Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка технологии прогноза напряженного состояния терригенных отложений на основе комплексной интерпритации данных сейсморазведки и ГИС в условиях Западной Сибири

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

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии прогноза напряженного состояния терригенных отложений на основе комплексной интерпритации данных сейсморазведки и ГИС в условиях Западной Сибири"

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ

ПОЛИТИКИ РФ КОМИТЕТ ПО ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ г Государственная ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Академия нефти и газа им.И.М.Губкина

рт 5 Ой

1 9 Со« V;-'

» На правах рукописи

УДК 552.082:550.832'834(571.1)

ИБРАЕВ ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОГНОЗА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ И ГИС В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 04.00.12- "Геофизические методы поисков и разведки

месторождений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени . кандидата технических наук

Москва -1994

Работа выполнена на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем Государственной Академии нефти и' газа (ГАНГ) им. И.М. Губкина

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических

наук, профессор А.К. Урупов

Официальные оппоненты :

доктор технических наук А.Г. Авербух (ЦГЭ)

доктор геолого-минералогических наук В.Х.Ахияров (ВНИИГеосистем)

Ведущее предприятие:

Западно - Сибирский региональный информационный компьютерный центр (г.Тюмень).

. Защита состоится "4" 1994 г. в часов

на заседании специализированного совета Д.053.27.08 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук по геофизическим специальностям • при Государственной Академии нефти и газа им.И.М. Губкина по адресу:

ГСП - 1,117917. Москва, Ленинский проспект, 65 .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии.

Автореферат разослан " " 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доцент —^

Л.П.Петров

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Прогнозу напряженного состояния терригенных отложений в условиях Западной Сибири отводится важная роль в общем комплексе геофизических исследований. Это связано с необходимостью увеличения глубины геологических исследований и со сложностью геолого-технической обстановки перспективных на нефть и газ геологических объектов. Как показывает практика бурения глубоких скважин на севере Западной Сибири в зонах аномальных пластовых (в коллекторах) и поровых (в глинах) давлений имеет место относительно высокая аварийность. Аварийность проявляется газовыми выбросами, неконтролируемыми нефтяным фонтанами, обвалами ствола скважины, прихватами бурильного инструмента,что приводит к ликвидации значительного числа скважин, дополнительным материальным затратам, загрязнению окружающей среды, а иногда и к человеческим жертвам.

Прогноз аномальных пластовых и поровых давлений, напряженного состояния горных пород, определяемого горным давлением на скелет породы, позволяет управлять обозначенными аварийными ситуациями. Это является необходимым условием эффективного проведения геолого разведочных работ на различных стадиях.

Известно влияние аномальных пластовых давлений и напряженного состояния горных по род на петрофизические характеристики пород-коллекторов. Неучет такого влияния приводит к искаженным оценкам коллекторских свойств изучаемых объектов. В таких случаях возможность более точных оценок коллекторских свойств напрямую зависит от эффективности прогноза пластовых давлений и напряженного состояния горных пород.

Целью работы является разработка технологических средств качественного и количественного прогноза напряженного состояния терригенных отложений на основе комплексной интерпретации данных сейсморазведки и

результатов геофизических исследований скважин в геологических условиях севера Западной Сибири на стадии строительства поисковых, разведочных скважин и проектирования разработки месторождений.

Основные задачи.

1. Создание эффективного вычислительного аппарата включающего описание модели осадочных горных пород учетом флюидальных давлений и тектонофизические модел доюрского основания на месторождениях Западной Сибири.

2. Исследование влияния поровых и пластовых давлени на кинематические и динамические характеристик сейсмического волнового поля.

3. Исследование факторов влияющих на погрешност расчета прогнозных значений пластовых и поровых давлений.

4. Разработка программно-алгоритмических средств ка единого пакета в рамках операционных систем разног уровня и увязка пакета с интерпретационным обрабатывающими системами.

5. Исследование возможности использования прогнозных параметров, характеризующих напряженное состояние, горных пород в качестве интерпретационного признака при выделении перспективных углеводородосодержащих объектов, зон с нежелательными техногенными осложнениями в виде смятия колонн и локальных подвижек, при оценке разрывных нарушений и эрозионных срезов.

Методика исследований включает: анализ V использование широко применяющихся в настоящее врем; методов и способов прогноза аномально высоких пластовых I поровых давлений ( АВПД, АВПоД );анализ геологически) результатов математического, геосейсмического

тектонофизического моделирований прогноза АВПД I АВПоД на месторождениях севера Западной Сибири, < использованием разработанных при участии автора

программно - алгоритмических средств; изучение и анализ многочисленных публикаций по проблеме исследований.

Научная новизна 1. Впервые разработан вычислительный аппарат для условий Западной Сибири, позволяющий с необходимой для практики точностью ! получать прогнозные значения пластовых и поровых давлений до стадии бурения скважин.

