Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка методики применения сейсморазведки на продольных и обменных волнах на основе данных сейсмомоделирования

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики применения сейсморазведки на продольных и обменных волнах на основе данных сейсмомоделирования"

На правах рукописи УДК 550.834

Горбачев Сергей Викторович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ НА ПРОДОЛЬНЫХ И ОБМЕННЫХ ВОЛНАХ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ СЕЙСМОМОДЕЛИРОВАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

П 2 '-П.Г

Москва-2009

003466277

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина на кафедре разведочной геофизики и компьютерных

систем

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук,

профессор |А. К. Урупов],

кандидат технических наук, доцент Ю. Н. Воскресенский

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор О. А. Потапов,

доктор технических наук, С. Н. Птецов

Ведущая организация: Российский государственный

геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе

Защита состоится аир?/,?! 2009 г. в ауд. 523 в 15 часов га заседании диссертационного совета Б212.200.05 при Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: Москва, В-296, ГСП-1,119991, Ленинский пр-т, д.65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина.

Автореферат разослан ауп?№ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В настоящее время круг вопросов, стоящих перед нефтегазовой сейсморазведкой, значительно расширяется. С внедрением трехмерной сейсморазведки (ЗБ) и ростом вычислительных мощностей стал возможным переход от решения структурных задач к количественной оценке коллекторских свойств перспективных интервалов разреза, то есть определение положения коллектора в разрезе, а также прогноз типа флюида-порозаполнителя, количественная оценка пористости, трещиноватости, степени нефтегазонасыщенности. Эти задачи не могут быть однозначно решены только методом продольных волн, поскольку требуют знания всего набора сейсмических данных, связанных с упругими свойствами среды.

Основные надежды повышения эффективности сейсморазведки связывают с применением многоволновой сейсморазведки (МВС), базирующейся на совместном использовании продольных, поперечных и обменных волн. Этим обуславливается актуальность выбранной темы.

В связи с определенными трудностями, возникающими при сейсморазведке на монотипных поперечных волнах, в настоящее время большое распространение получила многоволновая сейсморазведка в варианте совместного использования отраженных продольных (РР) и обменных (РЭ) волн. Сложности применения РЭ волн главным образом связаны с тем, что их сейсмические записи характеризуются более низким уровнем сигнала, чем данные РР волн. Обработка РЭ волн является сложной, многоитерационный задачей, требующей большего количества априорной информации по сравнению с обработкой РР волн. Часто при проектировании МВС работ на РР и РБ волнах не уделяется должного внимания особенностям распространения обменных волн и их регистрации.

Решению ряда перечисленных проблем может помочь применение сейсмического моделирования съемок на РР и РЭ волнах. На основе данных моделирования возможно скорректировать основные этапы реализации МВС проектов: проектирование, проведение полевых работ, обработку и интерпретацию данных.

Цель работы

Целью работы является исследование возможностей и разработка методических приемов повышения геологической эффективности сейсморазведочных исследований на РР и РБ волнах с использованием данных сейсмического моделирования, включая этапы проектирования, проведения полевых работ, обработки и интерпретации сейсмических наблюдений.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Исследование современного состояния многоволновой сейсморазведки на РР и РЭ волнах и определение путей повышения ее эффективности.

2. Оценка возможностей существующих методик сейсмического моделирования и их применимости при решении поставленных геологических задач.

3. Разработка методики совместного применения продольных и обменных волн на основе сейсмического моделирования.

4. Оценка влияния геометрий систем наблюдений на сейсмические изображения продольных и обменных волн.

5. Усовершенствование существующего графа обработки данных продольных и обменных волн на основе данных моделирования.

6. Опробование предложенной методики на модельных и реальных материалах сейсморазведки на продольных и обменных волнах в различных геологических условиях.

Научная новнзна

В процессе проведенных исследований получены результаты, обладающие научной новизной:

1. Разработана методика, повышающая эффективность применения продольных и обменных волн на основе совокупности данных полноволнового и лучевого моделирования.

2. Разработаны способы оценки влияния геометрий систем наблюдений ЗБ на сейсмические изображения продольных и обменных волн на основе моделирования, предложены способы снижения влияния систем наблюдений на результаты работ.

3. Впервые на основе сейсмомоделирования показана перспективность применения сейсморазведки на РР и Рв волнах для исследований углеводородных месторождений Тимано-Печорской НГП.

4. Предложен оптимизированный граф интерпретационной обработки многоволновых сейсмических данных продольных и обменных волн на основе сейсмомоделирования, позволивший повысить качество работ.

Практическая значимость работы

В результате исследования разработана методика, направленная на повышение эффективности многоволновой сейсморазведки на РР и РБ волнах на основе данных сейсмомоделирования, охватывающая основные этапы реализации МВС проектов, которая может быть рекомендована для исследований месторождений нефти и газа в различных сейсмогеологических условиях.

Предложенная методика позволила оценить целесообразность и возможность эффективного применения продольных и обменных волн на одном из месторождений Тимано-Печорской НГП и выдать рекомендации по проведению работ.

Результаты работы внедрены в производственную практику многоволновых сейсморазведочных работ в СК «ПетроАльянс» и использованы при составлении производственных отчетов.

Основные защищаемые положения

1. Разработанная методика применения сейсморазведки на РР и РЗ волнах на основе сейсмического моделирования, обеспечивающая оптимизацию систем наблюдений для более равномерного распределения сейсмических амплитуд по площади ЗБ работ и позволяющая исключить нежелательные искажения на сейсмических изображениях.

2. Разработанный граф интерпретационной обработки данных РР и РЭ волн, основанный на уточнении скоростной модели и положений точек обмена РБ волн, позволяющий повысить концентрацию энергии отраженной обменной волны вдоль сейсмических границ и улучшить их прослеживаемость на суммарных разрезах.

3. Полученные модельные данные, позволяющие оценить потенциальную информативность многоволновых сейсмических работ на РР и РЭ волнах на этапе проектирования работ на одной из площадей Тимано-Печорской НГП и рекомендовать площадь для проведения многоволновых исследований на нефть и газ.

Личный вклад

Совокупность идей, описанных в работе, касающихся применения сейсмического моделирования для повышения эффективности многоволновой сейсморазведки на РР и PS волнах на различных этапах работ, была предложена автором лично и реализована при непосредственном его участии. Апробация работы

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях: VIII Международная научно-практическая конференция «Геомодель», Геленджик, 2006; VII Всероссийская научно-техническая конференция: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, 2007; конференция молодых специалистов «Геоперспектива», Москва, 2007; II Международный конгресс «ГеоСибирь», Новосибирск, 2007; IX Международная научно-практическая конференция «Геомодель», Геленджик, 2007; конференция молодых специалистов «Геоперспектива», Москва, 2008; III Международная конференция «Геонауки: от новых идей к новым открытиям», Санкт-Петербург, 2008. Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит страниц, в том числе Л?рисунков и 2 таблицы. Список литературы включает ^наименований, в том числе.1Р на иностранных языках.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям

профессору, доктору геолого-минералогических наук |А.К. Урупову| и доценту, кандидату технических наук Ю.Н. Воскресенскому за помощь в подготовке работы.

Автор признателен всем, кто на разных стадиях оказывал помощь и содействие, в частности В.В. Васильеву, Е.И. Петрову, Г.А. Шехтману, A.B. Череповскому и JI.A. Золотой. Особую благодарность автор выражает A.B. Белоусову, за внимание и поддержку на всем протяжении подготовки диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель и задачи исследований, представлены основные научные результаты, отмечена практическая значимость, приведены объем и структура диссертации.

Глава 1. Основы многоволновой сейсморазведки на РР н Рв волнах и методы ее моделирования

Первая глава состоит из двух частей: в первой - приводится краткая история развития многоволновой сейсморазведки, современное состояние, проблемы и пути повышения ее эффективности, во второй - дается краткий обзор методов сейсмического моделирования, используемых при решении практических задач сейсморазведки.

Регистрация различных типов волн началась с конца 19-го столетия, первоначально для изучения очагов и координат землетрясений. В СССР первой работой по многоволновой сейсморазведке считается статья Г.А. Гамбурцева (1939 г.). В ней отмечается принципиальная возможность использования поперечных волн для изучения строения земной коры. Систематические экспериментальные и теоретические исследования по изучению волн различного типа и созданию метода многоволновой сейсморазведки начались с 40-х годов прошлого века.

