Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Решение геологических задач на основе объемной сейсморазведки с нерегулярной сетью наблюдений
ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых
Автореферат диссертации по теме "Решение геологических задач на основе объемной сейсморазведки с нерегулярной сетью наблюдений"
РГБ ОЛ
Мшшчтер^тзд^бщего и профессионального образования
"* Российской Федерации
Тюменский государственный нефтегазовый университет
На правах рукописи УДК 550.834
КУЗНЕЦОВ Владислав Иванович
РЕШЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ ОБЪЕМНОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ С НЕРЕГУЛЯРНОЙ СЕТЬЮ НАБЛЮДЕНИЙ (на примере Западной Сибири)
Специальность 04.00.12 - Геофизические методы
поисков и разведки месторождений полезных ископаемых
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
Тюмень-1998
Работа выполнена в Тюменском научно-исследовательском и проектном институте природного газа и газовых технологий
Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН,
доктор геолого-минералогических наук, профессор И.И.Нестеров (ТНГУ, г.Тюмень)
доктор технических наук, профессор В.А.Кочнев (ВЦ СОРАН, г.Красноярск)
доктор геолого-минералогических наук Л.Ш.Гиршгорн
("Ямалгеофизика", г.Лабытнанги)
Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский
институт геологии, геофизики и минерального сырья (г.Новосибирск)
Защита диссертации состоится "22" мая 1998 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного Совета № Д 064.07.01 при Тюменском нефтегазовом университете (ТНГУ) по адресу: 625000, г.Тюмень, ул.Володарского, 38.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского нефтегазового университета
Отзывы, заверенные печатью учреждения в двух экземплярах просим направлять по адресу: 625000, Тюмень, Володарского, 38, Тюменский государственный нефтегазовый университет, ученому секретарю диссертационного совета
Автореферат разослан "21" апреля 1998 г.
Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат
геолого-минералогических наук, профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Мировой опыт показывает, что наиболее эффективным дистанционным методом, используемым при изучении и разработке месторождений углеводородов, является трехмерная (пространственная, объемная) сейсморазведка. Экономическая эффективность определяется сокращением сухих и низкоде-битных скважин, оптимизацией размещения сети разведочных и эксплуатационных скважин, сокращением сроков ввода месторождения в эксплуатацию, повышением точности оценки запасов. Существует значительное число работ, посвященных различным аспектам повышения эффективности пространственной сейсморазведки. Это работы И.С.Берзон, В.Д.Завьялова, Н.Н.Пузырева, В.И.Мешбея, О.А.Потапова, Р.Н.Алексеева, Р.М.Бембеля, И.В.Николаева, И.В.Тищенко, М.К.Полшкова, В.Х.Кивелиди, В.А.Милашина, Б.А.Канарейкина, Е.А.Козлова, А.Г.Будагова, А.А.Пудовкина, В.Я.Золотаренко, В.М.Глоговского, С.В.Гольдина, Б.И.Беспятова, Ю.В.Тимошина, С.А.Бирдуса и др. Этой теме посвящено также большое количество работ зарубежных авторов (Michon D., 1972; Bone M., Tegland E., Giles В., 1976; Paturet D., Garotta R., 1975; Gardner G., Hetrick R., Koteher J., Mc.Gehearty S., 1977; Gibson В., Larner К, Levin S, 1983; Alistair R. Broun, 1979; William S. French, 1984; Hird G.A., Karwatonski J. Jen; Kerson M.R., Eyres A., 1993 и др.).
В результате исследований и полевых реализаций объемной сейсморазведки достаточно полно решены вопросы использования регулярной сети точек возбуждения и приема сейсмических волн. В сложных поверхностных условиях (постройки, леса, болота, сельскохозяйственные угодья) использование регулярной сети наблюдений приводит к существенным экологическим и экономическим потерям. Зачастую, по этой причине трехмерные сейсмические исследования не могут быть реализованы, а использование 2Б-сейсморазведки не решает поставленных геологических задач.
В числе причин, объясняющих данную ситуацию, следует отметить ряд нерешенных теоретических, методических и технологических вопросов. Особенно их много при использовании пространственной сейсморазведки с целью поиска сложнопостроенных ловушек нефти и газа в условиях жестких экологических требований. К нерешенным можно отнести вопросы постановки полевых работ, сохранения разрешающей способности метода 3D, обработки материалов нестандартной пространственной сейсморазведки на ЭВМ,
Г
интерпретации результативных материалов. В данной работе речь идет о создании технологии пространственной сейсморазведки для районов, где в силу географических, экологических или иных проблем невозможна постановка стандартной (регулярной) ЗБ-съемки. Решение поставленных вопросов позволит повысить геологическую эффективность пространственной сейсморазведки при доразведке и разработке залежей углеводородов.
Цели диссертационной работы:
а) развитие технологии пространственной сейсморазведки для исследования сложнопостроенных ловушек нефти и газа в условиях Западной Сибири;
б) решение вопросов обработки, визуализации, интерпретации материалов пространственной сейсморазведки;
в) создание технологии экологически щадящей пространственной сейсморазведки и ее опробование при изучении различных геологических объектов Западной Сибири.
Достижение указанных целей связано с решением следующих основных задач:
- анализ геологических характеристик исследуемых объектов;
- оценка экологической "чистоты" существующих методик пространственной сейсморазведки;
- разработка технологии экологически щадящей пространственной сейсморазведки для условий Западной Сибири;
- исследование сложнопостроенных нефтепродуктивных объектов Западной Сибири на ряде месторождений с использованием
. разработанной экологически щадящей технологии;
- внедрение разработанной технологии в производственные организации.
Научная новизна
1. Решена проблема реализации пространственной сейсморазведки в сложных поверхностных условиях с минимальными экологическими и экономическими потерями.
2. Разработан оптимальный для Западной Сибири граф обработки сейсмических данных, полученных с использованием нерегулярных пространственных систем.
3. Доказано, что нерегулярные пространственные системы сбора данных позволяют изучать сложнопостроенные нефтепер-спективные объекты.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
- разработана и внедрена технология пространственной сейсморазведки для исследования сложнопостроенных ловушек нефти и газа в сложных ландшафтных условиях;
- решены вопросы обработки получаемых материалов на базе отечественного и импортного оборудования и математического обеспечения;
- выделены и закартированы зоны улучшенных фильтраци-онно-емкостных свойств целевых объектов на Ай-Пимском, Але-хинском и Сенчинском месторождениях;
- получены детальные структурные карты на Чигоринско-Биттемской и Назымской площадях Западной Сибири;
- на Северо-Салымской площади выделены участки развития баженовской свиты, перспективные на нефть;
- показана возможность повышения экономической эффективности геофизических исследований на нефть и газ. Экономический эффект определяется снижением затрат на производство работ.
Реализация работы в производстве
Разработки автора внедрены при проведении работ на Чиго-ринско-Биттемской, Алёхинской и Сенчинской площадях с целью картирования зон коллекторов в неокомских отложениях, на Сред-не-Южно-Назымской площади - с целью исследования подошвы мезозойского осадочного чехла, на Ай-Пимском месторождении нефти - с целью выделения зон улучшенных коллекторских свойств в пластах серии АС (нижний мел). По результатам работ ' рекомендовано заложение глубоких скважин. Кроме того, методические приёмы ведения полевых работ, обработки и интерпретации материалов пространственной сейсморазведки внедрены на РИВЦ Тюменьгеологии (г. Тюмень), в ОАО "Хантымансийскгеофизика" (г. Ханты-Мансийск), ОАО "Ямалгеофизика" (г. Лабытнанги), Трома-ганской геофизической экспедиции (г. Ноябрьск), Турланской геофизической экспедиции (г. Чимкент), Южно-Казахстанской нефтеразведочной экспедиции (г. Чимкент, ТОМГЭ ЗапСибНИИГеофи-зики.
Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на научно-практических конференциях (г. Тюмень, 1982, 1985 г. г.), второй зональной научно-технической конференции по комплексной программе Минвуза РСФСР "Нефть и газ Западной Сибири"(г. Тюмень, 1983 г.), ХХХ1У-ом Международном геофизическом симпозиуме (г. Будапешт, 1989 г.), ХХХУ1-ом Международном геофизическом симпозиуме (г. Киев, 1991 г.), научно-техни-
ческой конференции "Комплексирование геолого-геофизических методов исследования при локальном прогнозе и разведке залежей нефти и газа в Западной Сибири" (г. Тюмень, 1993 г.), Международной геофизической конференции (г. Санкт-Петербург, 1995 г.), Первой международной конференции "Секвеностратиграфия нефтегазоносных бассейнов России и стран СНГ" (г. Санкт-Петербург, 1995 г.), на международной специализированной выставке "Геологоразведка-95" (г. Москва, 1995 г.), симпозиуме по современным технологиям поиска нефти и газа (г. Москва, 1996 г.), Шестьдесят шестом международном симпозиуме Общества геофизиков-разведчиков (Денвер, США, 1996 г.), международном нефтяном конгрессе (Пекин, Китай, 1997 г.), конференции Р1ЕН8-97 (Кембридж, США. 1997 г.), Международной Геофизической Конференции и Выставке (Москва, Россия, 1997 г.), Геофизической конференции и Выставке Стамбул 97 (Стамбул, Турция, 1997 г.).
По итогам Шестьдесят шестого международного симпозиума Общества геофизиков-разведчиков в Денвере работа удостоена премии в номинации "Лучший стендовый доклад".
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 42 работы, в том числе 1 монография, получено авторское свидетельство и патент на изобретение.
Личный вклад. В основу диссертационной работы положены результаты исследований, полученные автором в период с 1979 по 1997 г. г. за время работы в ЗапСибНИИГеофизике и ТюменНИИ-Гипрогазе. Лично автором выполнены теоретические и методические исследования, результаты которых приведены в диссертации. При непосредственном участии автора разработана технология обработки материалов нерегулярной пространственной сейсморазведки в Западной Сибири, а также осуществлена апробация разработок при решении методических и практических задач.
Объем и структура работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 135 страниц текста, 98 рисунков, 3 таблицы, 5 приложений, 117 наименований литературы.
Первая глава работы посвящена анализу сложнопостроенных ловушек углеводородов, для исследований которых используется пространственная сейсморазведка. Основной вывод из первой главы - актуальность и сложность проблемы повышения эффективности сейсморазведки для решения задач доразведки и разработки месторождений нефти и газа.
Во второй главе рассматриваются основные элементы пространственных методик наблюдений, используемых в настоящее
время для исследования ловушек нефти и газа. В том числе рассматриваются факторы, влияющие на экологическую "чистоту" сейсморазведочных работ. Основной вывод из этой части работы -нефтегазовые задачи можно решать на основе использования пространственных методик сейсморазведки с существенным уменьшением наносимого при этом экологического ущерба. Причем необходимо повысить разрешающую способность метода.