2. Установлены количественные взаимосвязи кинематических и динамических параметров с напряженным состоянием терригенных отложений.

3. Предложен принципиально новый подход качественной оценки тангенциальных напряжений поверхностей, сложенных коренными горными породами, на основе результатов палеореконструкции на исследуемое геологическое время.

4. Установлена возможность использования прогнозных параметров напряженного состояния горных пород по геофизическим данным в качестве интерпретационных признаков для выделения углеводородосодержащих объектов и геотектонически активных зон.

5. Показана перспективность использования разработки как основы для создания компьютерной региональной базы напряженного состояния осадочного чехла Западной Сибири.

Практическое значение I. Созданный вычислительный аппарат, включающий программно - алгоритмические средства для ЭВМ серии ЕС-первая версия и для персональных ЭВМ IBM PC/AT- вторая версия разработки, обеспечивает расчет прогнозных параметров АВПД и АВПоД до стадии бурения в любой точке разведываемой площади, покрытой сетью сейсмических профилей, что позволяет из бежать аварийных ситуаций при строительстве поисковых, . разведочных и эксплуатационных скважин, особенно в сложных глубинных геолого-технических условиях.

2. Пакет прикладных программ обеспечивает

непрерывность графа обработки геофизических данных и по результатам кинематической и динамической интерпретации переходить к углубленной обработке с целью прогноза технологических параметров и повышения геологической эффективности геофизических исследований.

Реализация разработки и ее апробация.

Результаты, полученные при выполнении настоящей работы апробированы на материалах сейсморазведочных съемок и скважинных исследований по Бованенковской группе месторождений, Самбургскому, Ем-Еговскому, Маслиховскому и Мало-Балыкскому месторождениям. Отдельные элементы разработки применены при оперативном прогнозе по Гыданскому району на площадях : Лунная, Минховская, Тото-Яхинская, Приречная, Глубинная, Сопочная, Овражная.

Основные результаты исследований докладывались на Всесоюзной научно - практической конференции в (г. Ленинграде, 1990г), на семинарах и конференциях, проводимых ЦГЭ и посвященных проблемам прогнозирования геологического разреза ( ПГР ), на международной геофизической конференции БЕО / Москва -92 и БЕв - ЕАГО/Москва-93.

Личный вклад. Основу диссертации составили исследования автора, выполненные в период 1984-1994гг. при проведений производственных ( обработка и интерпретация данных сейсморазведки и ГИС с целью прогнозирования геологического разреза /ТюменнефтегеофизикаУ), на этапе научно - исследовательских, тематических, опытно-методических работ, связанных с разработкой технологии для прогноза напряженного состояния терригенных .отложений с, использованием данных сейсморазведки и ГИС в условиях Западной Сибири /ЗапСибНИИГеофизика/, а так же в процессе обучения в заочной аспирантуре ГАНГ(1991-1994гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 работах.

Объем работы. Работа состоит из введения, 3 глав и заключения. Содержит 154 страницы машинописных листов, 50 рисунков, 9 таблиц, библиография включает 93 наименования.

Научные исследования проведены под руководством д.г.-м.н. А.К. Урупова. В процессе работы над диссертацией автор пользовался помощью и советами к.т.н. C.B. Анпенова, д.ф. - м.н. Г. М. Голошубина, к.г. - м.н. А. И. Гальченко, к.т.н. В.В. Ждановича, к.г.-м.н. В.М. Теплоухова, которым автор выражает глубокую признательность. Автор благодарен коллегам по работе М.А. Загоровской за помощь, оказанную в оформлении графики, а также В.П.Пономаревой, М.Г.Латфуллину, за программирование основных алгоритмов и помощь оказанную в процессе ведения разработки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ, СОСТОЯНИЕ ЕЕ ИЗУЧЕННОСТИ, ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определена цель и сформулированы основные задачи исследований.

Первая глава посвящена анализу состояния изученности решаемой проблемы. Рассмотрены теоретические и методические аспекты существующих технологий и пути их развития. Определены направления исследований. Охарактеризована геологическая обстановка разрезов рассматриваемой территории.

Разработка технологии площадного прогноза аномальных давлений на основе данных сейсморазведки и геофизических исследований скважин (ГИС) применительно к

условиям Западной Сибири базировалась на исследованиях следующих авторов: А.Г. Авербуха, Б.Л.Александрова, КА.Аникиева, П.М.Бондаренко, Н.В.Вассоевича, Е.И:Гальперина, Г.Н. Гогоненкова, А.И. Гальченко, В.М.Добрынина, А.А. Карцева , O.K. Кондратьева , П.Н. Кропоткина- , ОЛ.Кузнецова, Е.В.Кучерука, А.С.Мелик-Пашаева, И.И.Нестерова, О.М.Нелепченко, А.А.Орлова, С.Н.Птецова, М.Б.Рапопорта, Ф.К.Салманова, В.А.Серебрякова,А.К. Урупова.В.Д. Швецова, Л.П. Шендерей и рада зарубежных авторов: У.Фертля, К.Магары, М.Хабберта, В.Иллинга, Д.Девиса, К.Хоттмана, Р.Чемпена и других.