Работы по многоволновой сейсморазведке, начатые в СССР в 1950-е г.г., выполнялись системно и широкомасштабно крупными коллективами высококвалифицированных специалистов. Среди научных организаций, развивавших это направление, наибольший вклад сделали, прежде всего, ВНИИГеофизика и Институт Геологии и Геофизики СО АН СССР, где работы выполнялись под руководством акад. Н.Н.Пузырева, а также Ленинградское отделение Математического института АН СССР; среди производственных организаций «Спецгеофизика», «Татнефтегеофизика», «Башнефтегеофизика»,

«Иркутскгеофизика», с 1970-х г.г. - «Сибнефтегеофизика»; в 1980-1990 г.г. -«Краснодарнефтегеофизика», «Волгограднефтегеофизика», «Енисейгеофизика» и др.

Отечественными исследователями были изучены процессы распространения волн разных типов (Р, РЭ, БУ, БН и др.), их коэффициенты отражения и поглощения в различных средах, в том числе в анизотропных, созданы первые источники

возбуждения Б волн, проведены многочисленные опытные работы по регистрации разных типов волн в районах с различными сейсмогеологическими условиями.

За рубежом поперечные и обменные волны стали применять значительно позже, чем в России. После первых опытных работ 1950-х г.г. к активному применению поперечных и обменных волн возвратились только в средине 80-х годов.

Преимуществом использования РБ волн является отсутствие проблем с источниками возбуждения, их применимость в морской сейсморазведке. Основным же преимуществом МВС является возможность получения информации о распределении скоростей продольных и поперечных волн в пространстве.

На современном этапе развития сейсморазведки ведущие геофизические компании внедряют новые технологии многоволновых (многокомпонентных) сейсморазведочных работ. В зарубежной и отечественной геофизической литературе обсуждаются вопросы методики и технологии многоволновых исследований. На практике внедряются многоканальные станции, цифровые 3-х компонентные сейсмоприемники; проводятся работы IV) и ЗЭ на суше и море. В методе ВСП многокомпонентная регистрация считается неотъемлемой частью выполнения работ.

В варианте многоволновой сейсморазведки на РР и РБ волнах наряду с отмеченными выше преимуществами существует ряд проблем, основная из которых связана с асимметричностью хода лучей падающих продольных и отраженных поперечных волн. При этом для создания выборок по общей точке обмена (бинировании) необходима информация о соотношении скоростей Ур/Уз, также требует учета негиперболичность годографов РЗ-волн. Привязка данных РР и РБ волн к одноименным геологическим границам является сложной и неоднозначной задачей, требующей широкого комплекса данных ГИС и полноволнового ВСП. На данных Р5 волн сильнее сказывается неравномерность распределения амплитуд по площади ЗБ съемки, связанная с геометрией систем наблюдений.

Некоторые из этих проблем автор предлагает решить путем применения сейсмического моделирования и анализа его результатов, тем самым, повышая надежность и эффективность сейсморазведочных работ на РР и РБ волнах. Данные моделирования можно использовать на различных этапах работ: при проектировании сейсморазведочных работ, выборе параметров обработки, оценке влияния различных физических параметров, а также при интерпретации. В настоящее время применяются алгоритмы лучевого и полноволнового моделирования. Применимость различных

алгоритмов моделирования зависит в первую очередь от поставленных перед ним задач. Существующие программы моделирования позволяют имитировать наземную сейсмическую съемку (2Б, ЗБ) и скважинную съемку в варианте вертикального сейсмического профилирования (ВСП).

Лучевое моделирование используется как в 2В, так и в варианте ЗБ, для решения разнообразных кинематических и динамических задач - подбора параметров системы наблюдений, оценки возможности решения структурных задач в процессе обработки и т.д. Полноволновое моделирование методом конечных разностей является весьма эффективным инструментом при решении обширного ряда задач - оценки интенсивности различных типов волн, тестирования процедур обработки и др. При этом целью моделирования может являться оценка освещения сложно-построенных участков геологических сред (соляных куполов, разломов, крутоподающих границ и т.д.) при проектировании положения систем наблюдений для достижения оптимальных условий прослеживания геологического объекта. Поскольку моделирование занимает существенное место в предлагаемой автором методике, то в работе произведена количественная оценка параметров, задаваемых при моделировании, влияющих на временя расчета модели для разных алгоритмов моделирования.

На основании изучения современного состояния МВС делаются выводы о необходимости применения математического моделирования для повышения надежности решения сложных геологических задач РР и Рв волнами.

Глава 2. Особенности обработки и интерпретации обменных волн

Обработка и интерпретация обменных волн представляет собой сложный и многоитерационный процесс, тесно связанный с обработкой продольных волн. Необходимо отметить, что обработка РБ волн является более сложной и неоднозначной задачей, чем обработка РР волн, и требует большего количества априорной информации по сравнению с обработкой РР волн. При этом обработка обменных волн может частично выполняться в рамках стандартного программного обеспечения для продольных волн за исключением ряда особенностей, связанных с: ориентировкой сейсмоприемников; расчетом и вводом статических поправок; вводом кинематических поправок для РБ волн; бинированием по общей точке обмена; учетом наклона границ фМО и миграция).

Регистрация полного волнового поля трехкомпонентными датчиками дает возможность проводить более однозначное выделение и подавление поверхностных волн алгоритмами адаптивной фильтрации. При этом адаптивная фильтрация является инструментом, вносящим меньшие искажения в динамику полезных волн.

Учет статических поправок при обработке обменных волн является более сложной задачей в связи с тем, что волна сначала проходит зону малых скоростей (ЗМС) как продольная, а после отражения-обмена - как поперечная. Поэтому при проведении полевых работ необходимо проводить изучение верхней части разреза (ВЧР) продольными и поперечными волнами, методом преломленных волн (МПВ) и методами сейсмического каротажа (МСК). При отсутствии информации о строении и характеристиках ВЧР, автором адаптирован алгоритм учета статических поправок для обменных волн, описанный в работах Козырева B.C., Жукова А.П. и др., включающий в себя ручную и автоматическую коррекцию и позволяющий надежно оценивать и учитывать статические поправки, связанные с неоднородностью ВЧР.

Формирование подборок PS волн по общей точке обмена (бинирование) является критически важной процедурой обработки, от правильного выполнения которой зависит качество построения сейсмического изображения. В работе оценено изменение положения точки обмена в зависимости от соотношения Vp/Vs, глубины границы и удаления источник-приемник, подтверждающее сложность и важность процесса бинирования для построения изображений.

Для успешной интерпретации многокомпонентных данных необходимо использование широкого спектра геолого-геофизической информации: наземных данных (2D/3C, 3D/3C), скважинах данных полноволнового ВСП, а также широкого комплекса данных ГИС. Можно выделить основные этапы интерпретации данных РР и PS волн, к которым относятся: отождествление и привязка волн разных типов к одним и тем же геологическим объектам на глубине; сравнение кинематических параметров разных типов волн; анализ динамических параметров записи продольных и обменных волн.

Использование модельных данных на этапе обработки позволяет оценить работу различных алгоритмов подавления помех и выделения сигнала для повышения надежности построения сейсмических изображений и определения динамических параметров продольных и обменных волн.

Глава 3. Анализ наземных 3D систем наблюдений РР и PS волн

В главе 3 рассмотрено влияние геометрии 3D систем наблюдений на данные РР и PS волн, предложены пути снижения ее влияния.

Существует большое количество работ, посвященных методическим вопросам проектирования 2D/3D съемок на РР волнах [Вермеер Г., Кордссн А., Галберт М, Урупов А.К., Потапов O.A.]. При этом сформировался единый подход к проектированию сейсморазвсдочных работ на нефть и газ, которого придерживаются практически все геофизические организации. Однако сведения об обобщенном подходе к проектированию многоволновых 2D/3D съемок на РР и PS волнах в литературе отсутствуют. В основном, работы на PS волнах базируются на методике для РР волн, однако необходимо учитывать ряд отличий, обусловленных особенностями распространения обменной волны, чему часто не уделяется должного внимания.

