Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Многоуровневая высокоточная сейсморазведка в районах развития многолетней мерзлоты

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Бевзенко, Юрий Петрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. НЕФТЕГАЗОВАЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКА В РАЙОНАХ

РАЗВИТИЯ МЕРЗЛЫХ ТОЛЩ.

1.1. Геологические условия и объекты сейсморазведки.

1.2. Общая краткая геокриологическая характеристика Западно

Сибирской плиты.

1.3. Сейсмогеологические модели ВЧР в районах развития мерзлых толщ.

1.4. Акустические свойства мерзлых горных пород.

1.5. Изучение морфологии мерзлых толщ по данным глубоких скважин.

1.6. Обоснование возможности изучения параметров реликтовой мерзлоты в рамках применяемых методик нефтепоисковых сейсморазведочных работ

1.7. Математическое и физическое моделирование волновых полей, связанных с толщей многолетнемерзлых пород.

1.8. Полевые скважинные и наземные исследования волновых полей, связанных с толщей многолетней мерзлоты.

1.9. Обработка и интерпретация полевых материалов.

1.10. Производственные работы с изучением влияния мерзлых толщ с применением стандартных технологий полевых работ

1.11. Результаты и возможности применения стандартных технологий сейсморазведочных работ для изучения и учета влияния верхней части разреза.

2. МНОГОУРОВНЕВАЯ ВЫСОКОТОЧНАЯ СЕЙСМО

РАЗВЕДКА.

2.1. Анализ погрешностей сейсморазведочных работ.

2.2. Методическое решение задачи повышения точности сейсмической съемки.

2.3. Технические решения для полевых работ по технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки

2.4. Раздельное изучение различных этажей геологического разреза.

2.5. Источники сейсмической энергии для изучения ВЧР в районах развития мерзлых толщ.

2.6. Технология обработки и интерпретации материалов многоуровневой сейсморазведки.

2.7. Повышение точности и разрешающей способности сейсморазведки на основе обработки материалов с сохранением высоких частот.

2.8. Примеры применения технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки.

3. ВЫДЕЛЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ

СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН В РАЙОНАХ

РАЗВИТИЯ МЕРЗЛЫХ ТОЛЩ.

3.1. Обоснование возможности и целесообразности выделения и использования вертикальной составляющей поперечных волн.

3.2. Практические примеры выделения и использования вертикальной составляющей поперечных волн.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Многоуровневая высокоточная сейсморазведка в районах развития многолетней мерзлоты"

По прогнозу специалистов Западная Сибирь оценивается в качестве региона, который в первой половине 21 века будет обеспечивать 65 % - 75 % добычи нефти в Российской Федерации и сохранит лидирующее положение в более отдаленном будущем, т.к. на ее территории сосредоточены основные объемы рентабельных ресурсов. Сохранение в будущем лидирующего положения Западной Сибири обусловлено тем, что к 2020 году доля добычи нефти из новых месторождений составит 40 % от доли всех новых месторождений на территории Российской Федерации [Немченко и др., 1998].

Среди геофизических методов поисков и разведки нефтегазоперспективных объектов сейсмический метод является основным методом. В балансе затрат на геофизические методы разведки, на долю сейсморазведки приходится не менее 80 %. В настоящее время в России большая часть нефтегазоразведочных работ ведется в северных районах, характеризующихся широким развитием многолетнемерзлых толщ. Мерзлые осадочные песчано-глинистые породы обладают существенно повышенными скоростями распространения сейсмических волн по сравнению с талыми породами, причем в мерзлых породах имеет место более широкий диапазон различия скоростей в зависимости от гранулометрического состава, чем в талых породах [Джурик, Лещиков, 1973; Зыков, Червинская, 1989; Фролов, Зыков, 1971,1972; Фролов, 1998].

Такие особенности свойств мерзлых пород, перекрывающих объекты поиска и разведки, являются причиной снижения точности сейсморазведки [Гершаник,1968, 1971; Гершаник, Соколова, 1970].

Очевидно, что на эффективность геологоразведочных работ по мере освоения территории существенное влияние оказывает изменение параметров нефтегазопоисковых объектов, особенно уменьшение их размеров, как в плане, так и по амплитуде, в связи с чем требования к точности сейсморазведки постоянно повышаются.

На рис.1 приведены гистограммы распределения нефтеперспективных объектов по площади и по амплитуде, выявленных в различные периоды освоения Западной Сибири.

Рис.1. Статистическое распределение в процентах и в количестве нефтегазо-перспективных антиклинальных объектов по площади (а) и по амплитуде (б), выявленных сейсморазведкой в период с 1986 по 1990 годы (1) и до 1976 (2).

Согласно данным, опубликован ,

1981] подавляющее большинство, а именно 114 или 85,7 % из всех выявленных до 1976 года в Среднеобской области объектов имели площадь более 20 кв.км., и все 133 выявленных объекта имели амплитуду более 25м. По данным более поздних исследований в период с 1986 по 1990 годы из 219 объектов, выявленных сейсморазведкой в различных регионах Западной Сибири, 158 или 72,1% имели площадь менее 10 кв. км и 131 или 59,8% амплитуду менее 15 м [Брехунцов, Бевзенко, 2000].

Приведенные данные красноречиво свидетельствуют о том, что Западная Сибирь находится в стадии глубокого освоения, и ее оставшиеся неосвоенными ресурсы сосредоточены в объектах, имеющих малые площадные размеры и амплитуды.

Объективно существует общая тенденция к снижению коэффициента успешности поисковых работ, который в целом по России в период 19961997 гг. находился на уровне 0,25 - 0,30 (рис.2). Одним из существенных факторов, определяющих снижение коэффициента успешности поисковых работ является неподтверждаемость объектов выявленных сейсморазведкой. Основной причиной неподтверждаемости является низкая точность сейсморазведки [Плотников и др, 1997].

Так, согласно данным Н.Я. Кунина, среднеквадратическая погрешность случайной составляющей сейсмического метода в Среднеобской области Западной Сибири составила ± 25 метров (данные до 1976 г).