Проявление аномальных поровых и пластовых давлений, напряженного состояния горных пород является следствием геологических процессов. Поэтому при решении задачи прогноза АВПД и АВПоД по косвенным признакам возникает проблема установления генезиса Автор рассматривает существующие представления о природе образования аномальных давлений, как основы, определяющей выбор методики прогноза, применительно к геологическим условиям Западной Сибири.

Доминирующее положение в арсенале методов оценки и прогнозирования АВПД и АВПоД занимают методики, основанные на изучении закономерностей изменения свойств пород в результате их уплотнения (в процессе осадконакопления) по данным геофизических исследований скважин (В.М. Добрынин, В.А. Серебряков, Б.Л.Александров, У.Фертль и другие), где в качестве критерия оценки используются свойства глин, зависящие от степени их уплотнения при аномальных поровых давлениях.

Необходимость комплексного решения задачи по выделению зон аномальных пластовых и поровых давлений, прогнозирования давлений отмечается многими исследователями. Доказана возможность и целесообразность проведения этих работ на основе сейсмических исследований до постановки бурения. Примеры использования сейсмических данных приводятся У.Фертлем, коллективом

исследователей ГАНГ: В.М. Добрыниным, М.Б. Рапопортом, В.А. Серебряковым, Г.А. Карапетовым, A.JI. Малкиным, В.Г. Мартыновым, В.Ю. Матусеевичем, с использованием способа оценки АВПД на базе ЭВМ ЕС -1010,основанный на расчете спектров скоростей.

Рассматриваются предпосылки выявления и оценки аномальных давлений А.Г. Авербухом , где дается обоснование возможностей самого метода и реализация методических приемов.

Различные модификации сейсмических исследований применительно к данной проблеме рассматривают Ж.П. Муше и А. Митчелл. Указывается на необходимость привлечения данных ГИС с целью достижения необходимой точности в оценке вертикальных и горизонтальных вариаций давления. Важно, что значения интервальной скорости зависят не только от плотности, пористости и характера заполнения пор, но и от упругих свойств пород и особенностей напряженного состояния. Неучет этих факторов приводит к значительным погрешностям.

Развитие детальных сейсмических исследований с применением многократных систем наблюдений, МРНП, модификаций MOB ОГТ пространственной и обьемной сейсморазведки позволили повысить точность и достоверность определения кинематических и динамических параметров и способствовали развитию таких направлений как прогнозирование геологического разреза (ПГР) с разработкой специализированных обрабатывающих средств , ^ а также интерпретационных систем, в том числе, "ИНТЕРСЕЙС".

Рассмотренные способы и методы прогноза АВПД с совместным использованием данных сейсморазведки и ГИС носят частный или рекомендательный характер и не учитывают отдельные факторы, влияющие на физические свойства горных пород, обусловленные наличием АВПД в геологическом разрезе. Отдельные удачные попытки использования сейсморазведки и ГИС применительно к данной проблеме представлены схематично ( без автоматизированной технологии) с расчетом значений давления в конкретной точке

и не отображают площадного характера изменения напряженного состояния горных пород. В отечественной и зарубежной практике технология площадного прогноза напряженного состояния горных пород с привлечением данных сейсморазведки и ГИС отсутствует.

• К началу работ по проблеме вопросы технологического характера, связанные с привлечением площадных сейсмических съемок, были недостаточно исследованы. Причина этого' состояла не в недооценке актуальности рассматриваемой проблемы, а в отсутствии надежной и приемлемой практической реализации метода ее решения.

Перечисленные факторы явились основополагающими при выполнении работы по разработке технологии площадного прогноза АВПД и АВПоД до стадии бурения, которая позволяет повысить геологогическую эффективность геофизических исследований на основе результатов кинематической и динамической интерпретации с привлечением данных вертикального сейсмического профилирования (ВСП) и ГИС по району работ.

Объектом исследований диссертационной работы является платформенный чехол Западно-Сибирской плиты. Геология рассматриваемой территории представлена в работах B.C. Бочкарева, Ю.Н. Карагодина, A3. Контаровича, С.В. Крылова, Н.Я. Кунина, И.И. Нестерова, H.H. Ростовцева, Ф.К. Салманова, A.A. Трофимука НА. Туезовой, Ф.З. Хафизова и многих других исследователей.