Использование различных систем наблюдений для совместной регистрации РР и PS волн непрактично и неэкономично [Гаррота Р., Грандер П.]. Поэтому, необходим предварительный анализ систем наблюдений для РР и PS волн и выбор оптимальных параметров для совместной их регистрации.

Известно, что влияние геометрии наблюдений 3D проявляется в виде периодического изменения амплитуд сейсмических данных на временных срезах кубов монотипных и особенно обменных волн. Пространственная периодичность таких колебаний амплитуд определяется расстояниями между линиями приема в продольном (in-line) и между линиями возбуждения в поперечном (cross-line) направлениях. В зарубежной литературе этот эффект получил название «отпечатков» (footprint) системы наблюдений [Вермеер]. Эффект вызван неравномерностью распределения трасс по удалениям и азимутам в бинах, а также разницей в значениях эффективной кратности между соседними бинами.

Снизить влияние 3D геометрии наблюдений на данные РР и PS волн возможно несколькими способами: применяя неортогональные системы наблюдений, широкоазимутальные съемки, неортогональные широкоазимутальные съемки и повышая плотность наблюдений (уменьшая расстояния между линиями приема и возбуждения, а также расстояния между пунктами приема и возбуждения). Комбинирование различных способов позволяет создать более равномерное

распределение трасс по удалениям и азимутам в бине, снижая тем самым влияние геометрий систем наблюдений на регистрируемые данные РР и РБ волн.

Оценку характеристик различных систем наблюдений можно осуществлять путем анализа атрибутов и параметров проектируемых съемок при помощи специально разработанных программ [Меза, Пикеза и др.]. К параметрам систем наблюдений относятся: номинальная кратность, эффективная кратность, число каналов в расстановке. К атрибутам: распределение трасс по азимутам; распределение трасс по удалениям и азимутам. Для анализа влияния геометрии наблюдений на амплитуды РР и РЭ волн, а также освещенности исследуемого объекта целесообразно использовать лучевое сейсмическое моделирование.

Для оценки влияния геометрии наблюдений на распределение амплитуд РР и РЭ волн для сложной рифовой структуры на одной из площадей Волго-Уральского региона нами было выполнены следующие действия:

1) построение ЗИ сейсмогеологической модели исследуемого участка;

2) проектирование нескольких наиболее часто применяемых в практике полевых работ геометрий систем наблюдений с учетом особенностей модели;

3) анализ атрибутов бинов различных систем наблюдений для РР и РЭ волн;

4) расчет синтетических сейсмограмм ЗБ съемок для различных геометрий наблюдений РР и РБ волн;

5) обработка синтетических данных с целью получения суммарных кубов;

6) анализ влияния геометрий наблюдений на распределение амплитуд продольных и обменных волн на суммарных кубах.

Для количественного анализа отпечатков альтернативных систем наблюдений на регистрируемые данные ЗБ РР и РБ волн была построена ЗБ модель рифоподобного тела (рис. 1). При построении модели была обобщена геолого-геофизическая информация о площади работ. Структурный план модели строился на основании упрощенной глубинно-скоростной модели исследуемой площади, полученной по результатам предыдущих сейсмических работ, данным ГИС и ВСП. При этом для упрощения модели отношение скоростей продольных и поперечных волн (Ур/Уя) было принято равным 2 в каждом слое.

Для сравнения атрибутов бинов, по построенной модели было спроектировано девять наиболее часто применяемых на практике систем наблюдений. В них входили: три типа узкоазимутальных съемок (8 ЛПП), три среднеазимутальных съемки (12

И

ЛПП) и три широкоазимутальных съемки (16 ЛИП) с площадными расстановками одинакового размера для каждого типа съемок - ортогональной, кирпичной и наклонной под 45 градусов.

Площадная расстановка узкоазимутальных съемок состояла из 8 линий приема по 132 канала, шаг между линиями приема и возбуждения равен 300 м, расстояние между пунктами приема и возбуждения в линиях - 50 м, а соотношение сторон площадной расстановки равно 0,32. Площадная расстановка среднеазимутальных и широкоазимутальных съемок состояла из 12 и 16 линий приема с тем же шагом наблюдений, только соотношение сторон площадной расстановки соответственно равно 0,5 и 0,69. В результате для анализа было спроектировано три группы съемок с номинальной кратностью 44, 66 и 88 в каждой группе и размером бина 25x25 м.

Анализ атрибутов бинов показал, что ортогональные системы наблюдений характеризуются большим разбросом эффективной кратности и ярко выраженным наличием отпечатков систем наблюдений, особенно для обменных волн. При этом отпечаток системы наблюдений можно ослабить путем применения широкоазимутальных съемок, заданием наклонных или зигзагообразных линий возбуждения.

По результатам анализа параметров и атрибутов геометрий систем наблюдений для моделирования были выбраны три съемки: ортогональная 8 ЛПП, ортогональная 16 ЛПП и наклонная 16 ЛПП. Лучевое моделирование было выполнено на РР и РЗ волнах для выбранных систем наблюдений (рис. 1). Синтетические кубы данных продольных и обменных волн обработаны с сохранением амплитуд с целью последующего погоризонтного анализа амплитуд и количественного сравнения отпечатков систем наблюдений.

Сравнение обработанных синтетических временных разрезов продольных и обменных волн показало, что применение более широкоазимутальных приемных шаблонов приводит к лучшему прослеживанию отражений от крыльев рифоподобного тела.

Рис. ¡.Идеализированная толстослоистая модель рифа и трехмерное трассирование лучей монотипных и обменных волн.

На горизонтальных срезах кубов ЗИ данных РР и РБ волн сильнее проявляются систематические аномалии амплитуд, связанные с системой наблюдений. На рис. 2 и рис. 3 представлены фрагменты горизонтальных срезов амплитуд для одноименных горизонтов разных типов волн. Из рисунков видно, что применение широкоазимутальных наклонных съемок (рис. 2в, рис. Зв) снижает влияние геометрии системы наблюдений на регистрируемые данные, при этом распределение амплитуд становится менее систематическим.

Поэтому при проектировании многоволновых съемок на РР и Р8 волнах рекомендуется не только анализировать параметры и атрибуты систем наблюдений, а также использовать трехмерное моделирование, включающее построение многослойной модели исследуемого объекта и трассирование лучей различных типов волн для различных систем наблюдений.

Полученные синтетические кубы данных позволяют проанализировать и выбрать оптимачьную систему наблюдений для совместной регистрации РР и РЭ волн, сравнить освещенность целевого объекта различными системами наблюдений, определить необходимую площадь работ и оценить возможности эффективного применения многоволновых сейсморазведочных исследований в конкретных сейсмогеологических условиях для повышения геологической информативности работ.

а б в

Рис. 2. Фрагменты горизонтальных срезов кубов синтетических данных РР волн: а) ортогональная 8ЛПП, б) ортогональная 16 ЛПП, в) наклонная 16 ЛПП.

а б в

Рис. 3. Фрагменты горизонтальных срезов кубов синтетических данных РБ волн: а) ортогональная 8 ЛПП, б) ортогональная 16 ЛПП, в) наклонная 16 ЛПП.

I

Глава 4. Разработка методики применения сейсморазведки на РР и Рв волнах на основе сейсмомоделирования

В главе 4 рассмотрена предложенная автором методика реализации многоволновых работ с использованием моделирования.

Наиболее корректным способом оценки эффективности и повышения результативности работ на продольных и обменных волнах является использование в процессе проведения работ результатов моделирования. Основные этапы предложенной методики представлены на блок-схеме рис. 4.

Постановка задач, сбор и анализ геолога геофизической мшЬоомаши

■ т -

Построеже модели среды

: : Результаты ] Г^дуиде работ I

гас,всп Г

геостшстда,

Утииежепарйметров геолоическойнове™

Выбор типа и параметров ____"клиров«.«

илилолй®рлнс®ое ание,20или30 ' и т.д.

А^рсзупи __. ... „_. ¡ДИЬцзнга артефактое моделирое ►* ■припшв.дамых

Тестирование процедур обработки и оптимизация [рафа йнтертретЕЧтонной обработки ..........