Рис.2. Динамика коэффициента успешности поисковых работ [Плотников и др., 1997]

В этой же публикации Н.Я. Кунин приводит таблицу, в которой показана зависимость вероятности правильного обнаружения структур от соотношения между среднеквадратической погрешностью сейсморазведки и их амплитудами. Согласно этой таблице, вероятность правильного обнаружения структур, равных по амплитуде среднеквадратической погрешности составляет 0.41, это означает, что среднестатистически 59% первых скважин, заложенных по таким данным будут неудачными. Если погрешность сейсморазведки в два раза меньше амплитуды структуры, то вероятность ее правильного обнаружения составляет 0,66 - 0,7 это значит, что среднестатистически неудачными могут быть лишь 30-34 % первых поисковых скважин. Таким образом, повышение точности съемки в 2 раза приводит к уменьшению количества неудачных первых скважин в 1,84 раза.

Большое количество крупных и уникальных по размерам объектов обусловило на начальном этапе освоения Западной Сибири высокую рентабельность поиска с применением простейших, а нередко и весьма примитивных методик геофизических исследований. Нередко бурение первых поисковых скважин производилось без сейсмического обоснования.

Обратившись к рисунку 1 нетрудно заметить, что с 1976 по 1990 годы площадь наиболее часто встречающихся поисковых объектов уменьшилась более, чем в 7 раз, а амплитуда - в 3 раза.

Накопление информации о сейсмогеологическом строении Западной Сибири и использование новых технологий и технических средств обеспечило снижение среднеквадратической погрешности в 1,7 раза, и, по оценкам специалистов, в настоящее время она составляет ± 15 м для районов с благоприятными условиями и ± 25 м для сложных районов, характеризующихся развитием мерзлых толщ, обладающих аномальной скоростью распространения сейсмических волн.

Таким образом, если до 1976 года при точности съемки ± 25 м наиболее часто выявляемая структура амплитудой 50 м обеспечивалась вероятностью правильного обнаружения на уровне 0,7 , то в настоящее время при точности ± 15 м наиболее часто встречающаяся структура амплитудой 15 м обеспечивается вероятностью правильного обнаружения на уровне 0.41, т.е. вероятность бурения неудачных первых скважин возросла в 1,7 раза.

Уменьшение вероятности правильного обнаружения структур сейсмическим методом приводит к увеличению вероятности бурения неудачно размещенных скважин, что приводит к удорожанию поисковых работ, и к "замораживанию" финансовых вложений на срок, определяемый возможностью бурения последующих скважин. Стоимость бурения одной поисковой скважины примерно равна стоимости исследования сейсмическим методом от 300 до 900 кв. км территории. На такой территории, как правило, подготавливается к поисковому бурению, по крайней мере, один, а нередко два объекта, на которых будет запланировано бурение от одной до пяти скважин. Неподтверждение выявленного объекта первой скважиной увеличивает стоимость поисковых работ в 1,5-2 раза.

Создавшаяся ситуация делает актуальной проблему экономически целесообразного изменения методики сейсморазведочных работ с целью повышения их точности и на этой основе снижения риска бурения неудачных скважин.

Попытки изменения методики сейсморазведки с целью повышения ее точности ведутся постоянно, и их следствием является постепенное увеличение кратности ОГТ, которая в производственных проектах настоящего времени нередко достигает 60, и радикального уплотнения точек наблюдений путем применения технологии трехмерных многократных наблюдений. Применение упомянутых методик привело к значительному удорожанию сейсморазведочных работ, но при этом не было достигнуто пропорциональное повышение точности.

Можно полагать, что основная причина относительно низкой эффективности примененных новаций кроется в упрощенном подходе к оценке параметров исследуемой среды и особенно изменчивости ее верхней части.

До последнего времени в практике сейсморазведочных работ, выполняемых на территории Западной Сибири бытовало мнение о несущественном влиянии поверхностных условий на точность результатов сейсморазведки. Обусловлено это упомянутым выше обилием крупных и уникальных объектов, обеспечивших на первом этапе высокую рентабельность поисковых работ с применением простейших технологий. И, хотя положение с фондом перспективных объектов резко изменилось в сторону их уменьшения в несколько раз, представление о степени влияния поверхностных неоднородностей осталось практически на прежнем уровне. Именно поэтому, до недавнего времени практически все работы проектировались без выполнения исследований верхней части разреза (ВЧР). В редких случаях выполнялись небольшие объемы опытных работ, в отдельных случаях выполнялся учет влияния верхней части разреза с использованием первых волн на основе материалов стандартных систем наблюдений. Однако, как показывает практика, применяемые приемы не обеспечивают точности, необходимой для подготовки малоамплитудных и малоразмерных объектов к глубокому бурению, следствием чего является снижение эффективности поисковых работ.

Проблема подтверждаемости объектов сейсморазведки в последние годы рассматривается многими исследователями [Кунин, 1981; Корягин, 1993; Растегаев и др., 2000; Брехунцов, Бевзенко, 2000]. Основные выводы исследователей: в связи с тенденцией уменьшения размеров и амплитуд объектов и увеличения глубины их залегания необходимо обеспечивать высокую точность и разрешенность сейсмических материалов и с этой целью детально изучать и учитывать в работах, начиная с полевой методики, строение и акустические свойства верхней части разреза. Для районов широкого развития многолетней мерзлоты проблема подтверждаемости наиболее актуальна в связи с высокой скоростной дифференциацией различных по составу мерзлых пород [Потапов, 1987; Козырев и др., 2003; Гершаник и др., 1972; Логовской, Говоров, 2000].

Проблеме искажений волнового поля при выполнении нефтегазопоисковых работ аномалиями в мерзлых толщах возможности изучения строения мерзлых толщ и учету их влияния на сейсмоструктурные построения уделили внимание многие исследователи [Агафонов и др., 1973; Бембель и др., 1970; Гершаник, 1968, 1971; Гершаник, Соколова, 1970;

Кривокурцев,1974; Лещук, Забелин, 1976; Седов, 1988], однако, до середины 80-х годов XX столетия методологии полевых работ для системного изучения и учета влияния мерзлых толщ создано не было.