Автором рассмотрены основные этапы истории геологическогоразвития Западно-Сибирской плиты и сейсмостратиграфическая характеристика областей некомпенсированного прогибания. Особое внимание уделено тектоническому и литологическому факторам, как определяющим критериям возникновения аномальных давлений. На основе районирования территории по характеру нормального, уплотнения, региональных сейсмических исследований дается общая ха характеристика геологических условий, благоприятствующих возникновению аномальных давлений в геологическом разрезе, и обосновывается

необходимость комплексной интерпретации данных сейсморазведки и ГИС с целью прогноза аномальных давлений в терригенных отложениях до стадии бурения.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

1. Показана актуальность диссертационной работы в научно-практическом аспекте , определяемая необходимостью разработки автоматизированной технологии площадного прогноза напряженного" состояния терригенных отложений до стадии бурения на основе комплексной интерпретации данных сейсморазведки и ГИС в условиях Западной Сибири.

2. Рассмотрены вопросы механизма формирования аномальных давлений и напряженного состояния пород.

3. Проведен анализ существующего опыта прогноза и оценки аномальных давлений.

4. Дана краткая характеристика геологических условий Западной Сибири. Определена цель и сформулированы основные задачи иссле дований.

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПЛОЩАДНОГО ПРОГНОЗА АВПД И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПО СЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ.

Во второй главе рассмотрена деформационная модель формирования аномальных давлений. Исследованы влияющие факторы на кинематические и динамические характеристики упругих волн. Представлены аналитические распределения скорости, плотности и пористости с глубиной для глин и песчаников в условиях Западной Сибири. Проведен анализ результатов лабораторных исследований кернового материала для определения влияния термобарических условий на скоростные свойства пород, необходимый для решения задач

площадного прогноза аномальных давлений. Представлена разработка и описание технологии площадного прогноза аномальных давлений и напряженного состояния терригенных отложений, базовых элементов пакета, прикладных программ, способы повышения эффективности и точности расчетов , реализуемые в указанной модели, алгоритмы, принципы организации и взаимодействия отдельных этапов, оценка достоверности априорной сейсмической информации методами математического моделирования.

Предпосылкой возможности решения задач прогноза, сформулированных выше, является структурированное представление геофизических данных в полном обьеме по исследуемой площади. Такое представление данных позволяет организовать оперативный доступ и обмен данными ( чтение, расчет, запись ) между отдельными блоками программных средств.

База сейсмических параметров (БСП) предназначена для сбора и хранения сейсмических параметров, получаемых в ■ процессе обработки по профилям. Иерархия представления данных в БСП: про филь, горизонт, параметр. Обьединение параметров осуществляется на уровне площади исследований по горизонту или интервалу, а результаты интерпретационной модели заносятся в базу результирующих поверхностей (БРП). Организация данных в БРП определяется ключом поверхности, характеризующим горизонт, параметр и вариант модели. База геофизических скважинных параметров (БГСП) объединяет данные результатов геофизических исследований в . скважинах, привлекаемых для расчетов.'

Прогноз напряженного состояния пород по данным сейсморазведки основывается на сопоставлении измеряемых интервальных скоростей, приведенных к условиям глинистого разреза, и интервальных скоростей продольных волн £ нормально уплотняющихся глинах (без аномально высоки? поровых давлений - АВПоД). Следовательно, необходимы!* условием является наличие зависимости скорости в нормальнс уплотненных глинах (Ун.г.) с глубиной. Зависимость

Ун.г.=Р(Н) может быть получена двумя способами: по данным акустического каротажа (АК) в глинистых интервалах без АВПоД и аналитическим способом, включая интервалы с аномальными поровыми давлениями, по данным площадной сейсмической сьемки. Первый способ предполагает наличие акустического каротажа и глинистых отложений без'АВПоД в широком диапазоне глубин изучаемого разреза, что ограничивает использование этого способа.

В разработанной технологии реализован второй подход, когда решается прямая задача нахождения интервальной скорости Ун.г. в нормально уплотняющихся глинах по известным величинам Уинт. На поисково-разведочном этапе дополнительно привлекаются данные по коэффициенту аномальности поровых давлений и по коэффициентам газо- и водонефтенасыщенной песчанистости полученные вдоль ствола скважин для отдельных точек площади. Производится исключение факторов влияющих на оценку скоростных свойств пород.

Достоверность используемых значений Уинт. оценивается изанализа обобщенного профиля распределения интервальной скорости по среднеинтервальной глубине. Незакономерное отклонение значений параметра по какому - либо из интервалов от статистически ожидаемого положения, свидетельствует о неточности стратификации отражающих горизонтов. Уточнение стратиграфической привязки производится с использованием одномерного геосейсмического моделирования на основе априорной геоакустической модели, с последовательным уточнением параметров по всему разрезу, в пределах заданных порогов. При отсутствии данных ГИС расчет эффективной геоакустической модели производится, предложенным автором, способом автоматизированной подготовки числового материала по петроакустическим свойствам пластов ( удостоверение N 400 / 86 от 16.06.86). .Результаты, полученные предложенным способом (программа "БШВШ"), используются в качестве априорных характеристик скорости V и плотности Я. Производится свертка импульсных трасс исходной и подобранной моделей и импульса.