Третья глава посвящена рассмотрению теоретических и методических вопросов постановки экологически щадящей пространственной сейсморазведки. Особое внимание уделено повышению разрешающей способности метода при обработке на ЭВМ, поскольку от корректности процедур обработки во многом зависит качество результирующих материалов.
В четвертой главе приведен разработанный автором специализированный граф обработки материалов пространственной сейсморазведки.
В пятой главе показана эффективность технологии экологически щадящей пространственной сейсморазведки на примере участков Салымского, Ай-Пимского, Алёхинского, Сенчинского месторождений, а также на Чигоринско-Биттемской и Назымской площадях Западной Сибири. Трехмерная сейсморазведка применяется во всех нефтегазоносных провинциях страны и поэтому рекомендуемые методические приемы, уменьшающие экологические и экономические потери, имеют важное значение и найдут широкое применение не только в Западной Сибири, но и в других регионах страны.
Автор благодарен коллегам по работе:
А.Д.Авраменко, Е.КВялковой, И.Ю.Кулаковой, Т.И.Харахор-диной, Л.К.Шабуровой, Л.Ф.Дубинской, М.В.Волковой и др., принимавшим непосредственное участие в работе;
Ю.Г.Коновалову, В.К.Коркунову, А.А.Нежданову, В.В.Огибени-ну, В.М.Межакову, С.А.Баскову, М.И.Педченко, Ю.В.Ознобихину -за постановку практических задач и обсуждение результатов работ;
А.Р.Малыку, В.В.Ждановичу, Р.И.Медведскому, Г.М.Голошу-бину за поддержку исследований.
Кроме того, при выполнении работы автор получал советы и консультации Л.Л.Трусова, Л.Ш.Гиршгорна, А.Я.Абуба Кирова, С.П.Тюнегина, А.Г.Кузнецова, С.К.Туренко, В.А.Корнева, Ю.Н.Карогодина, В.А.Кочнева, С.В.Гольдина и ещё ряда специалистов Тюменьгеологии, АО "ТюменНефтегеофизика", ОАО
"Хантыман-сийскгеофизика"; ОАО "Ямалгеофизика", Тюменского нефтегазового университета, СибНИИНП, ЦГЭ, ВНИИГеофизики, Института геологии и геофизики СО РАН. Автор благодарит их за конструктивные предложения, полезные советы и помощь при выполнении работы. Особую признательность автор выражает проф. Р.М.Бембелю, инициировавшему исследования в данном направлении, и совместно с которым получен ряд методологических результатов.
Первая глава посвящена анализу геологических и физических характеристик основных исследуемых объектов Западной Сибири, что необходимо для определения критериев их обнаружения методами сейсморазведки.
В связи с сокращением фонда крупных антиклинальных структур, успешно исследуемых стандартной линейной сейсморазведкой 2Б, основное внимание уделено сложнопостроенным геологическим объектам, связанным с неантиклинальными и комбинированными залежами. Исследование таких залежей наиболее оптимально с использованием современных методик пространственной сейсморазведки.
Ловушки указанного вида объединяются В.С.Хаипым и Б.А.Соколовым (1983) в тупиковый тип ловушек. Существует большое количество классификаций тупиковых ловушек УВ, имеющих разнообразное целевое назначение (Габриэлянц и др., 1976; Алексин и др., 1983; Хаин, Соколов, 1987). Наряду с общими классификациями, имеющими теоретическое и общеметодическое значение, существуют и региональные классификации тупиковых ловушек, учитывающие специфику их образования и строения в конкретных бассейнах. Согласно морфогенетической классификации в Западной Сибири (Нежданов, 1992) выделяются следующие классы ловушек углеводородов: трансгрессивные, регрессивные, вторичные литостратиграфические, гипергенные, тектонические, палеосейсмогенные.
Среди первичных литостратиграфических тупиковых ловушек трансгрессивного класса выделяют морфогенотипы: кольцевые, склоновые, депрессионные, шельфовые, ретроградирующих дельт, баровые. Кольцевые ловушки характерны для вогулкинской толщи и пласта Ю2 ряда поднятий Шаимского и Березовского районов. Они имеют кольцевую, полукольцевую, козырьковую форму. Склоновые ловушки характеризуются сложной, полосовидной, полукольцевой, вытянутой как по падению, так и по простиранию склона формой. Они характерны также для вогулкинской толщи
Шаимского вала, для пласта Ю2 Сургутского района. Депрессион-ные ловушки развиты в отложениях шеркалинской свиты Красно-ленинского района; свойственны они и для базальных нижне- и среднеюрских отложений различных районов Западной Сибири. Трансгрессивные литостратиграфические ловушки барового типа и ретроградирующих дельт формировались при относительных замедлениях скорости трансгрессий. Примерами баровых ловушек, не связанных с палеогеоморфологическими барьерами, являются ловушки в ундаформной зоне пластов БСю Сургутского района. К осадкам ретроградирующих плоских дельт можно отнести песчаники пласта Ю2 Яхлинского месторождения, с которыми связаны экранированные залежи нефти. В большинстве случаев проявление в разрезе новых песчаных тел фиксируется на временных разрезах МОГТ по появлению дополнительных волн. Если эти фазы приурочены к склонам поднятий и прекращают прослеживаться по схемам кровельного прилегания и подошвенного налегания, имеют высокие амплитуды и уверенно прослеживаются по площади, то достоверность картирования этих объектов довольно высокая.
Регрессивный класс ловушек связан с песчаными телами, формирующимися при регрессивном засыпании осадками седимен-тационной емкости, возникшей на этапе трансгрессии. К ловушкам регрессивного класса приурочены основные литологические и структурно-литологические залежи неокома и верхней юры. Выделяются аллювиальные, озерно-лагунные ловушки, ловушки про-градирующих плоских дельт, пляжевого пояса.
Наиболее важное значение имеют ловушки, связанные с ор-тошельфами (Ганешин, Соловьев, Чемякин, 1978) эпиконтинен-тальных волжско-неокомских морей. Различают мелководные и глубоководные (склоновые и подножий склонов или фондотем). Аллювиальные и склоновые ловушки характерны для отложений тюменской, вартовской и покурской свит. Первые из них изучены в пределах Нюрольской впадины (пласты Ю7-Ю9) и Красноленин-ского района (пласты Ю7-Ю9). Озерно-лагунные ловушки развиты там же, а также установлены в пределах Ваньеганского, Северо-Покурского, Комсомольского, Губкинского месторождений. Аллювиальные ловушки характеризуются полосовидной шнурковой формой, озерно-лагунные имеют полосовидную и пятнистую форму. Сейсмические образы этих ловушек на разрезах 2Б не выразительны. Большинство прослеживаемых фаз имеет интерференционную природу. Сравнительно маломощные пласты-коллекторы
аллювиальных и озерно-лагунных ловушек в сейсмическом волновом поле на уровне вертикальных временных разрезов практически не проявляются. Для качественного повышения эффективности сейсморазведки МОГТ при картировании ловушек рассматриваемых типов необходимо использовать ее объемную модификацию.
Ловушки плоских дельт и пляжей характерны для продуктивного комплекса К^ (келловей-оксфорд). Они развиты в унда-формной зоне неокомских комплексов. Ловушки имеют пятнисто-изометрическую и полосовидную форму. Хотя строение этих ловушек проще, а продуктивные пласты имеют более высокую кор-релируемость, разлинзованность и незначительные мощности затрудняют их прогноз по стандартным сейсморазведочным данным.
Сейсмические образы шельфовых ловушек изучены достаточно надежно. Ловушки мелкого шельфа с односторонней глинизацией в сторону глубоководья маркируются в этом направлении клиноформными отражениями, резким перегибом вниз оси син-фазности, ограничивающий сейсмокомплекс сверху. Зона развития мощного высокопористого пласта маркируется динамическими аномалиями, зона ухудшения коллекторских свойств вблизи области глинизации - уменьшением амплитуд сейсмических колебаний. Ловушки фондоформы связаны с песчаными телами, накопившимися у подножия склонов шельфовых террас или на некотором удалении от них. Это осадки турбидитов, подводных оползней, контурных течений. Ловушки имеют сложную форму и очень изменчивое внутреннее строение. Ловушки этого типа приурочены к ачимовской толще. Сложное строение выявленных залежей нефти и конденсата в ачимовских отложениях требуют постановки объемной сейсморазведки МОГТ для достоверного изучения с целью оптимизации разведки и разработки.
•Класс вторичных литостратиграфических ловушек обусловлен влиянием вторичных (катагенетических, диагенетических, гидротермальных, нафтогенных) процессов, улучшающих коллектор-ские свойства пород. И наоборот, процессы вторичного минералооб-разования могут способствовать закупориванию пор с образованием эпигенетических экранов. Исследование этого класса ловушек сейсмическими методами также крайне затруднено.
Класс гипергенных ловушек связан с коллекторами, формирующимися в карстово-трещинной зоне древних кор выветривания и вмещающих пород. Указанный класс ловушек не имеет четкого и однозначного сейсмического образа. Если учесть сложную геомет-
рию ловушек (большие локальные углы, кривизны), то наиболее приемлема для их исследования высокоразрешающая объемная сейсморазведка.
Тектонические ловушки обусловлены трещинными и дизъюнктивными дислокациями. Они, как и ловушки предыдущего класса, в Западной Сибири изучены слабо. Разрывные нарушения выявляются в настоящее время сейсморазведкой довольно уверенно. Для трещинных дислокаций характерны (по лабораторным данным) резкое снижение скоростей сейсмических волн, ухудшение прослеживаемости отражающих горизонтов, динамические аномалии.
Для оценки картируемое™ в сейсмическом волновом поле сложнопостроенных залежей определяющими- являются такие показатели, как форма резервуара, его изменчивость, размеры, характер взаимоотношений с вмещающими породами, особенности выклинивания, а также контрастность акустических жесткостей основных элементов, слагающих ловушку.
Анализ характеристик сложнопостроенных ловушек нефти и газа показывает, что их выделение и картирование возможно с использованием сейсмического метода, который позволяет проводить дифференцированное изучение геологического разреза. Сложное строение определяет необходимость дальнейшего повышения разрешающей способности метода.
Вторая глава посвящена обзору современных методик пространственной сейсморазведки, используемых для исследования сложнопостроенных ловушек нефти и газа.
