Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование возможностей и разработка методики совместного AVO-анализа на продольных и обменных отраженных волнах

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Исследование возможностей и разработка методики совместного AVO-анализа на продольных и обменных отраженных волнах"

На правах рукописи

Петров Евгений Игнатьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОВМЕСТНОГО АУО-АНАЛИЗА НА ПРОДОЛЬНЫХ И ОБМЕННЫХ ОТРАЖЕННЫХ ВОЛНАХ

Специальность 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре сейсмометрии и геоакустики геотогического факультета Московского Государственного Университета им M В Ломоносова

Научный руководитель

H В Шалаева,

кандидат геолою-минерало! ических наук, доцент

Консультант

И H Керусов,

кандидат геолот о-минералогических наук

Официальные оппоненты I- Л Козлов,

токтор технических наук

IO.Ii Лмдилоъ,

доктор физико-математических наук

Ведущая организация ОАО "Пет/тральная Геофизическая

Экспедиция» (ЦГО)

Защита диссертации состоится 19 октября 2005 года в Мчаеов 30 мимуi на заседании Диссертационно!о совета Д 501 001 64 при Московском Государственном Университете им MB Ломоносова по адресу 119992, ГГП-2, г Москва, Ленинские юры, ГЗ МГУ. зона «А», Геолотический факулыст, ауди тория 308

Г диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологическою факулыета МГУ (ГЗ МГУ юна «А», 6-й этаж)

Автореферат разослан сентября 2005 года

Ученый секретарь диссертационною совета кандидат технических наук

У-

Б А Никулин

ттШ

hi да

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективность поисков и разведки углеводородов во многом зависит от количественной оценки коллекторских свойств перспективных интервалов разреза В настоящее время перед сейсморазведчиками поставлена задача определения не только положения коллекюра в разрезе, но и типа флюида-порозаполнителя, количественной оценки пористости, трещиноватости, степени газонасышенности и т д Для этого необходимы сведения о плотности и скоростях распространения как продольных, так и поперечных волн

Предложенный в 1982 г метод использования зависимости амплитуд отраженных продольных both от расстояния «источник-приемник» (AVO-анализ) позволил в ряде случаев получать сведения о скоростях поперечных воли по данным, полученным с использованием только продольных волн, но в дальнейшем выяснилось, что это возможно далеко не всегда

В 90-х годах прошлого века были начаты попытки привлечения для этих цетей информации о динамических и кинематических характеристиках, получаемых одновременно с отраженными моношмными продольными волнами обменных волн В последние годы были разработаны теоретические основы AVO-анализа для обменных волн, но при этом еще не существует ни ясных представлений обо всем диапазоне дополнительной информации, которую может предоставить применение методик <WO к обменным волнам ни отработанных методических приемов для AVO на обменных волнах

Цель работы. Целью работы явтяется исследование возможностей и разработка методики AVO-анализа для данных многокомпоненшой сейсморазведки, оценка ее устойчивости и информативности

Основные задачи исследований:

1 Изучение современного состояния AVO-анализа на обменных волнах (AVO PS) для целей оценки свойств коллекторов

2 Исследование путем математического моделирования втияния различных коллекторских свойств на динамику отраженных от пласта-коллсктора продольных и обменных воли

3 Разрабо1ка на основе проведенных оценок методических приемов AVO-PS анализа и AVO-FS инверсии, оценка их помехоустойчивости на математических моделях

4 Опробование разрабо1анных методик для оценки свойств коллекторов на реальных сейсмических данных наземной и морской многокомпонентной сейсмора!ведки. а также данных многокомпонентного выносного ВСП

5 Анализ эффективности методики совместной динамической интерпретации результат ов AVO-P и AVO-PS анализа

Основные защищаемые положения: 1 Для практических целей при исследовании песчаных коллекторов в терригепных отложениях в AVO-PS анализе правомерно использование одночленной линейной аппроксимации коэффициента отражения обменной волны от синуса угла падения в диапазоне упюв 0-30°, поскольку ошибки^связанные с недоучетом нелинейности

значительно меньше ошибок, связанных с н ia

2 На основе математического моделирования показана высокая эффективность использования АУО-парамегрон обменных волн для прогнозирования пористости коллектора независимо от типа насыщения

3 Предложенная методика определения сдвигового упругого импеданса Ж/ позволяет прослеживать относитетьные и)мененик градиента амплитуды обменной волны по профилю, используя фиксированный угловой диапазон Методика может использоваться для целей определения пористости пласта-коллектора при соотношениях сигнал/шум не менее 5.

4 Предложенная методика совместной интерпретации результатов АУО-анализа данных продольных и обменных волн позволяв! разделять эффекты флгоидонасытцения и изменения упругих свойств коллектора

Научная новизна.

1 Определена количественная связь АУО-парамегров обменных во ш с конкретными коллекторскимя свойствами

2 Предложена оригинальная методика определения упругого сдвигового импеданса при АУО-РЯ инверсии обменных волн

3 Предложена методика совместной интерпретации АУО-параметров данных сейсмических наблюдений на продольных и обменных волнах, позволяющая оценивать влияние различных факюров на динамику отраженной продольной и обменной волны

Практическая значимость. В рамках данной работы исследованы возможное!и и ограничения совместного применения динамической интерпретации продольных и обменных волн По результатам исследования разработана технология, позволяющая прогнозировать более широкий набор копскторских свойств, чем АУО-анализ на продольных волнах Предложенные методики использовались при изучении петрофизических свойств продуктивных пластов в терригенных разрезах по данным многокомпонентной наземной сейсморазведки, морской сейсморазведки и выносного ВСП

Внедрение результатов работы. Разработанные в ходе исследования методология и программные средства применяются Сервисной Компанией «ПетроАльянс» при обработке и инIерпретации многокомпонентных сейсмсразведочных работах, и использованы в грех производственных отчетах

Публикации. По теме диссертации опублш.овано 3 статьи и 9 тезисов док мдов Апробация работы. Основные положения работы докладывались на с гедующих конференциях Молодежная секция конференции "ГТОМОДРЛЬ ". Москва 2002, У-я научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития пефтегаювого комплекса России», Москва 2003, Молодежная секция конференции "ГЕОМОД1 ЛЬ", Москва, 2004: У1-я Международная научно-практическая конференция 1 ЬОМОДЬЛЬ, I еленджик, 2004 г, Гальперинские чтения, Москва, 2004, «Геофизические и нефтепромысловые методы исследования скважин в комплексе с сейсморазведкой для посфоения и сопровождения геологических модетеи залежей нефти и таза», Научно-практическая конференция АИС и ЕА10, Москва. 2004, УИ-я научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, 2005

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, б-ти глав, заключения и 1-го приложения общим объемом 212 страниц, включая 99 рисунков и 5 таблиц Список дитературы включает 101 наименование, в том числе 67 на иностранных языках

Автор выражает глубокую признательность своим научным руководитедям -кандидату геолою-минератогических наук, доценту HB Шалаевой, и кандидату геолою-чинерало1ически\ наук И Н Керусову Авгор искренне благодарит всех, кто на различных этапах работы над диссертацией оказал помощь и поддержку Отдетьное спасибо А А Тихонову за содержательную критику и консультации

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, представлены основные научные результаты, отмечена практическая ценность, приведены объем и структура работы. Глава 1. История развития и современное состояние многоволновой сейсморазведки МВС с использованием обменных волн.

В главе кратко освещена история развития многокомпонентной сейсморазведки и представлен обзор современного состояния, основные пути развития Работы по развитию многоволновой сейсморазведки (МВС), начатые в России (СССР) в 1950-е гг.. выполнялись в течение сорока лет системно и широкомаспиабно крупными кот гекгииами высококвалифицированных специалистов с учетом разнообразных особенностей геологического строения районов Среди научных организаций нужно отметить прежде всего ВНИИГеофизику. Институт Геологии и Геофизики СО АН СССР, Ленинградское отделение Математического института АН СССР, среди производственных органиыций -тресты «Спецгеофизика», «Татнефтегеофизика», «Башнефтегеофизикае,

«Иркутскгеофизика» а с начала 1970-х гг - «Сибнефтегеофизика»; в 1980-1990 п -«Краснодарнефте! еофи ¡ика», «Волгоград-нефтегеофизика», «Енисейгеофи зика»

Советская школа МВС занимает ведущее место в мировой практике Советскими исследователями впервые бычи исследованы процессы распространения, волн разных типов (Р, SV, SU, РV), включая коэффициенты отражения, поглощение, анизотропные свойства среды, связь скоростных характеристик с геологическими и i д

За рубежом поперечные и обменные волны стали применять значительно позднее, чем в России После первых работ 1950-х гг наступил период затишья, длившийся до 1970-х п, когда исследования поперечных волн были начаты в США, но выгюлнячись эни ¡одически и в небольшом объеме, что быто обусловлено плохим качеством сейсмограмм с записями поперечных волн по сравнению с продольными В первой половине 1980-х голов стало ясно, что плохое качество записей и нестабильность прослеживания поперечных волн связаны с регистрацией суммы волн Si и Sи возникло предположение об ашмугачытой анизотропии поперечных волн Результатом всех выполненных исследований явилось убеждение, что получаемые данные следует исправлять за азимутальную анизотропию Для этого была разработана технология поляризационной обработки отраженных S-bo.ih

С конца 1980-х гг произошел пооепенный отход от использования чисто поперечных волн Вместо поперечных волн стали применять обменные волны типа PS в сочетании с продольными Р Это произошло по следующим причинам

> Возбуждение поперечных волн приводит к существенному росту стоимости работ Кроме того, наличие азимутальной анизотропии сводит на нет возможность распространения в среде и ретис грации приемниками волн с заданной поляризацией

> Для .9-волн характерно сильное поглощение в верхней части разреза, а низкие скорости распространения предопределяют очень большие величины статических поправок.

> У отраженных Я'Г-вотн отрезки луча, соответствующие Ъ'-вочне, более вертикальны, чем у волны Я, приходящей в ту же точку Определяемые параметры более локальны, чем в случае ,9-волн, что позволяет получать более детальные разрезы

На современном этапе наличие новых технических возможностей позволило ведущим геофизическим компаниям начат! рнедрение новых технологий в многокомпонентной сейсморазведке Различные подходы в теоретическом п шне широко представлены практически на всех международных научных конференциях и выставках нос юдних лет, как нефтяных, так и специализированных геофизических По техническим средствам четко обозначился переход от патентных заявок к их технической реализации - разработка универсальных вибраторов Р- и ЛЛ'-волн- -переход на цифровые ЗС сейсмоприемники, -мн01 оканальная (до 30 ООО) регистрация при работах Зй-ЗС

В иностранной геофизической литературе широко обсуждаются вопросы теории и технологии многоволповых исследований Отмечается, что уже не редкостью стало проведение ЗВ сейсморазведки на суше и на море, с регистрацией волновых полей ЗС сейсмоприемниками Практикуются также 4Б - ЗС съемки

Применению отраженных Р- и Р5-вслп для решения задачи получения физических характеристик посвящено много работ В последнее время широкое развитие по тучи ли методы АУО-анализа, использующие зависимости коэффициентов отражения Р- и РЯ-волн о г удаления при поисках углеводородов и решении других задач

В отечественных работах преимущественно отмечался постоянный и устойчивый интерес к многокомпонентному ВСП Однако в последние три-четыре года вновь начались многокомпонентные сейсмические нолевые наземные и морские работы Как и в зарубежных аналогах, они выполняются с ориентацией на использование /'- и /Л'-волн

Глава 2. Сейсморазведка на обмепных волнах.