' Анализ целесообрагности ' проведения МВС. работ на данной плошг^еррмтордаы выдача рекомендуй то иг проведению ,

шш ¡Если необходимо коррекция ОН ' по результатам !| предварительные рйог J

Контроль качества пслееьк работ ' с учетом «яодёлиро'Ебния, коррекция графа обработки с учетои реальных даиых

Гадаадейиепоие; N Коррекфаствпмеасих ■дарйш Бинирмание-Коррекии я кимевитическж попр»сж Р.сдаелениекргтых юлн МО.мжрац« Получение гаожадльмх

■ Привязка назетьк и С№®ки1«ых данньк Построение сюр; модели Изучение диншичежж параметров (А\'0. инберЫя)

Утснйениеикоррекщя ^шествующей петрофизической модели

Рис. 4. Блок-схема, отображающая основные этапы работ на РР и Р8 волнах с применением сейсмомоделирования.

Методика охватывает все основные этапы реализации сейсморазведочных работ, включая: проектирование съемки, проведение работ, обработку и интерпретацию сейсмических наблюдений РР и РБ волн. Она основана на предварительном создании глубинно-скоростной модели среды, расчете и анализе систем наблюдений, моделировании синтетических данных продольных и обменных волн, тестировании и оптимизации графа интерпретационной обработки на модельных данных для конкретных геологических условий.

Данная методика направлена на решение следующих задач:

• оценку возможной результативности многоволновых сейсморазведочных работ на этапе проектирования, оценку решаемости структурных задач, надежности и возможной информативности РР и РЭ волн;

• оценку и выбор параметров систем наблюдений с учетом особенностей данных продольных и обменных волн;

• оптимизацию графа обработки продольных и обменных волн на модельных данных для конкретных геологических условий;

• контроль за проведением многоволновых работ с учетом результатов моделирования в полевых условиях;

• оценку эффективности систем наблюдений, графа обработки и интерпретации для уже проведенных работ, с выработкой рекомендаций по методике проведения многокомпонентных работ в данном регионе.

Постановка задач н построение модели среды. Перед проведением геолого-геофизических работ необходима предварительная оценка возможных результатов работ, выбор оптимальных методов и методик для их реализации. Важную роль имеет изученность исследуемой площади и региона в целом, а также наличие и полнота априорной геолого-геофизической информации используемой при реализации методики.

На начальном этапе происходит сбор и анализ геолого-геофизической информации о районе работ и исследуемой площади. Для разных этапов работ может выбираться различная по сложности модель. Для проектирования съемки и оценки решаемости структурной задачи в процессе обработки, может использоваться толстослоистая модель; при оценке информативности отражений от пласта и выделения сигнала на фоне других волн необходимо использовать более

тонкослоистую модель среды. Положение, форма и количество горизонтов выбирается в соответствии с задачами исследований.

Построенная глубинно-скоростная модель является одним из возможных вариантов геологического строения изучаемого участка. В процессе работ параметры модели могут корректироваться, при этом точность и надежность полученной модели зависят от качества и количества априорной информации, а также от поставленных перед работами задач.

Выбор типа и параметров моделирования. В зависимости от поставленных перед работами задач рекомендуется применять лучевое или полноволновое моделирование, при этом возможно, применение обоих типов моделирования на разных стадиях работ.

Выбор сигнала и его частотных характеристик для моделирования существенно влияет на разрешающую способность и время расчета модели. При этом надо учитывать физические возможности возбуждения и регистрации сигналов в реальных полевых условиях. Диапазон поиска оптимальной частоты сейсмического импульса выбирается по результатам анализа данных предыдущих работ MOB, МПВ и ВСП на исследуемой и соседних площадях. Необходимо анализировать данные как до, так и после обработки, с целью изучения возможностей расширения спектра сигнала в процессе обработки.

Выбор системы наблюдений. Анализируются различные параметры и атрибуты геометрий систем наблюдений, оцениваются и выбираются оптимальные характеристики систем для проведения совместных наблюдений РР и PS волн, о чем подробнее написано в главе 3.

Моделирование, анализ волновых полей, обработка модельных данных и оценка результатов работ. На этапе моделирования выполняется расчет синтетических данных продольных и обменных волн в соответствии с теми параметрами, которые были выбраны на предыдущих этапах. Моделирование является времяемким процессом даже при современном развитии вычислительной техники. Опыт автора по моделированию на большом количестве моделей показал, что на этот этап работ необходимо выделить от нескольких дней до месяца, в зависимости от выбранного типа моделирования и характеристик модели.

Анализ волновых полей отраженных, кратных и других типов волн позволяет спрогнозировать и оценить возможную интенсивность сигнала и помех при проведении полевых работ. Также на этом этапе является обязательной увязка

сейсмограмм продольных и обменных волн с реальной геологической моделью, для оценки адекватности моделирования.

Основной задачей обработки является выбор и оптимизация графа интерпретационной обработки данных многоволновой сейсморазведки на РР и РБ волнах для конкретных геологических условий. Тестирование программ и различных алгоритмов на модельных данных позволяет оценить их применимость для решения поставленных задач. В условиях сложного геологического строения тестирование процедур обработки позволяет на модельных данных оценить возможности динамической обработки при решении геологических задач.

В рамках интерпретации синтетических данных необходимо проводить оценку надежности и устойчивости прослеживания основных горизонтов в пространстве. Оценка результатов работ. Этот этап является решающим и подводящим итог всем предшествующим этапам работ. На основании проделанных действий определяется перспективность проведения многоволновых сейсмических исследований на РР и РБ волнах на выбранной площади. Вырабатываются рекомендации по проведению работ. Проектирование полевых работ. В соответствии с выработанными рекомендациями и на основе моделирования производится коррекция системы наблюдений, определяется технология проведения полевых работ.

Планируются опытные работы по изученнию реальной волновой картины, характера и интенсивности волн помех; подбор оптимальных условий возбуждения сейсмического сигнала; также планируются работы по изучению ВЧР продольными и поперечными волнами методами МСК и МПВ, для большей надежности в характерных участках площади (в зонах сильного изменения рельефа, выхода коренных пород на поверхность и т.д.) рекомендуется совместное применение обоих методов.

Полевые работы и контроль их качества. В полевых условиях необходимо проводить контроль качества записей продольных и обменных волн по параметрам возбуждения, регистрации, частотного состава записи и соотношения сигнал-помеха. При проведении работ по изучению ВЧР продольными и поперечными волнами строится предварительная модель ЗМС и рассчитываются статические поправки для РР и Р8 волн.

Полевая обработка выполняется на основании оптимизированного графа обработки, сформированного на этапе обработки модельных данных. При этом

результаты моделирования не могут учесть все возможные варианты геологического строения, распространения волн и наличия помех, поэтому реальные данные могут отличаться от синтетических, но основной характер волновой картины остается неизменен. На полевом этапе работ происходит адаптация разработанного графа обработки продольных и обменных волн с учетом реальной волновой картины, наличием техногенных помех и более сложным геологическим строением среды. В процессе полевой обработки проводится уточнение скоростной модели продольных и обменных волн по реальным данным по всей площади работ.

Интерпретационная обработка данных МВС. На этапе окончательной обработки данных РР и Рв волн, в результате применения разработанной методики имеются: оптимизированный граф обработки, полученный по модельным данным; скорректированный граф обработки с учетом реальных данных; скоростная модель по всей площади работ; модель ВЧР, данные ВСП и ГИС. На основании всей имеющейся информации производится обработка данных РР и РБ волн.

На этапе интерпретации происходит: отождествление и привязка волн разных типов к одним и тем же геологическим объектам; сравнение кинематических параметров разных типов волн; изучение динамических особенностей РР и РЭ волн.

Глава 5. Применение разработанной методики сейсморазведочных работ на РР и Рв волнах на основе сейсмомоделирования в различных сейсмогеологических условиях

В главе 5 рассматривается применение разработанной методики на примере модельных, а затем и реальных сейсмических данных. Глава состоит из двух частей: оценка целесообразности проведения МВС работ в Тимано-Печорской НГП на основе сейсмомоделирования и коррекция графа интерпретационной обработки данных МВС на продольных и обменных волнах на одной из площадей Западной Сибири.

