Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка способов изучения неоднородностей в верхней части разреза на основе сейсморазведки МПВ

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

Автореферат диссертации по теме "Разработка способов изучения неоднородностей в верхней части разреза на основе сейсморазведки МПВ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ И.М.ГУБКИНА

УДК 550.834.535

БУДАГОВА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА

"РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИЗУЧЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА НА ОСНОВЕ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

МПВ."

Специальность 04.00.12 - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1995

Работа выполнена в Государственной академии нефти и га имени И.М.Губкина на кафедре полевой геофизики и в лаборатор многомерной нефтегазовой геофизики Института проблем нефти и га Российской академии наук.

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, профессор А.К.Урупов; кандидат технических наук, В.И.Богоявленский.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор О.А.Потапов; кандидат технических наук, А.А.Шевченко

Ведущая организация: Центральная Геофизическая Экспедицк Минтопэнерго

Защита диссертации состоится 1995 г. в аудитории Í

в .... часов на заседании специализированного совета Д.053.27.08 i Государственной академии нефти и газа имени И.М.Губкина адресу: 117917, Москва, ГСБ-1, Ленинский пр., 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Го дарственной Академии нефти и газа имени И.М.Губкина.

Автореферат разослан "_"_1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-минералогических наук, доцент Л.П.Петр

¡Ь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Изучение и учет строения верхней сти разреза (ВЧР) является ключевым этапом при обработке данных фтегазовой сейсморазведки. Несмотря на высокий уровень развития йсморазведки MOB ОГТ ее возможности при изучении ВЧР раничены. Это вызвано спецификой систем наблюдений, ориен-рованных на прослеживание глубоких отраженных волн, и обработки иных. Проблема изучения и учета неоднородностей ВЧР при юведении сейсморазведочных работ на нефть и газ остается одной из иболее важных не только на суше, но и на море в связи с повыше-ем требований к точности, детальности и глубинности сейсмических следований геологических разрезов. Для решения этой задачи ис-льзуются различные подходы, основанные на обработке прелом-нных и отраженных волн, получаемых при стандартных работах ЭГТ или специальных наблюдениях МПВ, применении микро-лсмокаротажа (МСК) и др.

Особый интерес представляет разработка способов изучения ВЧР, тованных на обработке преломленных волн от неглубоких границ, гистрируемых при стандартных работах МОГТ. С их помощью жно выявлять скрытые неоднородности и рассчитывать статические правки, необходимые для коррекции отраженных и преломленных гш от глубоких границ. При этом одной из важнейших задач ляется анализ скоростей в ВЧР и в первую очередь, в зоне малых )ростей (ЗМС), характеризующейся наиболее неоднородным строе-. ем и значительной дифференциацией скоростей.

Учет влияния ВЧР также является важной задачей при иссле-зании азимутальной анизотропии граничных скоростей, для раздетая эффектов, вызываемых анизотропией скоростей и неоднород-:тями, сосредоточенными в ВЧР и оказывающими искажающее ляние на волновое поле.

Целью работы является разработка и опробование спосо изучения и учета влияния ВЧР на данные сейсморазведки, а I изучении азимутальной анизотропии граничных скоростей - раз ления эффектов, вызываемых анизотропией скоростей и неод родностями в ВЧР.

Для достижения данной цели потребовалось решить ряд задач:

1. Разработать способы изучения ВЧР, включающие расчет ста ческих поправок и изучение скоростей в ВЧР и обеспечиваюи существенное повышение точности.

2. Разработать и опробовать на моделях и реальных данных па программ изучения ВЧР и расчета статических поправок.

3. Разработать способы устранения влияния ВЧР при изуче! анизотропных свойств среды на акваториях.

Научная новизна. Разработаны новые способы и алгорит определения статических поправок и вычисления скоростей в ВЧР основане корреляционно-регрессионного анализа.

Разработаны и защищены авторскими свидетельствами ( 1818992, 1829654) способы изучения анизотропных свойств среды акваториях, которые позволяют устранить влияние неоднородносте ВЧР.

Практическая ценность работы. Разработанные споа изучения ВЧР позволяют нейтрализовать ее влияние на резулът; обработки данных сейсморазведки, получить информацию о скорос в ВЧР и повысить точность изучения анизотропных и изотрош свойств среды. При проведении полевых работ предлагаемые споа позволяют сократить проведение специальных работ (МПВ, МСК и )

Реализация работы в производстве. Разработанные в зультате проведенных исследований способы, методические прием! программно-алгоритмическое обеспечение нашли применение в р геофизических организаций. Среди них основные: МАГЭ ПГО "Севм

ология", трест "Севморгеофизика", ПО "Союзморгео", ПГО "Иркутск-офизика", Аму-Дарьинская ГЭ и Ашхабадская МЭ, ПО "Туркмен-элогия", ПО "Азнефтегеофизика" и "Краснодарнефтегеофизика", АО аратовнефтегеофизика".

Апробация работы. Основные научные и практические ре-льтаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на нференциях молодых ученых и специалистов ГАНГ им. И.М.Губкина [осква, 1989 г.), на Международных Конгрессах 5ЕС/Москва-92,93 еофизика и современный мир" (Москва, 1993), Международной яференциях "Сейсмические методы разведки месторождений нефти газа на шельфе" (Москва,1992) и "Каспийский регион: экономика, элогия и минеральные ресурсы". Результаты работы экслони-вались на Международных Геофизических Выставках БЕО/Москва-, 93.

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ, гсючая два изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введе-я, четырех глав и заключения, содержит 136 страниц машинописного сста из них 31 рисунок, 2 таблицы. Список литературы включает 184 именований.

Работа выполнена на кафедре полевой геофизики ГАНГ им. ^.Губкина и в лаборатории многомерной нефтегазовой сейсмо-зведки ИПНГ РАН в 1989-1995 гг. под научным руководством эфессора, д.г.-м.н. А.К.Урупова и к.т.н. В.И.Богоявленского, которым юр выражает глубокую благодарность.

Искренне признателен автор к.т.н. С.В.Добрынину и к.т.н. С.А.Фи-гу за их помощь и внимание к работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во Введении приводятся основные предпосылки необходимое проведения исследований и дается общее описание основных резул та тов.

Задачи сейсморазведки усложнились, в связи с этим начинал приобретать большую важность вопросы учета неоднородности имеющихся в ВЧР, которые в значительной мере искажают кип матические и динамические характеристики волн и тем самь затрудняют решение геологических задач.

Строение ВЧР и сложный рельеф поверхности наблюдений ок зывают существенное искажающее влияние на характеристики сей мических волновых полей. Анализ геологической эффективности сей моразведки при поисках нефтегазоностных структур показывает, ч одной из основных причин возникновения ошибок при сейсмическ! построениях практически во всех нефтегазоперспективных провинции СНГ является недоучет особенностей строения ВЧР.

При решении многих народнохозяйственных задач ВЧР пред тавляет интерес как самостоятельный объект поисков полезных иск паемых и как основание для инженерных сооружений. Изучение геологического строения является необходимым для решения теор тических и прикладных задач геологии и тектоники, прогнозирован] состава ВЧР и характера протекающих в ней процессов.

Повышенный интерес к особенностям строения ВЧР требу постоянного увеличения объема вспомогательных работ по ее изуч «ию, что не только весьма дорого, но и не всегда возможно из-отсутствия материальных и людских ресурсов, наличия водоохранш зон и прочее. Вспомогательные работы могут также сопровождать дополнительным ухудшением экологической обстановки в районах проведения. С учетом этого, проблема изучения ВЧР при сейсмическ работах, несмотря на многочисленность публикаций по различи!

пектам в этом направлении, является актуальной научной и прик-дной задачей.

В первой главе выполнен обзор современного состояния проб-мы ВЧР и основных способов ее исследования. Одно из основных правлений изучения ВЧР является измерение скоростей в породах, агающих ВЧР, и расчет статических поправок, необходимых для следующей обработки. Существует множество способов, позволя-дих решить поставленную задачу, начиная с изучения образцов род в лабораторных условиях и заканчивая специальными мето-ии. К основным из этих методов можно отнести следующие:

- способ измерения вертикальных времен от точек взрыва до эвной поверхности и сейсмокаротаж скважин (Г.А.Гамбурцев, -Г.Пузырев, Е.С.Карапыш и др). На точность данных таких измерений цественно влияют многочисленные факторы - величина заряда, зствительность аппаратуры, время года и состояние погоды;

- различные модификации КМПВ (Г.АГамбурцев, А.М.Епинатье-В.И.Богоявленский и др.]. Метод преломленных волн является

:овным средством изучения _ ВЧР. Разработанный способ корреля-шного прослеживания волн в последующих вступлениях наряду с истрацией четких первых встулений позволяет значительно повы-ь точность метода преломленных волн при изучении ЗМС и ВЧР. эимущества КМПВ: определение скорости распространения сейс-1еских волн вдоль сейсмических границ, по величине которой можно ,ить -о физических свойствах преломляющих горизонтов и их 1о логическом составе; отсутствие ограничений в глубинности ледований; возможность применения в районах с интенсивным юм многократных волн. Недостатки КМПВ по сравнению с MOB: ъшее число разведуемых границ и меньшая точность и разре-ощая способность.

Использование годографов первых вступлений, получаемых по-но в процессе основных сейсморазведочных работ MOB (МОГТ).

Существует ряд способов определения скоростей по годографг преломленных волн: на основе выделения преломленных волн в обла ти последующих вступлений и нахождения начальных или сопр женных точек (И.П.Косминская, А.Д.Павленкин, Т.С.Сакулина), испол зование специальных систем наблюдений или совокупности во. (Г.А.Гамбурцев, Ю.В.Ризниченко, А.К.Урупов).

Разработке способов использования первых и последующ] вступлений волн посвящены работы Ф.М.Ляховицкого, А.К.Урупо! Б.А.Спасского, В.И.Богоявленского, М.Е.Старобинеца, В.Х.Кивелид: А.Л.Литвина и др. Достоинством разработанных способов являет возможность построения временных и глубинных динамических ра резов МПВ. При использовании этих способов необходимо учитыва' что качество первых вступлений по материалам МОГТ обычно хуя чем при специальных наблюдениях МПВ.

- использование годографов отраженных волн (А.К.Уруп1 А.Н.Левин, Б.А.Спасский, Ф.М.Марголин и др.). По материалам сейсл разведки MOB и МПВ определяют эффективные скорости. Разр ботаны многочисленные способы определения эффективных скорост (Г.А.Гамбурцев, А.К.Урупов, О.К.Кондратьев и др.).

Применение при обработки данных сейсморазведки больш< количества способов изучения ВЧР свидетельствует об отсутств одного универсального, применимого в различных сейсмогеологическ условиях. Большая часть способов ориентирована на учет низ| частотных составляющих статических поправок, в то вре^ш i высоко- и среднечастотные составляющие статических поправок oi зывают сильное искажающее влияние на качество временных разре; МОГТ и значения скоростей. Это приводит к большим погрешност структурных построений.

На основании выполненного анализа были сформудирова задачи данной работы, приведенные выше.

Во второй главе описана разработанная методика определения этических поправок и изучения скоростей в ВЧР. Приведено дробное описание алгоритмов расчета и результаты опробования при :сленном моделировании, оценена точность методики.

Определение статических поправок, используемых для коррекции лновых полей отраженных и преломленных волн, в значительной епени повышает детальность и достоверность сейсмических методов зведки. При сложном геолого-геофизическом строении разреза 'именение программ расчета статических поправок по записям раженных волн, требующих знания положения реперного горизонта, груднено и малоэффективно. В ряде отечественных и зарубежных бот доказана возможность надежного определения статических правок по преломленным (головным и рефрагированным) волнам, гистрируемым в первых и последующих вступлениях записей MOB Т и МПВ. Помехоустойчивость получаемых значений статических правок значительно повышается вследствие избыточности имеются информации при многократных системах наблюдений отра-;нных и преломленных волн. Расчет статических поправок по писям первых вступлений MOB ОГТ дает существенный эномический эффект за счет исключения специальных трудоемких блюдений МСК или МПВ с регистрацией преломленных волн во гречных направлениях.

Статические поправки, в зависимости от размероз по латерали эднородностей в (ВЧР), делятся на высоко-, средне- и низкочастот-:е составляющие. Локальные неоднородности размером 1-5 расстоя-й между пунктами приема (ПП) или возбуждения (ПВ) колебаний ляются причиной образования первой группы статических поправок; зрые и третьи обусловлены размерами между пунктами приема и нктами возбуждения до и более длины базы приема. Такое деление 2ИТ весьма условный и относительный характер так как связано с раметрами системы наблюдений. Однако, придерживаясь данной

терминологии, отметим, что на качество получаемых временных разр. зов MOB и МПВ (т.е. на качество прослеживания осей синфазност оказывает решающее действие высоко- и среднечастотные соста] ляющие статических поправок Среднечастотные составляющие ст; тических поправок в значительной степени влияют и на достове] ность результатов анализа скоростей. Определение высоко- и сре; нечастотных составляющих статических поправок при сложнс строении разреза представляет наибольшую сложность и трудоег кость, компенсируемые при коррекции волновых полей повышение результативности и достоверности сейсморазведки MOB и МПВ.

Новый подход к расчету статических поправок по записи преломленных волн, получаемых в первых вступлениях сейсмограк MOB ОГТ, реализован в специальном пакете программ RESTA1 который является автономным и легко адаптируется к различнь системам обработки данных сейсморазведки.

Программно-алгоритмическое обеспечение включает следующ! основные процедуры:

Программа "LCOVEL" осуществляет построение временных ра резов однократного непрерывного профилирования ОНП МПВ. Исхо, ным материалом для начала обработки служат стандартные сейсмс раммы ОПВ или ОГТ. При построении временных разрезов ОНП МГ из исходных сейсмограмм делаются выборки одной или групп из трасс, где К - отношение взрывного интервала (ПВ) к расстояш между пунктами приема (ПП) и вводятся кинематические поправь рассчитанные по линейной зависимости х/Уг, что дает возможное формировать разрезы в компактной форме для визуального контроля обработки.

Программа "FAZAN" реализует автоматическое фазовое проел живание волн (до 20 фаз) на временных раорезах ОНП с 3 основньп режимами прослеживания:

- с определением положения максимума первой производной ейсмической трассы (переход через ноль) в окне, скользящем вдоль рослеживаемой оси синфазности;

- с применением ФВК соседних трасс разреза ОНП в сочетании процедурами (1) и расчетом их коэффициента корреляции для

ополнительного контроля;

- с логарифмированием трасс, предшествующим процедурам (2). [рименение логарифмирования трасс разреза ОНП МПВ повышает ффективность фазового прослеживания в условиях ухудшенного гношения сигнал/шум.

Программа 'ТА2А№' формирует таблицы времен прихода реломленных волн для последующей обработки.

Расчет статических поправок в пакете программ ЕЕЗТАТ основан а статистической обработке времен прихода преломленных волн, пределяемых по временным разрезам ОНП МПВ.

Аномалии времен прихода преломленных волн на временных азрезах ОНП МПВ представимы в виде квазисинусоидальной функ-ии с переменным вдоль профиля периодом и амплитудой колебаний, ^условленными геологическими факторами (рельеф местности и еоднородности в ВЧР), уходом отметки момента взрыва, изменчивым зртикальным временем при возбуждении колебаний во взрывных сважинах и др.

Аномалии времен прихода преломленных (Д/ПР(А")) и отражен-ых по нормали к границе (&1Г,Г(Х) ] волн, обусловленные геологичес-ами факторами, связаны соотношением: Л/П,,(Х)= шЛ/от(Л'). При зменчивой форме рельефа местности и горизонтальной преломля-щей границе в ВЧР коэффициент ш меньше 1.

Наличие в ВЧР скоростных неоднородностей приводит к тому, что [ становится больше 1 (В.И.Богоявленский). В реальных условиях, как завило, одновременно при изменчивом рельефе местности при-

сутствуют и скоростные неоднородности в ВЧР. Результаты матем; тического моделирования и обработки различных сейсмических мат риалов показали, что коэффициент m близок к 1 с погрешностью среднем 3-15 %>. Это свидетельствует о возможности прямого испол зования статических поправок, рассчитанных по записям прело! ленных волн, для коррекции кинематических искажений как прело! ленных, так и отраженных волн.

Суммирование массивов аномалий времен прихода преломленнь волн по общим пунктам взрыва (ОПВ) ведет к получению статичесш поправок за пункты взрыва, обусловленные геологическими факт рами, временем ухода отметки момента взрыва и др. Суммирован; этих массивов волн по координатам общих пунктов приема (ОПП) да статические поправки за ПП.

Опробование алгоритма программы "RESTAT" проведено п] численном моделировании. Модели сред содержат изменчивый рель« поверхности наблюдений и наличие скоростных неоднородностей ВЧР. В качестве модели выбрана среда с преломляющей границей ВЧР на глубине 100 м, скоростями в покрывающей и преломляющ толщах, соответственно, 500 и 2000 м/с. Изменчивый рельеф местное моделировался в виде периода синусоиды с амплитудой 50 м. Так отклонения формы рельефа местности приводят к искажен! годографов отраженных волн до 100 мс, а преломленных волн до 97 i Была задана правосторонняя система наблюдений, база приема длин 2350 м с выносом 600 м, шаг ПП и ПВ 50 м. Получаемые значен статических поправок характеризуются погрешностью 16-24 %. Д снижения этой погрешности необходимы последующие итерационн циклы - вычитание рассчитанных статических поправок за ПП исходных массивов с последующим суммированием по ОПВ, после 41 новые значения статических поправок за ПВ вычитаются из исходи массивов с их последующим суммированием по ОПП для получеь статических поправок за ПП. Дальнейшие циклы итерации позволя

свести погрешность расчетов статических поправок практически до нуля. Это иллюстрирует гистограмма, приведенная в работе.

Скоростные неоднородности в ВЧР моделировались в виде полупериодов синусоиды длиной 600 и 1200 м и амплитудой 50 м. При скорости и ВЧР 1000 м/с, скорости в неоднородностях были заданы 500 и 1500 м/с.

Математическое моделирование показало высокую точность результатов применения пакета программ расчета статических поправок "RESTAT".

Следующим шагом является расчет скоростей в ВЧР, осуществляемый программой "STAVEL".

Разработана новая методика, позволяющая рассчитывать значения скоростей в ВЧР вдоль всего профиля по высоко- и средне-частотным значениям статических поправок и абсолютным отметкам рельефа местности. Данная методика дает возможность выявлять скрытые латеральные неоднородности в ВЧР для любых условий.

Основное допущение методики заключается в преобладающем влиянии на поле статических поправок изменчивой формы рельефа местности, а не погребенных скоростных неоднородностей. В основу положен корреляционно-регрессионный анализ двух массивов значений: статических поправок и отметок альтитуд рельефа местности.

В простейшем случае, когда неоднородность ВЧР обусловлена только изменчивостью рельефа местности, коэффициент корреляции этих массивов (h(i) и t(i)) Кк-1, а коэффициент пропорциональности (коэффициент линейной регрессии) представляет собой значение скорости.

Расчеты выполняются в скользящем вдоль профиля окне, величина которого определяется и может изменяться автоматически из условия максимизации коэффициента корреляции Kt. Для повышения надежности расчета скоростей используется фильтрация (сглаясива-

ние) входных массивов статических поправок и рельефа местности, позволяющая снизить влияние случайных высокочастотных погрешностей. При этом повышается и значение Кк.

Отличие Кк от 1 является индикатором наличия скрытых латеральных неоднородностей в ВЧР. В этом случае результаты обработки служат для качественного анализа положения погребенных скоростных неоднородностей. При горизонтальном рельефе местности для расчета скоростей нет возможностей (/^=0); результаты обработки используются только для анализа положения скрытых латеральных неоднородностей ВЧР на профиле и их характера. Точность расчета скоростей повышается в горно-геологических и снижается в равнинных условиях.

В работе выполнена оценка погрешности разработанного способа расчета скоростей в ВЧР. На погрешность методики влияют несколько факторов. Наиболее значительными являются: погрешность расчета статических поправок и погрешность задания альтитуд рельефа местности. На основе тестирования алгоритма на 60 моделях, в котором оценивалось влияние различных параметров на расчеты (зашумленность исходного материала, величина периода квазисинусоидального рельефа, число каналов, используемых при обработке и др.) сделан вывод о достаточной точности получаемых результатов (погрешность <1%).

В третьей главе приведены результаты опробования методики в различных еейсмогеологических условиях Восточной Сибири, Туркмении и Северной Африки и проведен анализ работоспособности методики в реальных условиях.

Одним из примеров применения разработанных способов и алгоритмов являются результаты обработки записей первых вступлений профиля, отработанного ПО "Туркменгеолошя" в пустынных условиях Центральных Каракум в предгорьях Копет-Дага с источни-

ком колебаний ГСК. Район работ характеризуется изрезанным рельефом местности с перепадами до 30 м на базе 500 м. При этом аномалии статических поправок, рассчитанные программой RESTAT достигают 40 мс.

При расчете коэффициента корреляции Кt массивов статических поправок и рельефа местности программой STAVEL осуществлена дополнительная фильтрация входных массивов статических поправок и рельефа местности на базах от 1 до 9 точек (0-450 м), при этом средние значения Кк монотонно изменялись от 0.83 до 0.88. На центральном участке профиля Кк достигает значения 0.99, а среднее значение Кк составляет 0.96 (при базе фильтрации 9 точек). Это объясняется, главным образом, влиянием локальных скоростных неод-нородностей и высокочастотными случайными погрешностями расчета статических поправок и определения альтитуд рельефа местности.

В начальной части профиля наблюдается аномальная зона с пониженным значением Кк, меняющаяся при разных фильтрациях входных данных от 0.42 до -0.4. Таким образом данная зона характеризуется полной потерей коррелируемости массивов статических поправок и рельефа местности. Эта же зона характеризуется нереальными значениями скоростей в ВЧР вплоть до отрицательных при средних значениях для центральной части профиля, где Кt изменяется от 0.35 до 0.99, около 700 м/с. Такой эффект может быть обусловлен наличием значительной погребенной скоростной неоднородности. Кроме того, в конце профиля наблюдается зона повышенной скорости 1900-2000 м/с при достаточно высоком Кк (более 0.9). Эта зона обусловлена, видимо, изменением литологии пород в ВЧР.

Полученные с помощью пакета программ RESTAT значения статических поправок использованы при комплексной обработке записей отраженных и преломленных волн данного профиля. В работе приведены временные разрезы МОГТ отраженных и преломлешпл

волн до ввода и после ввода статических поправок, свидетельствующие об эффективности алгоритмов расчета статических поправок.

Другим примером применения разработанных способов и алгоритмов являются результаты обработки записей первых вступлений при обработке материалов по профилю в Восточной Сибири. Исследуемый профиль характеризуется пересеченным рельефом местности и неоднородной ВЧР. Аномалии статических поправок достигают 50 мс на базе 1 км.

После выбора оптимального окна анализа равного 51 точке был произведен расчет К,, массивов статических поправок и альтитуд рельефа местности с применением дополнительной фильтрации входных данных на базе 450 м. В начальной и конечной частях профиля Кк достигает 0.99. В средней части профиля на участке длиной около 600 км выделяется зона аномально низкого К,, и нереального значения скорости, обусловленные наличием погребенного блока с сильной скоростной неоднородностью. На конечной части профиля при ^,.=0.99 наблюдается повышение скорости до 2.4 км/с. При сопоставлении с геологическими данными по профилю видно, что именно в этом месте присутствуют более плотные породы - трещиноватые доломиты, имеющие скорость распространения упругих волн в пределах 2.0-2.5 км/с. Из вышесказанного можно сделать вывод, что при высоком Кк по рассчитанным скоростям можно контролировать изменение литоло-гического состава пород в ВЧР.

Для получения более точного определения скоростей был ■осуществлен повторный расчет скоростей в режиме изменяющегося вдоль профиля окна анализа. В результате применения этого режима коэффициент корреляции дополнительно вырос, в результате чего можно предположить, что точность определения скоростей так же возросла.

и

Пакет программ RESTAT был опробован на материалах профиля МОГТ, полученных английской фирмой Seismograph Service в сложных сейсмогеологических условиях Северной Ai, рики (Ливия) с вибрационными источниками колебаний. Район работ характеризуется сильно изрезанным рельефом местности (до 100 м ча базе 1000 м) при средней скорости в ЗМС около 850 м/с, сложенной песками и глинами, что приводит к очень большим кинематическим искажениям регистрируемых волновых полей, достигающим 140 мс на базе 1000 м. Применение фирмой Seismograph Service пакетов программ расчета статических поправок фирм CXJ- и Green Mountains (GMG) показало низкую эффективность первого и недостаточный хотя и хороший учет статических поправок второго. Объяснением низкой эффективности применения пакета CGG может служить погрешность расчета скоростей в ЗМС, необходимых для определения статических поправок.

В работе приведены результаты сравнения трех массивов статических поправок (CGG, Green Mountains и RESTAT). Наблюдается хорошее совпадение результатов применения Green Mountains, который является лучшим зарубежным аналогом, и пакетом программ RESTAT. При этом значения статических поправок, полученные с помощью пакета RESTAT, превышают полученные с помощью Green Mountains примерно на 10 %. Применение программы STAVEL показало высокую корреляционную связь расчетных значений статических поправок и альтитуд рельефа местности. При изменении фильтрации входных массивов на базах от 1 до 9 точек (0-450 м) среднее для профиля значение Kt изменялось от 0.98 до 0.99. При этом на значительных участках профиля Кк превышал 0.995, а минимальные значения Кк около 0.88 получены на небольших локальных участках профиля. В связи с этим расчетные значения скоростей в приповерхностной толще, меняющиеся вдоль профиля от 700 до 1100 м/с, харак-

теризуются высокой степенью точности и практически совпадают при всех базах фильтрации входных данных.

Полученные с помощью пакета RESTAT значения статических поправок использованы при комплексной обработке данного профиля. В работе приведены четыре варианта временных разрезов МПВ для данного профиля до ввода и после ввода статических поправок, рассчитанных пакетами программ CGG, Green Mountains и RESTAT. Временные разрезы МПВ одназначно показывают лучший результат при использовании пакета программ RESTAT.

В ходе опробования программы STAVEL установлено, что оптимальными условиями ее применения с точки зрения точности определения скоростей в приповерхносной толще являются пустынные условия с пересеченным рельефом местности (барханы). В таких условиях коэффициенты корреляции Кк массивов альтитуд и статических поправок как правило выше 0.9, а получаемые значения скоростей характеризуются высокой степенью точности.

В четвертой главе рассмотрены способы изучения анизотропных свойств среды при кольцевом профилировании, позволяющие учитывать искажающее влияние неоднородностей в ВЧР. В работе автора изучаются азимутальные зависимости сейсмических характеристик от направления распространения волн.

Изучение анизотропных свойств среды является важным направлением сейсморазведки, позволяющим получать дополнительную информацию о строении исследуемой толщи, повысить детальность и достоверность изучения коллекторов нефти и газа.

Существуют различные способы изучения анизотропии по преломленным волнам (В.ИЛЗогоявленский, А.К.Урупов и др.). В этих способах возбуждение упругих колебаний осуществляется по кольцевому .профилю, а их регистрация производится в центре кольца вблизи дна или в водной толще с помощью одноканального или многока-

нального приемного устройства, расположенного на дне. Имеются модификации способа, предусматривающие регистрацию колебаний в скважине в центре кольцевого профиля. За счет криволинейности формы профиля появляется возможность изучать кинематические характеристики среды на основе корреляционной обработки массивов времен прихода преломленных (или, в случае скважинных наблюдений, проходящих) волн и прямых волн, распространяющихся в воде. При этом удаления пунктов взрыва от проекции пункта приема колебаний на горизонтальную плоскость (радиус профиля) и расстояние между приемниками в водной толще задаются из условия уверенного прослеживания преломленных волн от целевого горизонта в области первых вступлений вне зон интерференции независимо от азимута наблюдения. Важным для работы на акваториях является то, что в разработанных способах нет требований к постоянству радиуса профилирования.

В результате обработки записей преломленных волн определяют эффективную граничную скорость для разных азимутов наблюдений, строят азимутальные индикатрисы скоростей и динамических характеристик регистрируемых волн, по которым определяются направления трещиноватости в преломляющей толще.

При кольцевом профилировании аномалии времен прихода преломленных волн обусловлены, главным образом, двумя причинами: анизотропией граничных скоростей и неоднородностями в строении ВЧР, поэтому важной задачей при исследовании азимутальной анизотропии граничных скоростей является устранение искажающего влияния неоднородностей в ВЧР.

При участии автора разработаны способы устранения кинематических искажений волновых полей преломленных воля при кольцевом профилировании МПВ, вызванных неоднородностями в ВЧР. Данные способы защищены авторскими свидетельствами на изобретения NN 1829654 и 1818992.

В первом способе возбуждение колебаний осуществляется по кольцевому профилю, радиусом, обеспечивающим регистрацию преломленных волн от целевого горизонта вне зон интерференции в центре кольца приемниками упругих колебаний, помещенными в водную толщу и разнесенными по вертикали как минимум на два уровня. По полученным записям для обеих точек регистрации выделяют целевые преломленные и водные волны. По водным волнам осуществляется контроль расстояния между источником и приемником колебаний для комплексной обработки по полученной аналитической формуле. При этом по полученной аналитической зависимости определяют граничную скорость для разных азимутов наблюдений и строят азимутальные индикатрисы скоростей динамических характеристик преломленных волн, по которым определяются направления трещино-ватости в преломляющей толще.

