Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика детальных сейсмических исследований на стадии разведки морских нефтегазовых месторождений

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Методика детальных сейсмических исследований на стадии разведки морских нефтегазовых месторождений"

РГ6 ои

- 1 МАРч 1393

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛН И ТИПИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Пермский политехнический институт

На правах рукописи

ТОКАРЕВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК 550.834

МЕТОДИКА ДЕТАЛЬНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ НА СТАДИИ РАЗВЕДКИ МОРСКИХ НЕФТЕГАЗОВЫХ НЕСТОРОМЛЕНИй

Специальность 04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторовдений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кйндидзтз геолого-иикералогических наук

Пермь - 1393

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте морской геофизики ПО "Союзморгео" ( г. Мурманск ) и Горном институте Уральского отделения РЙН ( г. Пермь )

Научные руководители : Заслуженный деятель науки РФ,

чл.-корр. ЙЕН РФ. доктор геолого - минералогических наук, профессор Новоселицкий В.М.

Кандидат геолого-минералогических наук Безматерных Е.Ф.

Официальные оппоненты : Доктор геолого - минералогических наук Б.й. Спасский, Пермский государственный университет

Кандидат технических наук С.Х. Бухман, ПО "Пермнефтегеофизика"

Ведущая организация : Морская арктическая геологоразведочная экспедиция ПГО "Сев-моргеология" ( г. Мурманск )

Защит,а диссертации состоится У-Л'-ИЛ______ 1993 года

в часов на -заседании Специализированного совета К. 063. 66 .05 при Пермском политехническом институте по адресч : 614600. г.Пермь, ГСП-45, Комсомольский проспект. д.29-а.

С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке ППИ.

//V7

нвтореферат разослан___________ 1993 года.

^Ч'.'нни секретарь -.п»ми<ш1;и|юеанного совета, к ч!;д1!д-!Т геолого-минерало-гич,м кич наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Расширение сырьевой базы нефтегазовой промышленности и увеличение добычи нефти и газа являются важнейшими условиями успешного экономического развития России и СНГ. Наблюдаемое при этом сокрацение запасов уме открытых месторождений вызывает необходимость освоения глубок^залегаюших продуктивных горизонтов и изучения новых перспективных площадей, в том числе и в шельфовых областях. Нефтегазспоисковые рабо;ы на континентальном шельое особенно интенсивно развиваются в послед ние десятилетия. В настоящее время, как свидетельствует мирово;'! опыт, извлекаемые запаси, выявленные на морских месторождениях, составляют четвертую часть общемировы;; запасов нерти и газа. ? СНГ морские месторождения разрабатываются в основном на акваториях Каспийского, Черного и Азовского морей и выполняются поисково-разведочные буровые работы на шельфах Черного и Баренцева морей. Проведение таких работ обеспечивается пчтрм значительных капитальных вложений.

Как известно, повышение экономической эффективности поисков и разведки нефти и газа достигается в результате использования современных геофизических, и в первую очередь, сейсмических методов исследований. Однако основной объем сейсморазведки на акваториях затрачивается на региональные и поисковые работы, в то время как наибольшее количество скважин бурится именно при разведке и эксплуатации нефтегазовых месторождений. Таким образом, обеспечение высокого качества сейсмических наблюдений, проводимых на этапах разведки и доразведки месторождений с целью сокращения затрат на бурение, является одной из основных задач, стоящих перед морской нефтегазовой геофизикой.

Вместе с тем, методика разведки залежей нефти и газа, принятая для наземных месторождений, часто не может быть напрямую

использована на акваториях, т.к. ориентирована на привлечение множества сквавинных данных - при подчиненном значении сейсмической информации. Напротив, при морских работах, роль сейсморазведки может существенно возрасти - из-за потенциально большего объема сейсмических наблюдений и меньшего числа скваиин, т.к. затраты на бурение скважин на море значительно выше, чем на суше, а расходы на сейсмические исследования имеют обратное соотношение.

Целью работы является создание методики проведения детальных сейсмических исследований, выполняемых на стадии разведки морских месторождений нефти и газа, основывающейся на повывении эффективности всего сейсморазведочного процесса - от полевых наблюдений по методу ОГТ до цифровой обработки и интерпретации сейсмических данных.

Основные задачи исследований :

1) анализ эффективности применения сейсмического метода на различных этапах геологоразведочного процесса и еп значения при разведке морских нефтегазовых месторождений;

2) оптимизация полевой методики морских сейсмических наблюдений, ориентированной на изучение продуктивного интервала геологического разреза;

3) выбор графа цифровой обработки сейсмических данных, регистрируемых при разведке нефтегазовых месторождений:

4) совершенствование традиционных методов сейсмической интерпретации и алгоритмов автоматизированных интерпретационных систем:

5) создание системы пространственной интерпретации динамических параметров сейсмозаписи, основанной на разработке способа динамического анализа целевого интервала сейсмического волнового поля.

