. По мере увеличения преобладающей частоты сигнала амплитуда многократных волн возрастает, и при частоте 60 Гц почти в два раза превышает амплитуду однократных волн. С увеличением удаления источник-приемник амплитуда однократных воли незначительно уменьшается, в то время как амплитуда многократных волн существенно возрастает.

Для галогенно-карбопатной части разреза, в пределах исследуемой территории, характерно прояплеште соляной тектоники выражающейся в наличии локальных соляных поднятий. Результаты моделирования, полученные автором, показали, что изменение формы соляной складки в

верхней части разреза, при неизменных геометрических и физических характеристиках объекта исследований, сопровождается изменением формы записи отражений в целевом интервале разреза. Основной причиной этого является изменение кинематической схемы образования кратных волн.

Достаточно часто сейсмические исследования на одной и той же площади выполняются с применением различных источников возбуждения. Как правило, на временных разрезах, полученных с различными источниками, при неплохом совладении общей структуры записи опорных отражающих горизонтов, целевые отражения могут отличаться по форме сигнала, амплитуде и временам вступления. Поскольку динамические характеристики отраженных волн являются основой дая прогнозирования свойств геологического разреза, то наблюдаемые различия снижают достоверность выделения поисковых объектов и точность прогнозирования их физических свойств. Для выяснения причин наблюдаемых различий в одной из разведочных скважин были выполнены сейсмические наблюдения по методике ВСП с использованием 3-х различных источников возбуждения: взрыв в скважине; вибратор СВ-5-150М2А; «Енисей СЭМ-50». Обработка полученных данных и их анализ, выполненные автором с помощью программного комплекса ЗСМШегай (НПП «ГЕТЭК»), позволили в частности установить, что при возбуждении взрывом формируется наиболее интенсивное поле многократных волн; при возбуждении «Енисеем» формируются наиболее интенсивные обменные типа РЭ-волны; вибрационный источник обеспечивает наибольшее соотношение сигнал/помеха и наименьшую интенсивность поверхностных волн.

К числу регулярных помех, способных существенно снижать качество исходных данных в районе исследований, относятся поверхностные волны. Осповным средством подавления низкоскоростных помех при регистрации сейсмических данных является группирование сейсмоприемников. В рамках данной работы автором была выполнена оценка эффективности интерференцион ных систем приема, традиционно применяемых при выполнении сейсмических наблюдений в пределах Лено-Ангарского плато и сопредельных территориях.

«Чистого» эксперимента, обеспечивающего идентичность условий возбуждения и приема сигналов, для объективной оценки эффективности различных интерференционных систем приема на изучаемой территории не проводилось. В отсутствии реальных экспериментальных данных наилучшим способом сравнения эффективности различных групп приема является математическое моделирование. Построенная автором для зтнх целей физико-геологическая модель была максимально приближена к сеЙсмогеолошческим условиям Лено-Ангарского плато и учитывала: рельеф местности, неоднородное строение ВЧР, тонкослоистость разреза, основные структурно тектонические элементы строения осадочного чехла. Методика исследований заключалась в расчете вдоль линии модельного профиля трех

наборов синтетических сейсмограмм с различными параметрами интерференционных систем приема (труппа из 11 приборов на базе 50м; группа из 9 приборов на базе 25м; группирование 3-х приборов в точке; расстояние между центрами групп приемников составляло 50м).

Исходя из теоретических и экспериментальных данных, автором были изучены основные характеристики поверхностных волн и выполнена оценка эффективность работы применяемых групп сейсмоприемников. Теоретические расчеты показали, что в сейсмогеолошческих условиях Лено-Ангарского плато с наибольшей эффективностью поверхностные волны подавляются группой из 11 приборов на базе 50 м. Группа из 9 приборов на базе 25м обеспечивает подавление волн-помех, кажущаяся длина которых лежит в диапазоне от 3 до 63м. Значительная часть поверхностных волн с кажущейся длиной волны от 63 до 140м в полосу гашения группы не попадают. Наибольший уровень нгокоскоростных помех наблюдается на сейсмограмме, где регистрация выполнялась тремя приемниками, сгруппированными в точке (фактически на базе 20см). Это закономерно, поскольку при такой методике наблюдений низкоскоростные волны-помехи во всем диапазоне длин волн регистрируются без ослабления. Хроме того, при точечном группировании приемников и 50-ти метровом шаге между центрами групп наблюдается пространственное наложение низкоскоростных помех.

Расчет синтетических сейсмограмм с различными параметрами группирования приемников и последующая их стандартная обработка в системе FOCUS (Paradigm Geophysical) показали, что неоптимальные параметры продольных групп сейсмоприемников, являются причиной того, что на суммарных временных разрезах ОПТ низкоскоростные помехи и их разбитые (в процессе подавления) остатки присутствуют в виде регулярного и нерегулярного шума и способны оказывать существенное влияние на динамические характеристики целевых отраженных волн.

Изучение основных характеристик волн-сишалов и волн-помех, выполненное автором на основании данных ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования, позволило установить:

• Структура и интенсивность поля многократных волн в целевом временном интервале существенно зависит от физических и геометрических параметров ЗМС и вмещающей покрывающей толщи;

• Амплитуда многократных волн сопоставима с амплитудой однократных целевых волн и зависит от преобладающей частоты возбуждаемого сигнала и удаления источник-приемник;

• Тип источника возбуждения и механизм формирования упругих деформаций в грунте оказывают определяющее влияние на структуру и основные характеристики велн-сигналов и волн-помех;

• В пределах изучаемой площади поверхностные волны представляют собой длительный цуг многофазных колебаний высокой интенсивности с частотами Г<30Гц и кажущейся скоростью У*< 2000м/с;

* В случае использования при регистрации точечных групп приемников либо неоптимальных интерференционных систем приема неподавленные поверхностные волны оказывают значительное влияние на структуру всей сейсмической записи и динамические характеристики полезных отражений, частично либо полностью маскируя эффекты от целевых объектов на временных разрезах.

3. СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА ЛЕНО-АНГЛРСКОГО ПЛАТО

Экспериментальные и теоретические сейсмические исследования последних лет (в которых автор принимал непосредственное участие) с применением новейших систем полевой регистрации и цифровой обработки данных позволили существенно расширить представления о значении н влиянии различных типов волн в формировании волнового поля. Исследования, выполненные автором, показали, что значительное влияние на динамические характеристики полезных отраженных волн оказывает неоднородное строение ВЧР, тонкослоистость разреза, а также регулярные волны-помехи различной природы, формирующиеся и распространяющиеся в покрывающей целевой интервал толще.

Новые сведения о связях между строением реальной среды и характеристиками возбуждаемых помех, а также о влиянии помех различной природы на свойства полезного сигнала закономерно требует увеличения числа типов моделей, которыми можно оперировать для расчета оптимальных параметров полевых систем наблюдений и совершенствования способов обработки и интерпретации сейсмических данных. Практика показала, что такие модели, кроме сведений об особенностях строения разведываемого геологического объекта, должны включать достаточно полные упрощенные представления о структурных и веществешплх особенностях покрывающей толщи, а объектом исследований с помощью моделирования должны бьпъ не только особенности волновых полей, вызванные поисковыми объектами, но и поля волн-помех различной природы.

Исходя из целей и задач исследований для сейсмогеологических условий Лено-Ангарскош плато автором предложено и практически реализовано три типа ФГМ:

• Слоисто-однородная сейсмическая среда с тонкими плоскопараллельными слоями (ФГМ 1);

* Слоисто-однородная сейсмическая среда с тонкими плоскопараллельными слоями, включающая слоисто-неоднородную с криволинейными границами верхнюю часть разреза (ФГМ 2);

* Слоисто-однородная сейсмическая среда с тонкими криволинейными границами в галогенно-карбонатной части разреза и плоско-параллельными слоями б подсолевой толще (ФГМ 3);

Каждый тип содержит в себе множество однотипных моделей, отличающихся друг от друга лишь значениями физико-геометрических параметров из соответствующих интервалов. Выбор «рабочего класса моделей)) среды, в рамках которого предполагается проводить интерпретацию сейсмических данных, производится на основании априорных представлений об исследуемом участке, которые включают в себя все имеющиеся сведения о среде (геологические, геофизические и т. п.).

Построение моделей осуществлялось с помощью программного пакета Tesseral (Tesseral Technologies Inc.), исходя из следующих основных требований: * модель должна достаточно полно учитывать важнейшие физические и структурные элементы реальной среды и, преасде всего, подлежащие изучению; модель должна быть настолько простой, чтобы в ней четко проявлялась корреляционная связь между особенностями возбуждаемых в модели полей и соответствующими особенностями ее физико-геометрической структуры; основные параметры волновых полей в модели должны мало отличаться от этих же параметров полей, возбуждаемых в реальной сейсмической среде.

ФГМ 1-го типа характеризуется однородными тонкими плоскопараллельными слоями мощностью не более 0.1-0.2 преобладающей длины волны. Исходная информация (значения детальных скоростей и плотностей) для построения двумерных тонкослоистых моделей была получена по данным акустического каротажа (АК), гамма-гамма каротажа (ГТК). Скорости по АК, как правило, корректировались но данным ВСП или сейсмокаротажа. ФГМ данного типа позволяют изучать влияние многократных воли на характеристики целевых горизонтов. Изменяя параметры структурно-вещественных комплексов надсслевой и соленосной частей разреза в диапазоне потенциально возможных характеристик, можно определить степень влияния многократных волн на сигнальную часть волнового поля в различных геологических ситуациях.

ФГМ 2-го типа характеризуются неоднородными с криволинейными границами слоями в верхней части разреза и однородными тонкими плоскопараллельными слоями в нижележащей части осадочного чехла. Априорная информация (количество слоев, значения пластовых скоростей, глубина залегания), необходимая для построения двумерной модели ВЧР, была получена по даиным сейсмических наблюдений в скважинах (сейсмокаротаж, микросейсмокаротаж, ВСП), а также с помощью обработки и интерпретации головных и рефрагированных волн, прослеженных в первых вступлениях данных МОГТ. Физико-геологические модели 2-го типа позволяют выявить природу и основные характеристики волн-помех, формирующихся в ВЧР, оценить степень их влияния на сигнальную часть волнового поля. Эти

модели являются основой для проектирования методик полевых наблюдений и выбора графа обработки, обеспечивающего наилучшее выделение сигнала и подавление помех. Не менее важно использование этого типа моделей в качестве основы при решении прямых и обратных кинематических и структурных задач.

ФГМ 3-го типа характеризуется однородными тонкими плоскопараллельными слоями в подсолевой части разреза, и однородными тонкими с криволинейными границами слоями в надсодевой и соленосной частях осадочного чехла. Такое структурно-тектоническое строение типично для изучаемой территории и является следствием проявления соляного тектогенеза. Для построения двумерных моделей этого типа использовалась информация двух видов: 1) высокоточная, но разреженная по площади геолого-геофизическая информация по разведочным скважинам; 2) менее точная, но существенно более плотная сейсмическая информация между скважинами. Первый вид данных позволил получить достоверные оценки физических свойств и геометрических характеристик разреза в отдельных точках, т. е. построить одномерные модели. С помощью второго вида данных осуществлялся переход к двумерным моделям, ФГМ 3-го типа позволяют выявить природу и основные характеристики волн-помех связанных со стру кгурно-вешсствешшми неоднородносгями в галогенно-карбонатной толще и оценить их влияние на сигнальную часть волнового поля.