По проблеме поисков неантиклинальных и комбинированных ловушек нефти и газа имеется большое количество публикаций, в том числе и работ, описывающих методику и результаты геофизических исследований в различных нефтегазоносных провинциях России и за рубежом. Особенностью сейсморазведки является проведение наземных полевых работ с применением различного транспорта, проведением возбуждений упругих колебаний (взрывы, ударно-вибрационные воздействия) и их регистрацией приемными линиями. Приемные линии, линии возбуждения приходится располагать по заранее подготовленным линиям профилей, что в малообжитых районах связано с прокладкой временной сети дорог, визирок, просек. Передвижение по этим коммуникациям транспорта, более или менее длительное пребывание на местах проведения работ обслуживающего персонала не могут не приносить вреда окружающей среде. Однак вопросы, связанные с негативным воз-
действием сейсморазведки на окружающую среду, крайне мало изучены. В п.2.1 проанализированы основные элементы технологии проведения наземной сейсморазведки, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду; существующий опыт работ по экологическому обеспечению сейсморазведочных работ; направления в разработке экологически чистых сейсморазведочных технологий.
В нашей стране проблемами площадной сейсморазведки занимаются давно. Берзон И.С. и Ризниченко Ю.В. ещё в 1946 году использовали методы пространственной интерпретации поверхностных годографов отраженных волн. Завьяловым В.Д. и Столяровым E.H. в 1957 году была предложена "методика массовых сейсмических зондирований", позволяющая определять векторы падения отражающих горизонтов. Позднее появилось большое количество площадных систем сейсмических наблюдений и соответствующих методик пространственной обработки отраженных волн. Среди них: системы ортогональных профилей, широкий профиль, площадное профилирование, система продольно-поперечного профиля, тотальная сейсморазведка и т.д.
С развитием многоканальной приемной аппаратуры наибольшее распространение получили площадные системы с закрепленной геометрией положения источников и приемников относительно друг друга. В этих системах приемники расположены на нескольких параллельных линиях на определенных расстояниях друг от друга. Линии источников перпендикулярны к ним. Конкретные системы различаются расстоянием между линиями источников и приемников и порядком отработки площади, а общим для всех них является однородное распределение средних точек по площади исследований. Применяются также комбинированные системы наблюдений, в которых источники и приемники располагают по системе параллельных и ортогональных линий. При обработке для оценки параметров среды трехмерный поиск сводится к совокупности одно- и двухпараметровых переборов, что снижает технические трудности при обработке. Получили развитие методы кинематической интерпретации отраженных волн при обработке данных площадной сейсморазведки на основе теории пространственных временных полей Пузырёва H.H., в которой изучаемые временные поля связываются с конкретными системами наблюдений. Пузырё-вым H.H. разработаны также методы интерпретации пространственных волновых полей, предусматривающие определение эффективных параметров по пространственным временным полям
разных типов. На этих методах базируется, в частности, обработка материалов произвольной площадной системы наблюдений (тотальная сейсморазведка), главная особенность которой заключается в свободе выбора на площади исследований взаимного расположения источников и приемников.
За рубежом в случае сложных наземных условий применяются системы "Фрейм ворк", "Сайз квэа".
Наиболее приемлемы с точки зрения экологических требований нерегулярные системы наблюдений. Они позволяют прокладывать профиль там, где это возможно, не взирая на геометрию получаемой линии. Одной из первых методик нерегулярной сейсморазведки, довольно широко применяемой в Западной Сибири, является слалом-профилирование, предложенное для районов со сложными поверхностными условиями. Методика успешно применяется в Западной Сибири с точки зрения как геологической эффективности, так и экологической чистоты, поскольку использовалась в районах с субгоризонтальным залеганием целевых отражающих границ (послепалеозойские отложения). В процессе разработки и развития методик нерегулярной пространственной сейсморазведки на базе криволинейного профилирования была создана технология обработки материалов, снимающая ограничения на размеры "облака" средних точек отражения. Следствием явилась, также, разработка методики замкнутого (кольцевого) криволинейного профилирования МОВ.
По степени негативного влияния на окружающую среду в общем комплексе сейсморазведочных работ выделены следующие основные факторы:
- проложение профилей с рубкой просек в залесенных районах, подготовкой на этих просеках условий для работы буровзрывных бригад или вибраторов;
- буровзрывные работы;
- проложение временных дорог, переправ через водные преграды;
- необходимость применения тяжелой гусеничной техники (транспортеры, трактора) и производственных единиц (вагон-дома, временные склады ГСН и др.), в связи с тем, что основной объем работ по условиям проходимости в Западной Сибири выполняется в зимних условиях;
- пребывание обслуживающего персонала во временных лагерях.
В результате анализа экологического обеспечения сейсмораз-ведочных работ следует констатировать, что решение проблемы экологии в сейсморазведке находится в зачаточном состоянии.
Первоочередными направлениями в разработке экологически щадящих технологий являются:
1. Разработка методик и технологий, позволяющих свести к минимуму количество пунктов возбуждения на единицу профиля или площади. Это равносильно переходу на такие системы наблюдений, при которых имелась бы возможность получения необходимой информации на изучаемой площади минимально возможным объемом профилей приема и возбуждения. На профилях приема необходим переход на применение легких транспортных средств. В особо сложных в экологическом отношении районах не исключается размотка-смотка приемных линий вручную, без применения транспортных средств.
2. Применение при сейсморазведочных работах технически обоснованных источников возбуждения. Буровзрывные работы, являясь в настоящее время основными, сейсмически наиболее эффективными, однако связаны с необходимостью бурения скважин, ликвидацией последствий взрывов. Применение вибрационных или иных поверхностных источников возбуждения не всегда обеспечивает полноту решения геологических задач, при этом возрастает объем работ по специальной подготовке профиля (участка, зачастую с применением бульдозеров), оказывающих негативное влияние на окружающую среду.
3. Переход на технологии с применением новых возможностей современной техники. В этом отношении исключительно важным является поиск возможностей уменьшения веса и габаритов всех функциональных элементов (сейсмостанция, полевые блоки, буровые станки и т.д.).
Применительно к Западной Сибири существенного уменьшения экологического вреда в ходе полевых сейсмических исследований можно добиться применением современных телеметрических и радиотелеметрических станций в комплексе с космической радионавигационной системой. Однако такого оборудования в регионе пока мало. Кроме того, при использовании телеметрических станций в условиях залесённой местности и глубокого снега встает много труднорешаемых проблем. В данной работе основной упор сделан на использование доступного как отечественного, так и импортного оборудования в комплексе с гибкими методиками наблюдения.
В п.2.2 рассмотрены технические средства сейсморазведки. Известно много модификаций технических средств сейсморазведки, отличающихся типом применяемой системы регистрации и источников возбуждения. Из этих модификаций в наибольшей степени отвечает экологическим требованиям системы регистрации с телеметрией и облегченный механизированный комплекс для проведения работ.
В п.2.3 приведены примеры решения геологических задач с использованием современных методик пространственной сейсморазведки. Разработка технологии объемной сейсморазведки, включающей методику полевых наблюдений, способы обработки материалов на ЭВМ, интерпретации данных и их визуализации, проводится в Западной Сибири с 1979 г. Как правило, использовались регулярные системы наблюдения на участках, где поверхностные условия позволяли реализовать трехмерную съемку без ущерба для окружающей среды. Для примера использованы работы, выполненные на Ханты-Мансийском нефтяном месторождении, на Восточно-Каменной площади Красноленинского свода, на Приобском месторождении. На Ханты-Мансийской площади они проводились с целью детального расчленения юрских отложений осадочного чехла, поиска и изучения строения малоразмерных в плане, но высокоамплитудных структурных элементов, связанных с эрозионными выступами и палеоврезами палеозойского фундамента; на Восточно-Каменной - для детального изучения строения тюменской свиты, картирования в нижнеюрских образованиях зоны развития неантиклинальной ловушки, сложенной породами шер-калинской пачки; на Приобском месторождении - с целью картирования продуктивных пластов нижнемелового возраста, приуроченных к клиноформным телам полосовидного строения.
Проведенными работами показана высокая геологическая эффективность объемной сейсморазведки при решении нефтегазовых задач в Западной Сибири при условии применения элементов технологии высокоразрешающей сейсморазведки.
Третья глава посвящена разработке технологии экологически щадящей пространственной сейсморазведки.
В п.3.1 рассмотрены полевые системы наблюдения, наносящие при реализации на местности минимально возможный вред окружающей среде. Как уже отмечалось во введении, основным препятствием для широкого внедрения трехмерной сейсморазведки в наземном варианте является необходимость прокладки достаточно густой сети линий приема и возбуждения на местности, что в
сложных поверхностных условиях не всегда возможно. В разделе рассмотрены разработанные и опробованные системы пространственных наблюдений, которые позволяют получить пространственную информацию там, где использование стандартных пространственных систем наблюдений исключено.
Рассмотрены три типа систем: регулярные, квазирегулярные и нерегулярные.
Простейшей пространственной системой наблюдений является расстановка типа "крест". Она предусмтривает наличие на местности двух примерно перпендикулярных профилей (дорог, просек), позволяющих расположить на них линии приемников и источников. Максимальное ПВ-ПП, шаг между каналами, шаг между пунктами возбуждения определяются конкретными геологическими задачами и возможностями регистрирующей аппаратуры. Система может быть обращенной. Она достаточно проста и экономична как при реализации в "поле", так и на этапе обработки. К недостаткам этой методики относится неоптимальный набор удалений в сейсмограммах ОСТ вне точки пересечения линий ПВ, ПП и малая кратность наблюдения. В простых сейсмогеологиче-ских условиях эта методика является весьма эффективной.
В случае исследования геологических объектов, имеющих определенную азимутальную направленность (например, полосо-видные песчаные тела в нижнемеловых отложениях Западной Сибири), возможно применение пространственной системы наблюдений с разрядкой по одной из осей (по простиранию объектов). В этом случае получается экономия за счет меньшего количества физических наблюдений на квадратный километр площади и редкой сети профилей на местности. Получаемая при этом сеть точек ОГТ имеет разный шаг по осям. Для реализации трехмерной миграции на этапе обработки проводится пространственная интерполяция трасс к равномерному шагу по ОГТ.