Развитие получали, в основном, методы исключения влияния неоднородностей ВЧР в процессе обработки с использованием лишь материалов системы наблюдений, оптимально настроенной на исследование глубинных объектов [Гинодман, 1999; Гинодман, Тимофеев, 2002; Жданович, Монастырев и др. 1983; Захарова и др., 2000; Иоспа и др., 2002; Козырев, Королев, 1993].

Вместе с тем, актуальность изучения многолетнемерзлых толщ обусловлена не только повышением точности сейсморазведки, но и необходимостью промышленного освоения в будущем территорий, на которых выполняются сейсморазведочные работы.

Сейсморазведочные работы в северных районах выполняются с применением тяжелой гусеничной техники и сопровождаются строительством и геодезическим обеспечением временных дорог, просек и переправ, попутное получение любых геокриологических сведений может снизить, в целом, стоимость работ по освоению территории, тем более, что применение сейсморазведки предусмотрено методическим руководством [Изучение., 1992].

В 1983 году трестом Тюменьнефтегеофизика в Ноябрьском районе были начаты первые работы по изучению строения мерзлых толщ, а в 1985 году была сформулирована цель данной работы : разработать методологию нефтегазопоисковых сейсморазведочных работ, включающую методику сбора и обработки полевых сейсмических данных, обеспечивающую в едином процессе изучение с заданной точностью различных глубинных этажей геологического разреза, содержащего сильно изменчивую верхнюю часть, представленную многолетнемерзлыми породами, и глубинную, нефтегазоперспективную часть разреза, с повышением точности глубинных исследований в 1,5-2 раза по отношению к известным методикам.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Исследовать известными сейсмическими методами структуру и акустические свойства мерзлых пород, в том числе в их естественном залегании, и структуру сейсмических волновых полей в районах Западной Сибири, характеризующихся развитием многолетней мерзлоты.

2. На основании выполненных исследований разработать способ полевых работ, удовлетворяющий постоянно растущие требования по точности, обеспечивающий поиск и разведку малоамплитудных и малоразмерных объектов и попутное изучение криолитозоны.

3. Для осуществления разработанного способа создать комплекс полевого оборудования, включающий средства возбуждения и приема сигналов.

4. Разработать основные положения технологии обработки и интерпретации полевых материалов, полученных по новой технологии полевых работ.

5. Организовать широкое внедрение новой технологии в практику полевых сейсморазведочных работ в различных геокриологических зонах Западной Сибири.

6. Осуществить обобщение информации о строении криолитозоны на участках выполненных нефтегазопоисковых сейсморазведочных работ.

Научная новизна выполненных работ состоит в следующем.

1. В соответствии с методологией многоуровневой сейсморазведки, создан способ сейсмической разведки, основанной на совместном применении нескольких приемно-регистрирующих систем, оптимально настроенных на различные глубинные этажи исследований; линейные размеры систем находятся в соответствии с размерами первых зон Френеля на исследуемых глубинных этажах (патент РФ № 1323989) [Бевзенко,1987].

2. Впервые разработан комплекс технических средств, включающий буксируемые косы оригинальной конструкции (авт. св. СССР № 307376 [Бевзенко и др, 1971]; № 329490 [Бевзенко и др., 1972]; № 748315 [Бевзенко,1980]; патенты РФ № 2096811 [а. Бевзенко, 1997]; № 2092873) [б. Бевзенко, 1997]); источники сейсмических волн и механизмы, обеспечивающие их работоспособность (авт. св. № 213360 [Бевзенко, Тишинский, 1968]; № 199440 [Бевзенко, Тишинский, 1967]; № 406176; [Бевзенко, Чертищева,1973]; патенты РФ № 2180446[а. Бевзенко,2002]; № 2179324)[б. Бевзенко, 2002]); станция взрывного пункта с контролем параметров ВЧР в зоне возбуждения и глубины точки взрыва (патент РФ № 2142149 [Бевзенко и др., 1999]) и обеспечивающая, без снижения производительности в процессе полевых работ, сбор большого объема полевой информации, необходимой для повышения точности сейсмической съемки и попутного изучения строения криолитозоны.

3. Впервые разработана методология сбора и обработки сейсмических данных, обеспечивающая повышение точности и разрешающей способности сейсморазведки на основе многоуровневой сейсморазведки и многозональной обработки сейсмических данных [г. Бевзенко, Долгих, 1995].

4. Впервые обоснована возможность выделения и использования вертикальной составляющей поперечных волн в районах развития мерзлых толщ и получены экспериментальные результаты [г. Бевзенко, Долгих, 2003].

5. Впервые в Западной Сибири выполнено изучение строения и свойств мерзлых толщ на различных участках нефтегазопоисковых работ общей площадью более 7000 квадратных километров.

Практическая ценность работы.

В условиях неуклонного уменьшения амплитуд и горизонтальных размеров оставшихся не разведанными нефтегазоперспективных объектов, разработанная технология многоуровневой высокоточной сейсморазведки является перспективным методом сейсморазведочных работ, [в. Бевзенко, Долгих, 2003], позволяющим в сложных условиях снизить общие расходы на разведку запасов нефти и газа и на их добычу. Наряду с повышением точности нефтегазопоисковых работ разработанная технология позволяет попутно получать и накапливать знания о строении и свойствах верхней части разреза, включая многолетнюю мерзлоту [Бевзенко, 1989,1999].

Получаемые попутно дополнительные знания необходимы при проектировании объектов, связанных с освоением и эксплуатацией выявленных месторождений, кроме того, они могут быть использованы в фундаментальных научных исследованиях.

Дополнительная информация, получаемая по технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки, составила базу для развития новых методик в сейсморазведке, таких как способ учета отражений с малыми временами задержки [а. Долгих, 2001]; и способ обработки сейсмических данных с сохранением высоких частот [Бевзенко, Долгих, 1995].

С применением разработанной технологии выявлены существенные систематические несоответствия между задокументированными персоналом полевых партий и фактическими глубинами возбуждения волн, влияющие на достоверность оценки параметров волнового поля, на точность сейсмоструктурных построений, и на экономические показатели работ.