Основные защищаемые полояения :

1) основная геологическая и экономическая эффективность изучения шельфовых областей сейсмическим методом достигается на этапе разведки месторовдений углеводородов:

2) разработанная методика геосейсмического моделирования, использующая информацию "о свойствах продуктивной части разреза местороядения, является алгоритмической базой выбора оптимальных параметров полевой системы наблюдений;

3) при детализационных работах особенность графа цифровой обработки сейсмических данных состоит в ориентации его на измерение параметров сигналов, связанных преимущественно с целевым интервалом записи;

4) в качестве базы автоматизированной интерпретации значительного количества сейсмической информации на стадии разведки долнны использоваться разработанные специальные процедуры карто-построения и определения структурных и динамических параметров;

5) методика пространственного изучения закономерностей строения месторождения по сейсмическим данным, основанная на интерпретации характеристик сейсмического волнового поля, вычисленных для исего интервала продуктивности.

Научная новизна :

1) на основе анализа различных этапов геологоразведочных работ, позволивагего изучить соотношение объемов бурения и сейсморазведки и оценить возможности сейсмического метода, доказана необходимость значительного увеличения количества и качества сейсмических наблюдений на стадии разведки нефтегазовых месторождений:

2) с целью оптимизации полевых наблюдений разработана методика использования математического моделирования при постановке детальных исследований и предлонен способ рационального размещения сети разведочных профилей;

3) при выборе графа цифровой обработки применены новые методические приемы выполнения существующих процедур, направленные на подавление различных помех и повышение разрешенное™ записи;

4) проведена формализация процесса структурных построений и улучшена технологичность интерпретации профильных сейсмических данных; сформулированы принципы построения интерпретационных систем и написан быстродействующий алгоритм площадной регуляризации неравномерно расположенной геофизической информации;

5) создана методика интервального динамического анализа сейсмического волнового поля, позволяющая при необходимости учесть влияние покрывающей толщи на глубинные динамические аномалии :

6) разработана эффективная система пространственной интерпретации динамических параметров, основанная на получении трехмерных массивов сейсмических данных по технологии, в равной мере пригодной для профильных и пространственных систем наблюдений.

Практическая ценность.

Практическая значимость диссертации обусловлена прежде всего тем. что она может быть положена в основу методического руководства для потенциальных пользователей, в котором изложение теоретических положений методики сопровождается описанием их реализации и примерами использования на конкретных материалах.

Кроме этого при выполнении исследований был создан ряд программных средств, ориентированных на доступные ЭВМ : TIMDET - определение времен То заданных геофизиком отражений; DEPEST - вычисление глубин горизонтов после отслеживания То; GE0DIN - моделирование и анализ информативности сейсмозаписи; РОGUEL - расчет характеристик ВЧР по волнам сейсмограмм ОГТ; INDIAN - интервальный динамический анализ сейсмических трасс; DINT0N - тонокодированног изображение динамических параметров; DINTAP - справки с лент результатов динамического анализа;

DINERO - графики параметров и занесение их в базу данных: DIND0T - обработка базы данных для подготовки картопостроения: MflPTON - получение карты и ее тонокодированного изображения: ИНДИАН-ЕС - вариант ЕСЗВМ системы пространственной интерпретации: ИНДИАН-РС - интерактивная версия для персональной ЭВМ IBM PC/AT.

Все программы снабжены инструкциями по их применению, опробованы на реальных материалах и уже используются в производственных организациях.

Реализации работы в производстве.

Большинство перечисленных программно-методических средств внедрены в тресте "Севморнефтегеофизика" и МАГЗ ПГО "Севмор-геология", о чем имэвтся соответствующие акты. Кроме того, программы TIMDET и DEPEST широко используются в ПО "Пермнеф-тегеофизика", а их алгоритмы и алгоритм картопостроения применены в разрабатываемой там интерактивной интелретационной системе.

Необходимо также отметить, что в производственной деятельности геофизических подразделений ПО "Союзкоргео" были использованы рекомендации по полевой методике и графд обработки материалов Северо-Кильдинской плоцади и результаты пространственной интерпретации детальных сейсмических работ на Северо-Гу-ляевском и Штормовом месторождениях. В тематическую экспедиции бурового треста "Арктикморнефтегазразведка" передана методика сейсмостратиграфической интерпретации, отдельные элементы которой могут применяться и при детальных-наблюдениях.

Апробация работы.

Основные результаты докладывались и обсуждались на Всесоюзных жколах-семинарах по машинной интерпретации сейсмических данных ( ЦГЭ Миннефтепрома, 1982, 1993 ), на научной конференции молодых ученых и специалистов ВМНПО "Союзморгеа" С Мурманск,

1985 ), областной конференции, посвященной актуальным проблемам геологии Кольского полуострова и прилегающих акваторий ( КФ АН СССР, Апатиты, 1985 ), на научно-технической конференции "Изучение и учет верхней части разреза при геофизических работах на нефть и газ" С Пермь, 1985 ), на 1-й Всесоюзной конференции по морской геофизик ( Москва. 198? ), 8-й Всесоюзной школе по морской геологии ( Геленджик, 1988 ), 4-й Всесоюзной конференции молодых ученых ИФЗ ЙН СССР ( Звенигород, 1989 ) и на 2-й научно-практической конференции "Комплексное освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа СССР" с Мурманск. 1989 ).

Публикации.

Основные положения диссертации были изложены в 12 публикациях, из которых две являются авторскими свидетельствами на изобретения.

Объем работы.

Текст диссертации состоит из введения, пяти глав и заключения и содержит 112 машинописных страниц, 63 рисунка и 6 таблиц; список литературы насчитывает 108 опубликованных и фондовых источников.