Главным требованием рассмотренных систем наблюдений является строгое соблюдение заданной регулярной геометрии профилей пунктов приема и пунктов взрыва на местности. Это требование приводит к эколбгическим и экономическим проблемам при проведении сейсмических исследований в районах со сложными поверхностными условиями или с высокой плотностью населения. В целях повышения экологической чистоты сейсморазведочных работ логично использовать нерегулярные (гибкие) системы наблюдений. Широкое применение регулярных систем сбора данных связано также с более простой (по сравнению с нерегулярными) техно-
логией обработки в поле и обработки результатов работ на ЭВМ. Оптимально использование таких готовых технологий, но со "снятием" некоторых ограничений на жесткую регулярность геометрии профилей. Получаемые в этом случае квазирегулярные системы можно обрабатывать с привлечением существующих программ для регулярной сейсморазведки. Примером такой системы может служить криволинейный широкий профиль, т.е снимается требование прямолинейности. При этом вводится ограничение на максимальный угол излома профиля с тем, чтобы отклонение положения точек отражения не превышало расстояния между линиями ОГТ:
а - 2arcsin 2X/L, (1)
max
где X - расстояние между линиями точек отражения;
L - максимальное удаление пункт взрыва-пункт приема.
Наиболее приемлемы с точки зрения экологических требований, как уже отмечалось, нерегулярные системы. Они позволяют прокладывать профиль там, где это возможно, невзирая на геометрию получаемой линии. В процессе разработки и развития методик нерегулярной пространственной сейсморазведки на базе криволинейного профилирования создана технология обработки материалов, снимающая ограничения на размеры "облака" средних точек отражения. Следствием явилась также разработка методики замкнутого (кольцевого) криволинейного профилирования MOB. Для оптимизации работ в полевых условиях разработаны сопряженные кольцевые системы, позволяющие проводить непрерывный "обход" всей площади работ. Создан также граф обработки материалов кольцевого профилирования. Распространенной ситуацией при проведении сейсморазведочных работ является наличие редкой сети старых профилей (просек, дорог и т.д.) и с точки зрения экологии оптимально их использование. Поэтому предложено применять принципы кольцевого криволинейного профилирования по полигонам, образованным сетью старых профилей. Для сплошного покрытия площади точками отражения следует иметь расстановку длиной примерно в половину периметра полигона.
В п.3.2 разработаны вопросы повышения разрешающей способности сейсморазведки. Свойства изучаемых объектов, в частности их сложная конфигурация в пространстве и зачастую малые размеры, требуют дополнительных мер по повышению разрешающей способности метода.
Различают два направления в разрешенное™:
- разрешающую способность по вертикали (по времени, по глубине);
- по горизонтали (по площади).
При рассмотрении вертикальной разрешенное™ традиционно считается, что единственной управляемой величиной, влияющей на длину волны, а следовательно, и на разрешенность, является частота. Как показывают результаты исследований, возбуждаемый стандартным путем (взрывная сейсморазведка) спектр колебаний оказывается достаточно устойчивым в диапазоне от 10 до 100 Гц. Пути дальнейшего смещения спектра колебаний в более высокочастотную область при возбуждении известны, это:
- уменьшение величины заряда во взрывных скважинах;
- размещение заряда в плотных глинистых породах, если такие имеются в разрезе взрывных скважин.
Следующее звено в технологической цепи сейсморазведочного процесса - элементы полевой методики и аппаратуры при приеме колебаний. Здесь необходимо:
- значительное сокращение базы группирования приемников;
- включение компенсирующих фильтров в цепи регистрации до преобразования аналог/код.
Третье звено технологической цепи сейсморазведки - обработка на ЭВМ - представляет собой наиболее легко управляемое и наиболее уязвимое место в технологии сейсморазведки. Как показал К.Сэвит, на этапе обработки "теряется" максимальная доля высокочастотных компонент в спектре зарегистрированных колебаний. Поэтому наибольшее внимание в работе посвящено повышению разрешающей способности объемной сейсморазведки и сохранению высокочастотных компонент в спектре сигналов на этапе обработки материалов на ЭВМ. По мнению исследователей, при правильной обработке разрешенность по вертикали может составлять величину от 1/8 до 1/4 длины волн. При этом изучаются не только кинематические параметры, но и форма и амплитуда отраженных импульсов.
Одним из путей повышения разрешенности сейсмических записей при фиксированной ширине амплитудного спектра является приведение сейсмических записей к заданной форме импульса. Такое приведение записей сейсмических^ трасс к одной форме называется обработкой формы импульса и дает целый ряд преимуществ:
- более эффективное выполнение процедур коррекции статических поправок, скоростного анализа и суммирования по ОГТ;
- использование в качестве импульса приведения симметричных нуль-фазовых импульсов позволяет до 50% повысить разрешающую способность сейсморазведки по сравнению с односторонними минимально-фазовыми импульсами, имеющими тот же самый спектр;
- более точная и наглядная стратиграфическая привязка сейсмических горизонтов к геологическим границам, выделенным по данным бурения глубоких скважин и ГИС;
- моделирование сложных взаимоотношений сейсмических границ проводится с использованием единого стандартного импульса.
В качестве импульса приведения рекомендуется нуль-фазовый симметричный квазикосинусоидальный импульс с колокольной огибающей, который получил название импульса Пузыре-ва. Класс импульсов с колокольной огибающей обладает рядом свойств, определяющих его преимущества при решении задачи повышения разрешающей способности сейсморазведки.
Математическая модель нуль-фазового импульса Пузырева с колокольной огибающей следующая:
Щ) = ай-е~(}г,г -созау , (2),
где а0 - максимальное значение амплитуды;
£»0- круговая частота косинусоидального заполнения;
Р - параметр, характеризующий крутизну колокольной огибающей спектра.
В классе сейсмических импульсов, описываемых формулой (2) каждый конкретный импульс определяется двумя параметрами Р и <У0, которые имеют ясный физический смысл: параметр р характеризует длительность импульса по оси времени и ширину его спектра, а параметр а>0 - местоположение центральной части спектра на оси частот. Из теории линейных предобразований известно, что чем короче импульс, тем шире его спектр. Требование малой длительности импульса ^ и малой ширины спектра дf является противоречивым. И в этом случае приобретает практическую значимость задача поиска такого класса импульсов, для которого достигается наименьшее значение произведения д1>д1:. Если под длительностью импульса понимать промежуток времени, в котором сосредоточена подавляющая часть энергии импульса, то можно использовать универсальную меру для измерения л1 и, аналогично - для д<1. А.А.Харкевич показал, что' в этом случае наименьшее значение произведения достигается на классе
колокольных функций, для которого величина произведения близка к теоретическому минимуму.
К использованию импульсов, подобных импульсу Пузырева, обращался Э.А.Робинсон (1957) в своей задаче по статистическим подходом с целью аппроксимации формы сейсмического импульса. Решая задачу уменьшения длительности исходных импульсов Р.Б.Райс (1962) достиг сокращения длительности импульсов по сравнению с обычными минимально-фазовыми более чем на 50% при использовании нуль-фазовых импульсов.
Наиболее точно сравнение разрешенное™ минимально-фазовых и нуль-фазовых сигналов проведено в работе М.Шоенбергера (1974), который убедительно показал, что при одном и том же амплитудном спектре нуль-фазовый сигнал имеет не только меньшую длительность, но и меньшие по амплитуде боковые (неглавные) фазы.
В работе рассмотрено решение задачи обработки формы импульса для материалов, получаемых от источника импульсного типа. Показано, что процедура обработки формы импульса может быть реализована с использованием статистического подхода (через программы формирующей обратной фильтрации). При расчете оператора обработки формы импульса статистическими методами искажающее влияние оказывает спектральная характеристика среды. В этом случае необходимо знать либо форму падающего импульса, либо детальную акустическую характеристику среды, т.е. использовать детерминированный подход. Наиболее надежный путь оценки формы падающего импульса - это управление формой излучаемого импульса или регистрация падающего импульса.
Повышение частоты и уменьшение длительности импульса необходимы для повышения разрешенности не только по вертикали, но и по латерали. Другим путем повышения разрешенности по латерали является сокращение радиуса кривизны волнового фронта с помощью пересчета волнового поля в нижнее полупространство (волновая миграция). Эта процедура позволяет сократить радиус зоны Френеля. Причем экстраполяция волнового поля необходима при обработке сейсморазведочных материалов, полученных даже при горизонтальном залегании отражающих границ, когда ставится задача повышения разрешенности по латерали с целью выделения отдельных участков субгоризонтальных пластов с аномальными акустическими свойствами. А.Дж.Беркхаут и Д.В. ван Вульфен Палтс показали, что волновую миграцию можно рассматривать как процедуру пространственной деконволюции. Причем
минимально приемлемый шаг экстраполяции поля в нижнее полупространство не должен превышать удвоенного пространственного шага квантования. С другой стороны, неограниченная апертура может быть использована только для низких частот, а именно для
f <—^-г, где л<У - шаг пространственного квантования, V- скорость 2д о
у
в покрывающей толще, а для ^ длина апертуры (л/, = шах 8)
2&д
должна удовлетворять неравенству
где шаг пересчета поля в нижнее полупространство;
Я- длина волны.
При несоблюдении этих зависимостей возникает так назы- . ваемый пространственный элайсинг-эффект. Из анализа приведенных зависимостей следует, что для устранения пространственного элайсинг-эффекта при применении волновой миграции следует либо избегать слишком большого пространственного шага квантования, либо ограничивать полосу пространственных частот, шаг пересчета волнового поля и размер апертуры, что, в свою очередь, снижает точность и геологическую эффективность сейсморазведки. В работе показано, что наиболее эффективным является прием пространственной интерполяции трасс перед применением процедуры миграции.
В четвертой главе приводится методика обработки и интерпретации материалов различных пространственных систем наблюдений.
Трудности в обработке материалов объемной сейсморазведки связаны с большими массивами обрабатываемых данных, а также с более сложными, по сравнению с двухмерной сейсморазведкой, алгоритмами применяемых программ. Как известно, к обработке материалов объемной сейсморазведки предъявляются повышенные требования. При формировании графа обработки уделяется большое внимание вопросам повышения разрешающей способности метода как по вертикали, так и по латерали. Обработка данных нерегулярной пространственной сейсморазведки требует дополнительного контроля за точностью ввода геометрии, скоростного анализа, синфазности суммирования внутри выбранных бинов. В ходе выполнения работы автором был разработан и на большом объеме материалов опробован граф обработки материалов экологически
(3),
щадящих пространственных систем наблюдений. Он включает разработанные методические приемы, способствующие повышению разрешающей способности метода, к ним относятся: обработка формы сейсмического импульса, фазооптимизированное суммирование по пространственным углам прихода волн, пространственная интерполяция трасс. Обработка материалов проводится с шагом дискретизации 2 мс и меньше. При выполнении данной работы шла разработка и совершенствование технологии обработки материалов с точки зрения технологичности и корректности некоторых процедур обработки. Использовались как приемы модульного программирования, так применялись и вновь создаваемые программы и пакеты. Приведены графы обработки для разряженных регулярных, квазирегулярных и нерегулярных пространственных систем. Наиболее эффективные с точки зрения экологической чистоты нерегулярные пространственные системы требуют и наиболее сложной обработки на ЭВМ. Это связано со сложной геометрией и неоптимальным спектром удалений и азимутов в получаемых сейсмограммах ОГП (в пределах выбранного бина). При разработке и опробовании графа обработки данных нерегулярной 3-мерной сейсморазведки решались многие новые методические проблемы, связанные с тем, что подобная система сбора данных (вариант замкнутого полигонального профилирования MOB) была реализована сразу в промышленном варианте на Чигоринско-Биттемской площади Западной Сибири. В главе также проведен анализ корректности некоторых процедур обработки.