Обоснована возможность выделения и использования вертикальной составляющей поперечных волн [г. Бевзенко, Долгих, 2003], что позволит исследовать фондовые материалы на предмет выявления скоплений газа на малых глубинах, а за счет некоторого увеличения объема проектируемых полевых сейсморазведочных работ выявить районы, перспективные для постановки работ с многокомпонентной регистрацией сейсмического волнового поля.

Реализация работы.

В течение последних 7 лет ежегодно в зимний полевой сезон по разработанной технологии выполняются исследования на двух-четырех разведочных площадях.

Налажено заводское производство оборудования, разработаны программы и технологии обработки полевых материалов. По технологии многоуровневой сейсморазведки исследовано 10 площадей с построением на каждой площади карт и схем, характеризующих строение и свойства многолетней мерзлоты.

Результаты работ переданы заказчикам в виде локальных баз исходных данных и результатов обработки и интерпретации. Во всех случаях использования разработанных технологий достигнуто полутора-двух кратное снижение погрешности сейсмогеологических построений.

Начаты работы по выделению, обработке и интерпретации поперечных волн в комплексе с продольными.

Апробация работы

Результаты работы были доложены на VII Всесоюзной научно-технической геофизической конференции (Львов, 1972) [Бевзенко, 1972]; на II Международной конференции по мерзлотоведению (Норвегия, Тронхейм, 1988) [Мельников и др, 1988]; на Международном симпозиуме "Геокриологические исследования в арктических районах" (Ямбург, 1989) [Бевзенко, 1989]; на Международной геокриологической конференции "Мониторинг криосферы" (Пущино, 1999) [Бевзенко, 1999]; на Международной геофизической конференции SEG (Москва, 1992) [Гутаров и др, 1992]; на Международной геофизической конференции ЕАГО (Санкт-Петербург, 1995) [Бевзенко, Долгих, 1995]; на семинарах Тюменского регионального отделения ЕАГО (Тюмень, 2000, 2001, 2003) [Бевзенко, Долгих, 2000, 2001, 2003]. Основные результаты опубликованы в журналах "Геология нефти и газа"; "Нефть и газ Тюмени"; "Геология и геофизика";

Труды ЗапСибНИГНИ"; "Территория Нефтегаз"; "Проблемы нефти и газа Тюмени";"Труды Куйбышев НИИНП" По теме диссертации опубликовано 26 статей, получено 13 авторских свидетельств и 9 патентов.

Использованный фактический материал и личный вклад автора.

Все материалы, связанные с новыми исследованиями и разработками, получены в результате опытных и производственных работ, спланированных, спроектированных лично автором по его идеям и изобретениям, либо сотрудниками под непосредственным научным руководством автора.

Фактическими материалами явились результаты сейсмических исследований на 14 разведочных участках общей площадью 4000 кв.км, послужившие обоснованием для создания технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки и исследования на 10 участках общей площадью более 3000 км по разработанной технологии.

Основные защищаемые положения.

1. Исследование особенностей сейсмогеологических условий в районах развития многолетней мерзлоты и создание на этой основе методологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки, обеспечивающей наряду с повышением точности нефтегазопоисковых работ попутное изучение криолитозоны.

2. Создание и внедрение в практику производственных нефтегазопоисковых сейсморазведочных работ производственной технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки.

3. Разработка технологии выделения и использования вертикальной составляющей поперечных волн в районах развития многолетней мерзлоты.

Благодарности.

Автор выражает искреннюю признательность талантливому конструктору И. А. Уколову, воплотившему в металл все идеи автора на начальной стадии работ; группе специалистов Института геологии и геофизики СО АН СССР под руководством Л.Д. Гика, выполнившей физическое и математическое моделирование волновых полей при наличии мерзлых толщ; талантливому геофизику Ю. Н. Долгих, воплотившему в программы и компьютерные технологии большинство геофизических разработок автора, а так же выполнившего углубленную разработку одного из направлений технологии многоуровневой сейсморазведки - методики повышения точности сейсморазведки на основе учета волн-спутников с малыми временами задержки.

Реализация работы была бы невозможной без идейной поддержки академика Н.Н. Пузырева, без инициативы Главтюменьгеологии в лице Л.Г.Цибулина, треста Тюменнефтегеофизика в лице И. М. Довгополюка, А. К. Шмелева, Ю. А. Курьянова, Института криосферы Земли СО РАН в лице академика В.П. Мельникова, а также без активной поддержки Сибирского научно-аналитического центра в лице А. М. Брехунцова, Ю. М. Ильина, А. П. Корикова и Администрации Ямало-Ненецкого автономного округа в лице С. В. Гмызина и С. Г. Кекуха.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Бевзенко, Юрий Петрович

Выводы.

1. При благоприятных условиях из материалов сейсморазведки с использованием вертикальных сейсмоприемников возможно выделение вертикальной составляющей поперечных волн.

2. Результаты экспериментальной обработки материалов показывают, что увеличение мощности газовой залежи в пласте и, возможно, ореолы газонасыщенности флюида над газовыми залежами отображаются в виде аномалий комплексного параметра сейсмического волнового поля, совмещающего временные и амплитудные характеристики продольных и поперечных волн.

3. Существует возможность использования фондовых материалов традиционных сейсморазведочных работ МОВ-ОГТ 2D и 3D для выделения и интерпретации поперечных волн с целью решения следующих задач:

3.1. Прямые поиски залежей газа в отложениях сеномана и выше.

3.2. Сбор информации для проектирования рациональной методики сейсморазведочных работ, с комплексным использованием продольных и поперечных волн с минимизацией затрат на полевые работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. По материалам всех выполненных работ автором разработана методология нефтегазопоисковых сейсморазведочных работ, включающая методику сбора и обработки полевых сейсмических данных, обеспечивающую в едином процессе изучение с заданной точностью различных глубинных этажей геологического разреза, включающего сильно изменчивую верхнюю часть разреза, представленную чередованием талых и мерзлых пород и глубинную нефтегазоперспективную часть.

На рис.65 показаны участки, на которых были поставлены работы по разработанным автором технологиям.

Выделяется 3 этапа разработки и внедрения технологий.

1-й этап - исследования с применением стандартных систем наблюдений МОВ-ОГТ;

2-й этап - многоуровневая сейсморазведка с применением дополнительной мобильной приемно-регистрирующей системы;

3-й этап - многоуровневая сейсморазведка с экспериментами по выделению и использованию вертикальной составляющей поперечных волн.

2. На основе разработанной методологии выполнено исследование строения и свойств мерзлых толщ на территории нефтегазопоисковых работ в их естественном залегании и оценены технические возможности и ограничения применяемых стандартных технологий сейсморазведочных работ для изучения аномалий верхней части разреза и учета их влияния при обработке полевых данных.

3. На основе выполненных исследований разработана новая методика полевых работ - многоуровневая высокоточная сейсморазведка, основанная на совместном применении нескольких приемно-регистрирующих систем, различающихся по техническим параметрам.

4. Для практической реализации разработанной методики создан и воплощен в реальность комплекс полевого оборудования, включающий станцию взрывного пункта, совмещенную с сейсмической приемноу.I - 1 Cr>-3 Ш||-5

Рис.65. Схема размещения участков изучения мерзлых толщ в процессе нефтегазопоисковых работ. 1- границы районов Тюменской области; 2- граница между центральной и северной геокриологическими зонами; 3,4,5 - участки изучения мерзлых толщ; 3 - по материалам стандартной технологии нефтегазопоисковой сейсморазведки; 4,5 - по материалам многоуровневой сейсморазведки, 5 - участки опытных работ по обработке и интерпретации поперечных волн. регистрирующей системой на основе буксируемых кос, а также источниками волн для применения в особых условиях крайнего севера.

5. Под руководством автора разработана технология обработки материалов многоуровневой высокоточной сейсморазведки, основанная на последовательном (сверху вниз) исследовании и учете влияния аномалий сейсмогеологического разреза.

6. Методология многоуровневой сейсморазведки обеспечивает развитие новых направлений - учета влияния волн-спутников с малыми временами задержками, обработки с сохранением верхних частот, что позволяет еще более повысить точность и разрешающую способность результатов работ.

7. Разработанная технология внедрена в практику сейсморазведочных работ в северных районах Тюменской области.

8. По результатам внедрения постоянно накапливаются материалы, характеризующие качество исполнения проектов полевых работ и знания о строении и свойствах мерзлых толщ в районах нефтегазопоисковых работ, которые могут быть использованы при проектировании инфраструктуры промыслов, а также в научных целях.

9. Автором выдвинута и частично реализована идея выделения и использования вертикальной составляющей поперечных волн, это направление может быть использовано для прямого прогноза газонасыщения пластов, залегающих на глубине до 1300 метров.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Бевзенко, Юрий Петрович, Тюмень

1. Алексеев А.С., Михайленко Б.Г. «Нелучевые» эффекты в теории распространения сейсмических волн». Ж. Доклады Академии наук. Том 267 №5, 1982. с.1079-1083.

2. Андреев П.С., Кузнецов В.Л.,Черепанов И.Г. Сейсморазведочный наземный бон. А.С. 207414, кл.42с, 42, заявл. 25.02.1966, опубл.22.12.1967, бюлл.№2.

3. Баулин В.В. Многолетнемерзлые породы нефтегазоносных районов СССр. -М.: Недра, 1985 -176с.

4. Бевзенко Ю.П., Тишинский Ф.С. Устройство для возбуждения сейсмических волн. Авт.свид. № 199440,кл.42.с.42, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1967.Бюлл.№15.

5. Бевзенко Ю.П., Тишинский Ф.С. Способ возбуждения оейсмических колебаний. Авт.свид. № 213360,кл.42.с.42, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1968.Бюлл.№10.

6. Бевзенко Ю.П., Лукьянов Н.Н. К вопросу о применении точечных сейсмических наблюдений для изучения заболоченных районов ЗападноСибирской низменности. // Труды Куйбышев НИИНИ,вып.37,Куйбышев,1968.

7. Бевзенко Ю.П., Тишинский Ф.С. Способ накопления сейсмических сигналов на магнитном носителе. Авт.свид. № 269503,кл.42.с.42, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1970.Бюлл.№15.

8. Бевзенко Ю.П., Ребрин А.В., Уколов И.А., Тишинский Ф.С. Сухопутный сейсморазведочный бон. //авт.св. 307376, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1971.бюлл.№23.

9. Бевзенко Ю.П. Критерий исключения отсчетов с небольшими дисперсиями помех при накоплении сигналов. Э.И.Серия №75,ВИЭМС,М., 1971,4 с.

10. Бевзенко Ю.П., Салтанов А.К., Уколов И.А. Транспортер сейсмических приемников.//авт.св.329490, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1972,бюлл.№7.

11. Бевзенко Ю.П. Экономичность группирования сейсмоприемников и оценка применимости невзрывных источников.//Нефть и газ Тюмени; Тюмень, 1972, вып. 15, с.69-71.

12. Бевзенко Ю.П., Уколов И.А., Долгих И.И. Комплексная механизация полевых сейсмических работ на основе применения невзрывных источников возбуждения.//Экспресс-информация. Серия 5,ВИЭМС, М.Д972.,с.З-4.

13. Бевзенко Ю.П., Белкина В.А. Вопросы оптимизации методики полевых работ с использованием ЭВМ.//Проблемы нефти и газа Тюмени/Тюмень. 1973, вып. 17, с. 3-4.

14. Бевзенко Ю.П., Чертищева В.Н. А.с. № 406176 кл. GOIV 1/26. Устройство управления генератором сейсмических волн. Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. № 45, 1973.

15. Бевзенко Ю.П. Методика сейсморазведочных работ на севере Тюменской области с применением невзрывных источников возбуждения.//разведочная геофизика СССР на рубеже 70-х годов.,М.,Недра 1974.,с.82-85.

16. Бевзенко Ю.П., Белкина В.А. Поиск сейсмических групп из равночувствительных приемников с переменным шагом.//Труды ЗАПСИБНИГИИ, вып.78,Тюмень 1974,с.13-78.