В ыаве рассмотрена специфика обработки и интерпретации сейсморазведки на обменных волнах Работы на обменных АЯ-волна* не требуют никаких доно тнителытых затрат тк они испотьзуюг идущую вниз продольную ?-волн> с обменом в точке проникновения на восходящую поперечную SГ волну Однако при обработке /'¿'-волн возникают сложности, связанные с асимметрией л)ча РХ-волны

Обработка обменных волн может частично выполняться в рамках стандартного маг обеспечения, т к принципиально ничем не отличается от обработки продольных волн, за исключением особенностей ввода статических поправок, процедур сортировки по общей точке обмена и скоростного анализа из-за асимметрии пути луча А^-во.тны Обработка данных А?-волн непосредственно связана с обработкой /'-волн и представляет собой мнотоитерациониый, не устойчивый и не самодостаточный процесс, и одна из основных проблем, возникающая при работе с Л9-волнами, но - отсутствие специальною

программного обеспечения, как для обработки, так и для интерпретации многокомпонентной сейсморазведки

Стоит отметить, что для обработки обменных волн необходима априорная информация о распреде тении скоростей продольных и поперечных волн которую как правило, можно получить и; данных выносною ВСП, по которым и строится стартовая скоростная модель По результатам первой итерации обработки модель уточняется и вновь подается на вход для следующей итерации Проведя подобным образом нескочьких итераций обработки, получая в ходе каждой итерации суммированные разрезы продольных и обменных волн, можно построить голстослоистую скоростную модель Р- и ■'»-both

Поскольку в отличие от монотипных для обменных волн путь луча является не симметричным, и асимметрия является переменной по глубине, то стандартная поверхностно согласованная обработка и последующее суммирование требуют сортировки сейсмограмм по общей точке обмена (ОТО) По своей сути сортировка по ОТО является простейшим миграционным преобразованием

Расчет кинема шческих поправок является одной из самых важных процедур, влияющей на качество суммирования, особенно для негиперболичного годо)рафа обменной волны В своей работе Tsvankin и Thomsen П994) представили уравнение годографа обменной воины через разложение в ряд Тейлора, ше первые два коэффициента представляют собой стандартную поправку по гиперболе за разность времен вступ тения третий член представляет собой поправку за негиперболичность

Следующим, одним из наиболее важных и сложных для PS-вочн этапов обработки, является определение остаточных статических поправок за пункт приема для 5-волн. которые обыччо в 2-4 раза больше, чем поправки для Р-волп для такой же расстановки

Большинство про;рамм расчета статических поправок работает с суммами по общей средней точке (OCT) (Wiggins et al, Ronen, Claerbout) Те же алгоритмы можно использовать и для обменных волн Однако из-за асимметрии траектории луча обменной волны необходимо бинирование по ОТО, а не по ОСТ

В последнее время появились новые методы ввода корогконолновых поправок за пункт приема основанные на оптимизации когерентности по суммам общей ¡очки офажения (Yilmaz;

Кинематическая интерпретация разрезов и «кубов» обменных волн обеспечена процедурами в стандартных интерпретационных naKeiax Она основывается на виде пении информации о распределении свойств коллектора из реальных данных через восстановленные значения Vp/Vs, полученные из сопоставления разницы времен прихода продольной и обменной волны Atps/Atpp для интервала-

Atps/Atpp -0 5fVp/Vs +1) (1)

Однако в условиях малых (И-''"/) мощностей h коллекторов невозможно однозначно разделить отражение от кровли и подошвы коллектора в силу сложной интерференционной картины Восстановленные по результатам анализа разницы времен прихода продольной и обменной волны Atps/Atpp значения Vp'Vs описывают поведение толщи пород - интервала разреза между выделенными реперами в волновых пакетах различных типов волн Получение информации о распределении Vp/Vs в конкретном пласте-ко игекторе становится невозможным в силу интегрального характера поведения функции Vp/Vs Полученные

разрезы соотношения Vp/Vs преимущественно используются на этапе обработки, но 1акже возможно их использование для прогноза изменения литологии в интервале разреза

Ключом к информации о свойствах коллектора является динамика отраженной волны Развитие методов динамической интерпретации данных обменных волн в основном базируется на достижениях в области интерпретации продольных волн с учетом особенностей распространения обменных волн Для интерпретации обменных во ш необходимо развитие собственной методологии и иных подходов Д1я решения задач Пока ясно одно что динамика обменной волны несет в себе информацию о поперечных волнах, а это уже существенно расширяет возможности прогноза

В изучении динамических особенностей поведения амплитуд продольной и обменной волн можно выделить два подхода При первом подходе - динамической интерпретации суммированных разрезов - используется хорошо разработанный математический аппарат для продольных волн- классический атрибутный анализ по суммам, расчет амплитудных, фазовых и частотных характеристик вотнового поля При втором подходе, так же как и для продольных волн, можно выделить собственно ÄVO-PS анализ, где исследуется изменение коэффициента отражения PS волны в зависимости от утла подхода, и способ сдвиговых упругих импедансов или АVO-Л? инверсию

Глава 3. Основы AVO-анализа данных VIOB на продочьных и обменных волнах.

В главе рассматриваются теоретические основы AVO-анализа данных MOB на продольных и обменных волнах

В настоящее время под AVO-апатизом подразумевается любая методика использующая зависимость амплитуды отражения oi угла подхода волны Можно выде тить две основных модификации 1 - это расчет атрибутов /?« (коэффициент отражения при нормальном падении). G (градиент коэффициента отражения) и С (кривизна) и их комбинаций по сейсмограммам, 2 - пссвдо-акустические преобразования ити упрутая инверсия по утловым суммам

Какие стол ности возникают при ра личных вариан тах AVO-методик''

• Прежде всего, эш качество входит,тх данных Методы AVO нодра!умевак)т работу с сейсмотрачмами, и обработка исходных танных является одним из самых сложных и важных этапов AVO- анализа Подбор процедур в траф и их тестирование очень сильно сказываются на конечном результате

• На практике мы имеем дето с амплитудой отраженной во шы, характеризующейся некоторым эффективным коэффициентом отражения от поверхности раздела который в ряде стучаев может быть частотно-зависимым

• При использовании угловых сумм для псевдо-акустических преобразований ia счет суммирования на некоторой базе, е одной стороны, нивелируются динамические )ффекты. что приводит к потере части информации с другой стороны за счет суммирования диапазона углов повышается устойчивость результатов

В стандартной методике AVO при использовании только продольных волн устойчиво определяется не более двух комбинационных параметров (перепад волнового сопротивления р¥, и отношения VJVр) Как показывают исследования, исповдевание многовотнойото AVO анализа, при благоприятных ус товиях позволяет надежно определить три независимых упругих параметра среды' Ve, и р

На протяжении последних 5-6 лет развивается метод многоволнового AVO-анализа, иснользуюший наряду с продольными, также обменные и поперечные волны Такой подход, использующий многокомпонентные сейсмические данные для получения AVO-атрибутов, в той или иной степени рассмотрен многими авторами [Side J , Miles D , Grechka

V]

Линеаризованные уравнения Цеппритца для коэффициентов отражения Р- и Т^-волн,

могут бьпь представлены в виде степенных рядов относительно sin(ft), где + (9\ -

угол падения, в2 - угол прохождения Р-волны) у/=( i¡/¡ + >//г)/2 (i//¡ - угол отражения. - угол

прохождения ¿-волны).

Используя аппроксимацию Аки и Ричардса (1980), верную для малых перепадов

упругих свойств на границе и малых углов падения, выразив в ней медленность р через

скорость продольной волны, р =sir¡e/Vp, получим'

,, . ( 1 4р „ , ( s Лр «п0 JVpyjAp 2VpV¿ bVs)sm'fí (2)

К,1в)»Ч--— + LosO 2--L + (.os6 4----^--7, —,

!,cosie p ïp p Vp Vs j 2 \ Q0\4/ p cos4/ Vi ) Vp

где Дp - p2 - pi, ЛГ/7 = Vpi - Vp\ и AFs = Vsi - Ksi - приращения плотности, скорости

продольных и поперечных волн на границе (нижние индексы i и 2 означают верхнюю и

нижнюю среды соответственно), р = {p¡ + pi)l2, Vp - (Vp2 + Vp¡)/2 и Vs = (Vsi + Vs\)!2 -

средние значения плотности и скоростей двух сред, 9 - средний угол между углами падения

(в/) и прохождения для Р-волн, i// - средний угол между углами отражения 0/'/) и

прохождения (i¡/¡) для S-волн

Упростив уравнение (2), сделав ряд замен, получим'

RpS" (в) « Аи ■ sm0+ Вя • sin3e+ Сп ■ sin5e (3)

Пренебреги пятой степенью чп#, малой для углов падения 30°, получим

«низкоконтрастную» аппроксимацию с двумя коэффициентами'

r£(8)«Aw smO+B„ sine (4),

где,

Ая -

Уч Л V¡

Vp v<

ÍI+ül^p

{2 Vp) p

Вя =

2Ks2 + V± jAKs j ( 3 K52 , Vi |Ap ¡

Vp' Vp) Vs j [1^4 Vp" IVpj p j

Используя полное выражение коэффициента отражения W-водпы Rr„ по Аки и Ричардсу (1480), по пожив, что рабошем только с малыми углами падения (в,) получаем аппроксимацию'

RÎ'.fa,)« A« sinO.+B« sin'O], (5)

В уравнении (5) коэффициент Ац - функция от Ар (изменение модуля сдвига). Ар (изменение плотности), (среднее значение Р-импеданса), //; (среднее значение S-импеданса). также скоростей Р- и S'-волн и плотности Коэффициент Вв -функция сложно зависящая от нескольких параметров При выводе выражения (5) не предполагается что приращения упругих свойств на границе должны быть малы, поэтому назовем это уравнение «высококонтрастнои» аппроксимацией коэффициента отражения RP,

Выражение (4) явпястся функцией только трех параметров приращения скорости S-волн, приращения плотности и отношения средних скоростей продольной и поперечной волн Выбор уравнений только с двумя коэффициентами (уравнения (4) и (5)) сделан по той причине, что третьим коэффициентом обычно можно пренебречь для регистрируемого диапазона углов падения, а также в связи с трудностью его нахождения Кроме тою.