Исследования по теме диссертации выполнялись в период 1984-1992 годов в Научно-исследовательском институте морской геофизики ПО "Союзморгео" и Горном институте Уральского отделения РАН под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Новоселицкого В.М. и кандидата геолого-минералогических наук Безматерных Е.Ф., которым автор выраяает глубокую признательность за внимание и полезные замечания в ходе подготовки диссертационной работы.

Автор также искренне благодарен сотруднику НИИМоргеофизики кандидату физико-математических наук Ампилову Ю.П. за помощь в

постановке и решении отдельных задач. Хочется поблагодарить моих коллег Базалеева М.В., принимавшего участие в обработке материалов на ЭВМ, и Киреева Г.И., помогавшего при проведении геологической интерпретации.

Автор крайне признателен работникам производственных подразделений ПО "Союзморгёо" и особенно сотрудникам треста "Сев-морнефтегеофизика" Данченко В.Ф., Керусову H.H. и Курбанову Б.Т. - за предоставление реальных сейсмических материалов и помощь во внедрении разработанных программно-методических средств.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Каждая глава диссертационной работы соответствует обоснований одного из защищаемых положений - в их вышеуказанном порядке.

В первой главе анализируются достаточно общие показатели нефтегазопоисковых работ в нашей стране и за рубежом и их распределение по стадиям работ, т.к. непрерывный процесс изучения недр с целью выявления месторождений нефти и газа и их подготовки к эксплуатации условно подразделяется на ряд этапов и стадий С Аксенов A.A., Алексин А.Г. и др.. 1981).

Например, в последние десятилетия объем поисково-разведочного бурения в США приближается к 20 млн. метров, более чем в три раза превышая достигнутый уровень в нашей стране. При этом в общем объеме на поисковое бурение приходится почти 6? '/.. а на разведочное - 33 У.. У нас наблюдается обратное соотношение : около 64 У. общего объема бурения составляет разведочное и лишь 36 У. приходится на долю поискового. При этом доля разведочного метража неуклонно возрастает. Анализ с Габриэлянц Г.А., Порос-кун В.И. и др., 1985 ) показывает, что на заканчиваемых разведкой месторождениях количество разведочних скважин колеблется от

4 до 60, причем самыми распространенными являются объекты, на которых разведка заканчивается после бурения 10-20 скважин. Успешность же разведочного бурения ( доля продуктивных сквахин е их общем количестве ) на многих месторождениях ( около 23 У. ) составляет менее 50 '/., т.е. более половины скважин бурится напрасно.

Поэтому ванным фактором повышения эффективности разведочного бурения и снижения его доли в общем объеме является использование сейсморазведки на этой стадии работ. Наиболее оптимальное сочетание разреженности записи и соотношения сигнал/помеха обеспечивают наблюдения по методике ОГТ '( Мешбей В.И., 1985: Саве-лов Р.П., 1986 ). Однако сейчас объемы сейсмических работ, выполняемых в стране на разных этапах и стадиях геологоразведочных работ, не способствуют успешному решению разведочных задач. Распределение объемов сейсмических работ I в пог. км ) на локальных структурах выглядит примерно следующим образом : на исследования поискового этапа ( поиск и подготовка объектов к бурению ) приходится 95 У. общего объема, а на разведочный этап -около 5 У.. Но, пока не гарантирована промышленная продуктивность объекта, задалживать большие объемы сейсморазведки на стадии его подготовки к бурению, рассчитывая использовать эти материалы как базу данных на последующих стадиях, не имеет смысла. Такие трудно предположить, что до получения данных о физических свойствах разреза в пробуренных на объекте скважинах может быть выбрана оптимальная для продуктивного интервала методика полевых наблюдений. На взгляд автора, более правильным является такое распределение объемов сейсмических работ, выполняемых на локальном объекте, при котором доля поисковых исследований составляет 5 У., работ по подготовке -30 У. и на разведочной стадии - 65 У.. Естественно, что это не следует понимать как сокращение в абсолютном исчисления объемов работ на подготовительном этапе. Объем

этих работ должен бить таким, чтобы обеспечить достоверную подготовку объекта, но не большим.

Далее в главе рассматривается специфика и общая схема проведения сейсморазведки на акваториях. В завершающей части главы описываются более дробные стадии разведки нефтегазовых месторождений : предварительная разведка (оценка месторождения), детальная разведка (подготовка к разработке) и эксплуатационная разведка.

На месторождениях углеводородов отмечается латеральная изменчивость физических свойств осадочных пород ( Новоселицкий В.К. и др., 1985 ), поэтому во время предварительной разведки эффективность применения сейсмических работ, выполняемых по специально подобранной оптимальной методике, заключается в выделении по результатам сейсморазведки зон изменчивости свойств продуктивной толщи по площади и на этой основе - более точном определении мест заложения разведочных скважин.

3 период детальной разведки месторождения основной целью является оценка параметров залежей с заданной точностьш. Применение на этой стадии сейсмических исследований базируется на использовании сейсмических данных в качестве дополнительной информации при интерполяции значений подсчетных параметров между пробуренными разведочными скважинами.