Оценка целесообразности проведения многоволновых сейсмических работ на продольных и обменных волнах. На одном из месторождений Тимано-Печорской нефтегазовой провинции было проведено моделирование геологического разреза с целью изучения возможностей эффективного применения высокоразрешающей многоволновой сейсморазведки на продольных и обменных волнах. В качестве первоочередной задачи рассматривались возможности структурной интерпретации

данных, уточнение положения структурных элементов разреза, в том числе тектонических нарушений.

Для решения поставленных задач была применена методика проектирования многоволновых сейсмических съемок на основе сейсмогеологического моделирования, описанная в главе 4. Структурный каркас модели (рис. 5) построен на основании обобщения скважинных данных и сейсмических съемок 20 прошлых лет.

Особенностями геологической модели являются: малая глубина залегания целевых горизонтов (пласты: II, III - 100-250 м.); сильная дисперсия акустических свойств по вертикали; сложное структурное строение и наличие тектонического нарушения.

На основании анализа глубины залегания исследуемых горизонтов, а также лучевого моделирования РР и Р5-волн была спроектирована система наблюдений для решения поставленных задач со следующими параметрами: система наблюдений центральная; шаг ПП 2 м; шаг ПВ 10 м; количество активных каналов 400; максимальное расстояние источник-приемник - 400 м; минимальное расстояние источник-приемник - 2 м; шаг ОСТ - 1 м; кратность ОСТ - 40.

Рис. 5. Обобщенный глубинно-скоростной разрез исследуемой площади.

По результатам построения модели и расчета системы наблюдений было выполнено полноволновое моделирование, рассчитаны сейсмограммы продольных и обменных волн. Полученные волновые поля были проанализированы на предмет интенсивности различных типов волн и возможности идентификации полезных сигналов в общей волновой картине.

Основной задачей обработки явилось оптимизация графа обработки данных многоволновой сейсморазведки на продольных и обменных волнах для конкретных геологических условий Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. В результате тестирования параметров и процедур обработки сформирован граф, применение которого позволило провести динамическую обработку данных продольных и обменных волн. На рис. 6 представлены временные разрезы продольных и обменных волн после миграции с корреляцией основных отражающих горизонтов и разрывного нарушения.

Рис. 6. Временные разрезы РР (а) и Р Б-волн (б) после миграции.

На временных разрезах РР и РЭ волн по всей длине профиля устойчиво прослеживаются отражения от всех основных горизонтов. В центральной части профиля, представленного на рис. 6, однозначно идентифицируется разрывное

нарушение. На обменных волнах наблюдается более четкое разделение отражений от отдельных пластов, указывающее на повышение разрешающей возможности сейсморазведки при совместном использовании РР и Р5 волн. Таким образом, можно говорить о большей информативности и надежности многоволновых работ по сравнению со стандартными работами только на продольных волнах и рекомендовать площадь для проведения многоволновых исследований на нефть и газ в Тимано-Печорской НГП.

Коррекция графа интерпретационной обработки данных МВС работ на продольных и обменных волнах. Применение разработанной методики при переобработке данных многоволновой съемки, проведенной на одной из площадей Западной Сибири, с целью повышения информативности результатов работ на РР и РЭ волнах. На основании данных ГИС, ВСП и результатов работ 2Б и ЗБ на продольных волнах была построена исходная сейсмогеологическая модель, на базе которой было выполнено моделирование синтетических сейсмограмм продольных и обменных волн.

Применение разработанной методики позволило подробнее разобраться в сложной волновой картине регистрируемых данных. Выделение полезных волн, основываясь на исходной глубинно-скоростной модели и результатах моделирования РР и РБ волн, позволило подобрать алгоритмы и методики подавления помех различной природы.

По результатам анализа реальных и синтетических данных продольных и обменных волн было выявлено присутствие на записи горизонтальных компонент (Рй волн), синфазных высокоскоростных помех. Было установлено, что время и формы годографов высокоскоростных волн на данных РЭ волн совпадают с данными РР волн. Из этого сделан вывод, о существовании продольной волны на горизонтальной компоненте. Наличие обменных волн на вертикальной компоненте не ощутимо сказывается на результатах работ в связи с тем что, во-первых, амплитуды обменных волн меньше амплитуд продольных волн; во вторых обменные волны имеют более низкие скорости и большие времена регистрации, тем самым по кинематическим признакам попадая в разряд кратных волн.

Для подавления таких эффектов на данных РЭ волн использовалась методика адаптивной фильтрации, заключающаяся в создании модели помех зарегистрированных на вертикальной компоненте и адаптивное ее вычитание из

данных, зарегистрированных на горизонтальных компонентах. В результате применения такого подхода удалось качественно улучшить обработку данных обменных волн и повысить соотношение сигнал/помеха.

Тестирование процедур обработки на модельных данных позволило оценить возможности применения различных алгоритмов помехоподавления и скорректировать граф интерпретационной обработки данных продольных и обменных волн. При проведении детального скоростного анализа по модельным данным было оценено влияние ввода кинематических поправок на данные обменных волн различными алгоритмами с учетом и без учета негиперболичности годографов.

Моделирование позволило оценить влияние бинирования данных по общей точке обмена на построение сейсмического изображения данных РБ волн. В результате было установлено, что изменение величины Ур/Ув на 3-7% приводит к существенному изменению положения точки обмена, вызывающее ухудшение корреляции суммарных разрезов и прослеживаемость отдельных горизонтов в целом, вплоть до полной потери их корреляции. В результате удалось улучшить прослеживаемость обменных волн на суммарных разрезах.

В случае использования результатов моделирования на этапе тестирования и опробования процедур обработка реальных данных занимает меньше времени по сравнению со стандартной обработкой. Это связано с тем что, имея первоначальную глубинно-скоростную модель и рассчитанные синтетические сейсмограммы возможно: точнее разобраться в сложной волновой картине данных РР и РЭ волн; оценить применимость различных процедур обработки; сократить количество итераций подбора скоростей и бинирования. При этом создается дополнительная возможность в те же временные сроки проводить дополнительные тестирования процедур обработки, уточнять скоростную модель, тем самым повышать надежность получаемых данных продольных и обменных волн.

Заключение

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Определена необходимость применения сейсмического моделирования при работе с данными РР и РБ волн, исследованы преимущества и недостатки лучевого и полноволнового моделирования, а также их параметры.

2. Проанализировано на модельных данных влияние геометрии ЗБ систем наблюдений на амплитуды РР и РБ волн и предложены пути снижения влияния геометрии систем наблюдений на распределение амплитуд этих волн по площади наблюдений путем задания широкоазимутальных съемок, косых или зигзагообразных линий возбуждения.

3. Разработана методика, позволяющая повысить эффективность сейсморазведочных работ на РР и РБ-волнах на основе сейсмомоделирования. Обоснованы и сформированы в единый граф основные этапы реализации методики, позволяющие применять ее в различных сейсмогеологических условиях и на разных этапах проведения многоволновых работ на РР и РЭ волнах.

4. Оценена целесообразность проведения работ на РР и РБ волнах на одном из месторождений в Тимано-Печорской НГП. При обработке модельных данных показана возможность уверенного выделения отражений РР и РБ волн от основных горизонтов, несмотря на большое количество регулярных помех и сложное геологическое строение района. На конкретном примере в условиях Тимано-Печорской НГП было показано, что совместное применение РР и РЭ волн позволяет повысить надежность и эффективность работ. Исследуемая площадь рекомендована для проведения многоволновых исследований на нефть и газ.

5. На основании моделирования скорректирован граф интерпретационной обработки данных РР и РЭ волн на одной из площадей Западной Сибири. Уточнение скоростной модели и положений точек обмена на базе сейсмомоделирования привело к повышению концентрации отраженной обменной энергии вдоль сейсмических границ и улучшению их прослеживаемости.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Горбачев C.B., Череповский A.B. Оценка влияния геометрии наблюдений на качество многоволновых данных //Технологии сейсморазведки - 2009 - №1 - С.47-52.

2. Горбачев C.B., Мирошниченко Д.Е., Прогноз целесообразности и эффективности проведения многоволновой сейсморазведки на основе моделирования // Технологии сейсморазведки - 2008 - №1 - С.48-53.