Задача обработки материалов нерегулярной сейсморазведки решалась в нашей стране начиная с семидесятых годов и к настоящему времени сделан определенный анализ корректности некоторых процедур и достоверности результатов (Глоговский В.М., Мешбей В.И., 1977, Милашин В.А., 1981, Кивелиди В.Х., 1985, Бем-бель P.M., 1982).
В ЦГЭ МНП на основании этих работ был разработан комплекс обрабатывающих программ для ЕС ЭВМ - "тотальная сейсморазведка" (ТС). Сейчас накоплен достаточный опыт в обработке нерегулярных систем, убедительно доказывающий правильность ее результатов и большие преимущества использования.
Приведенный автором граф обработки создан на основе модернизированного программного обеспечения обработки данных сейсморазведки SOS SYBER (СОС ЕС), PROMAX 3D и является логическим продолжением проводимых в течение ряда лет работ. Граф проектировался для сейсмогеологических условий Западной
Сибири и является значительно упрощенным, экономичным и технологичным в сравнении с графом ТС, а результаты обработки не уступают по точности.
Сделанные выводы подтверждаются анализом некоторых мест графа, которые существенно отличаются от ТС, и доказывается их корректность для сейсмогеологических условий Западной Сибири (или подобных ей районов). В частности:
1. Сейсмограмма формируется из трасс, средние точки которых принадлежат площадке ОСП (общая срединная площадка). Размер ОСП для ТС составляет: 5=50x400 м, в нашем случае 3=50x50 м или 100x100 м. Возможность уменьшения ОСП достигается за счет заложения при проектировании полевых работ высокой плотности физических наблюдений на квадратный километр. Малые их размеры повышают разрешающую способность по лате-рали и позволяют отказаться от ряда процедур, учитывающих их влияние на результаты скоростного анализа, регулируемого направленного суммирования и др.
2. Незначительные углы наклона отражающих границ, характерные для Западной Сибири, позволили существенно упростить скоростной анализ.
Для модели однородной среды с плоскими границами, в рамках которой мы работаем, поверхностный годограф отраженных волн для сейсмограммы ОСП незначительно отличается от гиперболоида вращения.
Применение стандартной процедуры скоростного анализа по гиперболическому закону отличает предлагаемый граф обработки нерегулярной сейсморазведки от ТС.
3. При скоростном анализе материалов нерегулярной сейсморазведки в условиях Западной Сибири главная трудность заключается в сокращении на углах профиля базы анализа (спектра удалений ПП-ПВ для сейсмограммы) и влиянии недокорректиро-ванных статических поправок (особенно в сложных поверхностных условиях Ямало-Ненецкого округа).
Устойчивые и достоверные значения скоростей достигаются в результате вычисления интегральных оценок, полученных при анализе п=4 накопленных сейсмограмм и т=8 накопленных спектров скоростей.
Подобный подход, как и сам метод модели эффективных скоростей, применим в условиях отсутствия сильных латеральных градиентов скоростей на базе анализа, что имеет здесь место. По-
лученные скоростные горизонтальные спектры подтверждают сделанный вывод.
4. ТС предполагает использование трехмерного регулирован-но-направленного суммирования (РНС), что позволяет определять параметры всех имеющих место отраженных волн, величину сейсмического сноса и пространственные координаты отражающей границы. РНС проводится по заранее выбранным произвольным направлениям, анализу подвергаются сейсмограммы ОСП, принадлежащих направлениям. Такой подход, основанный на использовании уравнений кинематики, дает высокую точность при широком диапазоне углов наклона и достаточно хорошим соотношением сигнал/помеха.
Универсальность РНС и определение положения точек отражения, сейсмического сноса упирается в технологически трудоемкую схему, предполагающую анализ сейсмограмм отдельно для каждой линии в сетке и последующей увязкой результатов. Линии обрабатываются последовательно.
В предлагаемом графе описанная задача решается просто, эффективно (при углах < 9°-10°) и быстро, за 2 этапа.
1 этап:
Производится РНС каждой сейсмограммы, принадлежащей линии анализа с высоким подавлением регулярных и нерегулярных помех. Суть процедуры состоит в приведении всех трасс текущей сейсмограммы к эталонной при помощи винеровских фильтров. Эталонная трасса является результатом РНС набора сум-мотрасс ОГТ, центральная из которых относится к обрабатываемой сейсмограмме. Таким образом, эталон является суммотрассой с значительно ослабленными волнами помехами и недокорректиро-ванными среднечастотными статическими поправками, в то же время - усиленными полезными волнами. При приведении трасс сейсмограммы к эталону винеровские фильтры реализуют такой же эффект, а последующее суммирование трасс его усиливает. Процедура обеспечивает также повышение вертикальной разрешающей способности по сравнению с обычным суммированием.
2 этап:
По полученным временным разрезам, отображающим волновое поле вдоль линии анализа осуществляется оценка параметров волн, сейсмического сноса и пространственных координат точек отражения для каждого исследуемого горизонта.
В п.4.2 рассматриваются вопросы интерпретации материалов 31) сейсморазведки. Показаны принципы использования горизон-
тальных и пластовых сечений трехмерного волнового поля, подходы в решении обратной задачи, реализованные в западных пакетах интерпретации, а также - принципы сейсмостратиграфического анализа материалов 3D сейсморазведки. Большое внимание уделено процедурам получения объемных динамических оценок, которые используются в дальнейшем для прогноза характеристик геологического разреза. Динамические оценки однозначно определяются заданием функционального оператора, реализующим преобразования поля и объемной базы анализа. В качестве базы анализа выбраны пять элементарных объемных фигур, а используемые для анализа операторы разделены на два типа: интегральные и дифференциальные.
При динамическом анализе обязательно используются те или иные волновые функци. Для избел<ания краевых эффектов преобразований ограниченной выборки данных используются весовые функции Хемминга, Кайзера и прямоугольная. Для придания различной степени значимости в конечном результате отдельных величин набор весовых функций более широкий и определяется спецификой преобразований, в которых используется.
Оценки, получаемые при помощи дифференциальных и интегральных операторов, являются скалярными. С их использованием можно получать различные комплексные оценки, которые являются их функциями. Эти функции задаются интерпретатором и могут иметь произвольный вид композиции набора элементарных функций: log со,О)" и т.д. (со- скалярная оценка). Разработанная методика обработки и интерпретации материалов нерегулярной пространственной сейсморазведки опробована на представительном объеме реального материала и показала свою эффективность.
В пятой главе приводятся примеры использования разработанной автором технологии экологически щадящей пространственной сейсморазведки на ряде месторождений Западной Сибири. Разработанные методические приемы были опробованы и внедрены при сейсмических исследованиях на Ай-Пимском, Чигоринско-Биттемском, Средне-Южно-Назымском, Салымском месторождениях, Алехинской и Сенчинской площадях Западной Сибири, а та гаке на площади Нуралы (Южный Казахстан). Использовались разряженные регулярные пространственные системы, крестовые обращенные системы, кольцевое и полигональное криволинейное профилирование MOB.
На Ай-Пимской площади силами Тюменской опытно-методической экспедиции реализована в полевой сезон 1989 года
регулярная разряженная трехмерная система наблюдений, включающая две параллельные линии приема с интервалом 800 м и четыре линии возбуждения с шагом 800 м. Это позволило избежать рубки густой сети просек (обычно, 200-400 м). Редкий шаг точек ОГТ был реализован по простиранию целевых полосовидных геологических объектов неокомского (нижний мел) интервала разреза. Перед трехмерной волновой миграцией была проведена пространственная интерполяция трасс с приведением к сети 50x50 м. Проведенные работы позволили эффективно решить поставленные геологические задачи, построить детальные карты распределения зон глинизации и опесчанивания в пластах АС10, АСи, АС12 участка Ай-Пимского месторождения с соблюдением заданных экономических и экологических требований.
На Биттемской площади Западной Сибири также стояла задача детального картирования нижнемеловых продуктивных пластов серии АС. Реализация полнократной трехмерной сейсморазведки для решения этой сложной задачи была невозможна даже в варианте разряженной сети из-за запрета на рубку новых профилей. Поэтому было решено опробовать методику замкнутого полигонального криволинейного профилирования. При наличии редкой сети просек (примерно 2x2 км) удалось на 80% покрыть площадь сетью точек отражения с шагом 25x25 м. Всего получено 270 окончательных вертикальных разрезов широтного направления с шагом 100 м. Использование предложенной методики позволило получить детальные карты сейсмических параметров. По результатам работ Чигоринская структура оказалась "сдвинутой" на северо-восток и не вскрытой скважиной 21, как считалось раньше. Биттемская структура "разбилась" на ряд более мелких. Структурный нос в юго-восточной части вообще не был закартирован ранее.
Подобный результат получен при работах с этой же методикой на Средне-Надымской площади Западной Сибири в полевой сезон 1991-1992 г. г. В результате исследований существенно детализирован структурный план, выделена пропущенная ранее малоразмерная структура юго-западнее скважины 202. Структура попала внутрь полигона, поэтому и была пропущена при предыдущих работах.
В полевой сезон 1992-1993 г. г. на Южно-Назымской площади силами ТОМГЭ ЗапСибНИИГеофизики была реализована система нерегулярных пространственных зондов на базе крестовых расстановок с использованием существующей сети просек и дорог. В ре-
зультате работ получено сплошное покрытие площади общими средними точками для целей детального картирования целевых геологических объектов.
На Северо-Салымской площади силами сп № 10 "Хантыман-сийскгеофизики", при непосредственном участии автора, также реализована система пространственных зондирований на базе крестовых расстановок. Всего было отработано 40 "крестов", что позволило покрыть сплошной сетью точек отражения площадь около 60 км2, включающую несколько скважин. Объект исследования - зоны нефтепродуктивности баженовской свиты. Двухмерное сейсмическое моделирование показало возможность выделения по сейсмическим данным зон развития подачимовских глин, наличие которых является одним из условий формирования залежей в принятой модели формирования баженовской свиты. По материалам проведенных работ успешно выделена и закартирована зона развития подачимовских глин в пределах исследуемой площади.