Параметры импульса свертки (а, р, т) определяются двумя

способами. В первом способе оценка производится через

функцию взаимной корреляции (Т.Н. Гогоненков), а во втором

через спектральные и кепстральные преобразования

сейсмической трассы (О.К.Кондратьев). Регистрируемый сигнал

рассматривается как интеграл свертки вида: (

8(0= |ц(т)8(е-т)аг,

(-Т

где Б (1)-импульсная сейсмограмма;Т-длительность сигнала. Точность подбора модели оценивается по коэффициенту корреляции между исходной и синтетическими трассами. Влияние отдельных границ на формирование отраженных,- волн (ОВ) устанавливается последовательным исключением, границ или пластов ( способ разложения волнового поля на элементарные составляющие ). Разница между уточненными глубинами, временами (То), установленными по моделированию и исходными значениями этих параметров в БСП является поправочным коэффициентом на величину которого производится редактирование и последующий пересчет среднеинтервальных глубин(Нс.и.) и Уинт. по всем профилям площади. Полученные значения пластовых скоростей в результате моделирования, с учетом данных ВСП и АК, используются для построения зависимостей Ур=Р(Н) раздельно для чистых глин, газо- ц водонефтенасыщенных песчаников. По данным зависимостям устанавливаются количественные соотношения скорости продольных волн в обьектах с различной литологией и насыщением относительно среднестатистических характеристик глин.

Для площадной интерпретации данных определяется закономерность изменения газо- и водонефтенасыщснной песчанистости по площади с учетом гипсометрии залегания пород. Эти закономерности определяются в виде зависимостей коэффициента газонасыщенной песчанистости от среднсинтервальной глубины и карт распределения песчанистости по площади для каждого из сейсмических

интервалов.

Кроме перечисленных факторов существенное влияние на распределение напряжений в терригенных отложениях оказывают эффекты уплотнения в процессе постседиментации осадков, определяемые тектоническими условиями. Для восстановления палеогеографии и палеотектоники автором предложен и реализован способ площадной палеореконструкции, позволяющий установить условия осадконакопления и распределение напряжений реконструируемой поверхности на определенное геологическое время. Реализация расчетов производится с использованием сеточной функции Р (х,у) - карта выбранной поверхности по формуле: Нг = Нь(Н-(Ргшп+К)),

где Нг и Н1- соответственно рассчитанная и исходная глубины реконструируемой поверхности;!! - глубина поверхности приведения;Ртт - минимум функции поверхности приведения^ - поправочный коэффициент, определяемый по результатам стратиграфической привязки.

Для рассматриваемого типа задач реконструкция производится по поверхности фундамента и в расчетах используется поверхность Р(х,у), определенная в узлах регулярной прямоугольной сети, на то геологическое время с которого восстановленный структурный план носит унаследованный характер.

Карта распределения зон максимальных напряжений представляет суммарную поверхность, полученную в результате дифференцирования по направлениям X и У с

О тч

заданным шагом и по секторам ва . В окончательном виде имеем функцию :

п

к=1

где п- количество секторов; а ° т угол между положительным направлением оси ОХ и вектором в направлении которого выполняется дифференцирование . Обмен данными по

считыванию исходной и записи результативной поверхностей производится через БРП.

Разработанная технология площадного прогноза напряженного состояния терригенных отложений реализована в пакете прикладных программ (ППП) "СЕСШШ", позволяющем привлекать данные как сейсморазведки так и разные методы комплекса ГИС. ППП "СЕОБШ" состоит из отдельных программ', написанных на алгоритмическом языке Фортран, объединенных единой системой управления. Пакет прикладных программ^ "СЕОБЕЧ" технологически увязан с системой "ИНТЕРСЕЙС" через базы данных и является подсистемой углубленной интерпретации. По функциональному назначению программы подразделяются на сервисные и геофизические, а геофизические по типу обрабатываемых данных на сейсмические и ГИС.

Сервисные программы предназначены для создания и обслуживания баз данных, подготовки и редактирования данных, и графического отображения.