В отношении же эксплуатационного этапа представляется, что сейсмические работы будут иметь на нем достаточно фрагментарный характер. Учитывая, что к этому времени на месторождении будет пробурено много глубоких скважин, можно ожидать, что основную роль будет играть скважинная сейсморазведка в варианте так называемой "промысловой сейсмики".

Вторая глава посвящается вопросам оптимизации методики полевых наблюдений, рассматриваемым с учетом специфики морской сейсморазведки. В последние годы наметилась тенденция к приниже-

нии роли полевого этапа в общем процессе сейсмических исследований. в то время как при постановке детальных сейсмических работ на месторождении имеется вполне достаточно априорной информации для целенаправленного выбора полевой методики.

Прежде всего, следует оценить общие возможности сейсмического метода для решения конкретных геологоразведочных задач. Наиболее технологично это можно сделать по разработанной автором программе бЕОВт, реализующей методику анализа информативности сейсмической записи, полученной для заданной модели среды 12/.

В этой программе выполняется последовательность процедур определения некоторых геолого-физических характеристик изучаемого интервала разреза, расчета волновых полей для ряда сейсмических импульсов, вычисления дифференциальных динамических параметров волнового поля, установления их связей с характеристиками среды и оценка степени пригодности того или иного параметра для получения геологических сведений об объектах разведки. Применение программы позволяет сформулировать требования к иагу дискретизации сейсмической записи и максимально-допустимому уровню помех, сравнить импульсы-посылки различной формы и т.д.

Возбуждение упругих колебаний при морской сейсморазведке производится, как правило, пневматическими источниками, среди которых сейчас получили развитие источники в виде неоднородных групп излучателей. Используя такие технические средства, можно попытаться возбуждать сигнал, спектр которого был бы максимально согласован с частотной характеристикой изучаемого интервала разреза, теоретически рассчитываемой по акустической модели среды, построенной на основании скважинных данных ( Ампилов Ю.П., Безматерных Е.Ф., 1989 ).

В ближайшие годы следует ожидать появления более совершенных моделей морских сейсмических источников, поэтому можно предложить новый перспективный способ управления сейсмическим сиг-

налом, основанный на возбуждении упругих колебаний серией одиночных импульсов, полярность и времена запаздываний которых соответствуют распределении коэффициентов отражений изучаемого интервала разреза / 4 /. Способ реализуется следующим порядком операций.

По априорным данным,(по скважине) определяют распределение коэффициентов отражения на границах пластов исследуемого интервала, в соответствии с чем выбирают полярность одиночных импульсов: прямую - для положительных коэффициентов, и обратную - для отрицательных. Длительность импульсов должна быть такой, чтобы в интервале времени, не большем удвоенного времени пробега отраженной волны между наиболее близкими границами, была заключена основная энергия импульса. Первым возбуждают импульс, соответствующий наиболее глубоко залегавшей границе, вторым - предшествующей ей границе, и т.д. Временные задержки между одиночными импульсами должны соответствовать удвоенным временам пробега отраженных волн между границами. Таким ооразом, итоговый отраженный сигнал будет образован синфазным сложением одиночных сигналов, что обеспечит его высокую интенсивность. Кроме того, по изменению интенсивности отражения можно попытаться оконтурить (от скважины в стороны) зону относительной стабильности строения и свойств изучаемой пачки.

Следует также отметить, что при выборе параметров профильной системы наблюдений ОГТ, оптимальной для целевого интервала разреза, часто возникает необходимость теоретических расчетов позиционных сейсмограмм ОПВ ( ОГТ ). Для этого можно рекомендовать моделирование сейсмограмм по комплексу 1Ш5Е1 (Захаров П.Ю.. 1981). Но кроме выбора профильной системы, большое значение имеет рациональное размещение сети профилей.

Применение чисто пространственных систем наблюдений на акваториях затрудняется техническими сложностями их реализации и

экономически оправдано только для сложнопостроенних объектов. Тем не менее для большинства случаев может быть предложена методика. сопоставимая по геологической эффективности с пространственной системой, но значительно более экономичная / 8 /. которая базируется на том факте, что при разведке месторождения основной интерес представляет незначительный интервал разреза, непосредственно содержащий продуктивные пласты, а информацию оо остальной части среды ( и прежде всего, покрывающей толщи ) необходимо иметь лишь с целью учета ее влияния на запись целевых отраженных волн.

Поэтому рассматриваемая схема отработки сети сейсмических профилей включает : опорные профили, на которых используются системы наблюдений, позволяющие изучить геологический разрез I целом, и заполняющие профили, наблюдения на которых выпали; ются с целью получения высококачественной информации непосредственно о продуктивной части разреза. Для этого система н^лг• дений выбирается оптимально "настроенной" на данный интервал среды по априорной информации, а регистрируется ( и обрабатывается ) только та часть общего волнового поля, которая содержит обусловленные им отраженные сигналы. Использование предлагаемой методики профильных наблюдений должно способствовать повышения точности пространственной детализации строения изучаемого интервала разреза месторождения - при одновременном уменьшении затрат на проведение разведочных работ.

Описываемая последовательность выбора оптимальной полевой методики подробно рассматривается в главе на примере проектирования детальных сейсмических работ на Северо-Кильдинской площади .

В третьей главе разбираются основные вопросы цифровой обработки сейсмических данных, нацеленной на решение специфических геологических задач по разведке месторождения. При этом в вы-

боре графа обработки необходимо руководствоваться следующими полоЕениями, определяющими последовательность и параметры используемых процедур.

1. Итоговый результат обработки должен способствовать измерении параметров сигнала, а не только его обнаружению - основной цели поискового этапа. Это требует существенного увеличения соотношения сигнал/помеха окончательных временных разрезов ОГТ.

2. Вместе с тем необходимо повывать степень разрешенное™ (детальности) изучения среды, в связи с чем при реализации лабораторных интерференционных систем следует переходить от интегральной системы к совокупности дифференциальных. Таким образом, общий порядок выборок трасс, используемых для помехоподавления, должен соответствовать схеме ОНК —> ОТВ —> ОТП —> ОГТ —> ВРЕМЕННОЙ РАЗРЕЗ и обеспечивать последовательное очищение волнового поля вначале от нерегулярного шума, в основном связанного с буксировкой морской косы, затем от среднескоростных волн-помех и далее от высокоскоростных кратных и частично-кратных волн.

3. Необходимо более жестко выбирать рзжимы и параметры процедур - при их избирательной "настройке" на выделение и разрезе-ние заданных элементов волнового поля. Для чего следует отводить большее место тестировании эффективности использования тех или иных программ обработки.

4. Возможно использование на этапе обработки особенностей структуры и свойств изучаемого объекта, с целью его наилучшего выявления. При этом, на основе априорной информации, выполняются расчет и изучение теоретического волнового поля, проводимы?, например, по комплексу НАИБЕI ( Захаров П.Ю., 1981 ) или по вышеописанной программе БЕОО.

5. Для существенной экономии машинного времени можно ограничить интервал обработки по более "модному" графу пределами .¡ебольиой части сейсмической записи, непосредственно содержащей

изучаемые компоненты волнового поля. При необходимости получить данные по толщам разреза, не являющимися объектами исследований; можно скомпоновать общий сейсмический разрез, используя результаты предшествующих работ или данные предварительной обработки (по упрощенному графу), которая выполнялась для всего интервала регистрации.

На основании вышеизложенного и с учетом программно-алгоритмического состава обрабатывающей системы СЦС-3, являющейся у нас наиболее распространенной, далее в главе рассматривается рекомендуемый обобщенный граф обработки. При этом теоретическое описание положений базового графа иллюстрируется примерами обработки реального сейсмического материала, полученного на двух объектах разведки, сильно различающихся в сейсмогеологическом отношении ( на Мурманской и Северо-Нильдинской площадях ).

Б четвертой главе рассмотрены возможности совершенствования методов стандартной интерпретации сейсмических данных. При этом большое внимание уделяется автоматизации процесса структурных построений и более технологичному использованию иной профильной и площадной информации.

Одна из основных задач, успешно решаемая сейсмическим методом на стадии разведки и доразведки месторождений, заключается в построении структурных карг разведочных горизонтов по скважинным и сейсмическим данным. Важным элементом этого процесса является получение информации о геометрии отражающих горизонтов по временному разрезу ОГТ и последующее вычисление глубины их залегания. Имеющиеся алгоритмы, реализованные например в разработанных ЦГЭ комплексах БЬЕБ и РОНБОК С Кивелиди В.Х., Васильков Й.Г. и др., 198? .), часто недостаточно помехоустойчивы, низка их технологичность даже при обработке отдельных профилей, хотя в-интерактивном режиме уровень технологичности выше. Поэтому автором были разработаны две программы : ИНБЕТ - фазовое прослеживание

указанных геофизиком отражений и DEPEST - пересчет полученного контурного разреза в глубинный. В настоящее время имеются их варианты для работы в пакетном и интерактивном режимах.

Алгоритмы программ / 3 / моделируют деятельность интерпретатора, что позволяет существенно повысить точность и сократить трудозатраты по сравнению со стандартным вариантом полностью "ручного" определения времен и вычисления глубин. Результаты представляются в удобном печатном и графическом виде и сохраняются в форматах, позволяющих проводить их обработку по программам разработанных в ЦГЗ комплексов РСМ и □ДПК или по другим алгоритмам. Ъ частности, возможно использование времен То для выполнения палеореконструкций временных разрезов / 5 /.

Как известно, структурная интерпретация основана на визуальном выделении отдельных протяженных элементов (отражающих горизонтов) сейсмического волнового поля. Более углубленное рассмотрение волновой картины выполняется при сейсмостратиграфичес-ком анализе, при котором производится комплексная геологическая интерпретация сейсмических данных / 5 /. Вследствие того, что сейсмостратиграфическая интерпретация проводится преимущественно на региональном и поисковом этапах сейсмических исследований / 6, 7 /, в диссертации подробно не рассматривается методика сейсмостратиграфического анализа, хотя его отдельные элементы могут с успехом использоваться и на стадии детальных работ. Например, для оценки сохранности структурной замкнутости применяется метод палеореконструкций, выполнять которые удобнее на уровне временных разрезов / 5 /, потому что это позволяет сохранить на палеоразрезах все особенности рисунка и динамики сейсмоза-писи. т.е. их сейсмофациальное содержание.

При выполнении сейсмостратиграфических исследований перспективно также рассмотрение разрезов динамических или иных параметров. представленных матрицей-значений в плоскости Х,Т. Такой

способ визуализации позволяет более надежно выполнить корреляцию однородных по динамике элементов волнового поля. Описываемая визуализация может быть получена по разработанной автором программе DINT0N, формирующей растровое тонокодированное изображение матриц параметров, на которое может быть нанесено положение экстремумов колебаний с амплитудой заданного уровня и знака, что позволяет сохранить на получаемом разрезе конфигурацию осей син-фазности.

Кроме изображения профильных матриц различных параметров, часто требуется построение графиков значений, полученных вдоль отдельных горизонтов профиля. При этом для случая динамических параметров можно использовать разработанную автором программу DÍNGR0 и связанную с ней программу DIND0T, которые обеспечивают графическое оформление, хранение и подготовку к картопостроению динамических характеристик, записанных в разнообразных форматах. Эти программы функционально заменяют несколько программ из системы СЦС-З-ПГР. что позволяет более удобно и оперативно проводить соответствующую интерпретацию. При необходимости их можно относительно легко адаптировать и для другой профильно-погори-зонтной информации.

Таким образом, большинство интерпретационных процедур, выполняемых по отдельному профилю, включают различные визуализаци-онные и несложные вычислительные операции, автоматизация которых не представляет принципиальных трудностей - но, учитывая большой объем детальных сейсмических работ при разведке месторождений. лучше реализовывать ее в интерактивном варианте. Вместе с тем переход от профильной к площадной интерпретации имеет ряд отличительных моментов, которые анализируются далее.

Совершенно очевидно, что использование ЭВМ для интерпретации результатов, полученных на конкретной площади ( разведочном объекте требует некоего формализованного способа количествен-

ного описания пространственного распределения геолого-геофизических данных, привлекаемых для интерпретации. При этом возникает необходимость решения на ЭВМ задачи интерполяции неравномерно расположенных точечно-профильных данных в узлы равномерной площадной матрицы.

Существующие алгоритмы картопостроения можно подразделить на статистические С вероятностные ) и чисто интерполяционные. В первом случае используется некая теоретическая модель : двухмерная автокорреляционная функция - в комплексе ОДПК ( Кивелиди В.Х. и др., 1982 ), или, как в крайгинге, стационарная случайная функция ( Щеглов В.И., 1989 ). В этом случае возможно нивелирование отдельных аномалий или появление ложных, особенно при резко неравномерном расположении точек наблюдений. К тому же, как справедливо отмечается йроновым В.И. С 1990 ), часто "окончательное решение остается за пользователем, т.е. на самом деле одни трудности подменяются другими".

Вследствие этого интерполяционные алгоритмы являются более предпочтительными. В них приближение исходных данных производится различными аналитическими способами : например, с использованием гармонических функций ( йронов В.И., 1990 ) или бикубических сплайнов С Волков Й.М., 1988 ). При построении карт данной группой методов нет принципиальных отличий в качестве интерполяции; поэтому, учитывая большой объем сейсмических данных, следует использовать более простые аналитические выражения. Общим недостатком вышеописанных способов является необходимость одновременного нахождения в оперативной памяти ЗВМ всех исходных значений, вместе с их координатами.

Поэтому автором был разработан быстродействующий алгоритм картопостроения, использующий промежуточную дискретную систему координат ( Во1оп<11 &.. Иосса Р. и др.. 1976 ) на новых принципах : все исходные профильные данные и данные по скважинам (пае-

ле их триангуляции) переводятся в дискретную систему, после чего они больше не используются. Далее, для каждого узла матрицы,' производится отбор значений из дискретной системы координат. Количество направлений отбора (8 или 16) и число значений С1-4). выбираемых по одному направлению, задаются. Определяются также весовые коэффициенты, уменьшающиеся с увеличением расстояния между узлом и отобранным значением. Само значение в узле матрицы вычисляется по формуле средневзвешенного - из отобранных величин и их весов.

Завершается глава рассмотрением общих принципов использования локальных баз данных, средств визуализации результатов и обеспечения технологичности процесса интерпретации, которые были использованы при создании нижеописываемой системы пространственной интерпретации динамических параметров.

Пятая глава полностью отведена описанию методики интерпретации динамических характеристик сейсмического волнового поля, имеющих большее разведочное значение по сравнению с кинематическими ( Авербух А.Г., 1982; Птецов С.Н.. 1989 ). Все динамические параметры, определяемые преимущественно по трассам временных разрезов ОГТ, можно условно разделить С по способу их расчетов ) на три типа : мгновенные, псевдоакустические, спектральные. Наиболее развитые методы вычисления динамических характеристик обеспечивают программы разработанной ЦГЗ подсистемы СЦС-З-ЛГР или функционально аналогичные им.

Мгновенные динамические параметры С амплитуды. Фазы, частоты ) являются результатами Гильберт-преобразования с Клаербоут Дж.Ф., 1981 ) единичных сейсмических отсчетов, которое по своей сути является абстрактной математической операцией. Более физически обусловленным, на с той же степенью детальности, считается псевдоакустическое преобразование гГогоненкоЕ Г.Н., 1987.). требующее однако обязательного использования скважинной информа-

ции. что ограничивает объем ее использования на морских месторождениях. Информативность результирующего разреза Гильберт- или ПАК— преобразования во многом определяется исходным временным разрезом, т.е. информативность® его амплитудных аномалий, которые не всегда обусловлены эффектом продуктивности разреза.

Для расчета спектральных динамических параметров используются не единичные дискреты, а их последовательные выборки в ограниченных временных интервалах отдельных трасс или группы соседних трасс, анализируемые во временной или частотной областях - после соответствующего Фурье-преобразования ( Михальцев fl.fi., Мушин И.п., 1990 ). К спектральным параметрам следует отнести и характеристики затухания и поглощения сейсмических волн, также основанные на расчетах спектров С Кондратьев O.K., 1986 ). Вследствие времаемкости вычисления спектральных параметров, традиционная методика их использования заключается в погоризонтном ана лизе. При этом предварительно требуется получить окончательные варианты временных разрезов большинства профилей, провести корреляцию и увязку отражений по площади, что существенно снижает оперативность динамической интерпретации.

Общим недостатком перечисленных способов анализа следует считать неучет возможного влияния верхней части разреза на глубинные динамические аномалии, хотя при работах на мелководных акваториях с мощным слоем рыхлых осадков или наличием придонных зон вечной мерзлоты могут наблюдаться значительные искажения сейсмических записей, связанные с прохождением ВЧР / 1 /. Учитывая стабильность условий возбуждения и регистрации колебаний при морской сейсморазведке, можно попытаться использовать для изучения фильтрующих свойств ВЧР сами сейсмические данные.

Поэтому, при участии автора, была разработана методика расчета скоростных и поглощающих характеристик ВЧР, реализованная в виде программы P0GUEL / 11 /. Для получения скоростных характе-

ристик в ней используется система годографов первых волн на сейсмограммах ОГТ, а для определения поглощения - набор спектров первых вступлений. В результате практически полностью автоматизированного процесса вычислений, включающего и корреляцию годографов первых вступлений на сейсмограммах ОГТ, можно получить значения скорости продольных волн, вертикального градиента скорости, декремента поглощения, показателя степенной зависимости коэффициента поглощения от частоты и ряда других.

Определяемые таким образом фильтрующие свойства ВЧР могут быть учтены в усовершенствованной методике динамического анализа / 10 /, разработанной при участии автора. Написанная при этом программа Ш1(Ш выполняет интервальный ( а не погоризонтный ) динамический анализ временного разреза ОГТ и позволяет получить несколько количественных, физически более обоснованных по сравнению с мгновенными, характеристик сейсмического волнового поля - при достаточной разрешенное™ по времени / 9 /. Новизна предлагаемого способа заключается в следующем.

Если взять два отрезка сейсмической записи С0.Ъ1 ] и 10,12], причем 12=11+(1Ь, и подвергнуть их Фурье-преобразованию, то частное от деления этих двух спектров £ и Б2 1 также будет комплексной функцией частоты. Эта функция является ничем иным, как спектральной характеристикой области среды, которой соответствует интервал времени №. Ее не следует путать со спектром временного окна длительностью сИ, равным разности спектров и 52. В результате кепстральных и других операций над спектральной характеристикой среды, полученной для (11. могут быть определены следд-ющие динамические параметры сейсмозаписи: интервальная амплитуда (энергия), псевдомгновенная амплитуда, декремент эффективного поглощения, декремент эффективного затухания, параметр сейсмической контрастности, параметр расчлененности разреза (число границ на единицу времени), интервальная частота, мера иирины спектра.

интервальная псевдоскорость.

Визуализация этих параметров, в случае их расчета по отдельному профилю, может быть выполнена средствами машинной графики по программе 01ИТОН. Но более перспективно использование способа интервального динамического анализа для обработки всех трасс разведочной площади - по ряду равноотстоящих временных окон. Зто позволяет пртвести пространственную динамическую интерпретацию, независящую от полевой методики наблюдений, по разработанной автором интерпретационной системе ИНДИАН / 12 /. в которой учтены общие принципы построения таких систем, подробно проанализированные в четвертой главе.

Получение кубов сейсмических данных по исходным наблюдениям выполняется в комплексе ИНДИАН путем расчета совокупности упорядоченных по времени То площадных матриц динамических парамст ров. При этом для пересчета неравномерно расположенных значений в узлы регулярной площадной сетки используется рассматриваемый в предыдущей главе алгоритм. Погоризонтное распределение динамического параметра может быть получено путем расчета сечения соответствующего куба, выполняемого для поверхности времени То, описывающей данный горизонт.

Кроме расчета куба данных, в комплексе предусмотрено получение различных его сечяний. выполнение графического оформления информации для векторных и растровых устройств визуализации с применением двухмерной ( линейной или сплайновой ) интерполяции. Обеспечена также возможность работы как с отдельными динамическими параметрами, так и с результатами их комплексирования. Зто позволяет повысить надежность выделения зон различного геологического строения, т.к. "ни один динамический параметр нельзя напрямую связать с прогнозом углеводородов, а только некий, наиболее информативный их набор" ».Симеон С.Ф., Нельсон Х.Р.. 1935). При этом оценка информативности динамических параметров может

быть выполнена или по априорный данным ( например, путем моделирования по выиерассмотренной программе GE0DIN ). или проведением "предварительной классификации и иерархического анализа, с целью определения класса, лучше всего отражающего геологическую ситуации" ( Prohe S., Patzer U., и др., 1986 ).

Эффективность применения комплекса ИНДИЙН подтверждена его использованием при интерпретации сейсмических материалов Северо--Гуляевского и Штормового месторождений, описываемой в завершающей части главы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Научное и практическое значение результатов выполненных исследований подробно рассмотрено при общем описании диссертационной работы. Здесь же только отметим, что создана обоснованная методика морских детальных сейсмических работ, способствующая повышению экономической и геологической эффективности разведки нефтегазовых месторождений на акваториях. Вместе с тем ее отдельные элементы, касающиеся в основной обработки и интерпретации сейсмических данных, могут быть использованы и при разведке наземных месторождений.

Элементы предлагаемой методики морской детальной сейсморазведки Были опробованы на реальных материалах и использованы в производственных организациях, что подтвердило ее практическую работоспособность. Поэтому, несмотря на дальнейшее совершенствование рассматриваемой методики, можно уже сейчас рекомендовать ее внедрение в практику морских геологоразведочных работ на нефть и газ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Изучение особенностей строения ВЧР при сейсмических исследованиях в Баренцевом море. - В кн.: Изучение и учет верхней части разреза при геофизических работах на нефть и газ. / Тезисы докладов научно-технической конференции. - Пермь : 1985, с.51-52. ( Соавторы: Ймпилов Й.П., Безматерных Е.Ф., 1ипелькевич Ю.В. )

2. Исследование возможностей сейсмического метода при изучении триасовых песчаникоЕ Тимано-Печерской провинции. - В сб.: "Геолого-геофизические исследования дна акваторий". Труды I научной конференции молодых ученых и специалистов ВКНПО "Союзмор-гео", Мурманск. 1985. с.2-13. ( Деп. в ВИНИТИ 14.11.35, Н 7939--В85 ) ( Соавторы: Каплан С.Я., Киреев Г.И., Безматерных Е.Ф. )

3. Возможности автоматизации процесса структурной интерпретации результатов сейсморазведки МОГТ. - В сб.: "Геолого-геофизические исследования дна акваторий". Труды I научной конференции молодых ученых и специалистов ВМНПО "Союзморгео", Мурманск, 1985, с.14-25. ( Деп. в ВИНИТИ 14.11.85, S 7939-В85 )

4. ft.С. 1242871 ( СССР ) "Способ сейсмической разведки". -Зарегистрировано 08.03.86. ( Соавторы: Безматерных Е.Ф., Утна-син В.К. )

5. Повивение эффективности морских нефтегазопоисковых работ на основе использования комплексной геологической интерпретации сейсмических данных,- Брошсра НТО им.Я.М.Губкина. М.: 1987. 42 с. ( Соавторы: Безматерных Е.Ф., Киреев Г.И., Шипелькевич Ю.В. )

6. Методика сейсмостратиграфического прогноза нефтегазонос-ности осадочных бассейнов континентального велъфа. ~ В кн.: Проблемы геофизики океанического дна. / Тезисы докладов I Всесоюзной конференции по морской геофизике. Том i. - М.: 1987. с.169. ( Соавторы : Маловицкий Я.П.. Безматерных Е.Ф., Киреев Г.И., Иипэлъкавии И.В. )

24 ¡

?. Изучение особенностей осадконакопления в пределах континентальных палеосклонов по'результатам сейсмостратиграфического анализа. - Б кн.: Геология морей и океанов. / Тезисы докладов 8-й Всесоюзной школы морской геологии. Том 1. - М.: 1988, с.155— -156. (Соавторы: Безматерных Е.Ф., Киреев Г.И., Иипелькевич Ю.В.)

8. А.С. 1500959 (СССР) "Способ детальной сейсмической разведки".- Зарегистрировано 13.04.89. ( Соавторы: Безматерных Е.Ф., Ампилов Ю.П. )

9. Динамический анализ сейсмического волнового поля с целью прогнозирования геологического разреза. - В кн.: Актуальные проблемы геофизики. / Материалы 4-й Всесоюзной конференции молодых ученых.- М.: ИФЗ АН СССР, 1989, с.4-11. ( Соавтор Ампилов Ю.П. )

10. Динамический анализ сейсмического волнового поля с учетом фильтрумщих свойств верхней части разреза. - В кн.: Комплексное освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа СССР. /Тезисы докладов 2-й научно-практической конференции. - Мурманск: 1989, с.114. ( Соавтор Ампилов Л.П. )

11. Методика определения скоростных и поглощающих характеристик морских осадков при сейсморазведке на акваториях,- В кн.: Автоматизированные системы сбора, хранения и обработки морских геолого-геофизических и промысловых данных. / Сборник научных трудов ВНИИМоргео. - Рига : 1990, с.36-38. ( Соавторы : Ампилов Ю.П., Безматерных Е.Ф. )

12. Пространственная интерпретация динамических параметров сейсмической записи. - В кн.: Морские геолого-геофизические исследования на нефть и газ : некоторые проблемы и результаты. / Сборник научных трудов ВНИИМоргео. - Рига : 1990, с.57-81.

Формат 60x84/16. Объем 1,75 п.л. Тираж ÍOO. Заказ. 1215.

Ротапринт Пермского государственного технического университета