Методика кольцевого криволинейного профилирования использовалась начиная с 1983 года на девяти площадях Западной Сибири и Южного Казахстана. В районе скв. 4 площади Южный Тургай (Нуралы) был отработан кольцевой профиль для увязки данных ГИС с результатами линейной сейсморазведки, а также -для исследования околоскважинного пространства. Полученный после обработки "цилиндр" данных позволил детально исследовать околоскважинное пространство, построить детальные карты кинематических и динамических параметров по целевым горизонтам. Положение предполагаемой субвертикальной зоны деструкции горных пород было оценено по картам амплитуд, где этой зоне соответствуют участки пониженных амплитуд. Амплитудная аномалия имеет меридиональное простирание с расширением в северной части участка съемки. Это расширение зоны деструкции на картах изохрон коррелируется с относительным морфоподнятием. Скважина 4 находится в неблагоприятных структурных условиях на относительно пониженном участке морфоструктуры. Возможно, что ее смещение на север всего на 100-200 м было бы существенно более благоприятным для получения притоков углеводородов. В целом по результатам проведенных работ был сделан вывод о целесообразности широкого внедрения модификаций объемной сейсморазведки с целью надежного детального картирования сложнопо-строенных ловушек углеводородов в Тургайском прогибе. После успешного опробования кольцевой системы в районе скв. 4 работы
продолжены и отработана система колец с целью картирования зоны выклинивания продуктивного пласта.
Также, выполнены работы по методике кольцевого профилирования MOB на Западно-Алехинской и Сенчинской площадях Западной Сибири. Был отработан "сотовый" вариант кольцевого профилирования со сплошным покрытием площади- точками отражения. Объемная сейсморазведка позволила впервые получить на Западно-Алехинской площади детальное строение структурных элементов в неоком-юрском, наиболее перспективном, интервале разреза. При анализе волновых полей отражающего горизонта А отмечается высокая степень проявления элементов дизъюнктивной тектоники, выражающаяся в обилии сбросовых и взбросовых на-двиговых деформаций различной амплитуды и степени прослежи-ваемости по площади и разрезу. Выделенные блоки явились основанием для развития структурных форм, характеризующих строение площади работ по осадочному чехлу. В пределах площади выделены разрывные нарушения северо-западного и северовосточного направления. Наиболее сложно построенным в тектоническом отношении является участок Западно-Алехинской структуры. По результатам проведенных детализационных работ установлено, что на всем поднятии выделяется более десятка тектонически активных локальных очагов, большинство из которых явились структуроформирующими. На Западно-Алехинской площади были получены новые сведения о ее строении, создана трехмерная сейсмическая база данных 3D по исследованной площади с плотностью сети точек 50x50 м, выявлена и закартирована серия малоразмерных и структурно-литологических ловушек УВ. Предложена модель формирования и картирования потенциально высоко де-битных залежей УВ на основе геосолитонной концепции применительно к району работ. Построены схемы перспектив нефтеносности юрских и нижнемеловых отложений, даны рекомендации по постановке разведочного бурения и детализационных сейсморазве-дочных работ 3D по методике замкнутого криволинейного профилирования на западном склоне Алехинской структуры. После завершения работ испытаны четыре скважины, которые подтвердили прогноз для пласта ЮС0.
Подобные результаты получены на Сенчинской площади, расположенной на севере Самотлорского нефтяного месторождения. Основные запасы нефти выявлены в пластах ЮВЬ BBg1"3, БВ10, АВ2, AB!3, ABj1"2. По результатам проведенных детализационных работ, обеспечивших покрытие площади равномерной сет-
кой точек отражения 25x25 м, выявлены 19 локальных тектонически активных очагов или участков субвертикальных зон деструк-ций. Выявлены и детально закартированы две многокупольные структуры, Северная и Южная. Рекомендовано заложение двух скважин.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертационная работа является итогом многолетних исследований по совершенствованию методики пространственной сейсморазведки с целью повышения ее геологической и экономической эффективности при работах на нефть и газ в условиях Западной Сибири. Основные результаты состоят в следующем:
• Рассмотрены сложнопостроенные типы ловушек нефти и газа с точки зрения возможности их выделения методами сейсморазведки.
• Разработана и опробована технология пространственной сейсморазведки для исследования сложнопостроенных ловушек нефти и газа в трудных ландшафтных условиях с учетом экологических требований.
• Разработана методика объемного динамического анализа материалов пространственной сейсморазведки.
• Выделены и закартированы зоны улучшенных фильтраци-оипо-емкостных свойств пластов серии АС Ай-Пимского, Алехин-ского и Сенчинского месторождений.
• Выделены участки развития баженовской свиты, перспективные на нефть на Северо-Салымской площади.
• Получены детальные структурные карты на Чигоринско-Биттемской и Назымской площадях.
В результате создания технологии пространственной сейсморазведки и решения ряда сопутствующих задач достигнуто повышение эффективности геофизических исследований на нефть и газ. Экономический эффект, определяемый снижением затрат на производство работ за счет уменьшения объемов рубки и организации профилей, переездов, смотки-размотки кос только по Ай-Пимской площади составляет 2 млрд. рублей.
Итогами исследований являются следующие защищаемые положения:
1. На основе предлагаемой технологии пространственной сейсморазведки при уменьшении затрат по сравнению со стоимостью стандартной ЗБ сейсморазведки обеспечивается детальное изучение структурного плана стратиграфических комплексов, выделение
и трассирование разрывных нарушений, прогнозирование емкостных свойств пластов-коллекторов.
2. Граф обработки, включающий обработку формы импульса и фазооптимизированное суммирование по пространственным углам прихода волн, пространственную интерполяцию трасс, миграцию по отдельным гармоникам с использованием ограниченных апертур, обеспечивает прослеживание разрывных нарушений по площади, картирование эрозионных врезов и палеорусел шириной десятки метров.
3. В условиях Западной Сибири решение геологических задач на основе пространственной сейсморазведки возможно без нарушения экологического равновесия среды.
Основные положения диссертации подтверждены фактическими данными. Внедрение выполненных разработок в практику производственных работ позволило реализовывать пространственную сейсморазведку на ранее недоступных площадях.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Замкнутое криволинейное профилирование методом ОГТ//Проблемы нефти и газа Тюмени.- Сб.науч.тр./ЗапСибНИГ-НИ, Тюмень, 1982, вып. 54 (совм. с Р.М.Бембелем и др.).
2 Сейсмостратиграфический анализ отложений тюменской свиты на Талинской структуре//Материалы областной научно-практической конференции: Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири.- Тюмень, 1982 (совм. с Р.М.Бембелем и ДР-)-
3. Изучение строения баженовской свиты с использованием методики "сейскроп"//Материалы областной научно-практической конференции: Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири.- Тюмень, 1982 (совм. с Р.М.Бембелем и др.).
4. Особенности технологии полевых работ при криволинейном профилировании методом ОГТ//Сб.науч.тр./ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1982, вып. 171 (совм. с Р.М.Бембелем и др.)
5. Обработка материалов криволинейного профилирования методом ОГТ//Сб.науч.тр./ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1982, вып. 171 (совм. с Р.М.Бембелем и др.) '
6. Сейсмостратиграфический анализ при поисках ловушек неантиклинального типа в Западной Сибири//Материалы II зонально!" научно-технической конференции по комплексной программе Мин-
вуза РСФСР: Нефть и газ Западной Сибири.- Тюмень, 1983 (совм. с Р.М.Бембелем)
7. Результаты объемной сейсморазведки на Салымской площади //Тезисы докладов НТК молодых ученых и специалистов ЗапСиб-НИГНИ,- Тюмень, 1985 (совм. с В.Г.Гулиной)
8. Исследования Ханты-Мансийского месторождения нефти методами пространственной сейсморазведки//Тезисы докладов НТК молодых ученых и специалистов ЗапСибНИГНИ.- Тюмень, 1985 (совм. с В.Г.Гулиной)
9. Картирование малоразмерных геологических объектов объемной сейсморазведки MOB ОГТ//Тезисы докладов областной научно-практической конференции ЗапСибВНИИГеофизики.- Тюмень, 1985 (совм. с Р.М.Бембелем и др.)
10. Состояние проблемы обработки формы сейсмического импульса //Тезисы докладов областной научно-практической конференции ЗапСибВНИИГеофизики,- Тюмень, 1985 (совм. с В.Л.Поповым и др.) Возможности сейсморазведки при изучении зон коллекторов баже-новской свиты//Сб.науч.тр./ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1985 (совм. с Р.М.Бембелем и др.)
12. Об одном способе выделения кратных волн при криволинейном профилировании//Геология и геофизика.- Новосибирск, 1986, № 8 (совм. с Р.М.Бембелем) -
13. Выделение и картирование сложнопостроенных ловушек нефти и газа методами пространственной сейсморазведки (на примере Ханты-Мансийского и Салымского месторождений). Автореферат кандидатской диссертации. Томский политехнический институт, 1986.
14. Высокоразрешающая объемная сейсморазведка на Восточно-Каменной площади Красноленинского свода//Материалы областной научно-практической конференции: Проблемы локального прогноза и разведки залежей нефти и газа Западной Сибири - Тюмень, 1987 (совм. с Ю.Г.Коноваловым и др.)
15. Выделение текстурных особенностей строения разреза по данным сейсморазведки//Сб.науч.тр./ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1987 (совм. с Р.М.Бембелем)
16. Модель формирования и схема поиска зон коллекторов в верхнеюрских битуминозных глинах Большого Салыма //Математические методы прогнозирования нефтегазоносности в Западной Сибири.- Сб.науч.тр./ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1987
(совм. с Р.М.Бембелем и др.)
17. Использование принципов сейсмостратиграфического анализа npi геологической интерпретации материалов объемной сейсморазвед ки//Тезисы докладов отраслевой научно-практической конференции молодых ученых и специалистов,- Тюмень, 1989.
18. Некоторые результаты внедрения методики замкнутого криволи нейного профилирования MOB ОГТ на Яро-Яхинской площад! //Тезисы докладов отраслевой научно-практической конференцш молодых ученых и специалистов,- Тюмень, 1989
(совм. с Е.К.Вялковой и др.)
19. Прогноз и картирование неантиклинальных ловушек углеводоро дов Западной Сибири методами сейсмостратиграфии//Абстракть и доклады технической программы XXXIV международного reo физического симпозиума.- Будапешт,1989 (совм. с А.Р.Малыком i ДР-)
20. Использование технологии объемной сейсморазведки в Тюменско! области//Сб.науч.тр./ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1988
21. Обработка материалов высокоразрешающей пространственной сей сморазведки//Сб.науч.тр./ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1988
22. Способ пространственной сейсморазведки Авторское свидетельств! СССР № 1603319. Открытия, изобретения ВНИПИ, 199С Бюл.№ 40
23. Прогноз и детальная разведка сложнопостроенных объектов объ емной сейсморазведкой MOB ОГТ//Сб.науч.тр./ЗапСибНИГН!7! Тюмень, 1989 (совм. с Ю.Г.Коноваловым)
24. Применение и перспективы интерактивной обработки и интерпре тации материалов сейсморазведки//Интегрированная система ав томатизированной комплексной интерпретации данных сейсмораз ведки и ГИС.- Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1989.
25. Особенности обработки на ЭВМ материалов объемной сейсмораз ведки для целей сейсмостратиграфического анализа//Материал1 Всесоюзной школы-семинара: Сейсмостратиграфические исследо вания при поисках месторождений нефти и газа.- Чимкент, 1988. М., 1990, кн.2, разд.З (совм. с В.Н.Пьянковым)
26. Эффективность применения объемной сейсморазведки в Западно Сибири//Резюме и доклады технической программы XXXVI Меж дународного геофизического симпозиума,- Киев, 1991
(совм. с А.Р.Малыком и др.).
27. Интерпретация материалов объемной сейсморазведки//Науч.-технич. обзор ВИЭМС, МГП "Геоинформмарк": Разведочная геофизика,- Москва, 1991, (совм. с В.В.Ждановичем и др.).
28. Изобретение № 4937291/28 "Способ измерения длины сваи" Открытия, изобретения, ВНИПИ, 1992 (совм. с Г.М.Голошубиным)
29. Сейсмогеологический прогноз и картирование неантиклинальных ловушек залежей нефти и газа в Западной Сибири//Науч.-технич. обзор ВИЭМС, МГП "Геоинформмарк".- Москва, 1992
(совм. с А.А.Неждановым и др.)
30. Локальный прогноз ловушек углеводородов Ай-Пимского месторождения по данным разреженной 3D сейсморазведки //Материалы научно-практической конференции: Комплексирова-ние геолого-геофизических методов исследования при локальном прогнозе и разведке залежей нефти и газа в Западной Сибири.-Тюмень, 1993 (совм. с Е.КВялковой и др.)
31. Патент Российской Федерации № 1603319 "Способ пространственной сейсморазведки" Государственный реестр изобретений 1993 г.
32. Результаты применения экологически щадящих технологий пространственной сейсморазведки в Западной Сибири//Материалы международной геофизической конференции.- С-Петербург, 1995 (совм. с В.М.Межаковым и др.)
33. "Секвенс-(литмо)стратиграфическая модель неокомских продуктивных отложений Приобской гигантской нефтеносной зоны Западной Сибири//Материалы Первой международной конференции: Секвенсстратиграфия нефтегазоносных бассейнов России и стран СНГ.- С-Петербург, 1995 (совм. с Ю.Н.Карагодиным и др.)
34. Приобская нефтегазоносная зона Западной Сибири (системно-литмологический подход)//Монография.- Новосибирск, Изд.Центр ОИГиГМ, 1996 (совм. с Ю.Н.Карагодиным и др.)
35. "Seismic Response to Permeability and Porosity Variations at Priobskoye Field. Western Siberia", Society oh Exploration Geophysicist's Sixty-Sixth International Meeting, November 11, 1966, Denver, USA (Debra Phillips, Carl Sondergeld, Richard R. Sigal)
3G. Комплексирование сейсмостратиграфических и экспериментально-тектонических методов с целью повышения эффективности поисков и разведки на нефтяных площадях//Материалы международного нефтяного конгресса.- Пекин, Китай, 1997 (совм. с А.Э.Конторовичем и др.)
37. SW Siberia Multi-dimensional Sub-Surface Tomography, PIERS Juh 7-11, 1997, Cambridge, MA, USA (F.Kaspareck, E.Mikolaevski)
38. Использование современных технологий 3D сейсморазведки i условиях Западной Сибири//Сборник тезисов Международно! Геофизической Конференции и Выставки.- Москва, Россия, 15-11 сентября 1997 г. (совм. с Н.А.Туренковым и др.)
39. Пример использования амплитуды и интервальной скорости дл; предварительной оценки зон высокой продуктивности по данныг сейсморазведки 3D на Приобском месторождении//Сборник тези сов Международной Геофизической Конференции и Выставки Москва, Россия, 15-18 сентября 1997 г. (совм. с Б.Фалькенштейно» и др.)
40. Экологически щадящая 3D сейсморазведка в Западной Сибир] //"Геофизика" 1997, № 1 (совм. с В.М.Межаковым и др.)
41. A Case History: Priobscoy Field and the Preliminary Evaluation о Recent 3D Seismic to Delineate Zones of High Productivity usin; Amplitude or Interval Velocity, Western Siberia, Russia
Istanbul 97: The General Conference & Exposition Schedule July E 1997, Istanbul, Turkey
(Bruce Falkenstein, Debra Phillips, Carl Sondergeld)
42. 3D seismic acquisition in terms of west Siberia rough terrair Progress in Electromagnetics Research Symposium, July 7-11, 199*i Cambridge, Massachusetts, USA
Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Кузнецов, Владислав Иванович, Тюмень
Российское Акционерное общество "Газпром"
Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий (ТюменНИИгипрогаз)
На правах рукописи УДК 550.834
Кузнецов Владислав Иванович
Решение геологических задач на основе объемной сейсморазведки с нерегулярной сетью наблюдений (на примере Западной Сибири)
Специальность 04.00.12. - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых
Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
Тюмень 1998
ОГЛАВЛЕНИЕ стр. Введение........................................................................................................................................ 5
1. Геологические и физические характеристики исследуемых объектов............................................................................................... "
1.1. Трансгрессивный класс ловушек................................................................ II
1.2. Регрессивный класс ловушек.........................................................................18
1.3. Вторичные литостратиграфические ловушки.................................27
1.4. Класс гипергенных ловушек...........................................................................29
1.5. Тектонические ловушки.................................... ..................................................30
1.6. Палеосейсмогенные ловушки......................................................................... 31
2. Обзор современных методик пространственной сейсморазведки..................................................................................................................37
2.1. Методические приемы..........................................................................................37
2.2. Техническое обеспечение...................................................................................50
2.3. Примеры решения геологических задач методами пространственной сейсморазведки............................................................67
3. Пространственная сейсморазведка в сложных поверхностных условиях...........................................................................................95
3.1. Полевые системы наблюдений......................................................................95
3.1.1. Регулярные пространственные системы.......................................95
3.1.2. Квазирегулярные системы.............................. ...........................................98
3.1.3. Нерегулярные пространственные системы................................1.02
3.2. Разрешающая способность сейсморазведки....................................."О
3.2.1. Вертикальная разрешающая способность...................................N0
3.2.2. Латеральная разрешающая способность.....................................
4. Методика обработки и интерпретации материалов ЗО-сейсморазведки........................................................................................................'.54
4.1. Обработка материалов различных пространственных
систем наблюдения..................................................................................................'54
4.1.1. Регулярные пространственные системы......................................!54
4.1.2. Квазирегулярные пространственные системы........................1.56
4.1.3. Нерегулярные пространственные системы................................)56
4.1.4. Анализ корректности некоторых процедур
обработки..................................................................................................................¡64
4.2. Интерпретация материалов ЗБ-сейсморазведки............................!67
4.2.1. Горизонтальные сечения волнового поля........................................1.67
4.2.2. Пластовые сечения волнового поля......................................................1.68
4.2.3. Динамический анализ.......................................................................................169
4.2.4. Прогноз характеристик целевых геологических объектов.........................................................................................................................'75
стр.
5. Примеры решения геологических задач с использованием экологически щадящей технологии пространственной сейсморазведки.................................................................................................................177
5.1. Ай-Пимское месторождение...........................................................................177
5.2. Чигоринско-Биттемская, Южно-
и Средне-Назымская площади.....................................................................'92
5.3. Салымское месторождение............................................................................202
5.4. Площадь Нуралы (Южный Казахстан)..............................................
5.5. Алехинская и Сенчинская площади......................................................?22
Заключение...............................................................................................................................
Текстовые приложения.................................................................................................
Список использованной литературы.................................................................
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ В ТЕКСТЕ
Сокращения:
MOB огт вое
СП
омгэ шп
ПК
пв пп
АК ВЧР
мл
АЦПУ ФВК
скв.
ОФИ ЭОДФ
Обозначения:
V - скорость распространения упругих колебаний, метры в
секунду (м/с) t - время прихода отраженных волн, секунды (с) Н - глубина, метры (м) или километры (км) f - частота колебаний, герцы (гц) г - радиус зоны Френеля, метры (м) ах - шаг пространственного квантования, метры (м) X - длина волны, метры (м) L - длина апертуры, метры (м)
Z - шаг пересчета поля в нижнее полупространство,
миллисекунды (мс) At - шаг квантования по оси времени, миллисекунды (мс)
- метод отраженных волн способом общей глубинной точки
- высокоразрешающая объемная сейсморазведка
- сейсморазведочная партия
- опытно-методическая геофизическая экспедиция ЗапСибНИИГеофизики
- широкий профиль
- пикет наблюдений
- пункт взрыва
- пункт приема
- акустический каротаж скважин
- верхняя часть разреза
- магнитная лента
- алфавитно-цифровое печатающее устройство
- функция взаимной корреляции
- скважина
- обработка формы импульса
- элементарный отражающий диск Френеля
ВВЕДЕНИЕ
Мировой опыт показывает, что наиболее эффективным методом, используемым при проектировании оптимальной схемы разработки месторождений углеводородов, является трехмерная (пространственная, объемная) сейсморазведка.
По сравнению с двумерными детальными сейсмическими наблюдениями трехмерная сейсморазведка позволяет существенно дополнить и уточнить информацию о строении среды.
Основными ее преимуществами является:
- улучшение качества структурной интерпретации. Используя данные трехмерной сейсморазведки можно получить вертикальный разрез исследуемой структуры в любом направлении. Трехмерная миграция данных позволяет восстановить истинное положение в пространстве элементов наклонных и криволинейных геологических границ, которые контролируют нефтяные залежи;
- облегчение сейсмостратиграфической интерпретации, что позволяет выявлять неструктурные сложнопостроенные ловушки углеводородов;
- возможность картирования тектонических разломов, нарушений с целью правильного прогноза гидродинамических свойств пласта и процесса движения флюида при эксплуатации месторождения;
- повышение достоверности и точности выявления малых по размерам и амплитудам структур, тектонически экранированных ловушек, оконтуривание залежей углеводородов благодаря высокой пространственной разрешенности данных.
Специфические особенности трехмерной сейсморазведки обуславливают ее геологическую результативность и высокую геологическую эффективность в процессе нефтедобычи. Экономическая эффективность определяется сокращением сухих и низкодебитных скважин, оптимизацией размещения сети скважин, сокращением сроков ввода месторождения в эксплуатацию, повышением точности оценки запасов.
Трехмерная сейсморазведка обычно требует реализации регулярной сети точек возбуждения и приема сейсмических волн в полевых условиях, что в сложных поверхностных условиях (постройки, леса, сельскохозяйственные угодья) приводит к существенным экологическим потерям. В целом, особенностью сейсморазведки является проведение наземных полевых работ с применением различного транспорта, проведением возбуждений упругих колебаний (взрывы, ударно-вибрационные воздействия) и их регистрацией приемными линиями. Приемные линии, линии возбуждения приходится располагать по заранее подготовленным линиям профилей, что в малообжитых районах связано с прокладкой временной сети дорог, визирок,
просек. Передвижение по этим коммуникациям транспорта, более или менее длительное пребывание на местах проведения работ обслуживающего персонала не могут не приносить вреда окружающей среде.
Из анализа ранее проведенных исследований по проблемам экологической чистоты сейсморазведки [116] следует, что основными направлениями в разработке экологически чистых технологий являются:
- Разработка методик и технологий, позволяющих свести к минимуму количество пунктов возбуждения на единицу профиля или площади. Это равносильно переходу на такие системы наблюдений, при которых имелась бы возможность получения необходимой информации на изучаемой площади минимально возможным объемом профилей приема и возбуждения. На профилях приема необходим переход на применение легких транспортных средств. В особо сложных в экологическом отношении районах не исключается размотка-смотка приемных линий вручную, без применения транспортных средств.
- Применение при сейсморазведочных работах технически обоснованных источников возбуждения. Буровзрывные работы, являясь в настоящее время основными, сейсмически наиболее эффективными, связаны с необходимостью бурения скважин, ликвидацией последствий взрывов. Применение же вибрационных или иных поверхностных источников возбуждения не всегда обеспечивает полноту решения геологических задач, в то же время возрастает объем работ по специальной подготовке профиля (укатка, зачастую с применением бульдозеров), также оказывающих негативное влияние на окружающую среду.
- Переход на технологии с применением новых возможностей современной техники. В этом отношении исключительно важным является поиск возможностей уменьшения веса и габаритов всех функциональных элементов (сейсмостанция, полевые блоки, буровые станки и т.д.).
Применительно к Западной Сибири существенного уменьшения экологического вреда в ходе полевых сейсмических исследований можно добиться применением современных импортных телеметрических и радиотелеметрических станций в комплексе с космической радионавигационной системой. Однако, такого оборудования в регионе пока мало. Кроме того, при использовании телеметрических станций в условиях залесенной местности и глубокого снега встает много труднорешаемых проблем. В данной работе основной упор сделан на использование доступного как отечественного, так и импортного оборудования в комплексе с нестандартными методиками наблюдения. Целью диссертационной работы является:
1). Развитие технологии пространственной сейсморазведки для исследования сложнопостроенных ловушек нефти и газа в Западной Сибири.
2). Решение вопросов обработки, визуализации, интерпретации материалов пространственной сейсморазведки.
3). Создание технологии экологически щадящей пространственной сейсморазведки.
4). Опробование экологически щадящей пространственной сейсморазведки при изучении геологических объектов Западной Сибири.
Основные задачи исследований:
- анализ геологических характеристик исследуемых объектов;
- оценка экологической "чистоты" существующих методик пространственной сейсморазведки;
- разработка и реализация технологии экологически щадящей пространственной сейсморазведки для условий Западной Сибири;
- исследование сложнопостроенных нефтепродуктивных объектов Западной Сибири на ряде месторождений с использованием разработанной экологически щадящей технологии;
- внедрение результатов исследований в производственные организации.
В качестве фактического материала использованы материалы пространственной сейсморазведки МОВ, выполненной опытно-методической геофизической экспедицией ЗапСибНИИГеофизики в полевые сезоны 1989-1994 г.г. на Ай-Пимской, Чигоринско-Биттемской, Средне-Южно-Назымской площадях Западной Сибири. Кроме того, были использованы материалы сейсморазведки МОВ, полученные в АО "Хантымансийскгеофизика" на Салымском, Алёхинском и Сенчинском месторождениях. Использованы в работе, также, полевые сейсмические материалы с площади Нуралы, полученные по заказу Южно-Казахстанской нефтеразведочной экспедиции. Проектирование, обработка и интерпретация этих материалов проведены при непосредственном участии автора работы.
Научная новизна и практическая ценность работы.
1. Решена проблема реализации пространственной сейсморазведки в сложных поверхностных условиях с минимальными экологическими и экономическими потерями.
2. Разработан оптимальный для Западной Сибири граф обработки сейсмических данных, полученных с использованием нерегулярных пространственных систем.
3. Доказано, что нерегулярные пространственные системы сбора данных позволяют изучать сложнопостроенные нефтеперспективные объекты.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
- разработана и внедрена технология пространственной сейсморазведки для исследования сложнопостроенных ловушек нефти и газа в сложных ландшафтных условиях;
- решены вопросы обработки получаемых материалов на базе отечественного и импортного оборудования и математического обеспечения;
- выделены и закартированы зоны улучшенных фильтрацион-но-емкостных свойств пластов серии АС Ай-Пимского, Алёхинского и Сенчинского месторождений;
- выделены на Северо-Салымской площади участки развития баженовской свиты, перспективные на нефть;
- получены детальные структурные карты на Чигоринско-Биттемской и Назымской площадях Западной Сибири;
- повышение эффективности геофизических исследований на нефть и газ. Экономический эффект определяется снижением затрат на производство работ.
Реализация работы в производстве
Приведенная в работе технология пространственной сейсморазведки внедрена при проведении работ на Чигоринско-Биттемской, Алёхинской и Сенчинской площадях с целью картирования зон коллекторов в неокомских отложениях, на Средне-Южно-Назымской площади с целью исследования подошвы мезозойского осадочного чехла, на Ай-Пимском месторождении нефти с целью выделения зон с улучшенными коллекторскими свойствами в пластах серии АС (нижний мел), на Северо-Салымской площади с целью выделения участков развития баженовской свиты, перспективных на нефть и газ. По результатам работ рекомендовано заложение ряда глубоких скважин. Кроме того, некоторые методические приемы ведения полевых работ, обработки и интерпретации материалов пространственной сейсморазведки внедрены на РИВЦ Тюменьгеологии (г. Тюмень), в ОАО "Хантымансийскгеофизика" (г. Ханты-Мансийск), ОАО "Ямал-геофизика" (г. Лабытнанги), Тромаганской геофизической экспедиции (г. Ноябрьск), Турланской геофизической экспедиции (г. Чимкент), Южно-Казахстанской нефтеразведочной экспедиции (г. Чимкент), ТОМГЭ ЗапСибНИИГеофизика.
Публикация
Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях (г. Тюмень, 1982, 1985), Второй зональной научно-технической конференции по комплексной программе Минвуза РСФСР "Нефть и газ Западной Сибири" (г.Тюмень, 1983), XXXIV Международном геофизическом симпозиуме (г. Будапешт,
1989), XXXVI Международном геофизическом симпозиуме (г. Киев, 1991), научно-технической конференции "Комплексирование геолого-геофизических методов исследования при локальном прогнозе и разведке залежей нефти и газа в Западной Сибири" (г. Тюмень, 1993), Международной геофизической конференции (г. Санкт-Петербург, 1995), Первой международной конференции "Секвенсстратиграфия нефтегазоносных бассейнов России и стран СНГ" (г. Санкт-Петербург, 1995) на международной специализированной выставке "Геологоразведка 95" (г. Москва, 1995), Симпозиуме по современным технологиям поиска нефти и газа (г. Москва, 1996), Шестьдесят шестом международном симпозиуме Общества геофизиков-разведчиков (Денвер, США, 1996), международном нефтяном конгрессе (Пекин, Китай, 1997), конференции Р1ЕИ8-97 (Кембридж, США. 1997), Международной Геофизической Конференции и Выставке (Москва, Россия, 1997), Геофизической конференции и Выставке Стамбул-97 (Стамбул, Турция, 1997).
По итогам 66-го международного симпозиума Общества геофизиков-разведчиков в Денвере работа удостоена поощрительной премии в номинации "Лучший стендовый доклад".
По теме диссертации вышло 42 публикации, одна монография, получено авторское свидетельство и патент на изобретение.
В основу диссертационной работы положены результаты исследований, полученные автором в период с 1979 по 1997 г.г. за время работы в ЗапСибНИИГеофизике, ТюменьНИИгипрогазе.
Автор благодарен коллегам по работе: А.Д.Авраменко, Е.К.Вялковой, И.Ю.Кулаковой, Т.И.Харахординой, Л.К.Шабуровой, Л.Ф.Дубинской, М.В.Волковой и др., принимавшим непосредственное участие в работе;
Ю.Г.Коновалову, В.К.Коркунову, А.А.Нежданову, В.В.Огибени-ну, В.М.Межакову, С.А.Баскову, М.И.Педченко, Ю.В.Ознобихину за постановку практических задач и обсуждение результатов работ;
А.Р.Малыку, В.В.Ждановичу, Р.И.Медведскому, Г.М.Голошу-бину за поддержку исследований. Кроме того, при выполнении работы автор получал советы и консультации Л. Л.Тру сова, Л.Ш.Гиршгорна, А.Я.Абубакирова, С.П.Тюнегина, А.Г.Кузнецова, С.К.Туренко, В.А.Корнева, Ю.Н.Карогодина, В.А.Кочнева, С.В.Гольдина и ещё ряда специалистов Тюменьгеол�
-
Кузнецов, Владислав Иванович
-
доктора геолого-минералогических наук
-
Тюмень, 1998
-
ВАК 04.00.12
- Методологическое обеспечение поисков и подготовки нефтегазоперспективных объектов неантиклинального типа на основе сейсмогеологических исследований
- Методика и алгоритмическое обеспечение интегрированной обработки и интерпретации данных сейсморазведки и скважинной геофизики
- Оптимизация методики сейсмических исследований на территории юго-востока Русской платформы
- Построение геологических моделей малоразмерных и сложнопостроенных залежей углеводородов в связи с разведкой и подготовкой к разработке
- Комплексирование данных наземной сейсморазведки, ВСП и математического моделирования с целью повышения геологической эффективности сейсмических исследований