использование двух коэффициентов вместо трех, обпегчает кроссптот-анализ и извлечение

трасс атрибутов из результатов AVO анализа по PS волнам Попытки использовать три

параметра при линеаризованной аппроксимации коэффициентов отражения д гя

изображения на кроссплотах описаны в работе Smith (1996)

В паве показано, что «низкоконтрасгная» аппроксимация с двумя коэффициентами

дает большую ошибку при расчете коэффициента отражения обменных волн, чем

чвысококонтрасгная» аппроксимация с двумя коэффициентами, при ботьших вертикальных

конфастах по скоростям Р- и S-волн Ошибки в обеих аппроксимациях в сравнении с

кубической аппроксимацией полного уравнения ко>ффициента отражения в основном

связаны с коэффициентом 5,который лучше описывается '<высококонтрастной»

аппроксимацией Ошибки в «низкоконтрастной» аппроксимации выше при больших

положительных конфастах скоростей Р-волн, при наличии отрицательных контрастов в

скорости 5-волн С другой стороны, по причине монотонности коэффициента отражения PS

волны для отрицательных контрастов скорости /'-волн, оценки AVsIVs и Ар/р и

исполыуемыс в низкоконграстной аппроксимации, лучше уточняю! свойства кровли

резервуаров с низкими значениями импедансов

1аким образом, наиболее удобной аппроксимацией для практическою применения

AVO анализа по обменным волнам является низкоконтрасгная аппроксимация Основной

тренд в этом случае имеет отрицательный наклон пропорциональный отношению Vs/Vp и

частичному изменению скоростей .9-волн

Кроссплоты по обменным волнам дают мошное орудие классификации для AVO

анализа по Р-волнам Комбинация результатов AVO анализа но Р и PS - волнам помогает

уточнить оценку отношения Vp/Vs для вмещающих пород

Понятие совигового упругого импеданса SEI является своего рода абстракцией,

собирательным образом импеданса продольной и поперечной волны Связь упругою

сдвигового импеданса Sil с коэффициентом офажегшя обменной волны Rp-, можег быть

получена по аналогии с упругим импедансом FI для продольных волн

Потагая, что изменения кажущегося импеданса &SEI малы, и с учетом закона

Снеллиуса, выразив угол падения поперечной волны через угол подхода продольной волны.

упругий сдвиговый импеданс SEI можно пред^тави1Ь в виде

SEI = Ks Н(> в) р К(/

где Я и А, | 5тв ( , , , ,1

Н---— - —- 4у\т' ff - 2 sm «ф

2(l-r2sm4l > (б)'

1-EiiL_r|'|_2r2sm e + 2/cosi9(l-r:s.n2ö)2 j ^ '

2 (l-j'Siirö) 4 J

Степени Н и К в выражении (6) являются функцией только двух параметров угла подхода продольной волны и отношения средних скоростей Vs/Vp

При увеличении угла падения ггроисхолит \ке шчение SFI однако степень увеличения контролируется соотношением Vs'Vp При увеличении соотношения Vs/Vp происходит резкий рост сдвигового импеданса с ростом угла падения При любом значении соотношения скоростей будет происходить увеличение импечанса это объясняется тем, что коэффициент отражения обменной волны при нормальном падении равен пулю и далее при

увеличении угла паления всегда возрастает по модулю Те при нормальном падении ">£/ равен единице при увеличении угла падения импеданс всегда возрастает но градиент увеличения контролируется соотношением Vs/Vp

В работе показано, как связана величина SFJ со скоростями продочьной и поперечной волн и плотностью Расчет проводился для фиксированных углов падения при изменении только одного упругою параметра из трех Во всех случаях в поведении сдвигового импеданса основную роть играют степени Н и К Показано, что плотность имеет крайне малое влияние на импеданс, тк небольшие изменения плотности нивелируются поведением степени К Так, изменение плотности на 0 3 г/см3 вызывает изменение Sh! на 3.5% для угла падения 10°, на 6% для 20°, и на 10% для угла 40° Влияние скорости продольной волны оценить в чистом виде достаточно сложно, тк она входит только в степени в соотношения Vs/Vp При увеличении Vp, соотношение Vs/Vp уменьшается, и шачение сдвигового импеданса будет уменьшаться для всех углов падения В случае изменения скорости поперечной волны, как и в случае плотности, больший вклат вносит степень Н, где скорость фигурирует в соотношении Vs/Vp Так, при увеличении скорости поперечной волны шачение сдвигового импеданса будет увеличиваться за счет Vs в аргумен ге, и за счет повышения соотношении Vs/Vp в степени Н которая в свою очередь возрастет Для угла падения 30° изменение скорости поперечной волны на 40% чьрмвает изменения степени Н на 60%, и изменение сдвигового упругого импеданса на 90% Таким образом изменения плотности вносят несущественный вклад в формировэние значения ST/ решающую рочь здесь играют степени Я и К, а именно соотношение Vs/Vp и угол подхода волны

Глава 4. Обоснование и построение сейсмогеоло! ических моделей.

Глава посвящена обоснованию и построению сейсмогеологических моделей.

Неотъемлемым элементом AVO-анализа является сейсмогеологическое моделирование Моде шрование необходимо для понимания связи AVO-зффскюв с изменением свойств коллектора или его насыщения Порой только правильно проведенное моделирование позволяет подобрать ключ к выбору методики и интерпретации

Для моделирования необходимо задать скоростные и плотностные характеристики модели коллектора для различных свойств или насыщения Как правило, за основу берут скважинную информацию, однако зачастую скважинная информация не охватывает весь необходимый спектр изменения cbohcib, а представлена распределением скоростей и плотностей только для фиксированных пористости и насыщения Потому ды оценки изменения скоростей и плотное!и при изменении свойств или насыщения, привлекается петрофизичсское моделирование, базирующееся на скважинной информации

Несмотря на большое число различных подходов к исследованию зависимости cooiношения Vp/Vs от насыщения и пористости, наиболее широко для этой цели используется теория Био-Гассманна Теории, предложенные Ьио (1941) и затем Гассмаином (1951) используют раыичные подходы, оба подхода приводят к одним и 1ем же ре!ультатам

В данной диссертации петрофизичсское моделирование проводилось в рамках общеприняюй юории Ьио-Гассмана, для двух обобщенных типов коллекторов, характерных для Каспийского региона и Западной Сибири Выбор моделей был неслучаен и

обусловлен гем, что сейсмические трехкомионеитные данные, используемые в диссертационной работе, были получены в ходе морских работ донными косами на одном из участков Северного Каспия, и в ходе наземных работ в Западной Сибири Модели были названы соответственно Касп и Сиб Кроме тою модели коллекторов существенно отличаются, и это поможет более детально разобраться в характере ЛУО эффектов при изменении свойств коллекторов

Краткие описания лиюлого-стратиграфических и геологических характеристик ряда нефтет азоносных провинций детально представлены в диссертационной работе

Переходя к практическому применению теории, стош отмстить, чго все моделирование в рамках теории Био-Гассманна базируется на исследованиях керна и скважинной информации Необходим широкий спектр методов ГИС. дега тьно освещающий насыщение и строение коллектора и подробный анализ керна, позволяющий получить сведения об упругих параметрах

Основные используемые упругие модули и результаты расчетов представлены в диссертации Для обеих моделей котпекторов Касп и Сиб было рассмотрено четыре варианта изменение пористости при одном типе флюидонасыщения, изменение газонасышенности в водонасыщенном коллекторе от 0 до 100%, изменение газонасыщенности в нсфтенасышенном коплекторе от 0 до 100%, изменение нефтенасыщенности в водонасыщенном коллекторе от 0 до 100%

Построенные модели хорошо согласуются со скважинной информацией Некоторые расхождения в данных связаны с вертикальной неоднородностью кол тек тора по скважинным данным При моделировании строится обобщенная эффективная модель, и по вертикали коллектор принимается однородным

Глава 5. Исследование сравнительных возможностей и ограничений А\'0- анализа данных МОГТ на обменных волнах и метода сдвиговых упругих импедансов на синтетических сейсмограммах.

В данной главе на основе математического модетарования выполнена оценка информативности и помехоустойчивости ДУО-методик применительно к обменным волнам Задачей автора бы по, во-первых, определить изменение каких иефофизических свойств вызывает аномалии АУО-параметров обменных волн и сдвигового упругого импеданса НЕ!. во-вторых при каком уровне шума можно вылетать эти аномалии Кроме того, в этой главе предложены практические приемы расчета ¡радиенга амплитуды отраженной обменной волны и сдвигового упругою импеданса

Дня рассматриваемого типа коллекторов двухчленная аппроксимация, представленная выражениями (4) и (5), с необходимой точностью аппроксимирует поведение коэффициента отражения обменной волны до углов падения 40-50° Коэффициент А описывает поведение традиента в линейной части зависимости коэффициента отражения от угла подхода (5-30°) Коэффициент В описывает поведение градиента в непинеиной части (35-50°) В случае, если градиент линеен в рабочем диапазоне уиюи падения, ю коэффициенты будут равны

Поскольку на практике опредепить коэффициент В с приемлемой точностью не удается, то для линейнои части коэффициента отражения при углах падения до 30°, можно реализовать одночленную аппроксимацию вида = /1 вт 0, являющуюся возрастающей

линейной функцией, имеющей всегда ^-пересечение (Рис 1) Аппроксимацию условно МОЖНО представить в виде

/г/»апркс кх (8),

где ¿-константа, х - функция, зависящая от синуса yi ia подхода, при нормальном прении х принимает значение равное нулю.

При небольшом изменении скорости или плотности поведение Ä/3sa"pKC изменится, что повлечет изменения множителя к при аргументе Тем самым, если коэффициент отражения обменной волны от синуса учла можно аппроксимировать тинейнои функцией, то изучение поведения коэффициента отражения при изменении скорости и плотности, сводится к изучению множите л к при аргументе v Множитель прямо пропорционально связан с градиентом коэффициента отражения

Для построенных петрофизических моделей Касп и Сиб были рассчитаны теоретические зависимости коэффициента отражения от утла подхода и синтетические сейсмотраммы д тя Р и PS во тн На основе рассчитанных сейсмограмм бы то проведено исследование связи А V О-тирамегров с конкретными петрофизичсскими свойствами

Вшяние изменения пористости Изменение пористости породы приводит к наиболее существенным изменениям ее жесткости модуля сдвига и соответственно, скорости распространения S волны, и 1ем самым существенно в тияет на динамику PS волны

При уве [ичении пористости происходит увеличение коэффициентов Л и В при этом значения на кросстыотах будут смещаться правее фонового тренда Подобные результаты нап тюдаются по результатам расчета коэффициентов А и В по синтетическим данным На рис 2 представлены синтетические сейсмотраммы, рассчитанные д тя случая изменения пористы и с шагом 3% Увеличение пористости на 10% вызывает уменьшение 1Л на 20%, вызывая уменьшение i радиста амплитуды отражения бо тее чем в 10 раз Уменьшение градиента амплитуды отражения может происходить вплоть до инверсии фазы, с последующим венрастанием при уменьшении скорости, однако это не имеег практической ценности, так как происходит при соотношениях Vp Fs, невозможных в природе для песчаных коллекторов

Коффицивит ОТОЙЖАНИВ обмвннс «ппроксимжюмт» ПИН4ИМ0И функцией мша Яра Дгде * • где * раалемт агпэосоммргюш«« фук*ии* При -■•ремтвиим атрокеимируюшеи функции г реалвмснду «оэффиииечг/ огрвжаиия -рвдиент к стрем»« с« * ре ьмому гоаа*е>«у ымффициемтв отражения Все нэиеиепий ееямннвв с нвсыывиивм или rw« не" юрисгости сводятся « и1м«м*мию граоив-тв * «ппроиемм-ру юшви фуницм-Г)

