Разработка методики исследований, способов обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки для мониторинга месторождений

Адиев, Рустем Явдатович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка методики исследований, способов обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки для мониторинга месторождений
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики исследований, способов обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки для мониторинга месторождений"

Адиев Рустем Явдатович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ, СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ СКВАЖИННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ДЛЯ МОНИТОРИНГА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2005

Работа выполнена в ОАО «Башнефтегеофизика»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

Валиуллин Рим Абдуллович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Кнеллер Леонид Ефимович

Защита диссертации состоится «30» сентября 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 520.020.01 при открытом акционерном обществе научно-производственная фирма «Геофизика» по адресу: 450005, г. Уфа, ул. 8-Марта, 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика»

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Служаев Владимир Николаевич

Ведущая организация: ОАО «Когалымнефтегеофизика»

Автореферат разослан «29» август

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук

Д.А. Хисаева

4000Ъ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Применение метода вертикального сейсмического профилирования (ВСП в современной терминологии является синонимом термина «скважинная сейсморазведка») для детального изучения око-лоскважинного пространства было связано, прежде всего, с выходом поисков нефтяных и газовых месторождений в районы с весьма сложными сейсмогеологическими условиями, где наземная сейсморазведка оказалась недостаточно эффективной и возрос риск бурения непродуктивных скважин. Экономический кризис 90-х годов в России в еще большей мере обострил проблему рентабельности бурения и вызвал резкое повышение спроса на работы методом

Сейсмические наблюдения в скважине в силу специфики наблюдений и физики сейсмических процессов позволяют получить более точные и более разрешенные сейсмические разрезы по сравнению с наблюдениями на поверхности. Точная глубинная привязка результатов ВСП к данным ГИС позволяет экстраполировать результаты ГИС по латерали на расстояние до 1000 м и более от скважины и детально изучить изменение строения продуктивной части разреза.

В связи с отличием упругих свойств водонасыщенных, нефте-насыщенных и особенно газонасыщенных коллекторов от слабопористых пород и наличием тесной связи между скоростью и плотностью среды в последнее время интенсивно развиваются приемы изучения методом ВСП маломощных сложнопостроенных коллекторов, прогноза контуров нефтяных и газовых залежей в около-скважинном пространстве. Перспективным направлением использования вертикального сейсмического профилирования является развитие технологий контроля за разработкой месторождений нефти и газа, изменением в процессе эксплуатации положения ВНК, ГНК, ГВК, контуров обводнения и т.д. Решение этих чрезвычайно актуальных задач существенно влияет на экономическую и геологическую эффективность разведочного и эксплуатационного бурения и эффективность последующей разработки месторождений. Успех решения в значительной мере определятся возможностью используемых программных средств обработки и интерпретации данных в обеспечении высокой точности анализа динамических параметров отражений. ■

ВСП.

7№ НАЦИОНАЛЬНАЯ!

1ИМИ0ТЕКА |

Целью работы является разработка методики исследований, способов обработки и интерпретации данных ВСП, обеспечивающих решение задач мониторинга нефтегазовых месторождений.

Основные задачи исследований:

- разработка способов повышения точности и технологичности определения скоростных характеристик разреза и реализация их в виде программного модуля;

- усовершенствование способа корректирующей фильтрации с целью обеспечения качества результата обработки, удовлетворяющего решению задачи мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП;

- усовершенствование алгоритма и программы расчета цифровых фильтров с целью обеспечения повышенной равномерности амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания составляющих спектра колебаний и более глубокого подавления вне полосы пропускания с сохранением линейности фазовой характеристики и за счет этого повышение точности выделения и анализа динамических характеристик полезных волн;

- разработка способа и методики обоснования систем наблюдений, обеспечивающих качественное выделение полезных волн в широком диапазоне частот с применением современных программных средств;

- разработка технологии контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод при разработке нефтегазовых месторождений;

- опробование разработанных приемов и программ на практике, внедрение результатов работы в ОАО «Башнефтегеофизика».

Научная новизна работы:

-разработаны способы, повышающие точность определения первых вступлений и точность расчета скоростных характеристик разреза по данным ВСП, уменьшающие относительную погрешность определения интервальной скорости;

- усовершенствован способ корректирующей фильтрации для решения задачи мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП;

- усовершенствован алгоритм расчета цифровых фильтров, повышающий равномерность частотной характеристики в полосе выделения полезного сигнала и снижение глубины подавления помех вне полосы пропускания;

- предложен новый способ обоснования систем наблюдений для обеспечения качественной регистрации полезной информации и последующего выделения отраженных волн в широком диапазоне частот, основанный на связи интервала наблюдений по глубине, шага дискретизации записи с характеристиками (структурными и физическими) геологического разреза;

- разработана технология контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод при разработке нефтегазовых месторождений по данным скважинной сейсморазведки (патент RU 2244321).

Основные защищаемые положения:

- способы обработки данных скважинной сейсморазведки, к повышающие точность расчета кинематических и динамических

характеристик разреза для решения задач мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП;

- методика обоснования систем наблюдений, обеспечивающих регистрацию колебаний с более высоким отношением сигнал / помеха в расширенном диапазоне частот;

-технология мониторинга разработки нефтегазовых месторождений по данным скважинной сейсморазведки, позволяющая контролировать пространственное положение фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод и интегрально оценивать динамику пластовых давлений по объекту в целом и его локальным участкам в частности.

Реализация результатов исследований и практическое значение работы

Разработанная технология мониторинга нефтегазовых месторождений опробована при исследованиях методом ВСП на Ново-Узыбашевском месторождении Республики Башкортостан. Полученные результаты позволят рационализировать эксплуатацию ме-, сторождения, увеличить объемы и рентабельность добычи.

Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Баш-нефтегеофизика» и используются при проектировании полевых работ методом ВСП, обработке и интерпретации скважинных сейсмических данных в виде: методики проектирования систем наблюдений ВСП; технологии расчета скоростных характеристик разреза по данным ВСП; методики моделирования волновых полей на основе комбинированной скоростной модели среды; программного комплекса обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки GeoSeis Pro (свидетельство РОСПАТЕНТа №

2003610472); технологии мониторинга разработки нефтегазовых месторождений.

Кроме того, результаты работы использованы также при создании применяемых в ОАО «Башнефтегеофизика» технологического программного комплекса регистрации и первичной обработки данных ВСП в полевых условиях GeoSeis Reg (свидетельство РОСПАТЕНТа № 200361047) и программного комплекса моделирования временных сейсмических разрезов SeisMod (свидетельство РОСПАТЕНТа № 2004612398).

Апробация работы и публикации

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции «Гальперин-ские чтения - 2001» (г. Москва, 2001 г.); международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы применения современных геофизических технологий для повышения эффективности решения задач геологоразведки и разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Октябрьский, 2001); научно-практической конференции «Инновационные технологии в области поисков, разведки и детального изучения месторождений нефти и газа» (г. Москва, 2002 г.); республиканской научно-практической конференции «Минерально-сырьевая база Республики Башкортостан: реальность и перспективы» (г. Уфа, 2002 г.); Втором Китайско-Российском научном симпозиуме по геофизическим исследованиям скважин (г. Шанхай, 2002); V Республиканской геологической конференции «Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий» (г. Уфа, 2003); шестой и седьмой научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (г. Ханты-Мансийск, 2003-2004 г.); научно-практической конференции «Гальперинские чтения - 2004» (г. Москва, 2004 г.) и других.

По теме диссертации автором и в соавторстве опубликованы 20 печатных работ. Автором диссертационной работы получены патент на изобретение «Способ контроля перемещения фронта закачиваемых и законтурных вод при разработке нефтегазовых месторождений» и 3 свидетельства РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программных продуктов.