17. Бевзенко Ю.П., Кондаков В.Г. О группировании сейсмоприемников в сейсморазведке.//Проблемы нефти и газа Тюмени; Тюмень, 1974, вып.22, с.3-4.

18. Бевзенко Ю.П., Белкина В.А. Оптимальное группирование сейсмических приемников и источников с переменным шагом. Тр.

19. ЗАПСИБНИГИИ,вып. 105 .Тюмень, 1975,с. 144-153.

20. Бевзенко Ю.П.,Уколов В.А. Устройство для возбуждения сейсмических волн .Авт. свид. №457953, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1975. Бюлл. № 3.

21. Бевзенко Ю.П., Шангин B.C. А.с. № 462153 кл. GOIV 1/24. Устройство управления генератором сейсмических волн. Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. № 8, 1975.

22. Бевзенко Ю.П., Востров Н.Н. А.с. № 472316 кл. GOIV 1/24. Устройство управления генератором сейсмических волнОткрытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. № 20,1975.

23. Бевзенко Ю.П., Уколов И.А. А.с. № 504162 кл. GOIV 1/14. Ловильно-спусковое устройство источника сейсмических волн. Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. № 7, 1976.

24. Бевзенко Ю.П., Иванов В.И., Луцкин В.И. Некоторые особенности сейсмического волнового поля в северных районах Западной Сибири. Труды. Зап. Сиб. науч. исслед. геологоразвед. нефт. ин-та, вып. 114, 1977, с.102-106.

25. Бевзенко Ю.П. Транспортер сейсмических приемников-новое эффективное средство механизации полевых сейсморазведочных работ.// Новые методы обработки сеймических и других геофизических материалов на севере Тюменской области./вып. 114.-Тюмень, 1977,с.88-95.

26. Бевзенко Ю.П. Транспортер сейсмических приемников//авт. св.№748315, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1980,бюлл.№26.

27. Бевзенко Ю.П. Опыт эксплуатации поверхностного вибрационного источника СВА-10-100 в условиях Западной Сибири. в кн.: Вибросейсмические методы исследования земли. Новосибирск, Наука, СО АН, СССР, 1982, с.27-33.

28. Бевзенко Ю.П. А.с. № 949575 кл. GOIV 1/00. Способ сейсмической разведки. Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. № 29, 1982.

29. Бевзенко Ю.П. А.с. № 1056103 кл. GOIV 1/09. Сейсмический вибратор. Открытия. Изобретения. № 43, 1983.

30. Бевзенко Ю.П. Суперпозиция вибрационных сигналов при перемещении источников с постоянной скоростью.// Геология и геофизика №9., Академия наук СССР./Новосибирск.1983.

31. Бевзенко Ю.П. Селекция вибрационных сейсмических сигналов путем изменения расстояний между источниками в процессе возбуждения.// Геология и геофизика №11, Академия наук СССР./Новосибирск.1985.

32. Бевзенко Ю.П., Чичинин И.С. А.с. № 1262434 кл. GOIV 1/053. Способ возбуждения поперечных волн. Открытия. Изобретения. № 37, 1986.

33. Бевзенко Ю.П. Способ сейсмической разведки.// Патент РФ № 1323989,кл. G01V1/16, Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1987г.,бюлл.№26.

34. Бевзенко Ю.П., Мельников В.П., Девяткин В.Н. Тепловой поток и особенности криолитозоны в Западной Сибири.// II Международная конференция по мерзловедению. Тронхейм, 1988 г, т.1. с.815.

35. Бевзенко Ю.П. Особенности методики сейсморазведочных работ на нефть и газ в районах развития криолитозоны. Геокриологические исследования в арктических районах. Международный симпозиум СССР,-Ямбург,1989г.//выпуск 4-с,122-129.

36. Бевзенко Ю.П. Пат. № 2046373 кл. GOIV 1/04. Станция взрывного пункта. Изобретения. № 29, 1995.

37. Бевзенко Ю.П. Пат. № 2061245 кл. GOIV 1/16. Сейсмическая коса. Изобретения. № 15, 1996.

38. Бевзенко Ю.П. Способ сейсмической разведки. Пат. № 1669296. Изобретения. № 16, 1996.

39. Бевзенко Ю.П. Брехунцов A.M., Долгих Ю.Н. Кориков А.П. Станция взрывного пункта. //Патент РФ № 2142149, Изобретения. 1999г., бюлл.№33.

40. Бевзенко Ю.П., Долгих Ю.Н. О проблеме объективной оценки точности сейсморазведочных работ.// Геолого-геофизическая научно-практическая конференция, ТюменьОЕАГО, Тюмень, 2001 г. Тезисы докладов и выступлений.

41. Бевзенко Ю.П. Свид. на полез, модель. № 21459 ют. GOIV 1/104. Станция взрывного пункта. Изобретения. Полезные модели. № 2, 2002.

42. Бевзенко Ю.П., Долгих Ю.Н., Зозуля В.А. О различии теоретических оценок эффективности группирования источников (приемников) для симметричных и несимметричных импульсов. //Изв. вузов. «Нефть и газ», 2003, № 4, с.6-9.

43. Бевзенко Ю.П., Долгих Ю.Н. Верное оружие геолога многоуровневая высокоточная сейсморазведка. // Журнал «Территория НЕФТЕГАЗ», 2003г., № 4, с.14.

44. Бембель P.M., Межаков В.М., Музыченко Б.И. О модели среды в зонах растепления многолетнемерзлых пород.// Нефть и газ Тюмени: Науч.-техн. сб. 1970. №7, с. 18-20.

45. Близнецов М.Т. Исключение реакции верхней части разреза по сейсмограммам общего пункта приема. // Геофизика 5/1997., с.32-37.

46. Брехунцов А.М., Бевзенко Ю.П. Об экономике и технологии поисков нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири / Геология нефти и газа.-2000г.-№3.-с58-62.

47. Геокриологическое районирование Западно-Сибирской плиты./ Трофимов В.Т., Баду Ю.Б., Васильчук Ю.К. и др. М.:Наука,1987г.-222с.

48. Гершаник В.А. О распознавании мерзлых пород с помощью сейсморазведки./ Тр.Гипротюменьнефтегаза и ЗапСибНИГНИ,1968г.Вып.6,-с.71-80.

49. Гершаник В.А., Соколова JI.A. Некоторые данные об изменении средней скорости распространения сейсмических волн в многолетнемерзлых породах в связи с изменением их мощности // Нефть и газ Тюмени: Науч.-техн. сб. 1970 №8. с.13-15.

50. Гершаник В.А. Влияния реликтовой мерзлоты на эффективность детальных сейсморазведочных работ в районе широтного Приобья // Нефть и газ Тюмени: Науч.-техн. сб. 1971 №11. с. 1-4.

51. Гершаник В.А., Медведев А.Д., Митьков Л.Г. К проблеме поиска малоамплитудных поднятий в районах развития многолетней мерзлоты./ Методика сейсморазведки в Западной Сибири.-Новосибирск:Наука,1972г.-сЗ5-39.(Тр.ЗапСибНИГНИ.Вып.64).

52. Гинодман А.Г. Об изучении ВЧР при сейсморазведочных работах 2D и 3D. //Геофизический вестник, 8/1999, с.15-18.

53. Гинодман А.Г., Тимофеев В.В. Об изучении ВЧР при площадных работах МОГТ. //Геофизический вестник, 8/2002, с.5-8., ВНИИгеофизика.

54. Долгих Ю.Н. Влияние изменений формы сейсмического сигнала на точность сейсмоструктурных построений. Журнал "Нефть и газ", №2, 2003.

55. Девяткин В. Н. Тепловой поток криолитозоны Сибири.//Новосибирск., Наука, 1993.

56. Жданович В.В., Монастырев Б.В., Борисов Г.Б., Шаталов Г.Г. Способы и методика решения кинематических задач сейсморазведки в условияхсложного строения ВЧР. // Труды 28 Международного геофизического симпозиума. Балатонсемеш, Венгрия. 1983., с.219-235.

57. Захарова Г.А., Колесов С.В., Потапов О.А., Иноземцев А.Н. Определение среднечастотной компоненты остаточных статистических сдвигов сигналов по фрагментам отраженных волн. //Геофизика, № 1, 2000, с. 10-24.

58. Зыков Ю.Д., Червинская О.П. Акустические свойства льдистых грунтов и льда. \\ М.: Наука, 1989 г.-133с.

59. Иоспа В.М., Баринова Е.А., Васильев В.В., Игуменов В.М. Применение современных методов учета скоростных аномалий с целью повышения достоверности структурных построений. //Геофизика спец. вып. 2002г., с.13-16.

60. Кунин Н.Я. Подготовка структур к глубокому бурению для поисков залежей нефти и газа. \\ М.: Недра, 1981 г. -134с.

61. Козырев B.C., Королев В.К. Определение и коррекция статистических поправок в методе многократного профилирования при наличие протяженных неоднородностей. // Обзор ВИЭМС, Региональная разведочная и промысловая геофизика, М., 1979, с.66-70.

62. Козырев B.C., Королев В.К. Интерактивная методика коррекции статистических поправок для условий сложного строения ВЧР.// Геофизика, 3/1993,с.13-19.

63. Козырев B.C., Жуков А.П., Короткое И.П., Жуков А.А.,Шнеерсон М.Б.

64. Учет неоднородностей верхней части разреза в сейсморазведке. Современные технологии.//М.: ООО "Недра-Бизнесцентр",2003.-227 с.:ил.

65. Конторович А.Э., И.И. Нестеров., Ф.К. Салманов и др. Геология нефти и газа Западной Сибири.//Гл.4 Палеогеография, палеобио- и палеофитоценозы.,Москва, Недра, 1975.,с.224-263

66. Корягин В. В. Сейсморазведка нефтегазоперспективных структур малого размера.// М., Недра., 1993.

67. Кравченко А.Д., Молоканов Г.И. распределение сейсмической энергии и направленность изучения при невзрывном возбуждении на поверхности. Изв. выс.уч.зав. Геол. и разв. №7,м., 1974 с. 144-150.

68. Кривокурцев В.И., Млотэк В.И., Ряписов В.Н. и др. Перспективы применения метода ОГТ в Енисей-Хатангском прогибе.// Материалы по геологии и полезным ископаемым красноярского края. Красноярск, 1972.,вып. 8. ,с. 120-125.

69. Кривокурцев В.И. Выявление скоростных неоднородностей разреза при сейсморазведке MOB в районах распространения многолетнемерзлых пород.//

70. Регион., развед. и промысл. геофизика: экспресс-информ./ВИЭМС.1974.№1,с.22-32.

71. Кривокурцев В.И., Казаис В.И., Млотэк В.И.,Тальвирский Д.Б. Сейсмические исследования при поисках и разведке малоамплитудных структур в зоне развития многолетнемерзлых пород.//Разведочная геофизика СССР на рубеже 70-х годов./М.,Недра.,1974,с.589-593.

72. Интерпретация данных сейсморазведки. Справочник / под редакцией Потапова О.А. -М.: Недра, 1990.-488с.

73. Кузнецов B.JL, Кондрашев В.А., Рувинский J1.J1. О повышении производительности труда в сейсморазведке на основе внедрения наземных бонов.// Разведочная геофизика М., Недра, вып 6, 1965, с.ЗЗ.

74. Лаврик А.С., Геништа А.Н. Интерпретационный подход к учету неоднородностей ВЧР при обработке 2D- и ЗБ-сейсморазведки ОГТ на территории Западной Сибири. // Геофизика, 1/2001, с.61-63.

75. Лещук Ф.А.,Забелин Ю.М. Учет скоростных неоднородностей ВЧР при сейсморазведке MOB на севере Западно-Сибирской плиты.//Геология и геофизика. 1976.,№2,с.151-155.

76. Логовской В.И., Говоров С.С. Повышение достоверности сейсморазведочных данных в зонах развития многолетнемерзлых пород. // Геофизический вестник.-ЕАГО, 2000 г.- №2.-с.8-13.