Второй способ изучения азимутальной анизотропии сейсмических характеристик заключается в кольцевом профилировании, обеспечивающим регистрацию целевых волн в центре кольца донным сейсмографом или сейсмическим радиобуем. При этом предусматривается дополнительная регистрация на судне с источником колебаний отраженных волн с помощью одноканальных или многоканальных приемных устройств. В этом случае по этим записям, как правило, даже при однократном непрерывном профилировании в морских -условиях —удается - выделить -волны - от - неглубоких —границ, форма осей синфазности которых отражает скрытые неоднородности в покрывающей толще. В методике предполагается, что среда в области исследования аппроксимируется горизонтально-слоистой моделью.

Ал1-оритм разработанной методики основан на поиске коэффициента пропорциональности (линейной регрессии) между аномалиями времен прихода отражённых и преломленных волн итеративным путем. Пересчет аномалий времен прихода отраженных волн, вызванных присутствием в ВЧР неоднородностей, в аномалии преломленных

волн, позволяет в дальнейшем скорректировать записи преломленных волн, полученных при регистрации в центре кольцевого профиля.

Работоспособность и эффективность методики Изучались посредством трехмерного численного моделирования для изотропной и анизотропной сред.

В качестве модели принята трехслойная среда с отражающей границей на глубине 0.3 км и горизонтальной преломляющей границей на глубине 1 км. Скорости распространения упругих волн в трех слоях задавались соответственно К,=1.5, Кг=2 и И,=4.46 км/с. В первом случае скорость К, была постоянна, во втором - была заложена 2.5 % анизотропия (коэффициент анизотропии 1.025) по эллиптической зависимости. Траектория движения судна по кольцевому профилю и значение скорости V, были взяты из эксперимента в Карском море, в котором радиус кольцевого профилирования И был в пределах 15±0.8 км. Неоднородности в ВЧР смоделированы изменчивой формой рельефа дна. Размер неоднородностей по латерали изменялся в широком диапазоне от четверти длины окружности (25%), по которой осуществлялось сейсмопрофилирование, до 8%, а по вертикали от 0 до 80 м. Сравнение массивов аномалий времен прихода преломленных волн, полученных с применением методики и без нее, свидетельствуют о достаточной точности работы алгоритма устранения искажений временных полей преломленных волн неоднородностями в ВЧР. Следует отметить, что наличие между вторым и третьем слоями модели промежуточной однородной многослойной толщи не сказывается на результаты обработки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Разработан способ выявления неоднородностей и расчета скоростей'в ВЧР, основанный на корреляционно-регрессионном анализе статических поправок и рельефа местности, позволяющий получить новую геолого-геофизическую информацию о строении ВЧР.

■ 2. Создано программно-алгоритмическое обеспечение для изучения ВЧР и расчета статических поправок, внедренное в ряде производственных организаций и повышающие точность сейсмических методов отраженных и преломленных волн.

3. Предложены и обоснованы способы изучения анизотропных свойств среды по записям преломленных волн при кольцевом сейсмопрофилировании (авторские свидетельства СССР NN 1829654, 1818992), позволяющие устранять искажающее влияние ВЧР.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Интерпретация результатов исследования сейсмической анизотропии на акваториях. - Тез. докл. конф. "Построение физико-геологической модели и системный подход при истолковании результатов геофизических исследований". Пермь, 1990, с.26-27 (соавторы: А.К.Урупов, В.И.Богоявленский, Э.Б.Трушников)

2. Изучение строения верхней части разреза в нефтегазовой сейсморазведке. - В сб. Международной научной конференции "Геофизика и современный мир". М., 1993, с.268-269 (соавторы: В.И.Богоявленский,. С.В.Добрынин).

3. Методика и программно-алгоритмическое обеспечение для изучения анизотропных свойств среды. - В сборнике рефератов Международной конференции "Сейсмические методы разведки место-

го

рождений нефти и газа на шельфе". - М.: 1993, с.32-33 (соавторы: В.И.Богоявленский, С.В.Добрынин, А.КУрупов, С.А.Филин).

4. Перспективы применения метода преломленных волн в Каспийском регионе - В сборнике рефератов Международной конференции "Каспийский регион: экономика, экология и минеральные ресурсы". -М.: 1995, с. 56-57 (соавторы: В.И.Богоявленский, В.К.Кузнецов).

5. Способ изучения геологического разреза на акваториях: A.c. СССР N 1829654 от 16.08.90 (соавтор В.И.Богоявленский).

6. Способ изучения геологического разреза по данным сейсморазведки: A.c. СССР N 1818992 от 11.11.92 (соавторы: А.К.Урупов, В.И.Богоявленский, С.В.Добрынин, В.Н.Яковлев, В.А.Фомичев).