3. Череповский A.B., Горбачев C.B., Шиморин М.В. Преимущества широкоазимутальных косых съемок с высокой плотностью наблюдений при исследовании крутопадающих тел //Сборник тезисов докладов, Ш Международной конференции и выставки «Геонауки: от новых идей к новым открытиям», - 7-10 апреля 2008 г. - Санкт-Петербург - CD.

4. Горбачев C.B., Петров Е.И., Тихонов A.A. О применении моделирования волновых полей для проектирования многоволновых сейсмических работ и подбора параметров графа обработки //Технологии сейсморазведки - 2007 - №1 - С.67-72.

5. Горбачев C.B., Петров Е.И. Технология моделирования волновых полей для анализа эффективности многоволновых сейсмических работ // Сборник тезисов докладов, VII Всероссийской научно-технической конференции: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» - 29-30 январь 2007г. - Москва - Т. 1, С.51 -52

6. Керусов И. Н., Мирошниченко Д. Е., Горбачев C.B. и др. Проектирование 3-х компонентой сейсмической съёмки с целью мониторинга разработки малоглубинного месторождения вязкой нефти на основе сейсмогеологического моделирования (на примере Лыаёльской площади Ярегского месторождения) // Сборник тезисов докладов, II Международного конгресса и выставки «ГеоСибирь» -25 апреля 2007г. - Новосибирск - CD.

7. Горбачев C.B., Мирошниченко Д.Е. Оценка целесообразности и эффективности проведения многоволновых сейсмических съемок на стадии проектирования // Сборник тезисов докладов, IX Международной научно-практической конференции «Геомодель», -16-21 сентября 2007г. - Геленджик - С.92.

8. Горбачев C.B., Петров Е.И., Тихонов A.A., Газарян В.П. Пример моделирования волновых полей для проектирования многоволновых сейсмических работ // Сборник тезисов докладов, VIII Международной научно-практической конференции «Геомодель» -17-22 сентября 2006г. - Геленджик -С.35-36.

Подписано в печать:

25.03.2009

Заказ № 1784 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Горбачев, Сергей Викторович

Содержание работы.

Список иллюстраций.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Основы многоволновой сейсморазведки на РР и Р8 волнах и методы ее моделирования.

1.1. Современное состояние МВС на РР и РБ-волнах.

1.2. Основы сейсморазведки на РР и РБ волнах.

1.2.1. Возможности и ограничения МВС.

1.2.2. Пути повышения эффективности работ на РР и Р8-волнах.

1.3. Сейсмическое моделирование.

1.3.1. Анализ основных алгоритмов моделирования.

1.3.1.1. Лучевое моделирование.

1.3.1.2. Моделирование на основе волнового уравнения.

1.3.2. Возможности и ограничения моделирования.

Глава 2. Особенности обработки и интерпретации данных МВС.

2.1. Особенности обработки обменных волн.

2.1.1. Ориентация компонент.

2.1.2. Статические поправки.

2.1.3. Кинематические поправки.

2.1.4. Бинирование по общей точке обмена.

2.1.5. БМО и миграция.

2.2. Интерпретация данных МВС.

Глава 3. Анализ наземных систем наблюдений РР и Р8 волн.

3.1. Особенности проектирования работ на РР и РБ волнах.

3.2. Оценка влияния геометрии наблюдений ЗБ на данные РР и Р8 волн.

3.2.1. Анализ атрибутов и параметров бинов.

3.2.2. Моделирование и обработка модельных данных.

3.2.3. Анализ влияния геометрий наблюдений на распределение амплитуд продольных и обменных волн.

Глава 4. Разработка методики проведения сейсморазведки на РР и PS волнах на основе сейсмомоделирования.

4.1. Постановка задач и построение модели разреза.

4.2. Выбор типа и параметров моделирования.

4.3. Оценка и выбор системы наблюдений.

4.4.Моделирование, обработка данных и оценка результатов работ.,

4.5. Проектирование и контроль полевых работ.

4.6. Интерпретационная обработка данных МВС.

Глава 5. Применение разработанной методики сейсморазведочных работ на РР и PS волнах на основе сейсмомоделирования в различных сейсмогеологических условиях.

5.1. Оценка целесообразности проведения МВС работ на продольных и обменных волнах на одном из месторождений в Тимано-Печорской нефтегазовой провинции.

5.1.1. Построение модели среды.

5.1.2. Моделирование.

5.1.3. Обработка и интерпретация.

5.2. Коррекция графа интерпретационной обработки данных МВС на продольных и обменных волнах.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методики применения сейсморазведки на продольных и обменных волнах на основе данных сейсмомоделирования"

В настоящее время круг вопросов, стоящих перед нефтегазовой сейсморазведкой, значительно расширяется. С внедрением трехмерной сейсморазведки (ЗБ) и ростом вычислительных мощностей стал возможным переход от решения структурных задач к количественной оценке коллекторских свойств перспективных интервалов разреза, то есть определение положения коллектора в разрезе, а также прогноз типа флюида-порозаполнителя, количественная оценка пористости, трещиноватости, степени нефтегазонасыщенности. Эти задачи не могут быть однозначно решены только методом продольных волн, поскольку требуют знания всего набора сейсмических данных, связанных с упругими свойствами среды.

Основные надежды повышения эффективности сейсморазведки связывают с применением многоволновой сейсморазведки (МВС), базирующейся на совместном использовании продольных, поперечных и обменных волн. Этим обуславливается актуальность выбранной темы.

В связи с определенными трудностями, возникающими при сейсморазведке на монотипных поперечных волнах, в настоящее время большое распространение получила многоволновая сейсморазведка в варианте совместного использования отраженных продольных (РР) и обменных (Р8) волн. Сложности применения Р8 волн, главным образом связаны с тем, что их сейсмические записи характеризуются более низким уровнем сигнала, чем данные РР волн. Обработка Р8 волн является сложной, многоитерационный задачей, требующей большего количества априорной информации по сравнению с обработкой РР волн. Часто при проектировании МВС работ на РР и РБ волнах не уделяется должного внимания особенностям распространения обменных волн и их регистрации.

Решению ряда перечисленных проблем может помочь применение сейсмического моделирования съемок на РР и РБ волнах. На основе данных моделирования возможно скорректировать основные этапы реализации МВС 8 проектов: проектирование, проведение работ, обработку и интерпретацию данных.

Цель работы

Целью работы является исследование возможностей и разработка методических приемов повышения геологической эффективности сейсморазведочных исследований на РР и РБ волнах с использованием данных сейсмического моделирования, включая этапы проектирования, проведения работ, обработки и интерпретации сейсмических наблюдений.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Исследование современного состояния многоволновой сейсморазведки на РР и РБ волнах и определение путей повышения ее эффективности.

2. Оценка возможностей существующих методик сейсмического моделирования и их применимости при решении поставленных геологических задач.

3. Разработка методики совместного применения продольных и обменных волн на основе сейсмического моделирования.

4. Оценка влияния геометрий систем наблюдений на сейсмические изображения продольных и обменных волн.

5. Усовершенствование существующего графа обработки данных продольных и обменных волн на основе данных моделирования.

6. Опробование предложенной методики на модельных и реальных материалах сейсморазведки на продольных и обменных волнах в различных геологических условиях. 9

Научная новизна

В процессе проведенных исследований получены результаты, обладающие научной новизной:

1. Разработана методика, повышающая эффективность применения продольных и обменных волн на основе совокупности данных полноволнового и лучевого моделирования.

2. Разработаны способы оценки влияния геометрий систем наблюдений ЗБ на сейсмические изображения продольных и обменных волн на основе моделирования, предложены способы снижения влияния систем наблюдений на результаты работ.

3. Впервые на основе сейсмомоделирования показана перспективность применения сейсморазведки на РР и РБ волнах для исследований углеводородных месторождений Тимано-Печорской НГП.

4. Предложен оптимизированный граф интерпретационной обработки многоволновых сейсмических данных продольных и обменных волн на основе сейсмомоделирования, позволивший повысить качество работ.

Практическая значимость работы

В результате исследования разработана методика, направленная на повышение эффективности многоволновой сейсморазведки на РР и Р8 волнах на основе данных сейсмомоделирования, охватывающая основные этапы реализации МВС проектов, которая может быть рекомендована для исследований месторождений нефти и газа в различных сейсмогеологических условиях.

Предложенная методика позволила оценить целесообразность и возможность эффективного применения продольных и обменных волн на одном из месторождений Тимано-Печорской НГП и выдать рекомендации по проведению работ.

10

Результаты работы внедрены в производственную практику многоволновых сейсморазведочных работ в СК «ПетроАльянс» и использованы при составлении производственных отчетов.

Основные защищаемые положения

1. Разработанная методика применения сейсморазведки на РР и РЭ волнах на основе сейсмического моделирования, обеспечивающая оптимизацию систем наблюдений для более равномерного распределения сейсмических амплитуд по площади ЗБ работ и позволяющая исключить нежелательные искажения на сейсмических изображениях.

2. Разработанный граф интерпретационной обработки данных РР и РЭ волн, основанный на уточнении скоростной модели и положений точек обмена РЭ волн, позволяющий повысить концентрацию энергии отраженной обменной волны вдоль сейсмических границ и улучшить их прослеживаемость на суммарных разрезах.

3. Полученные модельные данные, позволяющие оценить потенциальную информативность многоволновых сейсмических работ на РР и Р8 волнах на этапе проектирования работ на одной из площадей Тимано-Печорской НГП и рекомендовать площадь для проведения многоволновых исследований на нефть и газ.

Личный вклад

Совокупность идей, описанных в работе, касающихся применения сейсмического моделирования для повышения эффективности многоволновых сейсморазведки на РР и Р8 волнах на различных этапах работ, была предложена автором лично и реализована при непосредственном его участии.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях:

11

VIII Международная научно-практическая конференция «Геомодель», Геленджик, 2006; VII Всероссийская научно-техническая конференция: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, 2007; конференция молодых специалистов «Геоперспектива», Москва, 2007; II Международный конгресс «ГеоСибирь», Новосибирск, 2007; IX Международная научно-практическая конференция «Геомодель», Геленджик, 2007; конференция молодых специалистов «Геоперспектива», Москва, 2008; III Международная конференция «Геонауки: от новых идей к новым открытиям», Санкт-Петербург, 2008.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 145 страниц, в том числе 65 рисунков и 2 таблицы. Список литературы включает 80 наименований, в том числе 20 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Горбачев, Сергей Викторович

Основные результаты работ сводятся к следующему:

1. Определена необходимость применения сейсмического моделирования при работе с данными РР и РЭ волн, исследованы преимущества и недостатки лучевого и полноволнового моделирования, а также их параметры.

2. Проанализировано на модельных данных влияния геометрии наблюдений ЗБ на амплитуды продольных и обменных волн и получены следующие выводы:

Выбор системы наблюдений для ЗБ/ЗС работ оказывает существенное влияние на качество данных продольных и особенно обменных волн; ^ Анализ атрибутов бинов показал, что стандартные ортогональные системы наблюдений характеризуются сильным отпечатком системы наблюдений на атрибуты бинов, особенно для обменных волн; ^ Отпечаток системы наблюдений можно ослабить путем применения широкоазимутальных съемок, заданием косых или зигзагообразных линий возбуждения; ^ Применение моделирования позволяет оценить влияние систем наблюдений на освещение целевого объекта продольными и обменными волнами; ^ Анализ систем наблюдений и модельных данных показывает какой эффект вносит геометрия наблюдений в амплитуды продольных и обменных волн.

3. Разработана методика, позволяющая повысить эффективность сейсморазведочных работ на РР и Р8-волнах на основе сейсмомоделирования. Обоснованы и сформированы в единый граф основные этапы реализации методики, позволяющие применять ее в различных сейсмогеологических условиях и на разных этапах проведения многоволновых работ на РР и РБ волнах.

138

4. Оценена целесообразность проведения работ на РР и Р8 волнах на одном из месторождений в Тимано-Печорской НГП. При обработке модельных данных показана возможность уверенного выделения отражений РР и Р8 волн от основных горизонтов, несмотря на большое количество регулярных помех и сложное геологическое строение района. На конкретном примере в условиях Тимано-Печорской НГП было показано, что совместное применение РР и РБ волн позволяет повысить надежность и эффективность работ. Исследуемая площадь рекомендована для проведения многоволновых исследований на нефть и газ.

5. На основании моделирования скорректирован граф интерпретационной обработки данных РР и Р8 волн на одной из площадей Западной Сибири. Уточнение скоростной модели и положений точек обмена на базе сейсмомоделирования привело к повышению концентрации отраженной обменной энергии вдоль сейсмических границ и улучшению их прослеживаемости.

6. Основной сложностью применения моделирования при работе с многоволновым проектами является, временя затрачиваемое на реализацию такого проекта, с учетом этого увеличивается и стоимость всех работ. При этом правильная оценка возможностей проведения МВС работ и улучшение результатов обработки данных повышают надежность и геологическую результативность сейсморазведочных исследований на нефть и газ.

Таким образом, применение разработанной методики целесообразно на различных этапах реализации многоволновых работ и может являться ключом к решению многих проблем при работе на РР и Р8-волнах.

139

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Горбачев, Сергей Викторович, Москва

1. Аки К. и Ричарде П., Количественная сейсмология, М.: Мир, 1983.

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

3. Боганик Г.Н., Гурвич И.И. Сейсморазведка. Тверь: АИС, 2006.

4. Бродов Л.Ю., Применение многоволнового вертикального сейсмического профилирования (ВСП-МВС) для изучения коллекторских свойств осадочных отложений., Бюл.асс. Нефтегеофизика, вып. 4 М., 1992.

5. Ведерников Г.В. Методика и технологии сейсморазведочных работ. Новосибирск-Томск-Нортхэмтон, STT, 2006.

6. Воскресенский Ю. Н. Изучение изменений амплитуд сейсмических отражений для поисков и разведки залежей углеводородов // М. РГУ нефти и газа, 2001.

7. Гальперин Е.И., Поляризационный метод сейсмических исследований. М.: Недра, 1977.

8. Гальперин Е.И., Вертикальное сейсмическое профилирование, М.: Недра, 1982.

9. Гаррота Р., Грандер П. Поперечные волны: от регистрации до интерпретации. М. 2000.

10. Ю.Гольдин C.B. Интерпретация данных сейсмического метода отраженных волн. М.: Недра, 1987.

11. П.Горбачев C.B., Петров Е.И., Тихонов A.A. «О применении моделирования волновых полей для проектирования многоволновых сейсмических работ и подбора параметров графа обработки»// «Технологии сейсморазведки» №1, 2007.

12. Горбачев C.B., Мирошниченко Д.Е. «Прогноз целесообразности и эффективности проведения многоволновой сейсморазведки на основе моделирования»// «Технологии сейсморазведки» №1, 2008.140

13. З.Горбачев C.B., Череповский A.B., Оценка влияния геометрии наблюдений на качество многоволновых данных. //Технологии сейсморазведки №1, 2009.

14. Горбачев C.B., Мирошниченко Д.Е., Оценка целесообразности и эффективности проведения многоволновых сейсмических съемок на стадии проектирования // Сборник тезисов докладов, IX Международная Научно-практическая Конференция «Геомодель», Геленджик, 2007.

15. Горбачев C.B., Петров Е.И., Тихонов A.A., Газарян В.П. Пример моделирования волновых полей для проектирования многоволновых сейсмических работ. Тезисы VIII-ой Международной Научно-практической Конференции «Геомодель», Геленджик, 2006.

16. Горбачев C.B. Оценка отпечатков геометрии наблюдений на качество многоволновых данных. Тезисы молодежной конференции «Геоперспектива-2008», Москва.

17. Горбачев C.B. Особенности обработки данных многоволновой сейсморазведки. Тезисы 61-ой студенческой научной конференции "Нефть и газ- 2007", Москва.

18. Дедеев В.А.и др. Тектоника Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции/ Сыктывкар: Коми научный центр УрО АНСССР, 1989. 28 с141

19. Евчатов Г.П., Сагайдачная О.М. Комплексирование продольных и обменных SP-волн. /Геофизика 1, 1996.

20. Караев Н.А., Рабинович Г.Я. Рудная сейсморазведка. М.: Геоинформарк, 2000.

21. Карасик В.М. Изучение скоростей сейсмических волн комплексом методов. М.: Недра, 1993.

