Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика и алгоритмическое обеспечение интегрированной обработки и интерпретации данных сейсморазведки и скважинной геофизики

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

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора технических наук, Жданович, Владимир Васильевич, Тюмень

Министерство природных ресурсов Российской федерации Западно-Сибирский научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (ЗапСибНИИГеофизика)

На правах рукописи УДК 550. 834

Жданович Владимир Васильевич

Методика и алгоритмическое обеспечение интегрированной обработки и интерпретации данных сейсморазведки и скважинной геофизики

Специальность 04.00.12 - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

-рез

и ¡к-

* I " Г' VТГ VI г - , ^ ^

¡1 ■'.....^"У* пепещ.ДОКТС®

■С ¿''/¿■■С.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ В ТЕКСТЕ

а) Сокращения:

АК - акустический каротаж скважин;

ATJI - аномалия типа ловушка;

БД - база данных;

БЗ - база знаний;

БПФ - быстрое (прямое) преобразование Фурье;

ВОС - высокоразрешающая объемная сейсморазведка;

ВСА - восстановление соотношений амплитуд;

ВСП - вертикальное сейсмическое профилирование;

ВЧР - верхняя часть разреза;

ГГКП - гамма-гамма каротаж скважин (плотностной);

ГИС - геофизические иследования скважин;

ГРР - геологоразведочные работы;

ЕС ЭВМ - ЭВМ единой серии;

ЗМС - зона малых скоростей;

ЗПС - зона промежуточных скоростей;

ИИ - интегрированная интерпретация;

ИИС - интерактивная интерпретационная система;

КИ - кинематическая интерпретация;

KJI - комбинированная ловушка;

MJ1 - магнитная лента;

ММП - многолетнемерзлые породы;

МНК - метод наименьших квадратов;

MOB ОГТ - метод отраженных волн способом общей

глубинной точки;

НАЛ - неантиклинальная ловушка;

OB - отраженная (ые) волна (ы);

ОГП МПВ - способ общей глубинной площади методом

преломленных волн;

ОГТ - общая глубинная точка;

ОДЗ - обратная динамическая задача;

ОТВ - общая точка возбуждения;

ОТП - общая точка приема;

ПАК - псевдоакустический каротаж;

ПВ - пункт взрыва;

ПГР - прогнозирование геологического разреза;

ПК - пикет наблюдений;

ПП - пункт приема;

ППП - пакет прикладных программ;

РНА - регулируемый направленный анализ;

CK - сейсмический каротаж;

СП - сейсморазведочная партия;

СУБД - система управления базами данных;

УВ - углеводороды;

ФВК - функция взаимной корреляции;

ФАК - функция автокорреляции;

ЭС - экспертная система.

б) Обозначения:

V - скорость распространения упругих колебаний; в метрах в секунду (м/с);

{ - время прихода отраженных волн, в секундах (с);

Н - глубина, в метрах (м) или километрах (км);

Г - частота колебаний, в герцах (гц);

г - радиус зоны Френеля, в метрах (м);

Я, - длина волны, в метрах (м);

Д1 - шаг квантования по оси времени, в миллисекундах (мс).

-4-

ОГЛABЛЕНИЕ

стр.

Введение................................................................................................................................................................................£

1. Оптимизация процесса оценки и разведки месторождений нефти и

газа в Западной Сибири......................................................................................................................................................19

1.1. Характеристика ловушек углеводородов в Западной Сибири..............................................................................................

1.2. Оптимальная концепция оценки и разведки месторождений

нефти и газа в Западной Сибири....................................................................................................ZZ

1.3. Предложения к внесению в лицензионные соглашения требований по проведению, оценке качества и геологической эффективности сейсморазведочных работ..............................................................................................................................Z9

1.3.1. Оценка качества первичных сейсмических материалов и результатов обработки.............................................................. 31

1.3.2. Оценка точности и достоверности структурных построений

по данным сейсморазведки MOB ОГТ.................................... 32

1.3.3. Мероприятия организационного характера по проведению

работ при составлении лицензионных соглашений................ 34

1.4. Выводы и рекомендации..................................................................................................................................56

2. Интегрированная технология интерпретации данных

сейсморазведки и скважинной геофизики (ИНТЕРСЕЙС)......................3 ê

2.1. Геофизическая интегрированная система локальных баз

данных.....................................................................................................................................................................................^

2.2. Проблемно-ориентированные пакеты программ.........................

2.3. Интерактивная интерпретационная система на рабочей станции SUN SPARC на основе UNIX - ориентированной программной технологии..............................................................................................................................4 7

2.4. Интерактивная система интерпретации данных

сейсморазведки на ПЭВМ IBM PC/AT............................................................................50

2.5. Разработка экспертных систем интегрированной

интерпретации........................................................................................................................................................52

2.5.1. Экспертный модуль кинематической интерпретации

данных сейсморазведки MOB ОГТ........................................................................53

2.6. Выводы и рекомендации............................................................................................................................5б

3. Кинематическая интерпретация данных сейсморазведки

MOB ОГТ по площади....................................................................................................................................................5В

3.1. Локальные базы данных................................................................................................................................5 &

3.2. Автоматизированное определение параметров t0, VorT..................59

3.3. Решение обратных кинематических задач сейсморазведки

MOB ОГТ в сложных сейсмогеологических условиях........................S3

3.3.1. Итеративный алгоритм решения обратной

кинематической задачи по профилю..................................................................66

-5-

3.3.2. Решение обратной кинематической задачи с учетом

пространственного сейсмического сноса...........................

3.4. Автоматизированное картирование геофизических полей....................76

3.4.1. Сплайн-аппроксимация................................................................................................................73

3.4.1.1. Совместное построение совокупности карт............................................79

3.4.1.2. Сплайн-аппроксимация с поворотом координатных осей.....................................................................................

3.4.2. Разделение геофизических полей на региональную

и локальную составляющие....................................................................................................80

3.4.3. Алгоритмы локальной аппроксимации двумерных геофи зических полей..............................................................................................................................................8&

3.4.4. Спектральный анализ двумерных геофизических

полей..............................................................................................................................................................................№

3.4.5. Автоматизированное построение карт для случая дизъюнктивной тектоники..........................................................................................................94

3.4.5.1. Методика построения структурных карт на основе моделирования пликативной тектоники с использованием аппарата сплайн-аппроксимации ....................................

3.4.5.2. Методика автоматизированного картирования геофизических полей, осложненных дизъюнктивными нарушениями с применением методов локальной аппроксимации.............................. ..............................................................................95

3.4.6. Восстановление регулярной модели поля по карте в

изолиниях ................................... ..............................................................................................96

3.4.7. Графическое отображение карт геолого-

геофизических параметров.................................................................97

3.5. Оценка точности и достоверности результатов кинематической интерпретации ............................................................................................................................................99

3.6. Оценка и последовательная минимизация погрешностей сейсморазведки MOB ОГТ при кинематической

интерпретации по площади..........................................................1ОТ

3.7. Выводы и рекомендации...................................................................................................//4

4. Кинематическая интерпретация данных скважинной

сейсморазведки и зондирований MOB ОГТ............................................................................№0

4.1. Кинематическая интерпретация данных ВСП........................................................i20

4.1.1. Приведение непродольных вертикальных годографов к вертикали..................................... ....................120

4.1.2. Аппроксимация продольных вертикальных

годографов................................... ......................................................................../£5"

4.1.3. Результаты кинематической интерпретации данных ВСП.... 126

4.2. Кинематическая интерпретация материалов зондирований

MOB ОГТ..................................................................................................................................................................................в5

4.3. Выводы и рекомендации........................................................................................................................../Зб

5. Изучение и компенсация искажающих свойств верхней части разреза на этапах сбора, обработки и

интерпретации данных сейсморазведки............................................................................................../Ъ7

5.1. Традиционные способы компенсации искажающих свойств ВЧР....................................................................................

5.2. Компенсация влияния неоднородностей ВЧР на этапе кинематической интерпретации....................................................

5.3. Сравнительный анализ способов учета влияния неоднородно- стей ВЧР на этапах обработки и интерпретации...........................

5.4. Технология учета неоднородностей ВЧР на основе

итеративного процесса обработка-интерпретация............................................../66

5.5. Выводы и рекомендации............................................................................................................................/ 72

6. Методические приемы кинематической интерпретации данных сейсморазведки MOB ОГТ в различных сейсмогеологических условиях...

6.1. Учет дополнительной информации при автоматизированном построении карт изохрон.........................

6.2. Оценка параметров модели среды в случае сложного строения верхней части разреза..................................................

6.3. Учет рельефа дневной поверхности..............................................

6.4. Кинематическая интерпретация в условиях дизъюнктивной тектоники........................................................................................

6.5. Оценка и учет фактора сейсмической анизотропии (квазианизотропии) по данным наземной и скважинной сейсморазведки...............................................................................

6.6. Углубленная кинематическая интерпретация данных сейсморазведки MOB ОГТ при решении задач прогноза литофациальных характеристик геологического разреза и напряженного состояния флюидальных систем в терригенных отложениях..............................................

6.7. Построение трехмерной эффективной геоакустической модели среды на основе комплексирования данных наземной, скважинной сейсморазведки и ГИС.............................

6.8. Выводы и рекомендации..............................................................

7. Моделирование, анализ и оценка динамических параметров сейсмических волновых полей при поисках нетрадиционных ловушек углеводородов. ........................................................................................................................................................................................2/5

7.1. Специальная обработка и анализ динамических характеристик

сейсмической записи (возможности и ограничения)........................2/6

7.1.1. Факторы, определяющие динамику сейсмических волн..........2 /7

7.1.2. Состав и последовательность процедур графа

динамической обработки..................................................................................................................................2/Ь

175 /73 /73

то

f&5 /94

202

205 2/5

-77.1.3. Возможности создания технологии высокоточной

динамической обработки................................................................................................................................21$

12. Подсистема обработки и интерпретации динамических параметров

по площади...................................................................