Личный вклад автора

ном личном участии автора диссертации и результатов производственных работ при участии специалистов ЦОИ ОАО «Башнефтегео-физика». Автором лично разработаны способы повышения точности расчета скоростных характеристик разреза; усовершенствован алгоритм корректирующей фильтрации, исключающий влияние на форму записей волнового поля различий, возникающих при возбуждении и приеме колебаний, и алгоритм расчета цифровых фильтров для селекции волн по частотному признаку, реализованные в виде обрабатывающих модулей комплекса программ GcoSeis Pro; предложены новые приемы обоснования систем наблюдений для проведения работ методами вертикального профилирования с ближнего и удаленных пунктов возбуждения. Под руководством автора разработана и опробована технология мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Валиуллину P.A., д.г-м.н. Ленскому В.А. за постоянное внимание, поддержку и помощь в работе. Особую благодарность автор выражает Валееву Г.З., Лесникову В.В., Пахомову В.Ф., к.т.н. Антипину Ю.Г. - за активное содействие в испытаниях и организации внедрения новых разработок в производство. Автор искренне благодарен всем сотрудникам отдела скважинной сейсморазведки ОАО «Башнефтеге-офизика» за помощь в получении практических результатов, использованных автором в диссертации.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем работы - 133 страницы текста, 43 иллюстрации. Список использованной литературы насчитывает 105 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель, основные задачи исследований, изложена научная новизна работы, сформулированы основные защищаемые положения.

разработкой программного обеспечения для обработки данных вертикального сейсмического профилирования.

Анализ большинства разработок показал, что ряд важных вопросов, которые рассматриваются в диссертации, практически не решались. В частности, исследование состояния проблемы повышения точности определения скоростных характеристик разреза показало, что внимания этому вопросу в публикациях последнего времени практически не уделялось. На настоящее время осталась потребность решения задач более точного измерения времени прихода волны в точку приема именно по исходным данным на базе современных технических и вычислительных средств; выделения однородных по скорости пластов в геологическом разрезе. До сих пор задача выделения однородных пластов по годографу прямой волны производится интерпретатором вручную и совершенно очевидно, что результат этой процедуры неоднозначен, поскольку зависит от опыта и квалификации последнего.

Большое внимание при работе уделялось изучению проблемы повышения качества информации, регистрируемой при наблюдениях методом вертикального сейсмического профилирования за счет совершенствования методики наблюдения. В результате проведенных исследований можно констатировать, что на качество первичной информации влияют и недостатки современных скважинных зондов, и недостатки методики полевых работ. Технология полевых работ практически осталась без изменения. До сих пор для обоснования интервала между точками наблюдения в скважине, при выполнении работ методом вертикального сейсмического профилирования используются рекомендации Гальперина Е.И., основанные на работах Гурвича И.И. и применяемые при поверхностной сейсморазведке. Как показала практика наших работ, эти рекомендации не всегда обеспечивают получение первичного материала в широком частотном диапазоне, свободного от помех типа «зеркальных» пространственных частот. Освободиться от этих помех на стадии обработки материала не представляется возможным, что в целом приводит к снижению детальности и достоверности геологической интерпретации результатов работ методом ВСП. В связи с этим создание теоретических основ расчета оптимальной системы наблюдений методом ВСП, обеспечивающей получение первичного материала, пригодного для решения рассматриваемых задач, является актуальным.

Особенно высокие требования к качеству первичного материала и результатам его обработки предъявляются при решении таких тонких задач как, например, контроль за разработкой залежей и месторождений нефти и газа. При решении этой задачи важнейшим требованием к методике работ является сохранение стабильности условий возбуждения и приема упругих колебаний, с целью исключения различий исходных полей, регистрируемых при первом и последующих наблюдениях, вызванных непостоянством условий возбуждения и приема упругих колебаний при сохранении различий, вызванных техногенными факторами. Однако практически достичь полной идентичности условий возбуждения и приема колебаний весьма сложно, так как наблюдения разнесены во времени иногда > на несколько месяцев и могут выполняться при разных погодных

условиях и в разные времена года. Естественно, это приведет к некоторым изменениям физических характеристик поверхностного слоя и, соответственно, условий возбуждения колебаний и вследствие этого могут появиться различия в записях, полученных при повторных наблюдениях. В настоящее время существуют способы обработки сейсмических данных, исключающее влияние нестабильности условий возбуждения и приема колебаний, основанные на применении фильтров, минимизирующих среднеквадратичную разницу между записями. Очевидно, такой подход исключает любое различие между записями и не может обеспечить сохранение разницы между ними, обусловленной влиянием техногенных факторов и являющимся предметом изучения. Для решения задачи мониторинга нефтегазовых месторождений весьма актуальной задачей является разработка методики обработки данных, которая бы выборочно исключала только один фактор, вызывающий различия * записей волновых полей, не сглаживая влияние различий в записях,

вызванных изучаемым фактором. Успех решения в значительной . мере определяется возможностью соответствующих программных

средств обработки данных в обеспечении точности выделения отраженных волн и интерпретации их динамических параметров.

Несмотря на достаточно широкий круг задач, которые решаются методом вертикального сейсмического профилирования, появляются новые задачи, где применение метода, как показали опытные работы при решении задачи мониторинга нефтяного месторождения, проведенные в ОАО «Башнефтегеофизика», может дать весьма ценную информацию для разработчиков. Метод вертикального сейсмического профилирования может решать не только раз-

ведочные задачи, но и с успехом использоваться при разработке мероприятий, повышающих эффективность эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Пикирование первых вступлений прямой волны на ПК

Уточнение годографа путем интерполяции по формуле Котельникова и ФВК

г -

Повторное уточнение годографа по максимуму параболы

Приведение годографа к вертикали

с учетом кривизны скважины

Рис. 1. Технология расчета скоростных характеристик

первых, выбирается интервал записи 2-4 полупериода от первого вступления, отмеченного при первоначальном пикировании, и производится двукратная его интерполяция на основе формулы Котельникова. При этом первоначальный шаг дискретизации записи уменьшается в четыре раза. Затем на основе функции взаимной корреляции между эталонной записью прямой волны со всеми записями, зарегистрированными в текущих точках наблюдения, определяется временной сдвиг между ними. Величина этого сдвига в качестве поправки алгебраически складывается с первоначальным значением годографа в этой точке наблюдения, сумма принимается за первое уточненное значение годографа. Далее производится повторное уточнение годографа, по трем точкам, центральная из которых совпадает с максимумом первой (или второй) фазы интерполированного интервала записи волнового поля, а две другие выбираются по обе стороны от неё, вычисляется уравнение параболы и определяется временная координата вершины этой параболы. Разница времен, соответствующих первой из заданных точек параболы и ее вершине и определяет величину поправки, которая прибавляется к значению годографа, уточненному на первом этапе. Полученный после двукратных уточнений годограф преобразуется к ви-

Во второй главе рассмотрена предложенная автором технология повышения точности расчета скоростных характеристик геологического разреза. Технология включает несколько этапов (рис. 1). На первом этапе осуществляется пикирование первых вступлений прямой волны по записи, изображенной на экране дисплея персонального компьютера. Оцифрованные таким образом времена первых вступлений принимаются за первое приближение годографа прямой волны. Далее, для повышения точности определения момента вступления выполняется следующая последовательность процедур. Во-

ду, соответствующему вертикальному падению продольной волны из пункта возбуждения, расположенного у устья исследуемой скважины. Расчеты производятся с учетом кривизны скважины. Приведенный годограф используется для расчета средних и интервальных скоростей по известным формулам. Для выделения однородных по скорости пластов разработан способ и на его основе составлена программа для ПК. Этот способ отличается большей устойчивостью, по сравнению с разработанными ранее.

Кроме этого, в этой главе описана методика моделирования волновых полей на основе комбинированной скоростной модели разреза. Под комбинированной моделью разреза мы предлагаем понимать модель, составленную по данным двух методов, когда характеристика разреза по части скважины описывается на основе данных одного метода, а другой части - на основе данных другого метода. Так нами рассматривается методика построения скоростной модели разреза по данным вертикального сейсмического профилирования и данным акустического каротажа. Достоинство комбинированной модели наглядно проявляется при интерпретации данных ВСП на основе изучения связи реальных и синтетических волновых полей, рассчитанных с использованием такой модели. К сожалению, практически не известны разработки, пригодные для расчета синтетических волновых полей на основе детальных моделей геологического разреза, содержащего большое число маломощных пластов. В главе дано описание разработанного нами простого алгоритма для расчета синтетических вертикальных профилей по комбинированной модели разреза, которая может содержать практически неограниченное количество тонких пластов. Вычисление синтетического волнового поля может выполняться для любых систем наблюдения с учетом кривизны исследуемой скважины. Суть этого алгоритма сводится к поиску параметра р, минимизирующего функционал:

где Х- горизонтальное удаление пункта возбуждения от точки приема, Л, - мощности пластов, V, - скорости в соответствующих пластах, п - количество пластов в модели.

Результаты моделирования волновых полей с использованием программы, составленной на основе предложенного алгоритма, ис-

пользованы при проектировании систем наблюдения и выборе интервала между точками наблюдения по скважине.