\

Линеикая аппроксимация вида Rp'. Алркс ' Я S»n8

0 0 15 0 30 0 <И 0 60 0

Синус угол подхода волны

Р./С 1 Зависимость коэффициента отражения обменной волны РЭ от синуср угле подхода волны для различных случаев насыщения и пористости

Имгсмиае *шлячуя t »ыносва

Рис 2 Синтетические сейсмограммы обменных волн рассчитанные для случая увеличения пористости $/N=100

Ьсли рассматривать

UUBCJUIHC сТМНТИТуДЫ в ¡аиисимостн oí LUiiyca упа подхода, в рамках тинсинои аппроксимации. при

увеличении пористой и

происходит уменьшение

множите 1я к при аргументе (8) Il¡ияние тиснения типа ф ноида и степени насыщения И)веспю, чю жидкость не имеет сдвиговой компоненты, следовательно, изменение количественного соотношения «нефть-вода» будет приводив только к вменению скорости распространения продольной вотны В случае 1азонасьпценных пород игмсшнис соотношения ф тюидов скрывается и на скорости i -волны

В с 1учае изменения нефгенасышспности от 0-100% (рисЗ) градиент амтитуды отражения обмештой волны до ут тов падения 40° пе изменяется, а в диапазоне углов более 40° изменяется на 5% Нижая чувствительность динамики обменной волны при изменении нефгенасыщегшости объясняется малыми изменениями V<¡, менее чем на 3%, притом, что Vp изменяется на 8%

Дтя случая газ-вода на синтетических сейсмограммах наблюдается уветичение градиента в 3 раза при увеличении газонасыщеттности от 0 до 100% В рамках тинейной аппроксимации происходит уветичение множителя

Таким образом, т тя исс тедуемых шпов коллекторов обменная волна не реагирует па смену фтюида типа нефть-вода Однако небольшое содержание idia. бо тее 15% изменяет поведение амплитуды с выносом но диапазон изменения градиента амплитуды с выносом крайне мал, и рассчитанные коэффициенты А и R изменяются в пределах 10-15%

Ипчени е помехоустойчивости АУО анспиза обменных ы> ш Большая чувствительность динамических мдач сеисморазве тки к помехам и слабая устойчивость по отношению к возмущениям исходных дантты\ со; ают существенные трудности в решении обратных типамических задач К этим обстояте 'ьствам еще можно добавить высокий уровень шумов на горизонтальной компонеше при по тевых работах

Устойчивость определения динамических параметров AVO-atu шsa обменных во ih оценивалась на синтетических сейсмограммах в которые вносился окрашенный белый шум.

По результатам анализа рассчитанных сейсмограмм тля случая изменения пористости, с"различным соотношением сигнал/шум, общии тренд поведения амплитуды с выносом даже при низком соотношении сит нал шум ('5) сохраняется Это обустав 1итзается сильным изменением 1радиента при изменении пористости Рассчитанный коэффициент А определяется достаточно устойчиво даже для низкого соотношения сшнал/шуч Однако коэффициент В устойчиво опрсдетяется точько при высоком соотношении сигнал/шум

Рис 3 Синтетические сейсмограммы обменных волн рассчитанные для аучая уменьшения нефтенасыщенности

(>15). При понижении соотношения В определяется не корректно Па практике, даже при небольшом уровне шума, опредетить В с приемлемой точностью не представляется возможным Таким образом. АУО-анализ по реальным данным сводится к опенке коэффициента А. те реализуется одночленная аппроксимация

Л ¡я некоюрых мок теи песчаных ко тлекторов зависимость амтт.штулы отражения от синуса у! та подхода невозможно аппроксимировать линейной функцией Линеиная аппроксимация вызывает в этих случаях ошибки в определении линейной чачи 1рааиены до 10-30% Но при наличии даже небольшою нерегулярного шума испо тьзоватше более точной аппроксимации более высокого порядка не дач существенною у ту чтения результата

Возможности и ограничения АУО-аиачиза обменных вочн Как показано АУО-анализ обменных волн представляет собой оценку градиента амплитуды обменной водны Следовательно, вся информация, которую мы можем извлечь, обуславливается чувствительностью градиента к изменению свойств

Предлагаемая модификация АУО- анализа представляет собой площадной анализ множителя при аргументе аппроксимации амплитуды отражения в зависимости от синуса угла подхода Имея информацию об изменении множителя по площади можно судии, об изменении традиента Градиент коэффициента отражения обменной волны будет отличаться «множителем» в зависимости от коллекторских свойств или типа ф жшда

Таким образом, АУО-анализ на обменных волнах сводится к изучению относительного изменения градиента и является хорошим инструментом для изучения внутреннего строения коллектора, т к любые изменения свойств коллектора сказываются на изменении модуля сдвига. Прогноз типа флюидонасыщения на основе АУО-анализа обменных волн в реальных условиях невозможен Нефть и вода неразличимы с точки зрения динамики обменной волны. В случае разумных значений степени газонасьпцения изменение градиента амплитуды отражения в 2-3 раза меньше уровня шумов на реальных данных Теоретически по результатам АУО-аналича обменных волн можно выделять только газонасыщенныс интервалы, где газонасыщение изменяется в очень значительном диапазоне, более чем на 50%

Изучение ашяпия свойств ко¡чектора на ветчину сдвигового упругого импеданса В данном разделе предложена технология определения сдвигового упрут от о импеданса, в основе которой лежит одночленная линейная аппроксимация коэффициента отражения обменной волны В рамках одночленной аппроксимации зависимость коэффициента отражения от синуса угла падения, до 40-50° в зависимости от среды, можно представить возрастающей по модулю линейной функцией, имеющей всегда (9-пересечение Ярь а1ЧЖС= к х

В рамках линейной аппроксимации получение п-го количества уыовых сумм

разобьет линейную аппроксимацию на «-диапазонов, которые суммируются при получении каждой угловой суммы в отдельности

Линейную аппроксимацию Ярл""'1'^ на некотором диапазоне углов, можно представить как арифметическую профессию вида'

Др?'прьс[, 2 ,}=кх^х,.х2. дл,гдеху=х,+(п-1)с1 (9),

где х/ - первый член множества из N членов на данном отрезке, d - величина представляет собой градиент роста значений множества и численно равна множителю к при api умейте в аппроксимации Таким образом, линейную аппроксимацию Rpsa"pKt можно представить как арифметическую прогрессию на всем диапазоне рабочих углов' a¡ а2 a¡ aN, где ü2=ai+d, . ,un=ai+(n-l)d В этом случае отношение сумм i и j членов арифметической профессии в предположении, что количество членов т во всех диапазонах суммирования одинаково, т е узловые диапазоны суммирования одинаковы, и ci¡= 0, можно представить в следующем виде: Sk 2 md

+ 2 + d(m-\)

Таким образом, отношение 2-х разных угловых сумм соседних угловых диапазонов, но с одинаковым количеством сейсмотрасс, включенных в суммирование, будет всегда отличаться на константу Величина константы зависит от количества суммируемых трасс, i е. кра!НОСти суммирования, и от величины d, которая является своего рода «градиентом» для арифметической прогрессии

Получив одну угловую сумму, зная кратность суммирования т и рассчитан значение d, можно вычислить величину, пропорциональную градиенту, и умножением угловой суммы на полученную величину, предсказать значение суммы для любого другого углового диапазона

Такая особенность поведения угловых сумм обменных волн для рассматриваемых типов колтекторов, в рачках линейной аппроксимации, позволяет работать только с одним широким диапазоном упов Рассчитанные в выбранном диапазоне углов по каждой сейсмограмме значения SEI отражают относительное изменение d, пропорциональное изменению градиента по профилю

В шяние изменения пористости Для рассчитанных по модели Касп синтетических сейсмограмм с шагом пористости 3% (рис 2) были получены утловые суммы, по которым рассчитан сдвиговый упругий импеданс S'í'/ Но результатам деления двух сумм друг на друы видно, что они отличаются лишь постоянным множителем для каждою уровня дискретных значений При увеличении пористости на 10%, происходит сильное уменьшение сдвигового упругого импеданса почти в 5 рач Предельная чувствительность к изменению пористости, на которую реагирует SFI, при высоком соотношении сигнал/шум >10, составляет около 2%

Вшяпис изменения типа фчюиба и степени насыщения Амплитуда обменной тзо шы не реагирует на смспу флюида типа нефть-вора Однако содержание газа изменяет поведение амплитуды с выносом, градиент амплитуды изменяется в 3 раза при изменении газонасыщенности oí 0 до 100% При гаком изменении газонасыщенносги происходит изменение сдвигового упругого импеданса на 20%

Изучение помехоустойчивости метоба сдвиговых упругих ичпебансов При высоком уровне шума расчет AVO-параметров затруднен Однако при расчете SEI частичное суммирование в выбранном фиксированном yi ловом диапазоне приводит к повышению величины сигнал/шум, вс гелсгвие чего аномалии SEI, например, в случае изменения пористости на 10%, могут быть выделены при исходном уровне сигнал/шум > 3, а не > 5-6, как в случае аномалии линейной части А градиента амплитуды отражения

Практические аспекты применения Л VP дна шзи и А УО-инаерсии данных обменных ко т

И AVO-анализ. и сдвиговая упругая инверсия данных обменных волн отличаются только технологически, т к в основе их южаг одни и ге же теоретические основы В обоих сгучаях исследуется только поведение градиента, но в первом случае непосредственно по сейсмограммам, во вгором - оцениваются относительные изменения градиента lew не менее, вся информация, которую мы можем извтечь, обуславливается чувствительностью градиента к изменению свойств Таким образом обе методики и результате сводятся к изучению изменения градиента по площади

Успех применения того ити иного метода определяется его помехоустойчивостью насколько изменение градиента превышает уровень шума В с ту чае малых изменений градиента пр? высоком уровне шума ни одна из методик не даст устойчивого решения

Метод AVO-AS инверсии в предложенной модификации расчета сдвиговых упругих импедансов является более помехоустойчивым и эффективным для гграктических целей, чем прямая оценка градиента амплитуды отражения На практике диапазон углов падения ограничен в связи с ограниченным диапазоном выносов, и при высоком уровне шума прямая оценка градиента крайне не устойчива На ближних выносах, в ¡ависимосиг от гчубины проникновения, обменные отраженные волны имеют малую интенсивность, и как правило, осложнены интерференцией с поверхностными волнами На дальних выносах информацию также далеко не всегда можно использовать в связи с сильными искажениями формы импульса при вводе кинематики

Сопостакчение информативности методик AVO-ана шза от продо п,ных и обменных no in Кочпчексная динамическая интерпретация продопных и обменных вотн

Однозначно ответить на вопрос, анализ по какому из типов both более информативен, достаточно сложно, так как динамика продольной и обменной волны по-разному реагирует на изменение свойств, и результаты анализа отражают разные свойства Скорее, продольные и обменные волны дополняют друг друга.