7.2.1. Динамический анализ волнового поля....................................................................¿23

7.2.1.1. Интегральный анализ динамики волнового поля

по временным разрезам..................................................................................................................2,2Ъ

7.2.1.2. Динамический анализ по сейсмограммам ОГТ....... 223

7.2.1.3. Расчет "мгновенных" характеристик

сейсмических трасс...................................................... 2.2,5

122. Обработка динамических параметров..........................................................д.25

123. Двумерная обработка и комплексная интерпретация динамических параметров...................................................................................233

7.2.4. Методика комплексной интерпретации динамических

параметров ОВ при локальном прогнозе коллекторов и

залежей в Среднем Приобье....................................................................................................2Ъ&

7.3. Прогноз геоакустического строения среды и геометризация сложнопостроенных ловушек углеводородов по данным

сейсморазведки MOB ОГТ и ГИС....................................................................................................2.46

7.3.1. Технология прогноза геоакустического строения среды

и геометризации сложнопостроенных ловушек

углеводородов по данным сейсморазведки и ГИС............................о

7.3.1.1. Формирование одномерных геоакустических

моделей .................................... ..........................................................................247

7.3.1.2. Построение петрофизических зависимостей, корреляция скважинной и сейсмической информации ........................................................................

7.3.1.3. Оценка геоакустических свойств среды по

временным разрезам............................................................................................................................2^9

7.3.1.4. Геометризация геологических тел по площади....... 2.5О

7.3.1.5. Картирование свойств геологического тела по

площади...........................................................................................250

7.3.1.6. Методика обработки и интерпретации данных сейсморазведки и ГИС (на примере Северо-Губкинской

площади)............................. :.......:.......:...........:......:..........^

7.4. Выводы и рекомендации..................................................................................................................................26Ъ

Заключение................................................................................................................................................................................................2б5

Список использованной литературы................................................................................................................26&

Текстовые приложения............................................................................................................................................................£ д /

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей оптимизации ГРР при разведке месторождений является повышение прироста запасов высоких категорий на одну разведочную скважину и достоверности их оценки. Этого можно достичь комплексом мер, составляющих отдельные элементы "оптимальной концепции оценки и разведки месторождений нефти и газа в Западной Сибири". В диссертации детально рассмотрены основные элементы оптимиз?тдии процесса ГРР на этапе интерпретации данных сейсморазведки MOB ОГТ и скважинной геофизики.

При кинематической интерпретации, в первую очередь, необходимо обеспечить дальнейшее повышение точности определения параметров глубинно-скоростной модели среды в неокомских и юрских отложениях. Резерв повышения точности здесь заключается в учете при решении обратных кинематических задач макронеоднородностей разреза (неоднородное строение ВЧР, вариации VfffiT, кривизна промежуточных и отражающих границ), а также микронеодно-родностей, в качестве которых выступает тонкая слоистость реальных сред и анизотропия сейсмических скоростей. Корректный учет указанных неоднород-ностей возможен на основе усложнения интерпретационной модели среды при использовании оценок временных полей с сохраненной негиперболической компонентой годографов ОГТ.

Решающее значение для повышения геологической эффективности динамической интерпретации имеет корректность учета и компенсации разнообразных факторов, искажающих амплитуды и спектральный состав отраженных волн в процессе их распространения в среде. Сюда можно отнести: геометрическое расхождение фронта волны; изменение коэффициента конверсии; поглощение, затухание и рассеяние колебаний в процессе прохождения покрывающей толщи; нестабильность условий возбуждения и приема за счет поверхностных неодно-родностей; неравномерность характеристики направленности источника; интерференцию полезного сигнала с волнами-помехами и др. Динамическая интерпретация базируется в настоящий момент на модели экспериментального материала, в которой не учитывается действие этих факторов, в предположении, что они скомпенсированы в процессе динамической обработки. Однако современное состояние используемых на практике алгоритмов динамических коррекций не может считаться удовлетворительным. Так, например, компенсация геометрического расхождения осуществляется обычно в предположении горизонтально-слоистой или даже однородной модели среды. Специальные вычислительные эксперименты показали, что упрощение интерпретационной модели при оценке фактора геометрического расхождения приводит при наличии дифференцированных неоднородностей в ВЧР к появлению ложных аномалий в амплитудных характеристиках волнового поля, соизмеримых по интенсивности с эффектом от залежи углеводородов. Компенсация указанных искажений возможна на основе усложнения интерпретационной модели, в качестве которой должны использоваться результаты кинематической интерпретации по площади (с обязательным включением модели ВЧР).

Таким образом, для повышения геологической эффективности сейсморазведки MOB ОГТ на этапе интерпретации необходимо соблюдение принципа иерархии решаемых геологических задач, с последовательным усложнением интерпретационной модели среды. С позиции последовательного подхода к решению геологических задач на