Третья глава посвящена описанию способа корректирующей фильтрации данных ВСП, применяемой при решении задачи мониторинга нефтегазовых месторождений. При выполнении технологического контроля за разработкой месторождений и залежей нефти методами скважинной сейсморазведки важнейшим требованием является обеспечение идентичности условий возбуждения и приема упругих колебаний при первом и последующих сериях наблюдений. Предполагается, что при сохранении неизменными всех факторов, влияющих на формирование волнового поля, изменения в волновом поле при повторных наблюдениях связаны с изменением состояния объекта. Для удовлетворения указанным требованиям сейсмические наблюдения с целью мониторинга проводятся по одной и той же системе наблюдений, с обеспечением максимальной идентичности условий возбуждения и регистрации данных. Естественно, что дальнейшая обработка результатов наблюдения должна вестись по единому комплексу программ с неизменными параметрами обрабатывающих процедур.

Перед использованием данных, полученных в различных условиях, необходимо максимально исключить различия между ними, вызванные перечисленными факторами. На первом этапе определялись временные сдвиги по функции ковариации прямых волн и их последующего исключения. Далее исследовались варианты амплитудной коррекции (так называемой коррекции энергетических параметров импульса) в двух вариантах: а) по отношению максимумов соответствующих фаз; б) по отношению среднеквадратичных амплитуд. Результаты такой коррекции показали некоторое сближение записей и устранение временных сдвигов. Однако оставшиеся различия по форме импульсов прямых волн не позволяют считать удовлетворительным этот вариант коррекции.

Для более полного сближения записей по форме выполняется фильтрация одного из них корректирующим фильтром, способ расчета которого разработан автором. Для расчета корректирующего фильтра используется отличительная особенность данных вертикального сейсмического профилирования, заключающаяся в том, что в начальной области записей волнового поля регистрируется прямая волна, близкая по форме к сейсмическому импульсу. Этот импульс, распространяясь внутри геологической среды, генерирует всё волновое поле. Поэтому вполне приемлемо использовать эту

волну для оценки подобия импульсов, образуемых при различных наблюдениях. Мы использовали записи прямых волн, зарегистрированных при первом и последующих наблюдениях на записях волновых полей ВСП для расчета корректирующего фильтра. Естественно, коррекции необходимо подвергать записи, полученные на каждой глубине наблюдения и записи прямых волн для расчета корректирующего фильтра необходимо выбирать соответственно на одной и той же глубине наблюдения. Расчет корректирующего фильтра ф) осуществлялся следующим образом.

Пусть р](0 и р2(0 - функции, описывающие формы прямых волн на некоторой произвольной глубине при первом и втором наблюдениях. Для этих функций на основе преобразования Фурье рассчитываются их комплексные спектры - Р|(ду) и Рг^) соответственно:

РМ= ¡Р^Уе-^Л и Р2(и>) = ¡р2(()е-'Л.

Затем вычисляется комплексный спектр корректирующего фильтра Р(\у), который предназначается для приведения формы записей ВСП второго наблюдения к форме записей первого наблюдения

РМ

Р2{м>) + Г]

здесь г| - коэффициент, повышающий устойчивость фильтра, который определяется как некоторый уровень энергии помех, постоянный на всех частотах и задаваемый в процентах от максимального значения спектра прямой волны Рг^).

Далее определяется импульсная характеристика корректирующего фильтра как результат обратного преобразования Фурье для этого спектра:

/(0= \р{ч>)е"*ё(0

Корректирующий фильтр, рассчитанный таким способом, применялся при обработке данных, полученных в результате четырехкратных наблюдений при мониторинге одного из месторождений Башкортостана. Достаточно высокое подобие исходного волнового поля и результатов обработки волнового поля, зарегистрированного при последующих наблюдениях, показало высокую эффективность методики расчета корректирующего фильтра.

В этой же главе описан способ расчета цифровых фильтров. Как известно, цифровая фильтрация является одной из основных

математических процедур, применяемой при обработке информации о волновых процессах. Одно из важных требований, которому должна удовлетворять эта процедура, является свойство линейности выполняемых преобразований. Это свойство обеспечивает сохранение формы выделяемых сигналов. Описан алгоритм расчета цифровых фильтров, амплитудно-частотная характеристика которых может достигать высокой равномерности в полосе пропускания составляющих спектра полезного сигнала. Равномерность ее и глубина подавления вне полосы пропускания выше, чем достигается другими фильтрами. При этом сохраняется линейность фазовой характеристики, что обеспечивает сохранение формы выделяемых сигналов. На основе разработанного способа составлена программа частотной фильтрации, которая включена в обрабатывающий комплекс GeoSeis Pro, разработанный в ОАО «Башнефтегеофизика» под руководством автора.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследований по обоснованию систем наблюдений методом ВСП, обеспечивающих получение исходных данных с более низким уровнем помех и пригодных для более достоверного изучения геологического разреза в окрестности скважины. Часто трудности выделения полезных волн связывают с низким качеством первичного материала. Обычно при оценке качества первичного материала при выполнении работ методом ВСП внимание исследователей обращается на выполнение следующих условий:

- качество и стабильность условий возбуждения сейсмических колебаний;

- качество и стабильность условий регистрации сейсмических колебаний в широком частотном и динамическом диапазонах.

Часто полное соблюдение отмеченных условий не всегда обеспечивает с необходимой достоверностью и детальностью решение поставленных задач, сложность которых постоянно возрастает. В этих случаях обоснование неудач связывают со сложностью строения геологического разреза, условиями производства работ и т.д. Конечно, необходимо принимать во внимание эти факторы, кроме этого необходимо тщательнее устанавливать соответствие своих технических и методических возможностей с теми требованиями, которые следует выполнить для решения конкретной геолого-геофизической задачи в конкретных геологических условиях. В последние годы метод ВСП стал широко использоваться для решения таких сложных задач, как оценка характеристик горных пород, сла-

гающих разрез в околоекважинном пространстве, прогноз свойств разреза ниже забоя скважины и др.

В каждом конкретном районе работ тщательно разрабатываются мероприятия для непосредственного выполнения требований, отмеченных выше, но решение поставленных задач с необходимой достоверностью и детальностью не всегда достигается. Предпринятый поиск причин неудачных решений в подобных ситуациях показал, что другая сторона скважинных сейсмических исследований -методика наблюдений осталась практически без изменений, т.е. такой же, как и при решении первых, более простых задач - изучение структуры волнового поля, оценки скоростных параметров пород разреза вблизи скважины.

Для разработки новых требований к методике наблюдений при решении перечисленных задач проведены теоретические исследования, результаты которых полностью подтверждаются реальными данными и данными математического моделирования. В этом разделе приводится описание методики, разработанной нами для расчета интервала перемещения скважинного прибора при наблюдениях в скважине, обеспечивающей получение данных, при обработке которых можно качественно разделять волновые поля в широких частотных и динамических диапазонах.

Основные выводы к этому разделу формулируются следующим образом:

- шаг наблюдений по скважине должен определяться структурными и физическими характеристиками изучаемых геологических разрезов;

- шаг дискретности по времени должен определяться геологической характеристикой изучаемых разрезов и, соответственно, шагом наблюдения по скважине.

Таким образом, впервые установлены зависимости Ах <1/2 = ЛИ/2 и Л< Ах/ Умах,

где Ах - интервал между точками наблюдений, X - длина волны сейсмических колебаний, АЬ - минимальная мощность выделяемого пласта, Д1 - шаг дискретизации, Умах - максимальная скорость в разрезе.

Данные зависимости выражают связь величины интервала наблюдения по глубине и шага дискретизации записей колебаний во времени между собой и характеристиками (структурными и физическими) геологического разреза. Они же являются теоретической базой не только для обоснования методики полевых работ, но

и в обязательном порядке должны использоваться при обосновании технических характеристик используемой регистрирующей аппаратуры, а также при ее разработке.

Рассмотрено применение моделирования для выбора оптимального удаления источника. Приведены примеры, иллюстрирующие влияние системы наблюдения на качество конечных результатов интерпретации.

В пятой главе проиллюстрированы примеры использования разработанных способов обработки и интерпретации для решения задачи мониторинга разработки нефтегазовых месторождений по данным скважинной сейсморазведки (Патент 1Ш 2244321).