22. Клаербоут Дж. Ф., Теоретические основы обработки геофизической информации с приложением к разведке нефти. М.: Недра, 1981.

23. Козлов Е., Боуска Дж., Медведев Д., Роденко А. Лучше сейсмики 3D -только сейсмика 3D, хорошо спланированная. Геофизика, №6, 1998.

24. Козлов Е.А., Модели среды в разведочной сейсмологии. Т.: ГЕРС, 2006.

25. Козырев B.C., Жуков А.П., И.П. Коротков и д.р. Учет неоднородностей верхней части разреза в сейсморазведке. М.: Недра, 2003.

26. Крылов C.B., Мишенькин Б.П., Мишенькина З.Р. и др. Детальные сейсмические исследования литосферы на Р- и S волнах. Н.: Наука, 1993.

27. Кузнецов В.М., Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Введение в сейсмическую анизотропию: теория и практика. Т.: Гере, 2006.

28. Куклин И.А., Рузин Л.М., Овчинников З.Н. и др. Подсчет запасов нефти по шахтным полям центральной части Ухтинской складки. Подсчет запасов нефти в пласте III на Лыаёльской площади // Ухта, «ПечорНИПИнефть», 1985.142

29. Лебедев К.А., Тригубов A.B., Горшкалев С.Б. и др. Изучение скоростей продольных и поперечных волн методом ВСП в галогенно-карбонатном разрезе Сибирской платформы // Геология и геофизика. № 6, 1997.

30. Лебедева Г.Н., Пузырев H.H., Бобров Б.А. и др. Изучение кратных обменных отраженных волн методами моделирования и натурного эксперимента // Геология и геофизика. № 5, 1998.

31. Лебедев К.А., Шамаль А. И., Ходжаев В.Б., и др. Состояние и перспективы применения поперечных волн в Восточной Сибири. //Многоволновые сейсмические исследования. Н.: Наука, 1987.

32. Методичесие рекомендации по применению пространственной сйсморазведки 3D на различных этапах геологических работ на нефть и газ. Министерство природных ресурсов РФ. М.: 2000.

33. Мешбей В.И., Методика многократных перекрытий в сейсморазведке. М.: Изд. Недра, 1985.

34. Многоволновые сейсмические исследования. Сборник материалов конференции. Новосибирск: Наука, 1987.

35. Мушин И.А., Бродов Л.Ю., Козлов Е.А. и др., Структурно-формационная интерпретация сейсмических данных. М.: Недра, 1990.

36. Нефедкина Т.В., Ведерников Г.В., Преженцев A.A. Применение многоволновой сейсморазведки для прогнозирования геологического разреза в Прикаспийской впадине // Геология и геофизика. 1990, №11.

37. Низьев A.B., Керусов И.Н., Петров Е.И. Современный подход к изучению резервуаров на базе многоволновой сейсморазведки с точечными датчиками. Нефть и Капитал, вып.2, 2005.

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

39. Положение об этапах и стадиях геолого-геофизических работ на нефть и газ. Мингео СССР, Миннефтепром, Мингазпром. М.: 1983.143

40. Потапов O.A. Технология полевых сейсморазведочных работ. М.: Недра, 1987.

41. Притчетт У. Получение надежных данных сейсморазведки. М.: Мир, 1999.

42. Пузырев H.H. Временные поля отраженных волн и метод эффективных параметров. Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1979

43. Пузырёв H.H. Развитие методов поперечных и обменных волн в сейсморазведке. //Развитие идей Г. А. Гамбурцева в геофизике. М.: Наука, 1982.

44. Пузырев H.H., Тригубов A.B., Бродов Л.Ю. и др. Сейсмическая разведка методом поперечных и обменных волн. М.: Недра, 1985.

45. Пузырев H.H. Методы и объекты сейсмических исследований // Введение в общую сейсмологию. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997.

46. Сибиряков Б. П., Заикин А. Д. Многоволновая сейсморазведка и прикладная геодинамика в нефтегозаносных областях// Геология и геофизика Т. 35, № 5, 1994.

47. Харисов Р.Г., Хасимов P.C. Архипов A.A. и др. Современный подход к изучению резервуаров на базе многоволновой сейсморазведки. НТЖ Технология ТЭК №6. 2005.

48. Хаттон Л., Уэрдингтон М., Мейкин Дж. Обработка сейсмических данных. Теория и практика. Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

49. Хохлов М.Т., Харитонов О.М., Трифонов П.Г. и др. Многоволновые сейсмические исследования угольных месторождений Донбасса. К.: Наукова Думка, 1990.

50. Череповский А.В., «Пути снижения отпечатка системы наблюдений на сейсмические данные 3D и 3D/3C». Тезисы международной конференции геофизиков и геологов. Тюмень, 2007.

51. Урупов А.К. Изучение скоростей в сейсморазведке. М.: Недра, 1966.

52. Урупов А.К., Левин А.Н., Определение и интерпретация скоростей в методе отраженных волн. М.: Изд. Недра, 1985.

53. Урупов А.К. Основы трехмерной сейсморазведки. М.: Нефть и газ. 2004.

54. Шевченко А.А., Скважинная сейсморазведка. М.: РГУ нефти и газа, 2002.

55. Шнеерсон М.Б., Жуков А.П. Наземная невзрывная сейсморазведка -сейсморазведка XXI. //Приборы и системы разведочной геофизики,2004,3.

56. Шериф Р. и Гелдарт Л., Сейсморазведка: М.: Мир, 1987.

57. Alkhalifah, Т., and Tsvankin, I.,, Velocity analysis for transversely isotropic media: Geophysics 60,1550-1566, SEG,1995.

58. Bain K., Tatham R. Sensitivity of PP and PSv AVO reflectivity to fluid properties in porous media: extension of PP results and PSv investigation. EAGE/SEG research workshop, France, Pau, 2005.

59. Cordsen A., Galbraih M., Pierce J. Planning 3-D Seismic Survey. Tulsa: SEG, 1998.

60. Criss, J. Multicomponent survey design and planning: Multicomponent symposium, Houston, 2003.

61. Criss J. Another look at full-wave seismic imaging. First break, vol 25, 2007.

62. Curtis C., Kopper R., et al. Heavy-Oil reservoirs/- Oilfield Review, Autumn, 2002.

63. Dai H., Li X-Y. Converted wave imaging in anisotropic media: 3D application and case study from the north sea. EAGE/SEG research workshop, France, Pau, 2005.145

64. De G.S., Winterstein D.F., Meadows M.A., Comparison of P-and S-wave velocities and 9/s from VSP and sonic log data. Geophysics 59, 1512-1529. SEG, 1994.

65. Harrison M. Processing of P-Sv Surface-seismic data: anisotropy analysis, dip moveout and migration. Calgary, Alberta, 1992.

66. Gaiser J. 1999. Applications for vector coordinate systems of 3D converted wave data. The leading edge, November.

67. Gray D. P-S Converted-Wave AVO. Veritas DGS, Calgary.

68. Larson G.A. Acquisition, processing and interpretation of P-P and P-S 3D seismic data: MSc. Theses, The University of Calgary, Calgary, Alberta, 1996.

69. Lkelle L., Amundsen L. Introduction to petroleum seismology. Tulsa, SEG, 2005.

70. Lokshtanov D. Suppression of free-surface effects from multicomponent sea-floor data. EAGE/SEG research workshop, France, Pau, 2005.

71. Maxwell P., Tessman D. J., Reichert B. Design through to production of a MEMS digital accelerometer for seismic acquisition: First Break, 19, no.3, 2001.

72. Soubatcheva N. Reservoir property prediction from well-logs, VSP and multicomponent seismic data: Pikes Peak heavy oil. University of Calgary

73. Thomsen L. Converted wave reflection seismology over inhomogeneous, anisotropic media: Geophysics 64, 678-690, SEG, 1999.

74. Vermeer Gijs O. 3-D Seismic Survey Design: SEG, Geophysical references series No. 12. 2002.

75. Xiang-Yang Li, Hengchang Dai, Fabio Mancini. Converted-wave imaging in anisotropic media: theory and methods. EAGE/SEG research workshop, France, Pau, 2005.

76. Yilmaz, O. Seismic Data Processing, Seismic data processing: SEG, vol. 1,2. 1987,