77. Мельников В.П., Девяткин В.Н., Бевзенко Ю.П. Тепловой поток и особенности криолитозоны в Западной Сибири. \\ II Международная конференция по мерзлотоведению.-Тронхейм, 1988 г., т.1,-815 с.

78. Мешбей В.И. Методика многократных перекрытий в сейсморазведке. М.:Недра,1985.,с.264.

79. Молоканов Г.И., Кравченко А.Д. Влияние инертной массы сейсмического вибратора на амплитуду и фазу упругих колебаний. в кн. Прикладная геофизика, вып.76., м. «Недра»,1974, с.104-110.

80. Монастырев Б.В. Оптимизация глубинных построений по площади на основе подбора модели ВЧР. // Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной сибири. Тюмень. 1985г., с.43-45.

81. Монастырев Б.В., Козак В.Б., Базаев А.И., Монастырев В.Б. Технология учета приповерхностных неоднородностей и результаты ее применения на севере Западной Сибири.// Геофизика 5/2002., с. 15-20.

82. Некрасов И.А., Коновальчик Н.Г., Семенова Г.В., Скорбилин Н.А.

83. История геокриологического исследования Западной Сибири.\\ Новосибирск : Наука. Сиб. отд-е, 1990 г.-270с.

84. Немченко Н.Н., Зыкин М.Я., Пороскун В.И., Гутман И.С.

85. Проблемы оценки промышленных запасов нефти и газа в России» Геология нефти и газа 1998, №4, с4-9.

86. Палагин В.А., Попов А.Я., Дик П.И. Сейсморазведка малых глубин. //Москва, «Недра», 1989г., 300 е., ил.

87. Плотников А.А., Медведев Н.Ф., Плотников Д.А. «К методике оценки результатов и планирования геолого-поисковых работ « Геология нефти и газа 1997, №7.с.39-42.

88. Пузырев Н.Н. Интерпретация данных сейсморазведки методом отраженных волн.// Москва, 1959 г.

89. Пузырев Н.Н. Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию /РАН, Сиб. отд., Объед. ин-т геологии, геофизики и минералогии. Науч. Ред. Д.г.-м.н. И.Р. Оболенцева. Новосибирск: Изд-во СО Ран, НИЦ ОИГГМ, 1997.-301с.

90. Пузырев Н.Н., Тригубов А.В., Бродов Л.Ю., и др. Сейсмическая разведка методом поперечных и обменных волн/-М.: Недра, 1985,- 277с.

91. Потапов О.А. Технология полевых сейсморазведочных работ. М.: Недра, 1987,-309с.

92. Растегаев А. В., Галкин В. И., Галкин С. В. Прогноз подтверждаемое™ структур, подготовленных сейсморазведкой к глубокому нефтепоисковому бурению.//Пермь, Перм. гос. техн. ун-т. 2000.

93. Саварренский Е.Ф. «Сейсмические волны». М. Недра, 1972.

94. Седов Б.М. Сейсмические исследования в районах вечной мерзлоты.//М.: Наука,1988.-180C.-ISBN 5-02-005949-8

95. Спасский Б.А., Митюнина И.Ю. Использование первых волн в сейсморазведке методом отраженных волн для изучения верхней части разреза. //Разведочная геофизика, 5/1992, Геинформмарк.

96. Старков М.А. Динамическая контактная задача для поршня, лежащего на упругом полупространстве Сб.Измерительная аппаратура для разведочной геофизики. СО АН СССР, Новосибирск, 1973,с.79-87.

97. Трофимов В.Т., Баду Ю.Б., Васильчук Ю.К. и др. О содержании и методике составления мерзлотных карт Западно-Сибирской плиты.//Природные условия Западной Сибири. Изд-во Московского университета.,1983.с.185-200.

98. Фролов А.Д., Зыков Ю.Д. Особенности распространения упругих волн в мерзлых горных породах.//Изв. Высших уч.зав. Геология нефти и газа,-М.:Наука,1971г.-№11.-е.80-87.

99. Фролов А.Д., Зыков Ю.Д. Особенности распространения упругих волн в мерзлых горных породах.//Изв. Высших уч.зав. Геология нефти и газа,-М.:Наука,1972г.-№10.-с. 136-142.

100. Фролов А.Д. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино.ОНТИПИЦРАН, 1998.-515с.

101. Хуторской М.Д. Тепловой поток в областях структурно-геологических неоднородностей. М.: Наука, 1982. 77 с.

102. Чичинин И.С. исследование механизма формирования продольных и поперечных сейсмических волн источником, заданным в виде осциллирующего шара. Сб. Измерительная аппаратура для разведочной геофизики. СО АИ СССР, Новосибирск, 1973.с.3-20.

103. Чичинин И.С. О методике испытаний невзрывных источников сейсмических сигналов в кн. Вибрационная сейсморазведка на поперечных волнах. Труды СНИИГГИМСа и ин-та Геологии и геофизики СО АН СССР, Новосибирск, 197. с. 118-132.

104. Цытович Н.А. Механика грунтов. «Высшая школа», м.,1973. 280 стр.

105. Шмелев А.К., Бованенко В.Д., Краев А.Г. Сейсморазведочный бон. Авт.свид.№170175 кл.42с,42. Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки. 1965.

106. Шмелев А. К., Мегеря В. М. Опыт работ с сухопутным сейсморазведочным боном. //В Геофизическом сборнике, М., Недра, 1971, с 5760 //Труды Зап.-Сиб. науч.-исслед. геологоразвед. нефт. ин-та, вып. 25.

107. Шнеерсон М.Б. Поведение грунтов под действием динамических грузов. Экспресс-информация. Серия IX: Региональная, разведочная и промысловая геофизика, вып.3,1974 с.21-37.

108. Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки. /Под ред.: М.Б. Шнеерсона., М: ОАО «Издательство Недра», 1998. 527с.: ил.

109. Н.А.К. Edelmann «Shover Shear Wave generation by Vibration Ortogonal to the Polarization», Geophysical Prospecting, 1981, 29,pp/541-549

110. J.W.M. Dankbaar «The Wavefield Generation by Two Vertical Vibration in Phase and Counterphase». Geophysical Prospecting? 31,1983, p.p. 873-887.