Технология мониторинга разработки месторождений заключается в выполнении серии последовательных полевых наблюдений методом НВСП, специальной обработке полученных данных по разработанному способу коррекции и сравнительном анализе результатов первой серии наблюдений с последующими (рис. 2).

I серия

Полевые работы

I Стандартная обработка I данных НВСП

Стандартная интерпретация данных НВСП

II серия

Полевые работы

| Коррекция данных для

устранения неедеитичиости I условий регистрации

Подготовка дан им Ни {серий! едином масштабе с увязкой их по целевому горизонту

:г

Сравнительна анализ временные разрезов НВСП II и I серий наблюдший

Выделение зон волнового (динам ичееюго и кинематтеского) несходства с временными разрезами I серии

Сопоставление результатов мониторинга с данными пеолого-технологического контроля

N серия

Полевые работы

I Коррекции даииьк для 1 устранения неодентичиосги условий регистрации

Подготовка данных N и I серий в едином масштабе с увязкой ж по целевому горизонту

Сравнительный аналв временных разрезов НВСП Ни I серий наблюдений

: » Выделение зон воямового (динамического и кинематического) неодета с временными раз розами I серии

i —

Сопоставление результатов I мониторинга с данными

геолого-технолог »«есюхо контроля

Рис. 2. Технология мониторинга разработки нефтегазовых месторождений

В качестве примера применения метода ВСП для мониторинга разработки залежей нефти приведены результаты, полученные в республике Башкортостан на одном из участков рифовых массивов Ново-Узыбашевского поднятия. Геологическая интерпретация данных выполненных работ осуществлена с участием сотрудников ОАО «Башнефтегеофизика» Валеева Г.З. и Пахомова В.Ф.

Для решения задачи прослеживания фронта закачки в скважинах 127 УЗБ и 259 УЗБ были спроектированы схемы наблюдений из 6-7 пунктов возбуждения с равномерным их распределением по окружности. В период с июля 2000г. по август 2001г. в скв. 127 УЗБ выполнено четыре серии наблюдений, в скв. 259 УЗБ - три. При производстве работ максимально удовлетворены требования, обеспечивающие идентичность условий возбуждения и приема колебаний по всем сериям мониторинговых наблюдений.

По материалам первой серии наблюдений в результате стандартной обработки и интерпретации уточнен структурный план кровли фаменского яруса и получена ценная информация о внутреннем строении фаменских карбонатов юго-западной части Ново-Узыбашевского поднятия. Выявлен особый характер границы между I и II блоками, имеющей выраженные признаки тектонического нарушения, с которым связана узкая полоса повышенной трещино-ватости и разуплотнения франско-фаменских карбонатов, возможно, обрамляющая западный купол рифа (I блок) и играющая важную роль в формировании гидродинамического режима на этом участке.

Последующие серии наблюдений НВСП были уже полностью ориентированы на решение основной задачи - прослеживание фронта закачки. Идея решения задачи заключалась в следующем: динамика любого процесса может быть отслежена путем сравнения между собой результатов двух и более измерений при обеспечении идентичности внешних условий всех наблюдений. Задача сводится к выявлению изменений как в общем облике, так и в деталях волнового рисунка временных разрезов НВСП по второму и последующим наблюдениям в интервале, соответствующем продуктивным отложениям, которые произошли после закачки в исследуемую толщу определенного объема воды в период между наблюдениями (рис. 3).

МН-11 1 1? ?ОООг

МН-1 16072000т

МН-И1 Я Ой 80011

МН IV 10 08 2001Г

Рис. 3. Сопоставление временных разрезов НВСП по I - IV сериям мониторинговых наблюдений в скважине 127 УЗБ по профилю 1 В результате выполненных исследований и сопоставления полученных результатов с картами изобар в средней части продуктивных карбонатных отложений выявлен экранирующий слой (низкопроницаемый пласт), разделяющий залежь на верхний и нижний этажи и определяющий характер продвижения фронта закачки и распределение пластовых давлений в пределах западного и центрального куполов Ново-Узыбашевского рифа (рис. 4). Определен характер изменения обводнения по верхнему и нижнему этажам при разных сериях наблюдений. Впервые по материалам НВСП зарегистрированы пульсации структурных форм и физических свойств локального объекта внутри рифовой постройки под воздействием нагнетаемых вод.

259 • «гаажиаа, I которой I

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

■I наблюдения НВСТ1 ^ - гранта между I и П составными элементами (блоками)

а ■ нимер ярофии НВСП

/Сщ

-граням месп "Уфаисфть"

НВСП а МОГТ

- предполагаемое положение фронта закачка а имадь абаодшана фамснаая иар<онатоа те шержжиу этажу с ридимаи ал характеру ириитиии мииата а) утдаине; I) ■тишина

Трсииимиатскпн карбоиапм

мсжиуПиП!

элементами (блоками) рифомго масаша

линии равных пласпмых даалеян! (изобары, в атм) но ми»щ НГДУ "Уфажфть"

Рис. 4. Карта предполагаемого положения фронта закачки и обводнения по верхнему и нижнему этажам фаменских карбонатов

Исследования, выполненные на Ново-Узыбашевском месторождении, выявили высокую чувствительность волнового поля НВСП к структурным и физическим изменениям в изучаемой толще, происходящим при внедрении в нее нагнетаемых вод. Применение разработанных по теме диссертации алгоритмов обработки обеспечивает достаточную информативность и разрешающую способность временных разрезов НВСП для использования метода с целью мониторинга разработки нефтяных залежей. Впервые в мировой практике экспериментально доказана возможность использования метода ВСП для контроля за разработкой месторождений. В результате выполненных исследований изучен характер волновых реакций на обводнение карбонатной толщи и продвижение в ней фронта закачки, накоплен большой объем фактического материала и опыт его анализа, обеспечивающий разработку и дальнейшее совершенствование технологии контроля за пространственным поло-

жением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод.

По мониторинговым наблюдениям НВСП получены уникальные сведения о характере объемного распределения нагнетаемых вод во времени, позволяющие контролировать не только продвижение фронта закачки по латерали, но и определять интенсивность обводнения пласта и динамику пластовых давлений на интересующих локальных участках и в целом по площади. Все это будет способствовать рациональной эксплуатации месторождений, увеличению объёма и рентабельности добычи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения исследований и экспериментальных работ по теме получены следующие основные результаты:

1. Разработан способ определения интервальной скоростной характеристики геологического разреза по данным ВСП, уменьшающий относительную погрешность с 20 - 60% до 2 - 5%. Предложен способ моделирования волнового поля ВСП на основе комбинированной скоростной модели.

2. Усовершенствован способ корректирующей фильтрации для решения задачи мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП.

3. Усовершенствован алгоритм расчета цифровых фильтров для частотной селекции, повышающий равномерность частотной характеристики в полосе выделения полезного сигнала не менее чем на 20 дБ и снижение на 30-40 дБ глубины подавления помех вне полосы пропускания.

4. Предложен способ обоснования систем полевых наблюдений, обеспечивающий получение первичных данных, не содержащих помех типа зеркальных пространственных частот в расширенном с 90-100 Гц до 150 - 180 Гц частотном диапазоне полезного сигнала.

5. На основе разработанных способов обработки и интерпретации данных ВСП создана технология контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод (Патент RU 224432). Разработанная технология опробована при исследованиях на Ново-Узыбашевском месторождении.

6. Разработанные алгоритмы и способы обработки данных ВСП включены в обрабатывающий комплекс GeoSeis Pro и опробо-

ваны при решении различных геологических задач в ОАО «Баш-нефтегеофизика».