Предложенные и построенные автором типы ФГМ позволяют:

* Выявить природу и изучить основные характеристики низкоскоростных волн-помех, формирующихся в ВЧР, оценить степень их влияния на сигнальную часть волнового поля;

* Изучить природу и основные характеристики многократных волн-помех, формирующихся в надсолевой и соленосной части разреза, оценить степень их влияния на динамические характеристики целевых отражений;

* Обосновать параметры полевых систем наблюдений, обеспечивающие оптимальное подавление регулярных низкоскоросшых помех;

* Определить способы обработки сейсмических данных, обеспечивающие наилучшее подавление помех и выделение сигнала на временных разрезах ОГТ;

* Обосновать критерии выделения поисковых объектов и их свойств по сейсмическим данным

4. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Качество получаемых сейсмических данных и успешное решение поставленных геологических задач в значительной мере определяется выбором правильной методики полевых наблюдений. Известно, что параметры схем полевых наблюдений должны определяться расчетным путем. Однако в реальности их выбор зачастую осуществляется исходя из

имеющейся аппаратуры (число каналов и сейсмоприемников, способы соединения кос и приемников, типы источников возбуждения и т. п.) и экономических соображений. Иногда такой подход может привести к выбору ошибочного методического решения, не обеспечивающего успешное решение поставленных задач.

С помощью результатов экспериментальных исследований автор демонстрирует, что комплексный анализ априорной информации о закономерностях формирования и основных характеристиках регулярных помех, подученной по данным ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования, позволяет оптимизировать выбор параметров полевых систем наблюдений и обеспечить высокое качество сейсмических данных. В качестве примера рассматриваются два временных разреза, полученных на очном профиле в пределах Чонско-Преображенской площади, по с различными методиками наблюдений, Изменчивость верхней части разреза в пределах рассматриваемого профиля очень велика. При возбуждении упругих колебаний взрывом из неглубоких скважин (мепее 10-12м) в приповерхностном низкоскоростном слое формируются интенсивные поверхностные волны. Для ослабления поверхностной волны необходимо размещение заряда ВВ в нижележащем высокоскоростном пласте, что связано с бурением более глубоких (более 20м) взрывных скважин.

Исходя из результатов исследований, выполненных автором, в подобных сейсмогеологических условиях для повышения качества полевых сейсмических данных следует предпринять следующие меры:

* Дня приема сейсмических колебаний использовать продольную группу приемников. Длина группы (при 50-ти метровом шаге между центрами групп приемников) должна быть 50м для подавления поверхностных волн в широком диапазоне кажущихся длин волн;

• При невозможности бурения глубоких (не менее 20м) скважин взрывному источнику следует предпочесть вибрационный. Как показали экспериментальные исследования; выполненные автором, при прочих равных условиях, интенсивность поверхностных волн, возбуждаемых вибратором, меньше, чем при возбуждении взрывом из неглубоких (менее 10-12м) скважин.

Один из рассматриваемых временных разрезов был получен по методике, которая в данных сейсмогеологических условиях является неоптимальной. Взрывы из мелких скважин (8-1 Ом) способствовали формированию интенсивных поверхностных волн, а точечные группы приемников (3 прибора в группе) не обеспечивали ослабление помех. Второй временной разрез был получен по методике, основанной на априорных данных о характеристиках помех. Возбуждение упругих колебаний выполнялось вибратором, что способствовало снижению интенсивности возбуждаемых поверхностных волн по сравнению с взрывом, а прием

осуществлялся группой из И приемников па базе 50м, что позволило существенно подавить регулярные номехн в широком диапазоне длин волн.

В результате, на разрезе, полученном с неоптимальной методикой полевых наблюдений, опорные отражающие горизонты в интервале времен 0-250мс не прослеживаются, а в интервале 250-400мс прослеживаются фрагментарно в виде неразрешенных низкочастотных импульсов. Такая форма записи создает иллюзию структурно-тектонической неоднородности среды по линии профиля, способствует формированию ошибочных представлений о геологической модели осадочного чехла. Временной разрез, полученный с оптимальной методикой наблюдений, характеризуется высоким качеством прослеживаемости и динамической выразительностью опорных отражающих горизонтов вдоль всего профиля и во всем временном интервале и более адекватно отражает глубинное строение среды.

Выполненные автором исследования показали, что привлечение данных скважишюй сейсморазведки (ВСП) и математического моделирования па этапе обработки сейсмических данных позволяет получить дополнительные сведения об основных характеристиках волн-сигналов и волн-помех и на этой основе более эффективно выбирать и настраивать методики и параметры обработки для выделения сигнала и подавления помех. Непосредственное сопоставление экспериментальных данных с результатами математического моделирования позволяет получить прямую оценку достоверности выполненной интерпретации.

Комплексное изучение волнового поля в пределах Лено-Ангарского плато, выполненное автором, показало, что помехами, способными существенно искажать целевые отражения, являются многократные волны. Применение традиционных способов подавления многократных волн, основанных ка кинематических различиях однократных и многократных отражений, в сейсмогеологических условиях юга Сибирской платформы малоэффективно. Верхняя часть разреза с пониженными значениями скоростей имеет малую мощность (50 — 150м) и поэтому годографы отраженных однократных и многократных волн практически совпадают. Специальные программы обработки, основанные на предсказании и вычитании многократных волн (как с учетом имеющейся оценки глубинно-скоростной модели среды, так и без нее), также не приносят желаемого результата.

Выявленные особенности свойств сигналов и многократных помех позволили автору сформулировать условия, которыми следует руководствоваться при формировании графа обработки и подборе управляющих параметров программ, применяемых для наилучшего подавления помех и выделения сигнала:

* частотная характеристика оператора обратного фильтра не должна иметь максимум в диапазоне частот 40-50 Гц, в противном случае амплитуда многократных помех может превысить амплитуду полезного сигнала;

* накопление сигналов (суммирование) по схемам многократных перекрытий в диапазоне удалений свыше 2000м должно выполняться с меньшими весами, по отношению к малым и средним удалениям. Без понижения веса дальних каналов суммарное отражение в целевом интервале может представлять собой интерференционный сигнал, в котором амплитудная составляющая многократных волн будет превышать амплитуду полезного сигнала. Веса следует рассчитывать в соответствии с заданными критериями, полученными на основании априорной информации.

С помощью результатов теоретических и экспериментальных исследований автор демонстрирует белее высокую геологическую информативность временных разрезов, обработанных с учетом априорной информации об основных характеристиках волн-сишалов и волн-помех, по сравнению с разрезами, обработанными по стандартной технологичной методике, в которой такая информация не учитывалась. Оценка эффективности сравниваемых методик обработки выполнялась на основании сопоставления полученных временных разрезов с модельными разрезами однократных отраженных волн, которые дают представление о том, какими изменениями формы записи сигнала в целевом временном интервале сопровождаются изменения физических свойств продуктивного пласта принятое в модели.

Комплексный анализ данных наземной сейсморазведки, ВСП и результатов математического моделирования позволил установить, что:

* В условиях резкой изменчивости физических свойств верхней части разреза на юге Сибирской платформы выбор параметров группирования приемников и типа источника возбуждения оказывает определяющую роль на качество сейсмических данных;

• Комплексный анализ априорной тшформации о закономерностях формирования и основных характеристиках регулярных помех, полученной по данным ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования, позволяет оптимизировать выбор параметров полевых систем наблюдений и типа источника возбуждения;

• Знание основных характеристик многократных волн-помех, полученных на основании данных ВСП и математического моделирования, позволяет оптимизировать выбор процедур и параметров обработки сейсмических данных с целью наилучшего подавления помех и выделения сигнала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты выполненной работы заключаются в следующем:

1. Получены новые сведения об основных характеристиках, закономерностях формирования и распространения волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле Лено-Ангарского плато;

2. Изучено влияние многократных и поверхностных волн-помех на характеристики полезных отражений и на всю структуру сейсмической записи;

3. Выполнен сравнительный анализ основных характеристик волн-сигналов и волн-помех, возбуждаемых различными источниками;

4. Исследована эффективность интерференционных систем приема, применяемых при выполнении сейсмических наблюдений в южной части Сибирской платформы;

5. Предложены и практически реализованы новые типы сейсмогеологических моделей осадочного чехла, волновые поля которых наилучшим образом согласуются с полями, полученными в условиях реальных сейсмических наблюдений;

6. Установлены взаимосвязи между особенностями физико-геометрического строения реальной среды и характеристиками (динамическими и кинематическими) волнового поля;

7. Предложены и экспериментально реализованы способы уменьшения влияния многократных помех при обработке сейсмических данных;

8. Доказано, что комплексный анализ данных ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования в сейсмогеологических условиях Лено-Ангарского плато позволяет повысить геологическую эффективность сейсмических исследований.

Основные публикации по теме диссертации

1. Барышев С. А. Опыт применения много волнового ВСП на Ковыкгинском газоконденсатном месторождении / С. А. Барышев, В. А. Кондратьев, Р. Ю. Юсупов // Технологии сейсморазведки. - 2004. - >61. - С. 36 - 40.

2. Барышев С. А. Особенности сейсмических исследований на юге Сибирской платформы / С. А Барышев, В. Д. Клыкова, Н. В. Труфанова Н Технологии сейсморазведки. — 2004. - №2. - С. 48 — 52.

3. Барышев С. А. Комплексная интерпретация волновых полей на Ковыктинском месторождении / Л. А. Барышев, С. А Барышев // Технологии сейсморазведки. - 2005. - №2. - С. 43 - 47.

4. Барышев С. А. Опыт комплексной интерпретации данных наземной сейсморазведки ЗО и ВСП в геологических условиях юга Сибирской платформы / С. А. Барышев, В. Д. Клыкова // Технологии сейсморазведки. -2006. - №1. - С. 79-82,

5. Барышев С. А. Обработка сейсмических данных не основе физико-геологических моделей / С. А. Барышев, В. Д. Клыкова // Технологии сейсморазведки. -2006. -№3.-С. 51- 54.

6. Барышев С. А. Сравнительный анализ сейсмических волновых полей, возбуждаемых различными источниками / С. А. Барышев // Известия Сибирского отделения РАЕН.-2006. ->63. - С. 142-150.

Подписано в печать23,11,2006. Формат60х84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Зак. 541. Поз. плана 23н.

ИД Хе 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Барышев, Сергей Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Сейсмогеологическая характеристика осадочного чехла в пределах Лено-Ангарского плато.

1.2. Сейсмические волны в осадочном чехле.

1.3. Традиционные способы обработки в современной сейсморазведке и перспективы их развития.

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН В ОСАДОЧНОМ ЧЕХЛЕ НО ДАННЫМ ВСП.

2.1. Многократные волны-помехи.

2.2. Сравнительный анализ волновых полей, полученных с различными источниками возбуждения.

2.3. Поверхностные волны-помехи.

3. СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА ЛЕНО-АНГАРСКОГО ПЛАТО.

4. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Способы оптимизации методики полевых наблюдений

4.2 Способы оптимизации параметров обработки сейсмических данных

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Комплексирование данных наземной сейсморазведки, ВСП и математического моделирования с целью повышения геологической эффективности сейсмических исследований"

Объектом исследований в диссертационной работе являются экспериментальные и модельные сейсмические волновые поля, полученные при наземных и скважинных наблюдениях, с целью изучения основных характеристик волн-сигналов и волн-помех и на этой основе оптимизации методики полевых наблюдений и способов обработки сейсмических данных.