Геофизические прикладные программы обработки сейсмических данных позволяют реализовать следующие функции:

-построение обобщенного профиля (программа "БОТСР");

-расчет эффективной геоакустической модели (программа"В1П)1]>Г);

-уточнение стратиграфической привязки (пакет "БЕ^МСЮ");

-определение закона нормального уплотнения (программа"ЖЖМАЬ");

-вычисление коэффициента аномальности и порового давления по площади для интервала при едином законе нормального уплотнения геологического разреза (программа

"карь");

-расчет, коэффициента аномальности и порового давления по методике эквивалентных глубин (программа "КАРЬЕК");

-вычисление коэффициента аномальности и порового давления по площади для интервала при различном законе

нормального уплотнения по интервалам (программа "KAPLIN");

-определение коэффициента аномальности пластовых и поровых давлений по разрезу в заданных координатах площади с использованием дифференциальной динамики волнового поля (np."OKADIN");

-перерасчет параметров ГИС во временную область (np.'GODOG").

Геофизические программы обработки данных ГИС предназначены для:

-преобразования файла оцифрованных каротажных данных с последующей загрузкой в БГСП (np."TRANS");

-выделения однородных по геофизическим характеристикам интервалов и расчета средних значений параметров (np."INRAZ");

-определения индекса литологии и насыщения (np."LITOS");

-вычисления удельного электрического сопротивления глинистых интервалов (пр."OMEGA");

-построения линии нормального уплотнения (np."LNU"); -расчета коэффициента аномальности порового давления в пластах глин (np."PRKA");

-установление среднестатистической зависимости изменения коэффициента аномальности в сейсмическом интервале (np."DIFKA").

Работа программных средств осуществляется в рамках операционной системы MS DOS. Дальнейшее развитие технологических средств предполагает использование системы UNIX на более мощных ЭВМ типа SUN SPARC.

Результаты площадного прогноза напряженного состояния терригенных отложений хранятся в базе результирующих поверхностей, что позволяет объединять данные с целью создания региональной базы напряженного состояния платформенного чехла Западной Сибири.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

1. Исследована деформационная модель формирования

давлений.

2. Установлены характеристики изменения физических свойств терригенных отложений и факторы влияющие на кинематические и динамические параметры упругих волн на основе аналитических решений и лабораторных исследований в различных термобарических условиях.

3. Исследованы существующие методы оценки аномальных давлений и способы определения напряженного состояния горных пород на основе данных ГИС

4. Предложен и реализован новый подход оценки напряженного состояния поверхностей сложенных коренными горными породами на основе обработки результатов площадной палеореконструкции на исследуемое геологическое время.

5. Разработана автоматизированная технология прогноза напряженного состояния терригенных отложений на основе комплексной интерпретации сейсморазведки и ГИС для условий Западной Сибири.

ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЛОЩАДНОГО ПРОГНОЗА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

В третьей главе представлены результаты проведенных исследований с использованием, разработанной технологии в отдельных районах Западной Сибири.

Анализ материалов региональных работ, результатов районирования Западной Сибири по изменению пористости с глубиной (А.И. Гальченко и др. ), региональная прослеживаемость опорных отражающих

горизонтов,относительная выдержанность интервалов по мощности в пределах площадей сейсмических съемок свидетельствуют о благоприятных условиях использования данных сейсморазведки для прогноза АВПД и АВПоД. •

На первом этапе опробования технологии по Бованенковской группе месторождений построен обобщенный вертикальный профиль распределения интервальных

скоростей от среднеинтервальных глубин по площади в интервалах опорных

горизонтов:" г"," г2"," м," м"," в0", "Б"," т2","А". В виду обширности территории (12 100 квадратных километров), объединяющей 7 антиклинальных структур, общее количество точек на графике превышает 5500 значений, часть из которых при равных величинах среднеинтервальной скорости и глубины накладываются, что в целом не влияет на получаемое распределение. Из анализа результатов построения следует , что интервалы "г2-м"' и "м-в0" имеют отклонение от общей закономерности изменения скорости с глубиной. Применение средств геосейсмического моделирования, разработанных при участии автора в вопросах методики, с целью уточнения стратиграфической привязки позволяет определить величины невязок по горизонтам и произвести коррекцию глубин. Оценка достоверности и соответствия распределения Уинт. общей закономерности производится на основе скорректированных графиков.

Полученные интервальные скорости приводятся к условиям глинистого разреза и используются для расчета коэффициента аномальности по формуле:

Ка = 1 + (|^-1

Ргид. Vni - V

где Vre - скорость глин для условий нормального уплотнения,

определяемая по линейном закону как Угн=А+В(Нси-С);

Prop.- геостатическое (горное) давление;

Ргид.- гидростатическое давление;

V - скорость определяемая для условий нормального

уплотнения при Н=0;

Ней- среднеинтервальная глубина.

С-минимальная глубина для которой справедливо данное выражение. Рассчитанные карты коэффициента аномальности по интервалам заносятся в базу результативных поверхностей и служат как для площадного анализа, так и для определения изменения Ка с глубиной в точках заложения проектных скважин в пределах площади.

Достоверность полученных результатов оценивается по

сопоставлению среднеинтервальных коэффициентов аномальности, определяемых по данной технологии и материалам ГИС в скважинах, не участвовавших в настройке интерпретационного алгоритма. В пакете "СЕСШШ" реализовано два варианта прогноза: с использованием единой зависимости нормального уплотнения глин и поинтервальной оценкой положения "линии глин". Имеющиеся статистические данные сопоставления коэффициентов аномальности, определенных по данным ГИС и рассчитанных с использованием программных средств пакета не позволяют однозначно отдать предпочтение первому или второму варианту.

Результаты интерпретации материалов ГИС достаточно апробированы и многократно подтверждены испытанием скважин, а хорошая сходимость сопоставления расчетных значений по ГИС и сейсморазведке является доказательством высокой эффективности площадного прогноза. Из общего количества прогнозных значений 92 % удовлетворяют требованиям точности оценки технологических параметров бурения в зонах АВПД. Дополнительная оценка коэффициента аномальности по данным вертикального сейсмического профилирования и результатам интерпретации ГИС, как более детальная, характеризует достоверность выполненных расчетов на основе кинематической интерпретации.

Существенное дополнение для интерпретации материалов по определению развития напряженных зон привносят результаты восстановления палеотектоники. Выполненные расчеты и построения на основе ' реконструированной поверхности фундамента Бованенковской группы месторождений, начиная с волжского яруса до сеноманских отложений, позволили закартировать зоны максимальных напряжений. Полученные зоны максимальных напряжений и тектонические нарушения, вынесенные на карту с временных разрезов, полностью совпадают и контролируются этими зонами.

Основываясь на результатах геотектонического моделирования можно классифицировать закартированные

зоны по их типу. Участки где тектонические нарушения, вынесенные с временных разрезов, контролируются изолинией "О" являются зонами деструкции, а на тех участках карты, где отсутствуют тектонические нарушения, вынесенные с временных разрезов, это зоны дислокаций предельных напряжений,: которые являются наиболее вероятными участками , возникновения тектонических нарушений, технологических осложнений при проходке скважин и других нежелательных техногенных проявлений в процессе эксплуатации месторождения.

Возможности разработанной технологии площадного прогноза напряженного состояния терригенных отложений с использованием кинематических и динамических параметров рассмотрены применительно к , Пойменной площади Самбургского месторождения в интервалах усть - тазовской серии и баженовской свиты. Коэффициент аномальности в исследуемых интервалах "М-В2","В2-В4" характеризуется относительно равномерным распределением по площади. Повышенные значения порового давления отмечаются в интервале "В4-Б"с глубины 3500 метров, а по площади в этом интервале градиентное возрастание коэффициента аномальности (Ка) имеет северную и северо-западную направленность. Расчеты Ка с привлечением динамических характеристик выполнены по профилю 194086 на пикете 126.5, где вместо Уинт. использованы акустические жесткости. Оценка достоверности прогноза проведена сопоставлением расчетных значений, полученных на основе динамических волновых полей и определений Ка по ГИС, и подтверждена результатами испытаний в скважине 700 Самбургского месторождения. Достоверность прогноза Ка высокая. Погрешность составляет ± 3 МПа.

Необходимым условием при интерпретации материалов с целью прогноза напряженного состояния терригенных отложений является учет влияния типа насыщения на динамику отраженных волн. Такие исследования проведены автором на Мало-Балыкском месторождении по профилю 060286 с использованием средств моделирования и динамического

анализа в плоскости разреза, а также на материалах Утлорской площади Маслиховского месторождения, где расчеты петроакустических свойств пород и тип их насыщения рассматриваются на основе многофакторного анализа. В результате установлено влияние типа насыщения, вызванное эффективным поглощением и латеральной изменчивостью литологических свойств обьекта, на динамику: отраженных волн. Методико - алгоритмический аспект учета эффективного поглощения при обработке сейсмических данных основан на исследованиях М.Б.Рапопорта, А.Г.Авербуха, И.С.Якимович и реализован в виде программного средства в рамках разработанной технологии. Анализ режимов работы программы и результаты практического использования рассмотрены на примере обработки данных по профилю 161390 Ем-Еговского месторождения.

Для установления влияния фактора распределения касательных напряжений, вызванных поперечным изгибом и продольным сжатием, на динамические характеристики ОВ автором совместно с П.М. Бондаренко и В.М. Теплоуховым выполнены исследования на примере многослойной модели. Результаты геотектонического и геосейсмического моделирований позволяют объяснить механизм образования зон погружения в осадочном чехле над поднятиями фундамента в общем поле напряжений и возникновение трещиноватых коллекторов в прифундаментной части разреза. В качестве примера проведена структурно-динамическая интерпретация по временному разрезу профиля 161390 Ем-Еговской площади.

Практическое применение элементов разработанной технологии проведено при оперативном прогнозе АВПД на месторождениях: Лунное, Минховское, Тотояхинское, Приречное, Глубинное, Сопочное, Овражное для концерна "Тюменьгеология".

Исследован механизм образования трещиноватых коллекторов. Установлено влияние типа насыщения • коллекторов на динамику отраженных волн, вызванное эффективным поглощением. Представлены результаты

практического использования, разработанной технологии по 12 месторождениям Западной Сибири.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

1. Установлено влияние литологической изменчивости, типа насыщения коллекторов, эффективного поглощения на динамику отражен ных волн.

2. Исследован механизм образования трещиноватых коллекторов на Ем-Еговском месторождении.

3. Представлены результаты исследований по 12 месторождениям Западной Сибири, в том числе по двум площадям проведен площадной прогноз, по семи площадям оперативный прогноз и по трем площадям проведены исследования влияющих факторов на параметры используемые в качестве основных для прогноза аномальных давлений и напряженного состояния терригенных отложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге проведенных автором исследований изучено влияние основных факторов, определяющих достоверность прогноза АВПД и напряженного состояния терригенных отложений по сейсмическим данным, определены возможности сведения их к минимуму с привлечением результатов ГИС. Основная часть исследований была направлена на разработку эффективной автоматизированной технологии площадного прогноза аномальных давлений.

Значимость исследований определяется как научными, так и практическими результатами. Основные из них:

1. Разработана технология площадного прогноза напряженного состояния терригенных отложений до стадии

бурения, на основе методов компрессионной кривой и эквивалентных глубин, реализованная в виде пакета прикладных программ "GEODIN" для ЭВМ серии ЕС и персональных компьютеров типа IBM.

2. Изучены факторы влияющие на достоверность прогноза АВПД и напряженного состояния по кинематическим и динамическим характеристикам волнового поля.

3. Обоснована и реализована возможность оценки правильности привязки сейсмических отражений к геологическим обьектам и структурных построений на основе анализа обобщенного профиля.

4. Предложен и реализован новый подход оценки напряженного состояния поверхностей сложенных коренными горными породами на основе обработки результатов площадной палеореконструкции на исследуемое геологическое время.

5. Показана возможность повышения точности прогноза поровых давлений и обеспечения их оценок с погрешностью ±ЗМПа при решении задачи площадного прогноза АВПД на основе сейсмических данных. С привлечением результатов интерпретации ГИС на стадии поисково - разведочных работ может быть достигнута меньшая погрешность.

6. Исследован механизм образования трещиноватых коллекторов.

7. Представлены результаты исследований по 12 месторождениям Западной Сибири, в том числе по двум площадям проведен площадной прогноз, по семи площадям оперативный прогноз коэффициента аномальности поровых

давлений и по трем площадям проведены исследования влияющих факторов на параметры используемые в качестве основных для прогноза аномальных давлений и напряженного состояния терригенных отложений.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Разработана технология прогноза АВПД и напряженного состояния терригенных отложений до стадии бурения.

2. Решена задача качественной оценки тангенциальных напряжений поверхностей, сложенных коренными горными породами, на основе результатов палеореконструкции на исследуемое геологическое время.

3. Разработанная технология реализована в виде пакета программ "СЕОБЕЧ-РС" и опробована на ряде месторождений севера Западной Сибири.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих опубликованных работах:

1. Обработка и интерпретация материалов пространственной сейсморазведки программными средствами СЦС-3 ПГР и ИНТЕРСЕЙС. Геология нефти и газа, № 7,М.,1990 (Совместно с Ждановичем В.В., Щекиным С.Н.).

2. Формирование волновых полей реальных геологических сред методами математического моделирования.- Сборник научных трудов ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1989,с.84-89 (Совместно с Пустовитом В.И.).

3. Прогнозирование АВПД по данным ГИС -сейсморазведка в геологических условиях Западной Сибири.-

Сборник ВНИГРИ: АВПД и нефтегазоносность, г.Ленинград,1992( Совместно с Анпеновым C.B., Гальченко А.И., Теплоуховым В.М.).

4. Прогноз аномальных давлений в терригенных отложениях Западной Сибири на основе комплексирования геофизических методов. -Геология нефти и газа, № 11,М.,1993.

5. Интерпретация материалов объемной сейсморазведки. -Обзор Разведочная геофизика, М., 1991 ( Совместно с Ждановичем В.В., Потаповым О.П., Кузнецовым В.И.).

6. Новые возможности изучения скоростных разрезов в сейсморазведке.- SEG/Москва, 1992 (Совместно с Епинатьевой A.M., Соловьевым B.C., Голошубиным Г.М., Рябиновой Л.Г.).

7. Прогноз напряженного состояния терригенных отложений на основе комплексной интерпретации материалов ГИС и сейсморазведки.- SEG -ЕАГО/Москва,93 ( Совместно с Анпеновым C.B., Гальченко А.И., Теплоуховым В.М.).