Список основных публикаций:

1. Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф., Антипин Ю.Г. Некоторые результаты опробования процедур повышения разрешенности сейсмических записей // Проблемы и перспективы применения современных геофизических технологий для повышения эффективности решения задач геологоразведки и разработки месторождений полезных ископаемых: Материалы международной научно-практической конференции - Уфа: Tay, 2002. - С. 529-536

2. Адиев Р. Я., Васильев С. М., Лесников В.В. Универсальная наземная аппаратура регистрации // Материалы Научно-практической конференции «Инновационные технологии в области поисков, разведки и детального изучения месторождений нефти и газа». -М„ 2002. -С. 152-153

3. Адиев Р.Я., Федорова В.П., Лесников В.В. Изучение геологического разреза вблизи скважины методами скважинной сейсморазведки РР- и PS-волнами // «Геофизический вестник». - М.: «Издательство ГЕРС». - 2002. - №3. - С. 7-12

4. Гарайшин Ш. Г., Адиев Р. Я., Лесников В.В. Аппаратурно-программный комплекс регистрации и экспресс-обработки данных скважинной сейсморазведки // НТВ «Каротажник». - Тверь: Издательство «АИС». - 2002. - Вып. 99 - С. 75-83

5. Лесников В.В., Адиев Р.Я. Опробование новой технологии сбора и оперативной обработки данных ВСП в полевых условиях Урало-Поволжья и Западной Сибири / В.В. Лесников, // Минерально-сырьевая база Республики Башкортостан: реальность и перспективы: Материалы Республиканской научно-практической конференции. - Уфа: Tay, 2002. - С. 251-253

6. Адиев Р.Я., Антипин Ю.Г., Лесников В.В. Программное обеспечение обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки GeoSeis Pro // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003610472. 20.02.2003

7. Адиев Р.Я., Антипин Ю.Г., Лесников В.В. Программное обеспечение регистрации и экспресс-обработки данных скважинной сейсморазведки GeoSeis Reg // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003610471. 20.02.2003

8. Лесников В.В., Адиев Р.Я., Антипин Ю.Г. Комплекс алгоритмов и программ обработки данных трехкомпонентных скважин-ных сейсмических наблюдений для оценки физических свойств

геологического разреза // Геологи XXI века: Тезисы всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов - Саратов: Изд-во СО ЕАГО, 2003. - С. 129-131

9. Лесников В.В., Адиев Р.Я. Математические методы обработки трехкомпонентных данных скважинной сейсморазведки // Межрегиональная молодежная научная конференция «Севергео-экотех - 2003»: Материалы конференции. - Ухта, 2003. - С. 182-184

10. Адиев Р.Я., Лаптев В.А., Муляр Л.А. Интерактивное ком-плексирование НВСП и глубокого бурения как эффективный способ решения геологических задач при поисках, разведке и разработке залежей нефти // Материалы V Республиканской геологической конференции «Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий». - Уфа, 2003. - С. 226-229

11. Валеев Г.З., Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф. Мониторинговые возможности вертикального сейсмического профилирования при разработке залежей нефти. // Материалы V Республиканской геологической конференции «Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий». - Уфа, 2003.-С.230-232

12. Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф. Скважинная сейсморазведка в комплексе геофизических работ ОАО «Башнефтегеофизика». // Научно-технический журнал «Геофизика». - М.: «Издательство ГЕРС». - 2003. - специальный выпуск ЕАГО. - С. 16-20

13. Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф., Антипин Ю.Г. Опыт использования непродольного ВСП для контроля за разработкой месторождений нефти. // Научно-технический журнал «Геофизика». - М.: «Издательство ГЕРС». - 2003. - специальный выпуск ЕАГО. - С. 58-61

14. Валеев Г.З., Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф. Вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) как инструмент эффективного геофизического сопровождения разработки залежей и месторождений нефти // Второй Китайско-Российский научный симпозиум по геофизическим исследованиям скважин (г.Шанхай, 3-5 ноября 2002 г.): Материалы симпозиума. - Уфа, 2003. - С. 246-251

15. Валеев Г.З., Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф. Метод непродольного вертикального сейсмического профилирования в комплексе геофизических работ ОАО «Башнефтегеофизика» // НТВ «Каро-тажник». - Тверь: Издательство «АИС». - 2004. - Вып. 102 - С. 138-151

16. Валеев Г.З., Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф. Метод ВСП как эффективный инструмент слежения за гидродинамикой природных резервуаров при разработке нефтяных и газовых месторождений // НТВ «Каротажник». - Тверь: Издательство «АИС». - 2004. - Вып. 116-117-С. 165-173

17. Адиев Р.Я., Гарифуллин A.M., Лесников В.В. Моделирование временных сейсмических разрезов (SeisMod) // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612398.21.10.2004

18. Адиев Р.Я., Каждан Е.Г., Пахомов В.Ф. Опыт массового применения ВСП для решения геологических задач при поисках, разведке и разработке залежей нефти в Башкирии // Материалы научно-практической конференции «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке». - М.: ЦГЭ, 2004. - С. 105-109

19. Адиев Р.Я., Булаев В.И., Лесников В.В. Скважинная сейсмическая аппаратура «Волна» // Материалы научно-практической конференции «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке». - М.: ЦГЭ, 2004. - С. 131-135

20. Патент № 2244321, Россия, МПК7 G 01 V 1/40. Способ контроля перемещения фронта закачиваемых или законтурных вод при разработке нефтегазовых месторождений / Адиев Р.Я., Антипин Ю.Г., Валеев Г.З и др. - 10.01.2005, Бюл. №1.

toi «tit

РНБ Русский фонд

2006-4 10003

Адиев Рустем Явдатович

Специальность 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сдано в набор 24.07.2005 г. Подписано в печать 25.08.2005 г. Формат 60x84/16. Ул. печ. л. 1,0. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Newton. Тираж 150 экз. Заказ № 247.

ОАО НПФ «Геофизика» 450005, Уфа, ул. ул. 8-Марта, 12

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Адиев, Рустем Явдатович

Введение.

1 Анализ актуальных проблем скважинной сейсморазведки.

1.1 Результаты исследований по актуальным проблемам обработки и интерпретации материалов ВСП.

1.2 Анализ методик полевых работ.

1.3 Выводы.

2 Разработка способов повышения точности расчета скоростных характеристик геологического разреза по данным ВСП.

2.1 Способ определения времени первого вступления прямой волны при ВСП.

2.2 Способ расчета фазового годографа.

2.3 Способ расчета пластовых скоростей.

2.4 Способ моделирования волновых полей ВСП на основе комбинированной скоростной характеристики геологического разреза.

2.5 Выводы.

3 Корректирующая и частотная фильтрация данных ВСП.

3.1 Способ корректирующей фильтрации для решения геологических задач на основе анализа динамических параметров сейсмических волн.

3.2 Алгоритм и программа расчета фильтров для частотной селекции сейсмических данных.

3.3 Выводы.

4 Результаты исследований по обоснованию системы наблюдения методом ВСП.

4.1 Исследование влияния шага наблюдений на качество выделения полезных волн.

4.2 Использование математического моделирования волновых полей ВСП и НВСП для обоснования систем наблюдения.

4.3 Выводы.

5 Применение разработанных способов обработки и интерпретации данных ВСП для мониторинга месторождений.

5.1 Методика наблюдений и обработки данных.

5.2 Физические предпосылки решения задачи, способы анализа совокупности серийных наблюдений НВСП и принципы их интерпретации

5.3 Сравнительный анализ временных разрезов НВСП и результаты интерпретации волновых реакций.

5.4 Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методики исследований, способов обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки для мониторинга месторождений"

Актуальность работы

Применение метода вертикального сейсмического профилирования (ВСП в современной терминологии является синонимом термина «скважинная сейсморазведка») для детального изучения околоскважинного пространства было связано, прежде всего, с выходом поисков нефтяных и газовых месторождений в районы с весьма сложными сейсмогеологическими условиями, где наземная сейсморазведка оказалась недостаточно эффективной и возрос риск бурения непродуктивных скважин. Экономический кризис 90-х годов в России в еще большей мере обострил проблему рентабельности бурения и вызвал резкое повышение спроса на работы методом ВСП.

В связи с отличием упругих свойств водонасыщенных, нефтенасыщенных и особенно газонасыщенных коллекторов от слабопористых пород и наличием тесной связи между скоростью и плотностью среды в последнее время интенсивно развиваются приемы изучения методом ВСП маломощных сложнопостроенных коллекторов, прогноза контуров нефтяных и газовых залежей в околоскважинном пространстве. Перспективным направлением использования вертикального сейсмического профилирования является развитие технологий контроля за разработкой месторождений нефти и газа, изменением в процессе эксплуатации положения ВНК, ГНК, ГВК, контуров обводнения и т.д.

Решение этих чрезвычайно актуальных задач существенно влияет на экономическую и геологическую эффективность разведочного и эксплуатационного бурения и эффективность последующей разработки месторождений. Успех решения в значительной мере определятся возможностью используемых программных средств обработки и интерпретации данных в обеспечении высокой точности анализа динамических параметров отражений.