Актуальность работы

Сейсмогеологические условия южной части Сибирской платформы оцениваются, как достаточно сложные. Месторождения углеводородного сырья в основном приурочены к древним кембрийским толщам, залегающим в нижней части осадочного чехла. Ловушки преимущественно неструктурного типа, продуктивные пласты маломощны, а их фильтрационно-емкостные характеристики изменчивы. Этим обусловлена важность изучения распространения и внутренней структуры продуктивных пластов для правильной ориентации геолого-поисковых, разведочных и эксплуатационных работ. На сегодняшний день среди всех геофизических методов, используемых для решения подобных геологических задач, наивысшими разведочными возможностями, несомненно, обладает сейсморазведка методом общей глубинной точки (МОГТ).

Однако, несмотря на то, что в целом сейсморазведка обеспечивает основной прирост геологической информации на стадии поисков и разведки месторождений углеводородов, в некоторых сейсмогеологических условиях юга Сибирской платформы ее эффективность недостаточно высока. Факторами, снижающими информативность сейсморазведки МОГТ, являются: неоднородное строение верхней части разреза (ВЧР); присутствие в волновом поле высокоамплитудных регулярных волн-помех различной природы, а также неоптимальная методика полевых наблюдений. Повышение эффективности метода ОГТ в подобных сейсмогеологических условиях может быть обеспечено лишь на основе новых перспективных прогнозно-поисковых технологий, как на этапе полевых наблюдений, так и на этапе обработки и интерпретации данных.

Достоверность геологической интерпретации сейсмических данных во многом зависит от того, насколько точно при обработке выделены и сохранены полезные отраженные сигналы и насколько эффективно подавлены волны-помехи различной природы. Общеизвестно, что оптимально сформировать граф обработки для подавления помех и выделения сигнала без знания их основных характеристик очень сложно. Также сложно оценить эффективность применяемой методики обработки без непосредственного сопоставления результатов обработки с результатами моделирования. Кроме того, при многообразии геологических условий, когда пласт-коллектор и вмещающие его породы в пределах одного месторождения могут различаться по морфологии, литологии и степени изменчивости упругих и фильтрационно-емкостных характеристик, единственным способом перехода от получаемых экспериментальных данных к оценкам действительных свойств объектов разведки является моделирование.

Таким образом, изучение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологических условиях Лено-Ангарского плато с широким привлечением результатов математического моделирования и на этой основе совершенствование способов сбора, обработки и интерпретации сейсмических данных для повышения достоверности геологического прогноза представляется актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.

Цель работы - изучение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологических условиях Лено-Ангарского плато как основы для совершенствования способов обработки и интерпретации сейсмических данных, а также оптимизации параметров полевых систем наблюдений.

Задачи исследований

1. Изучение основных характеристик (динамических и кинематических) волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле при выполнении сейсмических наблюдений на юге Сибирской платформы (Лено-Ангарское плато);

2. Изучение влияния волн-помех различной природы на характеристики полезных отражений и на всю структуру сейсмической записи;

3. Построение сейсмогеологических моделей осадочного чехла, волновые поля которых, наилучшим образом согласуются с полями, полученными в условиях реальных сейсмических наблюдений;

4. Установление взаимосвязей между особенностями физико-геометрического строения реальной среды и динамическими характеристиками волнового поля. Обоснование критериев выделения поисковых объектов по сейсмическим данным;

5. Обоснование способов оптимизации методики полевых наблюдений и обработки сейсмических данных с целыо повышения достоверности геологического прогноза.

Фактический материал и методы исследования

Диссертационная работа основывается на фактических материалах наземных и скважинных сейсмических исследований, полученных ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» при непосредственном участии автора в 2001-06гг. Для изучения основных характеристик волн различных типов автором были обработаны и проанализированы экспериментальные данные трехкомпонентного ВСП, полученные в 10 скважинах (34 пункта возбуждения) в пределах Лено-Ангарского плато. Для изучения влияния изменения физических и геометрических параметров различных частей осадочного чехла на динамические характеристики целевых отраженных волн было построено более десяти частных реализаций трех типов ФГМ. Предлагаемые методические приемы обработки и интерпретации данных МОГТ опробованы на материалах 2D и 3D сейсморазведки, полученных в пределах Ковыктинской площади (восточная часть Ленно-Ангарского плато), а также на сопредельных территориях.

В качестве основных методов исследования использовались натурные эксперименты, математическое моделирование, компьютерная обработка и интерпретация экспериментальных и теоретических данных с помощью современных интерактивных программных комплексов.

Защищаемые научные положения

1. Динамические характеристики целевых отраженных волн зависят не только от физических и геометрических параметров поискового объекта, но и от свойств регулярных помех, формирующихся и распространяющихся в покрывающей толще, что имеет определяющее значение при формировании оптимальных методик полевых наблюдений и обработки сейсмических данных;

2. Физико-геологические модели осадочного чехла, учитывающие неоднородное строение ВЧР, тонкослоистость разреза, структурно-тектонические неоднородности надсолевой и соленосной толщи, являются основой для изучения характеристик регулярных помех различной природы и их влияния на сигнальную часть волнового поля;

3. Повышение геологической эффективности сейсмических исследований может быть достигнуто на основе комплексного изучения природы, и основных характеристик волн-сигналов и волн-помех с помощью данных наземной сейсморазведки, В СП и результатов математического моделирования.

Научная новизна работы

1. На основании данных ВСП существенно расширены представления об основных характеристиках, закономерностях формирования и распространения волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле Лено-Ангарского плато;

2. Предложены и практически реализованы новые типы сейсмогеологических моделей осадочного чехла, учитывающие основные характеристики, как объекта исследований, так и вмещающей покрывающей среды и наилучшим образом согласующиеся с реальными волновыми полями;

3. По результатам математического моделирования, получены новые сведения о взаимосвязи между особенностями физико-геометрического строения среды и динамическими характеристиками волнового поля, о влиянии волн-помех на полезные отражения;

4. На основе комплексного анализа данных наземной, скважинкой сейсморазведки и математического моделирования выполнена оценка эффективности применяемых интерференционных систем приема, предложены и экспериментально реализованы способы уменьшения влияния многократных помех при обработке сейсмических данных;

Личный вклад

Обработка и интерпретация 3-х компонентных наблюдений В СП, определение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех, обоснование и построение физико-геологических моделей, математическое моделирование, комплексный анализ экспериментальных и модельных данных выполнено непосредственно автором.

Практическая значимость работы

Новые данные об основных характеристиках волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологических условиях Лено-Ангарского плато, а также предложенные типы моделей широко применяются в ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» при проектировании полевых систем наблюдений, обработке и интерпретации сейсмических данных. Эффективность комплексного использования данных ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования доказана при прогнозировании коллекторских свойств продуктивных горизонтов на Ковыктинском газоконденсатном месторождении и близлежащих территориях. Разработанные методические приемы наиболее эффективны при обработке и интерпретации сейсмических данных полученных в районах, характеризующихся тонкослоистым резко дифференцированным по скоростям строением осадочного чехла с высоким уровнем амплитуд регулярных волн-помех различной природы.

Апробация работы

Представленные в диссертации научные и практические результаты докладывались на семинарах и конференциях различного уровня: Всероссийских школах-семинарах «Геофизика на пороге третьего тысячелетия» (Иркутск, 1999, 2001, 2002, 2004); Международной геофизической конференции и выставке (Москва, 2003); Международной научно-производственной геофизической конференции (Иркутск, 2003); Научно-технической конференции факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии ИрГТУ (Иркутск, 2004); Научно-производственной конференции «Иркутскгеофизика - 55» (Иркутск, 2004); Международной научно-практической конференции «Гальперинские чтения 2005» (Москва, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Пути повышения эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ в восточной Сибири и республике Саха (Якутия)» (Новосибирск, 2006); VIII—ой международной научно-практической конференции ГЕОМОДЕЛЬ-2006; Международной геофизической конференции и выставке (Санкт-Петербург, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 14 статей и 2 тезисов докладов.

Объем и структура работы

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 105 страниц текста, 35 рисунков и список литературы из 79 наименований.

Благодарности

Автор благодарен начальнику Восточно-Сибирской геофизической партии Р.Ю. Юсупову, без которого не мог быть внедрен программно-измерительный комплекс 3-х компонентного ВСП, а также за плодотворное сотрудничество при проведении полевых экспериментов. Автор благодарит ведущего геофизика Геоинформцентра ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» В. Д. Клыкову за сотрудничество и помощь при обработке сейсмических данных. За поддержку, сотрудничество и обсуждение различных вопросов автор выражает благодарность директору Геоинформцентра В.В. Воропанову, руководству ФГУНПГП «Иркутскгеофизика»: М.М. Мандельбауму, В.А. Кондратьеву.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Барышев, Сергей Алексеевич

Основные результаты выполненной работы заключаются в следующем:

1. Получены новые сведения об основных характеристиках, закономерностях формирования и распространения волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле Лено-Ангарского плато;

2. Изучено влияние многократных и поверхностных волн-помех на характеристики полезных отражений и на всю структуру сейсмической записи;

3. Выполнен сравнительный анализ основных характеристик волн-сигналов и волн-помех, возбуждаемых различными источниками;

4. Исследована эффективность интерференционных систем приема, применяемых при выполнении сейсмических наблюдений в южной части Сибирской платформы;

5. Предложены и практически реализованы новые типы сейсмогеологических моделей осадочного чехла, волновые поля которых наилучшим образом согласуются с полями, полученными в условиях реальных сейсмических наблюдений;

6. Установлены взаимосвязи между особенностями физико-геометрического строения реальной среды и характеристиками (динамическими и кинематическими) волнового поля;

7. Предложены и экспериментально реализованы способы уменьшения влияния многократных помех при обработке сейсмических данных;

8. Доказано, что комплексный анализ данных ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования в сейсмогеологических условиях Лено-Аигарского плато позволяет повысить геологическую эффективность сейсмических исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Барышев, Сергей Алексеевич, Иркутск

1. Ампилов Ю.П. Сейсмическая интерпретация: опыт и проблемы. М.: «Геоинформмарк», 2004.

2. Ампилов Ю.П., Бойко Г.С. Анализ интерпретационных возможностей сейсморазведки при оценке ресурсов и запасов углеводородов. Тезисы докладов пятой научно-практической конференции «ГЕОМОДЕЛЬ 2003»., С. 15-18.

3. Анкушев В.В., Гурьев С.В., Резвов В.И. Компания ГЕОСЕЙС представляет новый импульсный источник возбуждения «Геотон». «Приборы и системы разведочной геофизики» №1/2003, С. 11-12.

4. Анциферов А.С., Бакин В.Е., Варламов И.Г1. Геология нефти и газа Сибирской платформы: М., Недра, 1981.

5. Барышев Л.А. Подход к динамической интерпретации отраженных волн на основе физико-геологических и петрофизических моделей. «Технологии сейсморазведки», № 1, 2002, С. 31-35.

6. Барышев Л.А. Прогноз продуктивности терригенных коллекторов по динамическим параметрам отраженных волн на Верхнеченской площади: «Геофизика», №2, 2003, С. 27-32.