AVO-анализ по продольным волнам базируется на изучении поведения R0 и G, или, в случае упрушх импедансов, - поведении упругих импедансов для разных углов падения Но результатам работ и в первом, и но втором случаях тготучаем распределение сжимаемости пород Чувствительность AVO-агрибутов Р- воли к изменению гигга флюида в пористых породах не является ошимальнои На AVO-атрибуты одинаково влияют и насыщение, и изменение коллекгорских свойсш, то есть эффекты являются смешанными что может привести к взаимной компенсации чувствительности из-за входящих в них основополагающих параметров таких, как модуль всестороннего сжатия А, константы Лам > и плотность

Методики AVO-анализа на обменных волнах сводятся к изучению градиента Вся информация, которую мы можем извлечь, обуславливается только чувствительностью градиента к изменению свойств в коллекторе Наибольшей чувствительностью градиент обладает к ишенению модуля сдвига. AVO-агрибуты обменной вотны практически не испытывают влияния заполняющих норы флюидов, те тип флюида и насыщенность практически не оказывают влияние на динамические характеристики обменной волны Обменная волна несет в себе информацию преимущественно о внутренних характеристиках коллектора

Таким образом из результатов AVO-аиализа продольных волн получаем информацию о типе флюида насыщенности и давлении в пласте AVO-анализ обменных волн дает представление о распределении коллекторских свойств Результаты AVO-анализа продольных и обменных волн дополняют друг друга и дают более полное представление о распреде тении свойств в коллекторе, повышая достоверность результата

Следующим важным преимуществом AVO-анализа по разным типам волн является совместная интерпретация Много тет совместная интерпретация продольных и обменных волн базировалась на кинематических особенностях распространения волн, позволяя построить толстослоистую модель распределения соотношения скоростей продольной и поперечной волн

Совмещенный AVO-анализ по Р и ЯЗ-волнам позволит не только разделять в волновом поле эффекты, связанные с насыщением и изменением коллекторских свойств, но и определять новые, более устойчивые параметры, характеризующие коллектор На этапе кроссплотинга можно разделять насыщение и изменение коллекторских свойств Так, например, если в газонасыщенном интервале изменяется пористость, в волновом поле продольных велн эти эффекты будут неразделимы, и на кроссплотах мы будем иметь суммарный эффект Привлечение для кроссплотинга в качестве 3-го атрибута градиента обменной волны позволит отделить тффект увеличения пористости от тазопасыщенности так как при увеличении пористости происходит уменьшение градиента обменной волны

Раздеть эффекты насыщения и изменения коллекторских свойств, можно также используя кроссплотинг значений упругого импедансов Fl для нескольких углов падения от сдвиювого упругого импеданса SEI. При кроссплотинге упругих импедансов El, привлечение в качестве 3-го атрибута сдвигового упрут от о импеданса, гак же как и в случае кроссплотинга AVO атрибутов, позволяет разделять эффект изменения пористости от газонасыщснности

Следующая предлагаемая модификация совместного AVO анализа базируется на сопоставлении результатов упругой П и сдвиговой упругой инверсии SEI для одного угла падения Комбинируя результаты распреде тения упругих свойств, полученных по разному типу волн для одного угла падения, можно более надежно и однозначно определять характеристики коллектора

Получив отношение упругих импедансов продольной и обменной волн, и преобразован его в предположении, что мы работаем в диапазоне углов падения не больше 50 градусов, получаем выражение вида

Степень К зависит от угла падения и соотношения скоростей Угол падения в данном случае величина постоянная и равна утлу падения, для которото рассчитаны упругие импедансы Для малых изменений соотношения скоростей степень К можно считать постоянной величиной и оценивать ее по априорным данным, например, по данным ГИС

Для моделей Касп и Сиб были рассчитаны угловые суммы Р и Яб' -волн для случая увеличения порислости и получены разрезы Е1 и SE1 Используя выражение (10) было восстановлено соотношение Ур/Уч для изучаемого интервала Точность восстановленных значений находится в пределах 3-5 % Восстановленная модель Ур/Уч по сравнению с

(10)

исходной - менее разрешенная что связано с потерей информации в во шовом поле за счет интерференции

Для данной методики ciomi отмстить и ряд характерных недостатков Динамика отраженной волны не всегда отражает упругие характериешки разреза, она может бьпь сильно искажена рядом таких факторов, как влияние ВЧР. неточноети в обработке и i д

Кроме того, необходимо учитывать тог факт, что в анализе участвую! разрезы продольных и обменных волн для одинакового угла падения Тем самым для продольных волн в расчетах преимущественно преобладают дальние выносы, где качестро чаюриата далеко не всегда позволяет производить подобный анализ

Глава 6. Опробование метода AVO-PS-анализа и метода сдвиговых упрутих импедансов на реальных данных.

В данной главе приведены примеры опробования рассмотренных в работе модификаций методов AVO-анализа на реальных данных МОГ'1 и ВСП на обменных волнах. Для опробования были выбраны данные, полученные в разных условиях и существенно отличающиеся методикой наблюдения Это позволило оценить возможности, недостатки и перспективы рассмотренных AVO- методик для обменных волн в зависимости от геологических условий и качества материала.

Обработка обменных волн в рассмотренных примерах не отличается от обработки монотипных волн, за исключением ряда процедур, связанных с не симметрией точки обмена Начальный этап обработки включал в себя стандартные процедуры обрабо-ки, выбор параметров определялся качес твом исходных данных, а также спецификой обработки данных обменных волн

Коррекция статических поправок Так как волна выходит из точки возбуждения как Р, а приходит в точку приема как S, го статические поправки для одной точки a iivhki приема и пункт возб)Ждения должны различаться Из-за меньшей скорости S волны статические поправки за пункт приема больше, чем за пункт взрыва в 3 - 5 ра) Гак как Ур и Hs для верхней части разреза независимы, нельзя использовать поправки для поперечных волн, как поправки для продольных, умноженные на коэффициент

При обработке данных в описываемых примерах было рассмотрено несколько способов ввода статических поправок, но, к сожалению, ни один из них не привел к хорошему результату В связи с различием поправок за пункт приема и пункт возбуждения, с большой амплитудои поправок и большой протяженностью статических аномалий использовалась процедура ручной коррекции статических поправок Для потучепия структурного плана горизонта использовался разрез, полученный rio продольным воинам Рассчитывались только низко- и срсднечастотные поправки за пункт приема, коррекцию высокочасюгных поправок было решено провести в дальнейшем с помощью протрамм автоматической коррекции

Адаптивная фичьтрация

К полученным тачным в качестве опробования применялся адаптивный фи гьтр, с цетью подавления поверхностных волн Адаптивная фильтрация позво 1яет осуществил одпоканалытую фильтрацию с использованием корреляции между различными компонентами на одном пултктс приема, для того чтобы выделить и ослабить волны-помехи с помощью нестационарных фильтров Поляризация и ограниченная по юса частот

поверхностных both позвотяет оттичагь их от других волн на различных компонентах и формировать оптимальные фи гьтры После применения фильтра цуг поверхностных волн существенно подавлен

Бинирование трасс по общей точке обмена

Па данных примерах были опробованы различные варианты бинирования по общей ючкс обмена с постоянными скоростями и переменными по глубине, и сравнение результатов с бинированием по ОГТ Здесь необходимо выделить важность данного эксперимента, т к здесь четко показано влияние типа бинирования и скоростной модели на результат

Для первоначальною бинирования использовались априорные скорости продольных и обменных полн По ходу обработки после нескольких итераций скоростная модель постоянно уточнялась Обновленная скоростная модель подавалась на повторное бинирование трасс, тем самым уточнялась кинематическая модель Скоростной анализ

Скоростной анализ проводился по выборкам 010 с интервалом 500 м Скоростной анализ проводился в системе RadExPro, которая позволяет строить спектры скоростей с учеюм негиперботичносги годографа обменной волны Значения скоростей продольных волн брались из результатов скоростного анализа вертикальной 7. -компоненты По Iучение разрезов Vp/Vs

Выделение информации о распределении свойств в конкретном пласте-коллекторе из реальных данных через восстановленные значения Vp/Vs, полученных из выражения (1) становится невозможным в силу инте!рального характера поведения функции Vp/Vs

Восстановленные значения Vp/Vs, испочьзовались на одной из итераций прохода графа обработки при повторном бинировании с переменным значением Vp/Vs, что значительно улучшило качество суммарных разрезов обменных волн Наземные сейсмические работы 2D-3C.

В задачи предусматриваемых данной программой работ входили

• оценка информативности волновой картины обменных волн и выбор методики потевых наблюдений для дальнейшего проведения работ в производственном режиме

• оценка перспектив совместного испотьзования продольных и обменных вош для картирования пластов и изучения петрофизических свойств продуктивных интервалов Трёхкомпонентная регистрация волнового поля (Z, X Y) осуществилась

сейсмоетанцией «SYSTEM FOUR»с грехкомпоне.пьыми точечными датчиками VettorSeis, фирмы INPUT/OUTPUT.

В качестве изучаемого пласта был выбран п ¡асг БСю, так как данный пласт является основным разрабатываемым пластом на С'еверо-Кочевскоч месторождении Птаст очень сильно изменчив как по татерали, так и вертикали, и представ тяет собой серию клиноформных нроптастков На изучаемой площади пласт характери (уется хорошими коллскторскими свойствами и нефтенасышен Однако он слабоконтрастен по упругим свойствам, по отношению к вмещающим породам По этой причине пласт слабо выражен в динамике отражений на разрезах продольных волн

Й упру и hui ejвк SEI

4wmr имгм т г np»ci(У-гъХ>1 - mmf ов«и y pyt импеданс ££(

Рис -í Зн&вния of-/ соответствующие зоне развитии коллекторов

С целью выде тения зон развития коллекторов и получения информации о его внутренних характеристиках был проведен AVO-анализ по данным Р S волн с использованием преложенной технологии определения сдвигового упругою импеданса.