Основные задачи исследований:

Научная новизна работы:

- разработаны способы, повышающие точность определения первых вступлений и точность расчета скоростных характеристик разреза по данным ВСП, уменьшающие относительную погрешность определения интервальной скорости;

Основные защищаемые положения

- способы обработки данных скважинной сейсморазведки, повышающие точность расчета кинематических и динамических характеристик разреза для решения задач мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП;

- технология мониторинга разработки нефтегазовых месторождений по данным скважинной сейсморазведки, позволяющая контролировать пространственное положение фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод и интегрально оценивать динамику пластовых давлений по объекту в целом и его локальным участкам в частности.

Реализация результатов исследований и практическое значение работы

Разработанная технология мониторинга нефтегазовых месторождений опробована при исследованиях методом ВСП на Ново-Узыбашевском месторождении Республики Башкортостан. Полученные результаты позволят рационализировать эксплуатацию месторождения, увеличить объемы и рентабельность добычи.

Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Башнефтегеофизика» и используются при проектировании полевых работ методом ВСП, обработке и интерпретации скважинных сейсмических данных в виде: методики проектирования систем наблюдений ВСП; технологии расчета скоростных характеристик разреза по данным ВСП; методики моделирования волновых полей на основе комбинированной скоростной модели среды; программного комплекса обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки GeoSeis Pro (свидетельство РОСПАТЕНТа № 2003610472); технологии мониторинга разработки нефтегазовых месторождений.

Апробация работы и публикации

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции «Гальперинские чтения - 2001» (г. Москва, 2001 г.); международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы применения современных геофизических технологий для повышения эффективности решения задач геологоразведки и разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Октябрьский, 2001); научно-практической конференции «Инновационные технологии в области поисков, разведки и детального изучения месторождений нефти и газа» (г. Москва, 2002 г.); республиканской научно-практической конференции «Минерально-сырьевая база Республики Башкортостан: реальность и перспективы» (г. Уфа, 2002 г.); Втором Китайско-Российском научном симпозиуме по геофизическим исследованиям скважин (г. Шанхай, 2002); V Республиканской геологической конференции «Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий» (г. Уфа, 2003); шестой и седьмой научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (г. Ханты-Мансийск, 2003-2004 г.); научно-практической конференции «Гальперинские чтения - 2004» (г. Москва, 2004 г.) и других.

Личный вклад автора

Диссертационная работа подготовлена на основе результатов, полученных при выполнении тематической научно - исследовательской работы, выполненной под руководством и непосредственном личном участии автора диссертации и результатов производственных работ при участии специалистов ЦОИ ОАО «Башнефтегеофизика». Автором лично разработаны способы повышения точности расчета скоростных характеристик разреза; усовершенствован алгоритм корректирующей фильтрации, исключающий влияние на форму записей волнового поля различий, возникающих при возбуждении и приеме колебаний, и алгоритм расчета цифровых фильтров для селекции волн по частотному признаку, реализованные в виде обрабатывающих модулей комплекса программ GeoSeis Pro; предложены новые приемы обоснования систем наблюдений для проведения работ методами вертикального профилирования с ближнего и удаленных пунктов возбуждения. Под руководством автора разработана и опробована технология мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Валиуллину Р.А., д.г-м.н. Ленскому В.А. за постоянное внимание, поддержку и помощь в работе. Особую благодарность автор выражает Валееву Г.З., Лесникову В.В., Пахомову В.Ф., к.т.н. Антипину Ю.Г. — за активное содействие в испытаниях и организации внедрения новых разработок в производство. Автор искренне благодарен всем сотрудникам отдела скважинной сейсморазведки ОАО «Башнефтегеофизика» за помощь в получении практических результатов, использованных автором в диссертации.

Содержание

В первой главе выполнен обзор состояния и тенденций развития цифровой обработки данных ВСП. Проведен анализ способов решения наиболее актуальных задач методами скважинной сейсморазведки с использованием современных программных комплексов обработки данных. В частности, исследовано состояние проблемы точности определения скоростных характеристик разреза, возможности метода ВСП для решения задач мониторинга нефтегазовых месторождений; моделирования волновых полей. Большое внимание уделено состоянию проблемы повышения достоверности и детальности результатов интерпретации путем совершенствования систем наблюдения и качества обработки.

Во второй главе рассмотрены предложенные автором способы повышения точности расчета скоростных характеристик геологического разреза и моделирования сейсмических волновых полей на основе детальной скоростной модели разреза.

Третья глава посвящена описанию усовершенствованного способа корректирующей фильтрации для решения задачи мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП.

Здесь же описан способ расчета цифровых фильтров, амплитудная частотная характеристика которых может достигать высокой (желаемой) равномерности в полосе пропускания и желаемую глубину подавления вне ее. При этом сохраняется линейность фазовой характеристики, что обеспечивает сохранение формы выделяемых сигналов. На основе разработанного способа составлена программа частотной фильтрации, которая включена в обрабатывающий комплекс.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследований по обоснованию систем наблюдений методом ВСП, обеспечивающих получение исходных данных с более низким уровнем помех, вызываемых зеркальными пространственными частотами, что способствует качественному разделению нисходящих и восходящих волн в широком диапазоне частот с применением современных обрабатывающих программных средств.

В пятой главе приведены результаты использования разработанных способов обработки материалов при исследованиях с целью разработки технологии решения новой для ВСП задачи - контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод при разработке нефтегазовых месторождений.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Адиев, Рустем Явдатович

5.4 Выводы

Исследования, выполненные на Ново-Узыбашевском месторождении, выявили высокую чувствительность волнового поля НВСП к структурным и физическим изменениям в изучаемой толще, происходящим при внедрении в нее нагнетаемых вод. Применение разработанных по теме диссертации алгоритмов обработки обеспечивает достаточную информативность и разрешающую способность временных разрезов НВСП для использования метода с целью мониторинга разработки нефтяных залежей. Впервые экспериментально показана возможность использования метода ВСП для контроля за разработкой месторождений. В результате выполненных исследований изучен характер волновых реакций на обводнение карбонатной толщи и продвижение в ней фронта закачки, накоплен большой объем фактического материала и опыт его анализа, обеспечивающий разработку и дальнейшее совершенствование технологии контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод.

По мониторинговым наблюдениям НВСП получены уникальные сведения о характере объемного распределения нагнетаемых вод во времени, позволяющие контролировать не только продвижение фронта закачки по латерали, но и оценивать интенсивность обводнения пласта и динамику пластовых давлений на интересующих локальных участках и в целом по площади. Все это будет способствовать рациональной эксплуатации месторождений, увеличению объёма и рентабельности добычи

Несомненными достоинствами метода ВСП при мониторинге являются его высокая информативность, объемное представление во времени о строении изучаемого объекта и физических процессах, протекающих в нем при техногенном воздействии, оперативность получения результатов.

Заключение

1. Разработан способ определения интервальной скоростной характеристики геологического разреза по данным ВСП, уменьшающий относительную погрешность с 20 — 60% до 2 - 5%. Предложен способ моделирования волнового поля ВСП на основе комбинированной скоростной модели.

3. Усовершенствован алгоритм расчета цифровых фильтров для частотной селекции, повышающий равномерность частотной характеристики в полосе выделения полезного сигнала не менее чем на 20 дБ и снижение на 30— 40 дБ глубины подавления помех вне полосы пропускания.

4. Предложен способ обоснования систем полевых наблюдений, обеспечивающий получение первичных данных, не содержащих помех типа зеркальных пространственных частот в расширенном с 90-100 Гц до 150 — 180 Гц частотном диапазоне полезного сигнала.

5. На основе разработанных способов обработки и интерпретации данных ВСП создана технология контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод (Патент RU 2244321). Разработанная технология опробована при исследованиях на Ново-Узыбашевском месторождении.

6. Разработанные алгоритмы и способы обработки данных ВСП включены в обрабатывающий комплекс GeoSeis Pro и опробованы при решении различных геологических задач в ОАО «Башнефтегеофизика».