7. Барышев Л.А. Физико-геологическая модель подсолевого комплекса осадочного чехла и прогноз терригенных коллекторов на Ковыктинском месторождении. «Технологии сейсморазведки» №2, 2003, С. 38-43.

8. Барышев Л.А., Барышев С.А. Комплексная интерпретация волновых полей на Ковыктинском месторождении. «Технологии сейсморазведки», №2, 2005, С. 43-47.

9. Барышев С.А., Кондратьев В.А., Юсупов Р.Ю. Опыт применения многоволиового ВСГ1 на Ковыктинском газоконденсатном месторождении. «Технологии сейсморазведки», №1, 2004, С. 36-40.

10. Барышев С.А., Клыкова В.Д., Труфанова Н.В. Особенности сейсмических исследований на юге Сибирской платформы. «Технологии сейсморазведки», №2, 2004, С. 48 52.

11. Барышев СЛ., Клыкова В.Д. Опыт комплексной интерпретации данных наземной сейсморазведки 3D и ВСП в геологических условиях юга Сибирской платформы. «Технологии сейсморазведки», №1, 2006, С. 79 82.

12. Барышев С.А., Клыкова В.Д. Обработка сейсмических данных на основе физико-геологических моделей. «Технологии сейсморазведки», №3, 2006, С. 51- 54.

13. Барышев С.А. Сравнительный анализ сейсмических волновых полей, возбуждаемых различными источниками. Известия Сибирского отделения РАЕН, №3, 2006, С. 142-150.

14. БатМ. Спектральный анализ в геофизике. М.: Недра, 1980.

15. Бахарев Н.П., Ивашин В.В., Милорадов И.А. Анализ работы невзрывных импульсных источников сейсмических колебаний. «Прикладная геофизика», вып. 97, М.: Недра, 1980.

16. Берзон И.С. Сейсморазведка тонкослоистых сред. М.: Наука, 1976.

17. Бондарев В.И., Крылатков С.М. Исследование эффективности интерференционных систем приема в сейсморазведке. Екатеринбург, УГГГА, 1998.

18. Вахромеев Г.С. Основы методологии комплексирования геофизических исследований при поисках рудных месторождений: М.: Недра, 1978.

19. Вахромеев Г.С., Давыденко А.Ю. Моделирование в разведочной геофизике: М.: Недра, 1987.

20. Волков Г.В., Кузнецов В.И. и др. Использование источника «Геотон» при скважинных сейсмических исследованиях в Западной Сибири. «Приборы и системы разведочной геофизики», №1, 2003, С. 13-17.

21. Вольвовский Б.С., Кунин Н.Я., Терехин Е.И. Краткий справочник по полевой геофизике. М.: Недра, 1977.

22. Гальперин Е.И. Поляризационный метод сейсмических исследований. М.: Недра, 1977.

23. Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование. М.: Недра, 1982.

24. Гинодман А.Г. Об изучении ВЧР при сейсморазведочных работах 2D и 3D. «Геофизический вестник» М.: ЕАГО, №8, 1999, С. 15-18.

25. Гогоненков Г.Н. Оценка интенсивности многократных отраженных волн по данным вертикального сейсмического профилирования. «Прикладная геофизика», вып. 63. М.: Недра, 1971, С. 6-17.

26. Гогоненков Г.Н. Прогнозирование геологического разреза по сейсмическим данным. «Геология нефти игаза», №1, 1981.

27. Дубровин М.А. Соляная тектоника Верхне-Ленской впадины Сибирской платформы. Новосибирск, Наука, СОАН, 1979.

28. Жгеити С.А., Смирнов Д. Н., Новейшее оборудование INPUT/OUTPUT делает наземную 3-х компонентную сейсморазведку высокопроизводительной и надежной. «Приборы и системы разведочной геофизики», №3, 2003 С. 21-24

29. Игуменов В.М. О проектировании сейсморазведочных работ МОГТ. «Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений», №10, 1996.

30. Интерпретация данных сейсморазведки. Справочник. /Под ред. О. А. Потапова. -М.: Недра, 1990.

31. Иркутск и Иркутская область. Атлас. М.: Федеральная служба картографии России, 1997.

32. Канасевич Э.Р. Анализ временных последовательностей в геофизике. М.: Недра, 1985.

33. Карта разломов юга Восточной Сибири, М 1:1500000 /Ред. П.М. Хренов. М.: Минестерство геологии СССР, ВостСибНИИГГиМС, 1982.

34. Козлов Е.А. Распознавание и подавление многократных волн в сейсморазведке. М.: Недра, 1982.

35. Козлов Е.А. Интерпретация данных сейсморазведки. М.: Недра, 1990.

36. Козлов Е.А. Интерпретационная обработка новая парадигма. «Геотехнологии», №3, 1997.

37. Козырев B.C., Жуков А.П., и др. Учет неоднородностей верхней части разреза в сейсморазведке. М.: НЕДРА, 2003.

38. Колосов Б.М., Кобылкин И.А., и др. О малых зарядах для сейсморазведки. «Приборы и системы разведочной геофизики», №1, 2003, с 6-10.

39. Кондратьев O.K. Проблемы сейсморазведки в Восточной Сибири. Труды ВНИИгеофизика. М.: 1989.

40. Кондратьев O.K. Автоматизированные системы оценки качества сейсмограмм и волновых сейсмических разрезов ОГТ. «Технологии сейсморазведки», №1, 2002, С. 3-12.

41. Кузнецов В.И., Кычкин А.Н. Выявление нетрадиционных геологических объектов в связи с совершенствованием сейсмических технологий. «Геофизика», №2, 2003.

42. Кузнецов В.И. Элементы объемной сейсморазведки. Тюмень, 2004.

43. Напалков Ю.В., Сердобольский Л.А., Руководство по проектированию работ сейсмическим методом ОГТ. М.: МИНХ им. И. М. Губкина, 1980.

44. Мешбей В.И. Методика многократных перекрытий в сейсморазведке. М.: Недра, 1985.

45. Моженот Д. ЗС акселерометры на базе MEMS для наземной сейсмической разведки. Пришло их время? «Приборы и системы разведочной геофизики», №3,2003, С. 25-30.

46. Петрашень Г.И. Открытое письмо главному редактору журнала «Геофизика» О. К. Кондратьеву. «Геофизика», №5, 2002, С. 65-71.

47. Петрашень Г.И., Караев НА. 1992, Современные методы обработки сейсмических данных для традиционных моделей сейсмических сред. «Разведочная геофизика», М.: «Геоинформмарк», 1992.

48. Петрашень Г.И., Рудаков А.Г. Основные проблемы метода многократных перекрытий ОГТ и технологичных методик обработки его данных. «Геофизика», №1, 1996, С. 3-13.

49. Полшков М.К., Козлов Е.А. Системы регистрации и обработки данных сейсморазведки. М.: Недра, 1984.

50. Потапов О.А. Технология полевых сейсморазведочных работ. М.: Недра, 1987.

51. Пузырев HIT., Тригубов А.В., Бродов Л.Ю. и др. Сейсмическая разведка методом поперечных и обменных волн. М.: Недра, 1985.

52. Ратникова Л.И., Левшин А.Л. Высшие гармоники поверхностных волн -помехи при регистрации отражений. В кн. «Сейсмические волны в тонкослоистых средах». М.: Наука, 1973.

53. Рудаков А.Г., Петрашень Г.И. О некоторых последствиях унификации и техиологизации сейсмической разведки. Между нар. геофиз. конфер. Санкт-Петербург-1995, Тез. докл., т. 3.

54. Савинский К.А. Глубинная структура Сибирской платформы по геофизическим данным. М.: Недра, 1972.

55. Савостьянов Н.А. Тенденции развития и проблемы отечественного геофизического сервиса. «Геофизический вестник», №8, 2006, С. 9-13.

56. Самсонов В.В. Иркутский нефтегазоносный бассейн. Иркутск, 1975.

57. Сейсморазведка. Справочник геофизика /Под ред. И. И. Гурвича, В. П. Номоконова. -М.: Недра, 1981.

58. Смирнов В.П. Электромагнитные источники сейсмических колебаний ряда «Енисей СЭМ, КЭМ». «Приборы и системы разведочной геофизики», №1, 2003, С. 21-25.

59. Тригубов А.В., Недашковский И.Ю. Возбуждение и регистрация волн различных типов при наземных наблюдениях. В кн. Многоволновые сейсмические исследования. П.: Наука, 1987, С. 6-11.

60. Теория и практика наземной иевзрывной сейсморазведки. Под ред. М.Б. Шнеерсона, М.: Недра, 1998.

61. Уотерс К. Отражательная сейсмология. М.: Мир, 1981.

62. Феоктистов А.В. Сейсмоизмерение и сейсмовидение: анализ ошибок. Тезисы докладов пятой научно-практической конференции «ГЕОМОДЕЛЬ 2003», С. 133-136.

63. Физический энциклопедический словарь /Под ред. А. М. Прохорова. М.: «Советская энциклопедия», 1983.

64. Фуркалюк И.А., Джапаридзе А.Ю. Влияние глубины возбуждения колебаний на разрешенность сейсмической записи. «Прикладная геофизика», М.: Недра, вып. 114, 1986.

65. Хаттон Л., Уэрдинггон М., Мейкин Дж. Обработка сейсмических данных. М.: Мир, 1989.

66. Чернявский В.Е. К выбору условий возбуждения в сейсморазведке МРНП. «Нефтегазовая геология и геофизика», №8, 1971.

67. Чертенков М.В., Стенин В.П., и др. Вопросы практического применения ВСП. «Технологии сейсморазведки», №1, 2004, С. 85-95.

68. Шериф Р. Англо-русский энциклопедический словарь./ Пер. с англ. -М.: Недра, 1984.

69. Шериф Р., Гелдарт JI. Сейсморазведка: в 2-х гг. М.: Мир, 1987.

70. Anderson В., Vanbaaren P. New dimensions in land seismic technology. «Oilfield Review», Vol. 3, (Autumn 2005), p. 42-53.

71. Anderson В., Vanbaaren P. Point-receiver seismic data offers new approach to managing onshore E&P development cycle. «First Break», Vol. 24, 2006, p. 63-69.

72. Knapp R.W., Steeples D.W. High resolution common-depth-point reflection profiling field acquisition parameter design. «Geophysics», Vol 51, №2, 1986, p. 283-294.

73. Krilov D.N. Western Siberia geologically speaking, it's not that simple. «Oil&Gas Eurasia», №7-8, 2003, p. 18-21.

74. Savostyanov N.A. What ails Russian geophysics? «Oil&Gas Eurasia», №7-8, 2003, p.23-26.

75. Shabravi A., Smart A., Anderson B. How single-sensor seismic improved image of Kuwait's Minagish Field. «First Break», Vol. 23, 2005, p. 63-69.

76. Vakhromeyev G. S., Barishev A. S. The classification of Physico Geological Models of Mineral Diposits. «Geophys. Prosp.», 32, Vol 1, 1984, p. 63-78.

77. Liner C.L. «The Leading Edge», Vol. 6, 2002.

78. Yilmas O. Seismic data analysis. 2 Volumes, SEG, 2001.

79. Walker R. Q-technology applies seismic methods to production. «Oil&Gas Eurasia», №4, 2005, p. 12-14.