Фоновая модель для расчета SEI была откалибрована на скважинные данные и рассчитывалась но зависимости (6)

Результат восстановления сдвигового упругого импеданса SEI представлено на рис 4 Значения SF.I восстановились с высокой степенью достоверности, однако места\гт наблюдается неустойчивое поведение, связанное с низким соотношением сигнал/шум Зоны распространения коллекторов, которые выделяются по результатам восстановления сдвигового упругого импеданса SET, хорошо коррелируются со скважинными данными Понижение значения SEI соответствует улучшению коллекторских свойств

Следующий этап интерпретации полученных результатов о распрсде тении коллекторских свойсш - это переход на количественный анализ После калибровки SEI ма скважинные данные получаем информацию, отражающую внутреннюю стр\ктуру коллектора Несмотря на большую величину дисперсии значений, достаточно ieтко выделяется общий тренд зависимости Ве шчина столь большой дисперсии значений обусловлена во-первых невысоким соотношением сигнал/шум на исходных сейсмические данных, во-вторых на тичием микро-неоднородностей в коллекторе вы те 1яемых по результатам методов IИС, которые мы не видим на ножовых полях в ситу ма^ой разрешающей способности обменных вотн

По резутьтатам тайных исследований была построена модель коллектора п тасга БС, что было невозможно сделать только по данным продольных волн Это позволи ю лучше представить строение этою сложного пласта, что и послужило причиной для пересмотра обшей стратегии разработки данного пласта Морские сейсмические работы 2D-3C

В 2001 г CK "ПетроАльянс" проводила экспериментальные сеисморазвелочные работы 2D-2C на акватории Северного Каспия с целью оценки во;можностей изучения литологии, петрофшических свойств и оконтуривания талежей с использованием помощью 2D-2C сейсморазведки

Полевые работы нроводитись с использованием 2-х компонентной (X Z), 24-х канальной донной сейсчокосы с базой приема 1200 метров Расстояние между ПП составляло 50 метров, между ПВ составляло 50 метров число каналов в расстановке 48 (24-

X, 24-I), номинальная кратность составила 70 Применялась методика многократного перекрытия, система наблюдений центральная, симметричная, минимальный вынос 25 метров, максимальный 4175 метров

На данной площади изучаемый пласт-коллектор является газонасыщенным и хорошо выдержанным по площади По результатам интерпретации скважин пористость коллектора практически не изменяется. Ото позволило оценить возможности АУО-апализа па обменных волнах для выделения газонасыщенного интервала

Определение положения отражающих границ в поле обменных волн осуществлялось посредством пересчета положения пикировок на разрезе продольных волн в поле обменных волн с использованием скорос гной модели, построенной по данным ВСП и МАК

В сил}' низкого соотношения сигнал/шум от использования сейсмограмм с введенной кинематикой для расчеюв атрибутов решено было отказаться по причине сложности выделения отраженных волн и, как следствие, возможных ошибок в определении кинематических поправок Расчет велся по сейсмограммам без введения кинематических поправок По рассчитанным годографам снимались амплитулы с реальных сейсмофамм, и методом наименьших квадратов проводилась аппроксимация поведения амплитуды, оценивались коэффициенты А и В, описывающие градиент обменной волны

В работе, при анализе поведения коэффициентов А и й по синтетическим данным, был сделан вывод о неустойчивости определения коэффициента В при высоком уровне шума По результатам расчета по реальным данным это подтверждавтся Поле коэффициента В представляет собой шум, и его использование становится невозможным

В поле коэффициента Л, описывающего поведение градиента в его линейной части, в целевом интервале отражения выделяются устойчиво, однако имеются участки потери интенсивности коэффициента А. По результату анализа эти зоны связаны с плохим качеством полевого материала, а не с изменениями в коллекторе На данных участках профиля были отмечены сильные дойные течения которые смещали сейсмическую косу, тем самым изменяя ориентировку компонент, что видно но сейсмограммам Так как велась тотько 2-хкомтюнен гная регистрация, Л" и Z, то на этапе обработки, из-за отсутствия У-компоненты, точно ориентировать компоненты не удалось

Необходимо отмстить, что при данном уровне шума (соотношение сигнал'шум~5), не удается выдетии. какие-либо аномалии градиента амплитуды, изменения в поведении градиента сопоставимы с шумом Однако по всем; профилю в тюле продотьных волн, па вертикальной компоненте, мы видим положительную аномалию градиента, вызванную наличием газа

В данном случае при постоянстве свойств пласта и газонасытценности каждый из типов волн по отдельности не дает полного представления о строении пласта-котлектора и ею свойствах Однако, совмещая результаты А\'0- анализа продольных и обменных воли, можно заключить, что свойства пласта постоянны (по результатам АУО-апализа Г,Ч-волн), а сам пласт является ¡азонасыщенным (по результатам А\'0-анализа Я-волн) Скеажшшые сейсмические работы выносного ЗС ВСП

Из всех многоволновых видов сейсморазведки наибольшее распространение получили скважинные работы выносного ВСП По результатам работ, как правило, получают

скоростную моле ib продельных и поперечных волн Скоростная модеть и коридорные суммы позволяю! производить однозначную привязку как Р-, так и /"5-волн

Однако это далеко не вся информация, которая может быть извлечена из данных выносного ВС'П Использование динамики волновых полей РР и PS -во тн с нс^ко 1ьких пунктов возбуждения позволяет нам оценить петрофизические свойства в окотоскважинтгот пространстве

Правомерности использования динамики отраженных волн по данным BCII посвящено множество работ [Тихонов А А, 2004], и этот вопрос до сих пор вызывает горячие дискуссии Авюр в рамках данной диссертации не затрагивает эту проб тематику На данном практическом примере рассматривается опробование предлагаемой методики совместной интерпретации данных продольных и обменных both

Обработка данных выносного ВО! производилась по графу принятому в компании ПетроАльянс представ ¡енному в титературе [А А Тихонов, СК«ПетроАльянс» 2001] и широко используемому на практике

Для расчета упругого и сдвигового упругого импедансов необ-ощмы но гя отраженных волн дтя одною утла падения Диапазон углов входящий в сумму для продольных волн составил 5-10°. для обменной волны 7-13° В силу малого диапазона упои и, как следствие, сложности выделения одинакового диапазона ут лов падения для продольных и обменных волн, волновые поля были приняты для у г та падения 10° Таким образом, были восстановлены значения упругого FJ и сдвигового упругою W/импе (амсор по полям продольных и обменных волн соответственно

Сдвиговый упругий импеданс SE1 сильно реагирует на изменение котлекторсьих свойств Однако SEI реагирует и на изменения газонасыщения, но поведение S77 в о> тичне от EI в случае увеличения пористости и газонасыщения существенно опичается Использование отличий в поведении SEI и El позволяют на кроссплотах разделять эти эффекты

Имея в наличии упругий FJ и сдвиговый упругий SEI импедансы и тлучив соотношение EVSE1 по формуле ПО), можно оценить изменения соотношения VpH's Дтя оценки изменения соотношения скоростей псобхоммо произвести отсечку значений hi и SEI, связанных с газонасыщенностью, тем самым включая в анализ значения, связанные только с изменением кочлекгорских свойств Па основе данною разреза можно те тать прогноз коллекторских свойств для изучаемого пласта

Используя полученную зависимость между пористостью и восстановленным значением Vp/Vs для изучаемою пласта поле значений Vp/Vs было трансформировано в поле пористости Результат хорошо согласуется с данными ГИС и общими представлениями о строении коллекторов на данной площади

По результатам опробования AVO-методик на реальных данных можно сделать следующие выводы и рекомендации'

• Применение подходов AVO к данным обменных волн требует высокого качества предварительной обработки Ряд процедур, свойственных только обменным волнам, например бинированис и правильность подбора скоростной модели, сильно влияют на качество получаемых разрезов и, как следствие, на интерпретацию

Сейсмическая запись обменных волн характеризуется более высоким уровнем шума, чем продольные волны. Поэтому использование линейной аппроксимации амплитуды отражения от синуса у па падения правомерно для обменной волны, так как ошибки связанные с неточностью линейной аппроксимации реального распределения амплитуд, в несколько раз ниже уровня шума на данных X-компоненты И AVO-анализ, и сдвиговая упругая инверсия данных обменных волн оценивают только поведение градиента, но в первом случае оценивается градиент количественно непосредственно по сейсмограммам, во втором - оцениваются относительные изменения градиента по площади. Тем не менее, вся информация, которую мы можем извлечь, обуславливается чувствительностью градиента к изменению свойств Рассмотренные в данной работе методики как классического AVO-анализа, так и метода сдвиговых упругих импедансов SEI, можно применять при работах с реальными данными Динамика обменных волн может использоваться для выявления изменений типов пород, литологии; трещиноватости, природы порового пространства. При комплексной интерпретации с данными продольных волн возможен прогноз поровых флюидов Эта информация о внутренних характеристиках резервуара обеспечивает не только детальное понимание его структуры, но и успешную сю дальнейшую эксплуатацию

На практике используемый диапазон углов, как правило, ограничен, это связано с тем. что на ближних выносах, PS волны имеют малую интенсивность, и, как правило, осложнены интерференцией с поверхностными во шами Па дальних выносах информацию далеко не всегда можно испотьзовать в связи с сильными искажениями формы импульса при вводе кинематических поправок Следовательно, оценка градиент при классическом AVO-анализе на ограниченном диапазоне выносов дчя исследуемых моделей, при уровне шума ¡0. крайне неустойчива Оценка относительных изменений градиента по профилю более устойчива по сравнению с прямой оценкой Поэтому метод сдвиговых упругих импедансов SEI лучше адаптирован к реализации на реальных данных Здесь необходимо соблюдать условие, чтобы база суммирования сохранялаа т тя всего объема ганных (тля этого берется весь рабочий диапазон выносов), и, кроме того, количество трасс при суммировании должно быть одинаковым для всего объема дачных

Совместная интерпретация продольных и обменных волн позволяет используя кинематические особенности распространения волн, построить модель распределения соотношения скоростей продольной и поперечной волн Вовлечение в интерпретацию динамических параметров обменных нош позволяет решать задачи прогнозирования коллекторских свойств, оценки насыщения и типа флюида Используя кроссплотинг значений упругого El и сдвитового упругого SEI импедансов можно разделять эффекты насыщения и изменения коллекторских свойств

Заключение

В результате проведенных исследований получены следующие результаты На основе математического моделирования рассмотрено влияние изменения свойств коллектора на динамику обменной волны, при этом установлены следующие особенности

г- Любые изменения свойств в пласте-коллекторе вызываю! юлько изменение градиента амплитуды отражения в зависимости от угла подхода Наибольшие изменения градиента вызывает изменение модуля сдвига

Влияние изменения насыщения практически не оказывает влияния на АУО-характеристики обменной волны В случае изменения насыщения нефть-вода, градиент амплитуды отраженной обменной волны не меняется В случае газонасыщения, изменение градиента можно проследи 1ь лишь при соотношении сш нал/шум не менее 10 > Изменение пористости коллектора оказывает сильный эффект на изменение градиента амплитуды отражения увеличение пористости вызывает уменьшение амплитуды отражения и градиента вплоть до инверсии фазы, с последующим возрастанием при уменьшении скорости По результатам анализа сейсмограмм для случая изменения пористости, общий тренд поведения амплитуды с выносом даже при низком соотношении сишал/шум (<5) сохраняется Исследованы теоретические основы АУО-анализа на обменных волнах Рассмотрены различные аппроксимации коэффициента отражения обменной волны Двухчленная аппроксимация представленная выражением (4) с необходимой точностью аппроксимирует поведение коэффициента отражения обменной волн до углов падения 40-50° Коффициеш А описывает поведение градиента в линейной часги зависимости коэффициента отражения от угла подхода (5-30°) Коэффициент В описывает поведение традиента в нелинейной части на больших углах падения (35-60°) В ( 1>чае если градиент линеен в рабочем диапазоне утлов падения, то коэффициенты булу 1 равны

V Показано, что для практических целей, при исследовании песчаных ко.пек торов в терршениых отложениях, правомерно использование одночленной линейной аппроксимации ко)ффициента отражения обменной волны ог синуса утла падения в пределах 0-30° В рамках данной аппроксимации зависимость коэффициента отражения обменной вочны ог синуса угла падения возрастающая линеиная функция, имеющая 0-пересечение Так как изменения свойств в пласте вызывают только изменение |радиен!а го в рамках линеинои аппроксимации коэффициента отражения обменной волны от синуса угла, любые изменения скоростей и плотности сводятся только к изменению множителя при аргументе пропорциональною изменению фадиенга г Показано, что при соотношении сигнал/шум <15 определение коэффициента !1 не представляется возможным Ошибки, связанные с недоучетом нелинейности градиента, при использовании одночленной аппроксимации вместо 2-х ити 3-х членной для рассматриваемых моделей, значительно меньше ошибок, связанных с наличием нерегулярного шума

3 Предложена методика ЛVO-PS инверсии -расчета сдвигового упругого импеданса 5"£/ Показано, что в рамках линейной аппроксимации коэффициента отражения обменной волны отношение угловых сумм соседних угловых диапазонов с одинаковым количеством сейсмотрасс, включенных в суммирование, будет всегда отличаться на константу Такая особенность поведения утловых сумм обменных волн для рассматриваемых типов коллекторов позволяет рассчитывать SEI для одного широкого диапазона углов Изменения SFJ рассчитанного по данной сумме по профилю, пропорциональны изменениям градиента

4 Совместная интерпретация РР и PS -волн позволяет, исполыуя кинематические особенности волн, построить модель распределения соотношения скоростей Vp и Vs Кроме toi о, используя кроссплотинг значений упругого El и сдвигового упругого SEI импедансов, либо непосредственно градиентов продольных и обменных волн, можно разделять эффекты насыщения и изменения упругих свойств коллектора

5 Рассмотренные и предложенные AVO-методики, и разработанные для них автором про1раммные средства опробованы на реальных сейсмических примерах, об гадающих практической значимостью'

> Наземные сейсмические работы 2D-3C У Морские сейсмические работы 2D-3C У Скважинные сейсмические рабош выносно1 о ЗС ВСТI

6 Сформулированы рекомендации по использованию AVO-методик динамической интерпретации обменных волн и совместной интерпретации результатов AVO-анатиза по продольным и обменным волнам при решении поставленных задач

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи

1 HuibCd AB, Керусов И К, Петров ЕИ, Современный подход к изучению резервуаров на базе многоволновой сейсморазведки с точечными датчиками. Нефть и Капитал, vol.2, 2005

2 Петров ЕИ Керусов ИН, Тихонов А А, Шалаева HB, Прогнозирование фильтрапионно - емкостных свойств в около скважинном пространстве по данным многокомпонентного выносного ВОН, Научно-Технический вестник «Каротажник», vol 3-4(116-117), 2004.

3 Петров ЕИ Шачаева HB, Использование динамических особенностей данных многовочновой сейсморазведки для премии за коллекторских свойств, Технологии сейсморазведки, vol 2 (100-104), 2004

Тезисы

1 Петров ЕИ, Сопоставление информативности AVO анализа по продольным и обменным волнам, Молодежная секция конференции 'ТЕОМОДЕЛЬ ", Москва 2002

2 Петров ЕИ Комплексная интерпретация динамики продольных и обменных волн для прогноза коллекторских свойств. VII-я научно-техническая конференция Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России, Москва 2005

3 Петров ЕИ Керусов ИН, Потрясав А А Использование динамических особенностей продольных и обменных волн при многокомпонентных сейсморазведочных работах для прогноза коллекторских свойств, Тезисы докладов VJ-я Международная Паучио-практическая конференция ГЕОМОДЕЛЬ, Геленджик 2004 г

4 Петров ЕИ, Керусов ИИ, Тихонов А А, Шалаева HB, Прогнозирование фильтрационно - емкостных свойств в около скважинном пространстве по данным многокомпонентного выносного ВСП Геофизические и нефтепромысловые методы исследования скважин в комплексе с сейсморазведкой для построения и сопровождения геотогичсских моделей залежей нефти и газа, Научно-практическая конференция АИС и ЕАГО, Москва 2004

5 Петров Е И, Тихонов А А, Скачек КГ, Возможности прогноза коллекторских свойств при многокомпонентных сейсморазведочных работах ЗС ВС'П и сейсморазведки, Гальперинские чтения, Москва 2004

6 Петров Е И, Шачаева Н В AVO анализ по данным Обменных волн Модификации AVO анализа, возможности и перспективы, Молодежная секция конференции "ГЕОМОДЕЛЬ", Москва 2004

7 Петров ЕИ Шевяков ВА, Определение характера насыщения коллекторов по данным сейсморазведки Проблемы и перспективы, V-я научно-техническая конференция Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России, Москва 2003

8 Тихонов А А , Касимов А Н Петров Е И, Изучение акустических свойств среды при комплексировании данных ГИС - ЗС ВСП - Сейсморазведка, Гальперинские чтения, Москва 2004.

9 Е Petrov, ! Kerusm Л Tikhonov , Sandstone reservoir characterization using 3C VSP and Seisraic survey Саье study Reservoir bympostum, Zavidovo 2005

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ I ираж 100 зкз Заказ № 3?

И 5 5 6 1

РНБ Русский фонд

2006-4 11717

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Петров, Евгений Игнатьевич

Содержание работы. з

Список иллюстраций . б

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. История развития и современное состояние многоволновой сейсморазведки МВС с использованием обменных волн

ГЛАВА 2. Сейсморазведка на обменных волнах

2.1 Особенности распространения отраженных обменных волн в упругих средах

2.2 Обработка данных MOB на обменных волнах. Основные проблемы

2.3 Интерпретация данных MOB на обменных волнах

ГЛАВА 3. Основы AVO-анализа данных MOB на продольных и обменных волнах

3.1. Современный уровень развития технологий AVO-анализа данных MOB на продольных волнах.

3.1.1. А VO-анализ данных на продольных волнах. Основные предпосылки использования А VO-анализа на продольных волнах для прогноза физических свойств коллекторов

3.1.2. Теоретические основы «классического» AVO-анализа и метода упругих импедансов

3.2. AVO-анализ данных MOB на обменных PS волнах

3.2.1. Классический AVO-анализ: аппроксимации коэффициента отражения плоской обменной волны и понятие AVO-параметров для обменных волн.

3.2.2. Понятие сдвигового упругого импеданса

ГЛАВА 4. Обоснование и построение сейсмогеологических моделей

4.1 Краткие описания литолого-стратиграфических и геологических характеристик ряда нефте-газоносных провинций

4.2 Основные положения теории Био-Гассмана.

Петрофизическое моделирование по скважинным данным

4.3 Описание петрофизических моделей

ГЛАВА 5 Исследование сравнительных возможностей и ограничений AVO- анализа данных МОГТ на обменных волнах и метода сдвиговых упругих импедансов на синтетических сейсмограммах

5.1. Изучение влияния свойств коллектора на AVO-параметры обменных волн.

5.1.1. Влияние изменения пористости.

5.1.2 Влияние изменения типа флюида и степени насыщения.

5.1.3. Изучение помехоустойчивости А VO-анализа обменных волн.

5.1.4. Возможности и ограничения AVO-анализа обменных волн.

5.2. Изучение влияния свойств коллектора на сдвиговый упругий импеданс.

5.2.1. Влияние изменения пористости.

5.2.2. Влияние изменения типа флюида и степени насыщения.

5.2.3. Изучение помехоустойчивости метода сдвиговых упругих импедансов.

5.2.4. Возможности и ограничения метода сдвиговых упругих импедансов.

5.3 Сравнение различных методик AVO анализа -«классического» подхода при AVO анализе и -SEI, для решения конкретных производственных задач.

5.4 Сопоставление информативности методик AVO анализа для продольных и обменных волн. Комплексная интерпретация продольных и обменных волн

ГЛАВА 6. Опробование метода AVO-анализа и метода сдвиговых упругих импедансов на реальных данных MOB на обменных волнах

6.1 Наземные сейсмические работы 2D-3C.

6.1.1 Полевые работы.

6.1.2 Основные этапы обработки данных.

6.1.3 Результаты опробования методики AVO-анализа.

6.2 Морские сейсмические работы 2D-3C.

6.2.1 Полевые работы.

6.2.2 Основные этапы обработки данных.

6.2.3 Результаты опробования методики AVO-анализа.

6.3 Скважинные сейсмические работы выносного ЗС ВСП

6.3.1 Полевые работы.

6.3.2 Основные этапы обработки данных.

6.3.3 Результаты опробования методики AVO-анализа.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование возможностей и разработка методики совместного AVO-анализа на продольных и обменных отраженных волнах"

Актуальность темы.

Эффективность поисков и разведки углеводородов во многом зависит от количественной оценки коллекторских свойств перспективных интервалов разреза. В настоящее время перед сейсморазведчиками поставлена задача определения не только положения коллектора в разрезе, но и типа флюида-порозаполнителя, количественной оценки пористости, трещиноватости, степени газонасыщенности и т.д. Для этого необходимы сведения о плотности и скоростях распространения как продольных, так и поперечных волн.

Предложенный в 1982 г. метод использования зависимости амплитуд отраженных продольных волн от расстояния «источник-приемник» (метод АУО-анализа) позволил в ряде случаев получать сведения о скоростях поперечных волн по данным, полученным с использованием только продольных волн, но в дальнейшем выяснилось, что это возможно далеко не всегда.

В 90-х годах прошлого века были начаты попытки привлечения для этих целей информации о динамических и кинематических характеристиках получаемых одновременно с монотипными отраженными продольными волнами обменных отраженных волн. В последние годы были разработаны теоретические основы АУО-анализа для обменных волн, но при этом еще не существует ни ясных представлений обо всем диапазоне дополнительной информации, которую может предоставить применение методик АУО к обменным волнам, ни отработанных методических приемов для АУО на обменных волнах.

Цель работы.

Целью работы является исследование возможностей и разработка методики АУО-анализа для данных многокомпонентной сейсморазведки, оценка ее устойчивости и информативности.

Основные задачи исследований:

1. Изучение современного состояния АУО-анализа на обменных волнах (АУО-Р5) для целей оценки свойств коллекторов.

2. Исследование путем математического моделирования влияния различных коллекторских свойств на динамику отраженных от пласта-коллектора продольных и обменных волн.

3. Разработка на основе проведенных оценок методических приемов АУО-Р5 анализа и АУО-Р5 инверсии, оценка их помехоустойчивости на математических моделях.

4. Опробование разработанных методик для оценки свойств коллекторов на реальных сейсмических данных наземной и морской многокомпонентной сейсморазведки, а также данных многокомпонентного выносного ВСП.

5. Анализ эффективности методики совместной динамической интерпретации результатов AVO-Р и AVO-PS анализа.

Основные защищаемые положения:

Для практических целей при исследовании песчаных коллекторов в терригенных отложениях в AWO-PS анализе правомерно использование одночленной линейной аппроксимации коэффициента отражения обменной волны от синуса угла падения в диапазоне углов 0-30°, поскольку ошибки, связанные с недоучетом нелинейности значительно меньше ошибок, связанных с наличием нерегулярного шума.

На основе математического моделирования показана высокая эффективность использования AVO-параметров обменных волн для прогнозирования пористости коллектора независимо от типа насыщения.

Предложенная методика определения сдвигового упругого импеданса SEI позволяет прослеживать относительные изменения градиента амплитуды обменной волны по профилю, используя фиксированный угловой диапазон. Методика может использоваться для целей определения пористости пласта-коллектора при соотношениях сигнал/шум не менее 5.

Предложенная методика совместной интерпретации результатов AVO-анализа данных продольных и обменных волн позволяет разделять эффекты флюидонасыщения и изменения упругих свойств коллектора.

Научная новизна.

1. Определена количественная связь AVO-параметров обменных волн с конкретными коллекторскими свойствами.

2. Предложена оригинальная методика определения упругого сдвигового импеданса при AVO-PS инверсии обменных волн.

3. Предложена методика совместной интерпретации AVO-параметров данных сейсмических наблюдений на продольных и обменных волнах, позволяющая оценивать влияние различных факторов на динамику отраженной продольной и обменной волны.

Практическая значимость.

В рамках данной работы исследованы возможности и ограничения совместного применения динамической интерпретации продольных и обменных волн. По результатам исследования разработана технология, позволяющая прогнозировать более широкий набор коллекторских свойств, чем AVO-анализ на продольных волнах. Предложенные методики использовались при изучении петрофизических свойств продуктивных пластов в терригенных разрезах по данным многокомпонентной наземной сейсморазведки, морской сейсморазведки и выносного ВСП.

Внедрение результатов работы.

Разработанные в ходе исследования методология и программные средства применяются Сервисной Компанией «ПетроАльянс» при обработке и интерпретации многокомпонентных сейсморазведочных работах, и использованы в трех производственных отчетах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи и 9 тезисов докладов. Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях: Молодежная секция конференции "ГЕОМОДЕЛЬ Москва, 2002; V-я научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва 2003; Молодежная секция конференции "ГЕОМОДЕЛЬ", Москва, 2004; VI-я Международная научно-практическая конференция. ГЕОМОДЕЛЬ, Геленджик, 2004 г; Гальперинские чтения, Москва, 2004; «Геофизические и нефтепромысловые методы исследования скважин в комплексе с сейсморазведкой для построения и сопровождения геологических моделей залежей нефти и газа», Научно-практическая конференция АИС и ЕАГО, Москва, 2004; VII-я научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, 2005.

Объем и структура работы:

Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, заключения и 1-го приложения общим объемом 195 страниц, включая 99 рисунков и 5 таблиц. Список литературы включает 101 наименование, в том числе 67 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Петров, Евгений Игнатьевич

Основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом.

1. На основе математического моделирования рассмотрено влияние изменения свойств коллектора на динамику обменной волны, при этом установлены следующие особенности:

• Восстановленные по результатам анализа кинематики отражений продольных и обменных волн - А1рзШрр - значения Ур/Уз описывают поведение толщи пород - интервала разреза между выделенными реперами в волновых полях различных типов волн. Получение информации о распределении Ур/Уз в конкретном пласте коллекторе малой мощности (515 метров), становится невозможным в силу интегрального характера поведения функции Ур/Уз.

Ключом к информации о свойствах коллектора является динамика отраженной обменной волны. Наиболее информативными методиками динамического анализа являются АУО методики.

• Любые изменения свойств в пласте-коллекторе вызывают только изменение градиента амплитуды отражения в зависимости от угла подхода. Наибольшие изменения градиента вызывает изменение модуля сдвига.

• Влияние изменения насыщения практически не оказывает влияния на АУО-характеристики обменной волны. В случае изменения насыщения нефть-вода, градиент амплитуды отраженной обменной волны не меняется. В случае газонасыщения, изменение градиента можно проследить лишь при соотношении сигнал/шум не менее 10.

• Изменение пористости коллектора оказывает сильный эффект на изменение градиента амплитуды отражения: увеличение пористости вызывает уменьшение амплитуды отражения и градиента вплоть до инверсии фазы, с последующим возрастанием при уменьшении скорости. По результатам анализа сейсмограмм для случая изменения пористости, общий тренд поведения амплитуды с выносом даже при низком соотношении сигнал/шум (<5) сохраняется.

2. Исследованы теоретические основы АУО-анализа на обменных волнах. Рассмотрены различные аппроксимации коэффициента отражения обменной волны. Двухчленная аппроксимация представленная выражением (4) с необходимой точностью аппроксимирует поведение коэффициента отражения обменной волн до углов падения 40-50°. Коэффициент А описывает поведение градиента в линейной части зависимости коэффициента отражения от угла подхода (5-30°). Коэффициент В описывает поведение градиента в нелинейной части на больших углах падения (3560°). В случае если градиент линеен в рабочем диапазоне углов падения, то коэффициенты будут равны.

• Показано, что для практических целей, при исследовании песчаных коллекторов в терригенных отложениях, правомерно использование одночленной линейной аппроксимации коэффициента отражения обменной волны от синуса угла падения в пределах 0-30°. В рамках данной аппроксимации зависимость коэффициента отражения обменной волны от синуса угла падения - возрастающая линейная функция, имеющая 0-пересечение. Так как изменения свойств в пласте вызывают только изменение градиента, то в рамках линейной аппроксимации коэффициента отражения обменной волны от синуса угла, любые изменения скоростей и плотности сводятся только к изменению множителя при аргументе, пропорционального изменению градиента.

• Показано, что при соотношении сигнал/шум <15 определение коэффициента В не представляется возможным. Ошибки, связанные с недоучетом нелинейности градиента, при использовании одночленной аппроксимации вместо 2-х или 3-х членной для рассматриваемых моделей, значительно меньше ошибок, связанных с наличием нерегулярного шума.

Предложена методика AVO-PS инверсии -расчета сдвигового упругого импеданса SEI. Показано, что в рамках линейной аппроксимации коэффициента отражения обменной волны отношение угловых сумм соседних угловых диапазонов с одинаковым количеством сейсмотрасс, включенных в суммирование, будет всегда отличаться на константу. Такая особенность поведения угловых сумм обменных волн для рассматриваемых типов коллекторов позволяет рассчитывать SEI для одного широкого диапазона углов. Изменения SEI, рассчитанного по данной сумме по профилю, пропорциональны изменениям градиента.

Совместная интерпретация РР и PS -волн позволяет, используя кинематические особенности волн, построить модель распределения соотношения скоростей Vp и Vs. Кроме того, используя кроссплотинг значений упругого El и сдвигового упругого SEI импедансов, либо непосредственно градиентов продольных и обменных волн, можно разделять эффекты насыщения и изменения упругих свойств коллектора.

Рассмотренные и предложенные АУО-методики, и разработанные для них автором программные средства опробованы на реальных сейсмических примерах, обладающих практической значимостью:

• Наземные сейсмические работы 2И-ЗС.

• Морские сейсмические работы 2Э-ЗС.

• Скважинные сейсмические работы выносного ЗС ВСП.

Сформулированы рекомендации по использованию АУО-методик динамической интерпретации обменных волн и совместной интерпретации результатов АУО-анализа по продольным и обменным волнам при решении поставленных задач.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Параметры сред УР1 скорость продольной волны в /-ом слое Ух1 скорость поперечной волны, в /-ом слое

Уш V гтз

Уср

Р У м> интервальная скорость среднеквадратичная скорость средняя скорость отношение скоростей поперечных волн на границе отношение скоростей продольных волн на границе отношение скоростей поперечных и продольных волн на границе отношение скоростей продольных и поперечных волн на границе

Характеристики волн Т период волны 9

V-А двойное время при нулевом удалении угол падения продольной волны угол отражения поперечной волны амплитуда волны длина продольной волны в преломляющем слое время пробега продольной волны в преломляющем слое

Коэффициенты коэффициенты преломления соответственно продольной и поперечной волн на ¡-й границе

Прочие обозначения х удаление записанная сейсмоприемником сейсмическая трасса

Р*-А,/ X, ц

1а ь

СТ

Ф Я

УтРЗ УгР,Уг ъ о /

I / м> Г щ г

ПЛОТНОСТЬ 1-ОГО слоя МОЩНОСТЬ /-ОГО слоя, константы Ламэ среднее значение Р-импеданса среднее значение ¿"-импеданса отношение плотностей угол наклона отражающей границы глубина отражающей границы эффективная скорость обменной волны граничные скорости поперечных и продольных волн общее время пробега для луча г доминирующая частота частота спектра падающей волны интенсивность отраженной волны на поверхности время прихода волны круговая частота длина пути пробега волны

Ярр, коэффициенты отражения ЯгеЛ соответствующих типов волн

1У(() импульс источника Б

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Петров, Евгений Игнатьевич, Москва

1. Аки К. и Ричарде Я., Количественная сейсмология, М, Изд. «Мир», 1983.

2. Берзон И. С., Динамические характеристики сейсмических волн в реальных средах, Изд. АН СССР, 1963.

3. Гальперин Е.И., Поляризационный метод сейсмических исследований. М.: Изд. «Недра», 1977.

4. Гальперин Е.И., Вертикальное сейсмическое профилирование, М.: Изд. «Недра», 1982.

5. Горшкалев С.Б., Карстен В.В., Изучение анизотропии горных пород по данным обменных волн. Технологии Сейсморазведки, №1 2004.

6. Гурвич И.И., Боганик Г.Н., Сейсмическая разведка, изд. третье, М.: Изд. «Недра», 1980.

7. Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов О.Л., Акустический метод исследования скважин. М.: Изд. «Недра», 1978.

8. Клаербоут Дж. Ф., Теоретические основы обработки геофизической информации с приложением к разведке нефти. М.: Изд. «Недра», 1981.

9. Луценко Б.Н., Интерпретация сейсмических волн в сложных средах. М.: Изд. «Недра», 1987.

10. Ляховицкий Ф.М., Невский М. В., Анализ анизотропии скоростей сейсмических волн в тонкослоистых периодических средах, Изд. АН СССР, Физика Земли №9,1970

11. Мешбей В. И., Методика многократных перекрытий в сейсморазведке. М.: Изд. «Недра», 1985.

12. Молотков Л.А., О распространении упругих волн в средах, содержащих тонкие плоско-параллельные слои. В кн.¡Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Т.У.Л., Изд. ЛГУ, 1961.

13. Петрашень Г. И. Распространение волн в анизотропных упругих средах. -Л.: «Наука», 1980.

14. Петрашень Г. И., Каштан Б. М., Ковтун А. А. Распространение объемных волн и методы расчета волновых полей в анизотропных упругих средах. Л.: «Наука», 1984.

15. Пузырев H.H. и др.у Сейсморазведка методом обменных и поперечных волн, Издательство «Недра», 1985.

16. Пузырев H.H., Становление и развитие многоволновой сейсморазведки в России. Интерпретация данных и результаты// Геология и геофизика Т. 44, № 5,2003.

17. Пузырев Н. Н., Бродов Л. Ю., Ведерников Г. В. Развитие метода поперечных волн и проблемы многоволновой сейсморазведки, Геология и геофизика № 10, 198018