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Адиев, Рустем Явдатович, Уфа

1. Адиев Р.Я., Федорова В.П., Лесников В.В. Изучение геологического разреза вблизи скважины методами скважинной сейсморазведки РР- и PS-волнами // «Геофизический вестник». — М.: «Издательство ГЕРС». 2002. - №3. -С. 7-12

2. Адиев Р.Я., Гарифуллин A.M., Лесников В.В. Моделирование временных сейсмических разрезов (SeisMod) // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612398. 21.10.2004

3. Адиев Р.Я., Антипин Ю.Г., Лесников В.В. Программное обеспечение обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки GeoSeis Pro // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003610472. 20.02.2003

4. Адиев Р.Я., Антипин Ю.Г., Лесников В.В. Программное обеспечение регистрации и экспресс-обработки данных скважинной сейсморазведки GeoSeis Reg // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003610471.20.02.2003

5. Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф. Скважинная сейсморазведка в комплексе геофизических работ ОАО «Башиефтегеофизика». // Научно-технический журнал «Геофизика». — М.: «Издательство ГЕРС». 2003. - специальный выпуск ЕАГО. - С. 16-20

6. Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф., Антипин Ю.Г. Опыт использования непродольного ВСП для контроля за разработкой месторождений нефти. // Научно-технический журнал «Геофизика». — М.: «Издательство ГЕРС». — 2003. специальный выпуск ЕАГО. - С. 58-61

7. Адиев Р.Я., Антипин Ю.Г., Валеев Г.З., Гайнуллин К.Х., Лодин П.А., Пахомов В.Ф. Способ контроля перемещения фронта закачиваемых или законтурных вод при разработке нефтегазовых месторождений. Патент на изобретение № 2244321

8. Адиев Р.Я., Булаев В.И., Лесников В.В. Скважинная сейсмическая аппаратура «Волна» // Материалы научно-практической конференции «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке». М.: ЦГЭ, 2004. — С. 131135

9. Антипин Ю.Г. К теории цифровых линейных фильтров. Деп. ВИНИТИ №5755-8111

10. Антипин Ю.Г. Система обработки данных вертикального сейсмического профилирования на ЭВМ (ОС ВСП) / Ю.Г. Антипин, Н.Р. Сивков // Библ. программ для обработки геофизических данных на ЭВМ. М: ВНИИГеофизика. - 1975. - Вып. 32

11. Антипин Ю.Г., Антипин С.Ю., Фазовый спектр сейсмического сигнала как индикатор уровня шума скважинного сейсмического прибора. «Геофизический вестник» № 3-4, 2003, Ежемес. Информ. Бюл. ЕАГО

12. Антипин С.Ю., Антипин Ю.Г. Центрирующее прижимное устройство скважинных приборов. Патент на изобретение № 2235201

13. Антипин С.Ю., Антипин Ю.Г. Скважинный сейсмический прибор. Патент на изобретение № 2235346

14. Артамонова В.Д., Глан Ю.Р., Коробов А.И. О расчете кинематических поправок при обработке материалов скважинных сейсмических наблюдений"Математические методы и ЭВМ в геологии". Тр. ВНИГНИ, вып. 135, М., 1973

15. Барташевич JI.M., Худзинский JLJ1. Методические основы и программы диалоговой обработки данных ВСП на полевом вычислительном комплексе «Разведочная геофизика». М.: 1990, вып. 113

16. Берзон И.О., Епинатьева A.M. Динамические характеристики сейсмических волн в реальных средах. Изд. АН СССР, М., 1962

17. Валеев Г.З., Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф., Антипин Ю.Г., Мунасыпов Н.З.Метод ВСП как эффективный инструмент слежения за гидродинамикой природных резервуаров при разработке нефтяных и газовых месторождений // НТВ «Каротажник», вып.116-117, г. Тверь, 2004г

18. Валеев Г.З., Адиев Р.Я., Пахомов В.Ф., Антипин Ю.Г., Мунасыпов Н.З.Метод непродольного вертикального сейсмического профилирования в комплексе геофизических работ ОАО «Башнефтегеофизика» //НТВ «Каротажник», вып.102, г. Тверь, 2004г. — С. 138-151

19. Верешкин А.Е., Катковник В.Я. Линейные цифровые фильтры и методы их реализации. Изд. "Сов. радио", М., 1973

20. Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование.- М.: Недра, 1971.-264 с.

21. Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование. 2-ое изд. дополн. и переработ.- М.: Недра, 1982. 344 с.

22. Гамбурцев Г.А. Основы сейсморазведки//Изд. Гостоптехиздат.- 1959

23. Гамбурцев Г.А., Кузнецов В.В., Лавров B.C. и др. Методика и результаты изучения волнового поля в зонах разломов по данным ВСП//Сейсмические волновые поля в зонах разломов.- М.: Наука, 1978.- С.100-113

24. Гамбурцев А.Г., Кондратьев O.K., Кузнецов В.В. и др. Некоторые возможности использования вертикального сейсмического профилирования в способе СП. Обзор. Сер. IX. Per, разв. и промысл, геофизика. М., ВИЭМС, 1974

25. Гарайшин Ш. Г., Адиев Р. Я., Лесников В.В. Аппаратурно-программный комплекс регистрации и экспресс-обработки данных скважинной сейсморазведки // НТВ «Каротажник». — Тверь: Издательство «АИС». 2002. — Вып. 99 - С. 75-83

26. Глан Ю.Р., Гудкова Л.И. Алгоритм определения пластовых скоростей по непродольным, вертикальным годографам проходящих волн//Тр. ВНИГНИ.-1979.- Вып.211.- С.124-131

27. Гогоненков Г.Г. Расчет и применение синтетических сейсмограмм. М.: Недра, 1972. 142 с.

28. Гогоненков Г.Г. Состояние и перспективы развития ВСП и перспективы развития метода ВСП. /Г.Г. Гогоненков, А.А. Табаков / Гальперинские чтения 2001: Тезисы докладов. М., 2001. — С. 15-17

29. Голд Б.Ц., Рэйдер Ч., Цифровая обработка сигналов. М. «Советское радио»», 1973

30. Гольденберг Л.М. Цифровая обработка сигналов: Справочник /Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк /- М.: Радио и связь, 1985. — 312 с.

31. Гольдин С.В. Линейные преобразования сейсмических сигналов. Изд. "Недра", М., 1974

32. Гоноровский И.О. Радиотехнические цепи и сигналы. Часть I. Изд. "Советское радио", М., 1966

33. Гончаров В.Л. Методика цифровой фильтрации сейсмических сигналов. Канд. диссертация. Институт Физики Земли им. О. Ю. Шмидта АН СССР, 1970г.

34. Гурвич И.И. Сейсмическая разведка Гостоптехиздат 1960г.

35. Демиденко Ю.Б. Некоторые способы машинной обработки результатов ВСП. Сб. "Геофизические исследования на Украине". Изд. "Техника", Киев, 1972

36. Долгов Б.Ф., Шехтман Г.А. Определение сейсмических скоростей по вертикальному годографу без приведения к вертикали/ЯТрикладная геофизика.-М.: Недра, 1986. -Вып.114.- С. 56-62

37. Жданович В.В. Алгоритм кинематической интерпретации данных ВСП. "Обработка данных сейсморазведки на ЭВМ". Тр. ЗапСибНИГНИ вып. 72, Тюмень, 1974

38. Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов O.JI. «Акустический метод исследования скважин», М. Недра, 1978, 320 с.

39. Карус Е.В., Руденко Г.Е., Худзинский JI.JI. Состояние и перспективы развития скважинной сейсморазведки MOB. // Изв. вузов. Сер. "Геология и разведка М., 1976 № 2.- С. 98-110

40. Кац С.А. Корректирующий фильтр для автоматической увязки сейсмограмм. Сб. "Сейсмические волны в тонкослоистых срезах". АН СССР, институт Физики Земли им. О.Ю. Шмидта, изд. "Наука", М. 1973

41. Кобранова В.Н. Физические свойства горных пород.- М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно -топливной литературы, 1962. 490 с.

42. Козлов Е.А., Гогоненков Г.Н., Лернер Б.Л. и др. Цифровая обработка сейсмических данных. Изд. "Недра", М., 1973

43. Кравчук А.А. К вопросу расчета и применения цифровых частотных фильтров в сейсморазведке. Сб. "Геофизические исследования на Украине". Изд. "Техника", Киев, 1974

44. Кузнецов В.М., Шехтман Г.А., Попов В.В. Обработка и интерпретация данных МВС ВСП в специализированной системе ЗС-Interact // Материалы научно-практической конференции «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке». — М.: 2004. С. 81-85

45. Ланцош К. Практические методы прикладного анализа. Гос.изд. физмат, литературы. М., 1961

46. Ленский В.А. Метод ВСП при детальном изучении объектов в сложнодислоцированных средах. Дис. д-ра геол.-минерал, наук: 04.00.12. г. Октябрьский: 1995. 368 с.

47. Ленский В.А., Ишбулатова А.Л. Пакет программ обработки и интерпретации данных ВСП для полевых аппаратурно-методических комплексов // НТВ «Каротажник». — Тверь: Издательство «АИС». 1997. -Вып. 30.-С. 56-60

48. Лесников В.В., Адиев Р.Я. Математические методы обработки трехкомпонентных данных скважинной сейсморазведки // Межрегиональная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех — 2003»: Материалы конференции. Ухта, 2003. - С. 182-184

49. Лесников В.В. Моделирование сейсмических временных разрезов для изучения волновых полей и их атрибутов // Тезисы докладов молодежнойсекции международной научно-практической конференции «Геомодель-2004». М.: МГУ, 2004. - С. 32-34

50. Лесников В.В., Антипин Ю.Г., Сиднев А.В. Совместная интерпретация данных ГИС и сейсмокаротажа // Тезисы докладов международной научно-практической конференции Ашировские чтения. — Самара, 2002. С. 9

51. Лобусев М.А., Шевченко А.А. Методика определения скоростных характеристик при наблюдениях ВСП. «Гальперинские чтения 2004» Материалы научно - практической конференции: «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке». - М.:2004

52. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. — М.: Мир, 1990.-584 с.

53. Методические рекомендации по использованию результатов сейсмоакустических исследований для нужд разведочной геофизики (на примере вертикального сейсмического профилирования)- ВНИИЯГГ, сост. Е.В. Карус, Г.Е. Руденко-М., 1975.- 88 с.

54. Методическое руководство по вертикальному сейсмическому профилированию скважин/ВНИИГИС, сост. Н.Р. Сивков, А.В. Сырцов, Ю.Г. Антипин и др.- М., 1978.- 62 с.

55. Мысина Л.Г., Балмашов В.К., Векслер Б.Е. Особенности изучения волн при сейсмоакустических исследованиях в скважинах по экспериментальным данным. Сб. Изв. высш. учебн. заведений. Сер. "Геология и разведка", № 2, 1976

56. Нахамкин С.А. Оптимальный алгоритм выделения сейсмических волн на фоне регулярных волн-помех. Изв. АН СССР, сер. "Физика Земли", № 9, М., 1966

57. Нахамкин С.А. О новом методе разделения регулярных волн в сейсморазведке. Сб. "Прикладная геофизика", вьтп.50, изд. "Недра", М., 1967

58. Пузырев Н.Н. Измерение сейсмических скоростей в скважинах. М.: Гостоптехиздат, 1957.- 80 с.

59. Рапопорт М.Б. Специализированная система экспресс-обработки данных ВСП на мини-ЭВМ / М.Б. Рапопорт, А.Г. Рачинский, В.И.Рыжков // Экспресс-информ. ВНИИОЭНГ. Сер. «Нефтегазовая геология и геофизика», 1990, вып. З.-с. 22

60. Робинсон Е.А., Трейтел С. Принципы цифровой фильтрации сейсмических записей. Обзоры зарубежной литературы "Современные достижения в методике и технике нефтегазовой геофизики". ВНИИОЭНГ, М., 1968

61. Руденко Г.Е., Худзинский Л.Л., Лопатникова О.А. и др. Методические рекомендации по цифровой обработке данных скважинной сейсморазведки MOB.- М.: ВНИИЯГГ, 1982.- 120 с.

62. Рудницкий В.П. Сейсмические исследования в скважинах (Вопросы теории и методики).- Киев: Наукова думка, 1968.- 132 с.

63. Савин И.В., Шехтман Г.А. Определение скоростного разреза в трехмерных средах с криволинейными границами. //Сб. рефератов Международн. геоф. конф.- М., 1992.- С.410

64. Скважинный сейсмический прибор. А.С. 254803 кл. G 01 vl/40 Куповых П.Н., Гогоненков Г.Н., Рябков В.В., Благов В.В., Бюл. № 32, 1969

65. Теплицкий В.А. Применение скважинной сейсморазведки для изучения структур в нефтегазоносных районах.- М.: Недра, 1973.- 136 с.

66. Теплицкий В.А., Глан Ю.Р., Кривицкий А.Б. и др. Методические указания по высокоразрешающей скважинной сейсморазведке МПГС.- М. ВНИГНИ, 1985

67. Трофимов В.Л., Лисица А.И. Определение скоростных характеристик продольных и поперечных волн и связанных с ними параметров разреза по данным ПМ ВСП // Новые результаты геофизических исследований в Белоруссии. — Минск, 1986.- С.82 93

68. Цацко E.JI. Получение оптимальной кривой скорости по данным ВСП. Сб. "Геофизические исследования на Украине". Изд. "Техника", Киев, 1973

69. Цыплаков В.И. Определение первых вступлений при обработке цифровых записей межскважинного прозвучивания. М., 1986. — Деп. в ВИНИТИ 27.02.86, № 6990 - В

70. Хемминг Р.В. Цифровые фильтры. Перевод с англ., Москва, «Недра»1987.

71. Худзинский Л.Л., Руденко Г.Е., Бархударьян А.А. Методика сейсмокаротажа в условиях наличия трубных волн — помех // Геоакустические исследования в скважинах. — М.: ВНИИЯГГ, 1974. С. 122 - 133

72. Худзинский Л.Л., Руденко Г.Е. Комплексная программа цифровой обработки данных скважинной сейсморазведки МОВ//Изв. вузов. Геология и разведка.- М., 1976.- № 6.- С.119-123

73. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка. Пер. с англ., Москва, «Мир», 1987

74. Шехтман Г.А. Приближенное представление вертикального годографа отраженных волн для горизонтально — слоистой и непрерывной сред // Прикладная геофизика. М.:Недра, 1970. - Вып. 58. - С. 85 - 96

75. Шехтман Г.А. Использование кажущихся скоростей при интерпретации результатов ВСП. Сб. "Разведочная геофизика", вып.44, изд. "Недра", М., 1971

76. Шехтман Г.А. Выявление анизотропии пластовых скоростей и количественная ее оценка по данным сейсмокаротажа. // Экспресс — информ. ВИЭМС. Сер. Региональная, разведочная и промысловая геофизика». 1973 -Вып. 18.-С. 35-44

77. Шехтман Г.А, Коробов В.И., Курасов М.И. Скважинный сейсмический прибор. А.С №1073725 кл. G01V 1/52

78. Шехтман Г.А. Метод ВСП в сложнопостроенных слоисто-однородных средах. Автореферат диссерт. на соиск. уч. степени доктора техн. наук.- М.: ВНИИГеофизика, 1992

79. Шехтман Г.А., Зернов А.Е. Преобразование записей непродольного ВСП в сейсмические разрезы //Тр.ХХХП Международн. геоф. симпозиума.-Дрезден, 1987

80. Яновский А.К., Боголюбский А.Д. Способ автоматической аппроксимации вертикального годографа, основанный на последовательном выделении пластов. «Прикладная геофизика», вып.82., М., «Недра 1976, с. 95100

81. Deregowski Б.М. Optimum digitale filtering and inverse filtering in the frequensy domain.-Geophys.Prosp.,v.l9, H 4,1971

82. Man J.L., Coppens F. Well seismic surveying. Paris, Editions Technip. 2003. (p. 42)

83. Meyerhoff H.G. Realisation of sharp cut-off frequency characteristics on digital computers.-Geophysical Prospecting, v. XVI, S 2, Part l,2,v.l, VI, H 4, Part 3,1968

84. Michon D. Vertical seismic profiling // Paper presented at the 46th Annual International Meeting of SEG, 1976

85. Mooney H. Pole and zero design of digital filters.-Geophysics,v.33,H 2,1968

86. Ormsby J.F. Design of numerical filters with application to Missile data.-Processing: J. Assoc. Computing Machinery, v.a. В 3,1961

87. Shanks J.L. Recursion filters for digital processing -Ceophysics, v.32, № 1, 1967

88. Treitel S.,Robinson E.A. Optimum digital filters for signal to noise ratio enhancement. -Geophye.Prosp.,v.l7,N 3,1969

89. Treitel S.,Shanks J., Frasier C. Same aspects of for filtering.-Geophysics,v.32, № 5,1967

Информация о работе

Адиев, Рустем Явдатович
кандидата технических наук
Уфа, 2005
ВАК 25.00.10

Диссертация

Разработка методики исследований, способов обработки и интерпретации данных скважинной сейсморазведки для мониторинга месторождений - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы