Технология построения объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки

Сысоев, Анатолий Петрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Технология построения объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Технология построения объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки"

На правах рукописи

СЫСОЕВ Анатолий Петрович

ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПО ДАННЫМ РАЗНОМАСШТАБНОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

2005

Работа выполнена в ОАО "Сибнефтегеофизика"

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Иосиф Аронович Мушин

доктор технических наук, профессор Леонид Давидович Гик

доктор геолого-минералогических наук Василий Леонтьевич Кузнецов

Ведущая организация: ОАО "Центральная геофизическая экспедиция" (г. Москва)

Защита состоится " 8 " декабря 2005 г. в 10_ часов на заседании диссертационного совета Д 003.050.05 при Объединённом институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН им. A.A. Трофимука, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск-90, просп. Ак. Коптюга, д. 3 Факс (383) 333-27-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН

Автореферат разослан " 12" октября 2005 г.

Ю.А. Дашевский

гооь-А

I б-а4 5

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объектом исследования настоящей работы являются способы обработки и интерпретации данных сейсмических исследований МОГТ на предмет создания региональных геолого-геофизических моделей осадочных бассейнов.

В связи с тем что основные перспективы поддержки объемов добычи на освоенных территориях связаны с прогнозом нефтеносности новых горизонтов разреза, уточнением моделей эксплуатируемых залежей и открытием малоразмерных объектов, резко возрастают требования к полноте использования геолого-геофизической информации и достоверности прогнозных моделей.

Общеизвестно, что осадочные бассейны представляют сложные системы, в которых свойства "локальных" геологических тел (объектов исследования) закономерным образом взаимосвязаны со свойствами "крупных" (региональных) геологических тел. Поэтому региональные геологические модели играют важную роль в изучении общих закономерностей генезиса и распределения залежей углеводородов, оценке перспектив территории, отдельных геологических комплексов и планировании геологоразведочных работ.

Несмотря на высокую эффективность результатов сейсмических исследований в изучении геологического строения осадочных бассейнов, данные сейсморазведки при решении региональных задач используются преимущественно только для целей структурных построений. Между тем временные сейсмические разрезы МОГТ представляют собой модель импульсной характеристики среды, т.е. по содержанию являются одной из форм отображения изучаемого объекта. Огромный пласт визуальной информации, содержащейся в неформализованных особенностях волнового поля, количественной и качественной связи данных ГИС с элементами волнового поля и т.п. не используется при построении региональных моделей среды.

В предшествующее десятилетие рост эффективности сейсмораз-ведочных работ и, соответственно, результатов сейсмической интерпретации, обеспечивался внедрением нового поколения технических средств регистрации наблюдений, интерактивных систем обработки и интерпретации сейсмических материалов. Однако успех решения геологических задач не в меньшей степени обеспечивается эффективностью моделей, используемых при обработке и интерпретации сейсмических данных. В первую очередь следует отметить модели, описы-

вающие влияние неоднородности верхней части геологического разреза на динамические и кинематические параметры волнового поля.

Применяемая в настоящее время модель поверхностно-согласованного искажения кинематических и динамических параметров волнового поля является существенным упрощением реальной ситуации. Даже для равнинной территории Западно-Сибирской плиты сейсмо-геологические условия верхней части разреза (ВЧР) изменяются в широких пределах, поэтому условия, определяемые указанной моделью, в большей или меньшей степени не выполняются повсеместно. Для успеха в практической деятельности важно уметь оценивать ограничения модели и иметь более широкий спектр технических решений учета влияния ВЧР, выбор которых осуществляется на основе лучшего соответствия конкретным сейсмогеологическим условиям.

На основании вышесказанного актуальность исследования определяется необходимостью построения региональных геологических моделей методами комплексной интерпретации данных сейсмических и скважинных наблюдений на основе выполненных теоретических исследований и с учетом возможностей современных информационно-вычислительных систем.

Цель работы - повышение достоверности и увеличение полноты извлечения информации по результатам сейсмических исследований путем разработки технологии построения региональных объемных сей-смогеологических моделей поданным разномасштабной сейсморазведки (усовершенствования существующих методик и моделей учета влияния поверхностных неоднородностей, кинематического согласования сейсмических и скважинных данных; разработки новых методик выполнения сейсмических исследований на акваториях внутренних водоемов, разработки алгоритмов и программного обеспечения).

Задачи исследований

1. Разработать технологию построения объемных сейсмогеоло-гических моделей для крупных нефтегазовых провинций на основе кинематического согласования результатов разномасштабных сейсмических исследований с данными бурения.

2. Разработать численные методы коррекции искажений волнового поля, обусловленных неоднородностью верхней части разреза, для повышения достоверности интерпретации кинематических и динамических параметров отраженных волн.

3. Адаптировать методику выполнения сейсмических исследований МОГТ с использованием пневматических источников и дон-

ных кос для акваторий рек и оценить ее эффективность по сравнению с результатами наземной сейсмической съемки.

Фактический материал и методы исследования.

Исследования базировались на фактическом материале при выполнении производственных и тематических работ с проверкой точности прогноза по результатам последующего бурения. В работе использовались апробированные математические методы линейной алгебры, Фурье-анализа, разложения Тейлора, статистической интерполяции, линейной минимизации, численного моделирования, а также современные компьютерные системы обработки и интерпретации сейсмических данных.

Теоретической основой для решения задачи кинематического согласования разномасштабной сейсмической информации являются численные методы решения систем линейных уравнений на определение условного минимума. Разработанный пакет программ опробован при формировании обобщающих сейсмических проектов для ряда нефтяных компаний: ОАО "Славнефть-Мегионнефтегаз", ОАО "Са-мотлорнефтегаз", ОАО "Нижневартовское нефтедобывающее предприятие" и других с общим объемом сейсмического материала более 40 ООО км. С 1998 г. метод кинематического согласования временных разрезов и кубов ЗО включен в стандартный граф интерпретации ГЭЦОИ ОАО "Сибнефтегеофизика". Пользователем пакета является ЗАО "СибГЕО".

Проблема влияния рельефа на результаты кинематической интерпретации выявлена при объяснении эффекта аномального поведения измеренных значений V но материалам Южно-Гальяновской площади (ОАО "Сургутнефтегаз"). Теоретическое решение проблемы выполнено с использованием дифференциального представления параметров годографа ОГТ.

Задача анализа эффективности факторной модели коррекции динамических и кинематических параметров волнового поля сформулирована по результатам обработки ЗО съемки Северо-Юрьевской, Потанайской и другим площадям. Анализ дефектов решения выполнен в линеаризованной постановке относительно пространственных гармонических составляющих решения.

Задача структурных построений по системе сейсмических и сква-жинных данных сводится к интерполяции значений глубин по двум типам данных, характеризующихся различной погрешностью: прогнозных значений глубин, определенных в точках сейсмических наблюде-

ний и глубин горизонтов, измеренных в точках скважин. Для оценки погрешности структурных построений использован метод статистической интерполяции, что позволяет получить оценки погрешности прогноза, зависящие от информативности данных сейсморазведки и географического распределения точек сейсмических и скважинных измерений. Профильная методика структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных использована при выполнении обобщающих построений по территориям недропользовательской деятельности ОАО "Славнефть-Мегионнефтегаз", ОАО "Самотлорнефтегаз", ОАО "Нижневартовское нефтедобывающее предприятие" и других, которые характеризуются большим объемом скважинной информации и неравномерным распределением по площади исследования сейсмических данных. Прогнозные построения подтверждены результатами бурения поисково-разведочных скважин по рекомендациям и на основе структурных построений, выполненных ОАО "Сибнефтегеофизика" на территории Самотлорского месторождения.

Сейсмические исследования территорий с развитой сетью внутренних водоемов связаны с экологическими и технологическими ограничениями. С использованием разработанной методики речных исследований выполнены опытно-производственные работы по р. Обь на южной части Мегионской площади; отработан региональный профиль по р. Вах протяженностью 600 км.

Защищаемые научные результаты.

1. На основе современных информационных подходов и разработанного программного обеспечения создана и практически реализована технология построения объемных сейсмогеологических моделей в масштабах крупных нефтегазовых провинций. Ее принципиальная особенность заключается в том, что объединяемая в один проект разнородная сейсмическая информация удовлетворяет условию совместной коррекции статических и кинематических параметров по всей совокупности данных.

2. Решения задач коррекции волнового поля:

2.1. При пересчете волнового поля с использованием поверхностно-согласованных статических поправок оценки эффективной скорости и глубины горизонта МОГТ зависят от уровня линии приведения сейсмических наблюдений относительно рельефа дневной поверхности. Предложенные кинематические операторы пересчета волнового поля основаны на оценках глубин, инвариантных относительно уровня линии приведения, что приводит к повышению

точности и достоверности структурных построений для районов с переменным рельефом дневной поверхности. 2.2. Разработанная структура модели и способ определения параметров поверхностно-согласованной коррекции динамических характеристик отраженных волн учитывают: неустойчивость оценивания низкочастотных пространственных составляющих; эффекты дискретизации ЗЭ систем наблюдения; аддитивный характер помех относительно мультипликативной полезной составляющей модели.

3. Методика сейсмических работ с использованием пневматических источников и донных кос адаптирована для выполнения исследований на акватории рек и доказана ее эффективность по сравнению с результатами наземной сейсмической съемки.

Научная новизна работы. Личный вклад.

1. Проблема минимизации невязок вертикальных времен в точках пересечения профилей (кубов ЗО) впервые рассмотрена в причинно-следственной связи с задачей совместной коррекции статических и кинематических поправок по системе пересекающихся профилей (кубов ЗО); получено и программно реализовано оригинальное решение данной задачи:

► доказано, что задача совместной коррекции статических и кинематических поправок для системы профильных наблюдений описывается задачей коррекции слабо сцепленной системы ЗО наблюдений, допускающей декомпозицию решения. Традиционное решение, полученное при независимой обработке профилей, дополняется компонентой, согласующей вертикальные времена отражений в точках пересечения;

► доказано, что согласующая составляющая принадлежит множеству неединственно определяемых компонент решения задачи независимой коррекции статических поправок при дополнительных условиях равенства нулю значений невязок, что позволяет выполнять подбор корректирующих поправок на этапе интерпретации для немигрированных временных разрезов (кубов ЗО);

► модель минимизации невязок дополнена параметрами, описывающими постоянные временные сдвиги между блоками однородных массивов сейсмической информации, в результате чего способ коррекции адаптирован для объединения массивов разнородной сейсмической информации, не согласованной по моделям учета скоростных неоднородностей ВЧР.

► при определяющем участии соискателя разработан пакет программ кинематического согласования временных разрезов (кубов 3D), повышающий оперативность и достоверность корреляции сейсмических горизонтов, построения структурных карт.

2. Используя формализацию типа рядов Фурье получены новые результаты в оценке устойчивости задачи совместной коррекции поверхностных и глубинных факторов волнового поля:

► используя численные и аналитические методы анализа показано, что устойчивость решения задачи разделения поверхностных и глубинных факторов волнового поля определяется апертурой системы наблюдений и отношением сигнал/помеха;

► посредством степенного разложения гармонических функций показано, что неустойчиво определяемые компоненты решения аппроксимируются на базе половины длины расстановки симметричных систем наблюдения степенными полиномами второй степени;

► используя дифференциальное представление параметров годографа ОГТ получено аналитическое выражение, отображающее влияние низкочастотных компонент статических поправок на кинематические параметры отраженных волн.

3. С применением дифференциального представления эффективной скорости ОГТ доказано, что учет переменного рельефа дневной поверхности с использованием модели поверхностно-согласованных статических поправок приводит к закономерным ошибкам в определении эффективной скорости и глубины горизонта. Разработаны новые алгоритмы расчета поправок для выборок трас с общими ПВ и ПП, для которых оценки абсолютной глубины горизонта не зависят от уровня линии приведения относительно рельефа местности. •

4. С использованием метода статистической интерполяции разработан способ оценки погрешности структурных построений, выполняемых по значениям вертикальных времен (Гц) отражающих горизонтов и отметок глубин в точках скважин. Объективные ограничения точности прогноза, обусловлены сходимостью глубинной сейсмической модели с данными бурения, объемом скважинной информации и геометрией распределения сейсмических и скважинных данных на площади исследования.

5. Квазипериодические искажения динамики волнового поля кубов 3D впервые определены с учетом неустойчивости оценивания параметров факторной модели коррекции волнового поля и дискретности полевых систем наблюдения.

6. При определяющем участии соискателя методика сейсмических наблюдений с использованием донных кос и пневматических источников возбуждения адаптирована и применена для выполнения работ МОГТ на внутренних водоемах.

Научная и практическая значимость.

В качестве информационной основы для построения региональных геологических моделей нефтегазовых бассейнов различного уровня предложен формат совместного представления сейсмических и сква-жинных данных в виде объемной сейсмогеологической модели. Эта модель определяется как системное представление результатов наземных и скважинных исследований, полученное на основе трансформации волнового поля и его преобразований в глубинный масштаб, с учетом выявленных в процессе совместной интерпретации ГИС и сейсморазведки зависимостей глубин геологических объектов с вертикальными временами осей синфазности отраженных волн. Технология создания объемной сейсмогеологической модели опробована на материалах Са-мотлорского участка и рекомендуется для реализации программы по разработке геоинформационных систем по основным перспективным территориям Восточной и Западной Сибири. Автор является одним из инициаторов и исполнителей программы ГРР МПР № 11 -17 "Создание региональных геолого-геофизических моделей южных районов Сибирской платформы и прилегающих к ним складчатых областей для целей глубинного геологического картирования масштаба 1:1 ООО ООО и оценки минерагенического потенциала территорий" на 2005-2007 гг.

Способ учета влияния рельефа дневной поверхности, учитывающий невертикальность лучей в верхней части разреза, актуален для территорий с перепадом рельефа местности, превышающим требуемую точность структурных построений. Этот способ использован при интерпретации материалов по Южно-Гальяновской, Айсазской, Усть-Пурпейской площадям.

Выполненные исследования способов оценки параметров поверхностно- согласованных корректирующих фильтров позволяют при построении алгоритмов учесть ряд особенностей, обусловленных дискретностью систем наблюдения, влиянием аддитивных помех и неустойчивостью оценивания низкочастотных пространственных составляющих корректирующих фильтров.

Предложенная методика выполнения речных сейсморазведочных работ эффективна при региональных исследованиях территорий, труд-

недоступных для наземной сейсморазведки. При реализации ряда производственных проектов по рекам Обь, Вах, Енисей открыты несколько перспективных поднятий: Панасинское, Еконэмторское,Коралькинское.

Методика оценки погрешности структурных построений, учитывающая информативность сейсмических данных и плотность сейсмических и скважинных наблюдений, внедрена в ОАО "СибНГФ".

Апробация.

Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись на 2-м Научном семинаре стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике (г. Москва 1982 г.), на научно-практических конференциях "Геомодель - 2000" (г. Геленжик, 2000 г.), "Геомодель - 2001 " (г. Геленжик, 2001 г.), "Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области" (г. Томск, 2004 г.), на Сибирской конференции по прикладной и индустриальной математике (г. Новосибирск, 1997 г.), на Пятой научно-практической конференции "Пути реализации нефтегазового потенциала Ханты-Мансийского автономного округа" (г. Ханты-Мансийск, 2002 г.), на Международной научной конференции "Сейсмические исследования земной коры" (г. Новосибирск, 2004 г.).

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ в ведущих отечественных научных журналах и изданиях.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН H.H. Пузыреву, академику РАН C.B. Гольдину, члену-корреспонденту РАН М.И. Эпову за неоценимые примеры конструктивного научного подхода к решению практических проблем сейсморазведки; генеральному директору ОАО "Сибнефтегеофизика" Л.П. Мехеду за поддержку творческой атмосферы в руководимом им коллективе; канд. физ-мат. наук Г.М. Митрофанову, определившему круг научных интересов автора. Благодаря организаторским способностям директора СГ СО РАН д-ра геол.-мин. наук B.C. Селезнева предложенная методика речных сейсморазведочных работ получила широкое внедрение на производстве.

Автор искренне благодарен своим коллегам - специалистам ОАО "Сибнефтегеофизика" A.B. Новокрещину, К.Н. Зверинскому, Т.И. Брагиной - за эффективное сотрудничество при разработке программного обеспечения; В.Н. Беспечному, Г.В. Ведерникову, A.A. Евдокимову, B.C. Черняку, С.Н. Варламову, Г.Д. Ухловой, З.И. Громовой, Т.И. Чернышевой за неоценимую помощь в обсуждении и внедрении результатов работы.

Автор благодарен В.И. Самойловой за ценные консультации и рекомендации по методическим вопросам подготовки диссертации.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, содержит 255 страниц текста, 60 рисунков и 15 таблиц. Библиография содержит 97 наименований.

Расположение материалов в диссертации обусловлено логической последовательностью рассмотрения частных задач при решении проблемы формирования региональных сейсмогеологических моделей на основе обобщения разномасштабных сейсмических исследований и сгруппировано вокруг пяти основных вопросов:

► анализа влияния неоднородности верхней части разреза на кинематические и динамические параметры отраженных волн;

► разработки программно-алгоритмических средств кинематического согласования разнородной сейсмической информации, представленной временными разрезами Ю и кубами ЗО;

► методики выполнения и оценки погрешности структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных;

► технологии и принципах формирования региональных сейсмогеологических моделей;

► методики выполнения речных сейсморазведочных работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель, задачи и объекты исследований, показана новизна полученных результатов, личный вклад соискателя, перечислены положения, которые выносятся на защиту.

Глава 1. Анализ влияния ВЧР на оценки кинематических параметров

отраженных волн

В первой главе работы рассматриваются ограничения модели, описывающей скоростные неоднородности верхней части разреза поверхностно-согласованными статическими поправками. Процедура совместной коррекции статических и кинематических составляющих временного поля является важнейшим этапом процесса цифровой обработки сейсмических данных. Учитывая важность проблемы и принципиальные трудности ее практического решения, связанные с неоднозначностью корреляции сейсмических сигналов и неустойчивостью определения длиннопериодных составляющих статических и кинематических параметров теоретические и практические аспекты ре-

шения указанной проблемы исследовались многими авторами: Hileman J.А., Tañer M.Т., Гольдин C.B., Митрофанов Г.М., Кочнев В.А., Урупов А.К., Глоговский В.М., Хачатрян А.Р., Татаренко Ю.А., Шварцман Ю.П. Необходимо отметить широко известные практические реализации данной задачи Куликова В.Н. (PAKS) и A.A. Евдокимова (FACOR). Обширная библиография по данной проблеме содержится в монографии (Козырев и др., 2003).

Задача разложения атрибутов волнового поля на поверхностные и глубинные составляющие определена в пространстве двух (векторных в общем случае) переменных поля времен: х - координата ОГТ, / - удаление приемник-источник. В координатной плоскости (х, Г), предложенной для описания временного поля H.H. Пузыревым, задача разделения факторов линейной модели описывается аналогично задаче разделения плоских интерферирующих волн. В результате ортогонального преобразования Фурье по переменной х, решение сводится к оценке коэффициентов Фурье искомых функций независимо для каждой пространственной частоты и:

Размерность задачи в спектральном представлении снижается на два-три порядка, что допускает возможность аналитического исследования устойчивости решения. Численными и аналитическими методами анализа показано, что диапазон пространственных частот неустойчиво определяемых гармонических составляющих решения определяется следующими факторами: а) соотношением пространственной частоты и апертуры наблюдения (диапазона изменения переменной I), б) отношением сигнал/помеха:

где L - максимальное удаление приемник-источник, 5 - уровень случайной помехи наблюдений. Кроме того, получено условие, позволяющее ограничить область неустойчиво определяемых составляющих периодом гармоник, допускающих параболическую аппроксимацию на базе 1/2 максимального удаления приемник-источник.

Неустойчивость разделения поверхностных и глубинных факторов модели означает, что для годографа ОГТ с нескорректированными низкочастотными статическими поправками существует приве-

ди,/) = А(и)е'" + В(и)е"" +G0(u) + G2 I2.

(1)

(2)

денное представление с нулевыми статическими поправками. Используя дифференциальное представление параметров годографа ОГТ получены выражения, описывающие параметры приведенного годографа ((0э, V) при ненулевом значении нескомпенсированной составляющей функции низкочастотных статических поправок с(х):

'„,(*) = '„ (х) + 2-с(х), (3)

V « = 1/^(х) + 2-с(х)][ (10-у1)1+с(х)/2 ]. (4)

Пересчет сейсмических наблюдений на линию приведения (ЛП), реализуемый сдвигом трасс на величину статических поправок, предполагает вертикальность геометрии лучей в области пересчета. Данное предположение строго выполняется для трасс с нулевым удалением ПП-ПВ и с достаточным основанием при пересчете через зону малых скоростей (ЗМС). Подошва ЗМС и линия приведения представляют собой разные поверхности, поэтому пересчет от кровли ЗМС до ЛП происходит с очевидным невыполнением модельных предположений. Поскольку модельная ошибка проявляется в том, что не учитывается зависимость поправки от удаления ПП-ПВ, то ее влияние на оценку V достаточно очевидно. До настоящего времени оставался недостаточно исследованным факт значительного влияния модельной ошибки не только на величину эффективной скорости, но и, что более значимо, на оценку глубины горизонта (Ю.П. Бевзенко). Задача учета "нерегулярной топографии" методом волновой миграции рассматривалась в работах ВеггуЫН, О. Веуэ.

Если А = у/0/2 - глубина горизонта от линии наблюдения, д -глубина, определяемая после пересчета на уровень то расхождение в оценке абсолютной глубины Егг(А) оценивается выражением:

Егг(А) = А-</а -/г=с1к-(-^—-1). (5)

Здесь V - эффективная скорость исходной модели, у} - скорость в слое, через который выполнялся пересчет наблюдений.

Пример расхождения абсолютных глубин горизонтов, оцениваемых до и после пересчета на линию приведения йк = +20 м, иллюстрирует рис. 1. Скорость от поверхности до линии приведения составляет уз = 1650 м/с. Эффективная скорость для исходной модели определена графиком скорости у(/0) и для каждого значения вертикального времени

2900

-10,00

Рис.1, а - график У(/0); графики ошибки прогноза глубины горизонта при пересчете на линию приведения: б - А = 20 м, в - <1к = -20 м; (у = 1650 м/с).

определено значение функции расхождения оценок. Из приведенных результатов следует, что при мощности интервала пересчета 20 м ошибка оценки глубины составляет ~ 10 м для горизонтов на времени регистрации 0.25 с и уменьшается до 5 м для времени регистрации 2 с.

Установленный эффект имеет важное значение для районов с переменным рельефом дневной поверхности и (или) переменным рельефом подошвы ЗМС.

В работе рассмотрена задача пересчета волнового поля на линию приведения при выполнении условия инвариантности оценки абсолютной глубины горизонта к уровню линии приведения:

v-thJ2-dk=vta/2,

(6)

где v , f * - параметры годографа OIT после пересчета на линию приведения dh. Полученное решение определяет способ компенсации рельефа, реализованный в двух вариантах: а) до суммирования - расчетом поправок пересчета волнового поля на линию приведения, зависящих от удаления источник-приемник, времени отражения и эффективной скоростной модели среды; б) после суммирования - коррекцией эффективной скорости отражающих горизонтов.

Глава 2. Особенности факторной модели коррекции динамики отраженных волн

Содержание второй главы основывается на результатах работ по спектрально-статистическому методу (ССМ) анализа поверхностных неоднородностей C.B. Гольдина, Г.М. Митрофанова, предложивших рассматривать зарегистрированный сейсмический сигнал в виде произведения спектральных характеристик источника возбуждения At(w), отражателя G.pv) и системы регистрации (приемника) Gtpv).

F(w) = A,(w)BJ(w)Gli(w). (7)

Запись уравнения в форме произведения спектральных характеристик позволило авторам использовать логарифмическое представление неизвестных параметров с целью линеаризации модели и выполнить анализ неединственно определяемых составляющих линейной модели. В линеаризованной постановке задача коррекции динамики описывается уравнениями, однотипными с задачей коррекции статических поправок.

В настоящее время интерес к задаче факторной коррекции динамики волнового поля определяется новыми возможностями интерпретации и повышением требования к помехоустойчивости и корректности процедур обработки, применяемых с целью достоверного отображения в динамике волнового поля физических свойств отображаемого объекта (P.W. Cary, G.A. Lorenz, G. Cuimbois, P.L. Stoffa, S. Levin, L. Morley, J. Claerbout).

При подобии моделей, описывающих задачу разделения амплитудно-частотных составляющих волнового поля и временных сдвигов сигнала, между двумя задачами существует принципиальное раз-

личие. Модель коррекции статических и кинематических параметров поля определяется для остаточных сдвигов относительно априорной модели временного поля. Принципиально значения статических поправок могут быть определены прямыми независимыми измерениями времени пробега луча от точки приема (возбуждения) до линии приведения путем проведения микросейсмокаротажа скважин в каждой точке профиля либо определены с плотностью, достаточной для единственного и устойчивого решения задачи коррекции остаточных составляющих статических поправок.

В задаче коррекции динамических параметров волнового поля решение строится относительно непосредственно измеряемых параметров волнового поля. Пока еще нет способа доопределения модели путем проведения независимых измерений спектральных характеристик зон возбуждения, приема или импульсной характеристики геологической среды. Поэтому, если динамические характеристики, описывающие возбуждение и регистрацию колебаний, не стабильны по профилю и характер их изменений включает в себя низкочастотные пространственные компоненты, то факторная модель не решает проблему восстановления "истинных" амплитуд отраженных волн. Учитывая полное отсутствие альтернативы применению формальных способов доопределения параметров модели, рекомендуется факторную коррекцию динамики выполнять, используя традиционное для задачи потрассной де-конволюции условие - постоянство спектрально-статистических свойств импульсной характеристики среды.

Широко применяемые в настоящее время крестовые регулярные системы наблюдения 3D характеризуются кратным отношением шага ПВ/ПП (ПП/ПВ), что позволяет рассматривать общую систему как последовательность вложенных базовых подсистем с равным шагом источников и приемников. Вложенные системы согласованы между собой по одному из поверхностных факторов, что недостаточно для согласования решений по фактору ОГТ и приводит к квазипериодическим искажениям сейсмических изображений.

На основании выполненного анализа дефектов решения сцепленных систем уравнений предложено использовать в качестве дополнительного условия равенство факторов ОГТ для базовых подсистем уравнений.

Сверточная модель сейсмической трассы, описывающая взаимодействие трех линейных систем: источников, приемников и импульсной характеристики среды - включает в виде аддитивной составляющей случайную помеху наблюдений, относительный уровень которой

возрастает в области минимума амплитудного спектра сигнала. Решение задачи разделения факторов в логарифмической области приводит к зависимости уровня помех от уровня полезной составляющей и, соответственно, смещенным оценкам параметров модели. Для наземных наблюдений роль аддитивных помех, наиболее значимым элементом которых являются поверхностные волны, весьма значительна. В зависимости от качества подготовки источников и поверхностных условий происходит перераспределение энергии возбуждения между полезными волнами и регулярными помехами, в силу чего данное соотношение может отличаться в целевом интервале частот в десятки раз. Поэтому случайная аддитивная составляющая модели сейсмической трассы должна рассматриваться как значимая компонента модели.

Если принять, что^(/) - сейсмические трассы с введенными статическими и кинематическим поправками, то расчет корректирующих фильтров за ПВ - afj), ПП - bft) и удаления приемник-источник -g^t) определяется решением задачи поиска минимума известного функционала, описывающего отклонение реальных и модельных трасс:

XX J(/. W*W =4 (0*8,-,(О~s»,(fУ?dt-»min.

• j , (8)

Здесь i+j - индекс точки ОГТ, s (t) - априорная модель волнового поля, которая определяется в виде временного разреза после коррекции кинематических и динамических параметров и уточняется в процессе итерационного подбора корректирующих фильтров с выполнением условия постоянства функции автокорреляции трасс модельного временного разреза.

Глава 3. Совместная коррекция статических поправок по системе 2D, 3D данных

Третья глава посвящена задаче совместной коррекции статических поправок по системе пересекающихся профилей (кубов 3D). Любая съемка 2D представляет собой систему пересекающихся профилей, но мы будем рассматривать также и взаимное пересечение кубов 3D и профилей 2D с кубами 3D, так как при постоянном наращивании плотности сейсмических данных на перспективных площадях возникает проблема объединения в один интерпретационный проект разнородной сейсмической информации.

В повседневной практике объединение в один проект профилей 2D, даже обработанных "в одну руку", практически всегда характе-

ризуется статистикой невязок вертикальных времен в точках пересечения профилей. Ситуация, когда в одной точке плоскости наблюдения существует два или более значения вертикального времени отражающего горизонта, создает на этапе построения карт изохрон внутренне неразрешимое противоречие с требованием точного совпадения значений карты с наблюденными данными.

В настоящей работе определено, что в значения вертикальных времен отраженных волн точке пересечения двух профилей до выполнения процедуры миграции должны быть равны независимо от ориентации профилей. Невязки вертикальных времен в точках пересечения профилей связаны с двумя обстоятельствами:

► неустойчивость определения низкочастотных составляющих задачи совместного оценивания поверхностных и глубинных факторов определяет бесконечное множество допустимых решений;

► независимость обработки профилей объясняет тот факт, что решения оказываются несогласованными по глубинному фактору (параметру Ç.

Каждая сейсмограмма ОГТ системы наблюдений 3D объединяет трассы с различными ПП и ПВ, причем распределение азимутов линий ПП-ПВ имеет произвольный пространственный спектр. Различные выборки ОГТ имеют общие ПП и ПВ, определяющие связанность наблюдений по параметрам модели. Для 2D наблюдений выборки ОГТ, объединяющие наблюдения и параметры различных профилей, могут быть определены только в точках пересечений. Если данное обстоятельство учитывается при описании геометрии наблюдений, то задача коррекции, аналогично 3D, может быть описана единой моделью, включающей в себя всю систему профильных данных и с автоматическим выполнением условия равенства времен на пересечениях, поскольку в данной точке определяется одно значение параметра, принадлежащее всем пересекающимся профилям.

Условие равенства времен в точках пересечений будет также достигнуто, если оценивание параметров по всем профилям выполнять по традиционной схеме, но с выполнением условия равенства времен в точках пересечения. При этом задача подбора решения формулируется на поиск условного минимума функционала, описывающего расхождение реальных и модельных времен годографа.

В работе показано, что задача совместной коррекции статических поправок допускает декомпозицию решения. Пусть после выполнения независимой коррекции статических поправок профиль р в точке

с координатами х■ имеет пересечение с профилем q и значение времен одноименных отражений отличаются на величину т:

т = /_'(* )-С(х ). (9)

и 0 и' »'

Принимаем условие, что разность времен объясняется некорректной оценкой параметра г0 вследствие неустойчивости решения задачи подбора статических и кинематических параметров отраженных волн. Измеренные значения вертикальных времен можно разложить на две составляющие:

ф) = 10(х) + 8(х)~ <10>

истинного значения 70 и "ложной" низкочастотной пространственной составляющей £(х), удовлетворяющей условию неединственности решения задачи коррекции статических поправок. Это означает, что при всех значениях переменных х, I, описывающих систему наблюдения, существуют отличные от нуля значения параметров, удовлетворяющих системе однородных уравнений:

л(Л:-/)+¿(х+/) + £(*) «О. (И)

Здесь а(х), Ь(х)~ статические поправки для пунктов взрыва и приема соответственно. Подставив в уравнение (9) выражение для наблюденных времен (10) выразим значение невязки через неединственно определяемые компоненты решения:

% = '7 (*„)+ 8Р (*„)-;:(*„)-8* (хг) = 8'(х„)-8< (*„). (12)

В приведенном выражении мы использовали условие равенства истинных времен в точках пересечения профилей:

Условия (11) и (12) позволяют сформулировать задачу подбора низкочастотных корректирующих поправок, обеспечивающих равенство вертикальных времен отражений в точках пересечения профилей. Потребуем, чтобы решение удовлетворяло условному минимуму функционала:

р » I

+Я Х( 8Ри„)-8Чхг)-т„))г. (13)

Здесь рд - индекс точек пересечения профилей, X - множитель Лагранжа. Условие минимума функционала достигается в том случае, если искомые оценки обеспечивают описание наблюдений с минимальным среднеквадратичным отклонением от нуля и, кроме того, удовлетворяют условию согласования значений вертикальных времен отражений в точках пересечения профилей.

При формировании сводных сейсмических проектов часто требуется объединить в один проект временные разрезы и кубы ЗО без выполнения совместной переобработки данных. Представим требуемое решение задачи кинематического согласования в виде двух компонент: Х0, Хг Пусть Х0 - решение, полученное при независимой обработке и представленное фактическими значениями вертикальных времен временных разрезов; Х1 - неизвестная компонента решения, принадлежащая нуль-многообразию задачи коррекции статических поправок и, кроме того, согласующая времена отраженных волн в точках пересечений. Как отмечено выше, подбор параметров с заданными свойствами определяется решением независимых систем однородных уравнений с дополнительными условиями компенсации невязок времен, обусловленных решением Х0. Исходными данными для подбора решений являются значения невязок в точках пересечений и значение апертуры наблюдений (длины годографа) для каждого профиля. В работе показано, что разность статических поправок не влияет на оценку кинематической составляющей, поэтому согласующее решение ищется при условии равенства низкочастотных поправок ПП и ПВ.

Разработанный пакет программ минимизации невязок вертикальных времен предполагает расширенное объяснение их причины. Вводится понятие блока данных (профилей, кубов), внутри которого невязки времен обусловлены только дефектом решения задачи коррекции статических поправок. Между отдельными блоками допускается существование систематического смещения времен на постоянную величину. Учет постоянного смещения между блоками существенно расширяет возможность пакета по объединению разнородной сейсмической информации. Функционально пакет разбит на три последовательно выполняемые программы: а) расчет невязок в точках пересечений; б) расчет корректирующих поправок; б) ввод корректирующих статических поправок в сейсмические трассы временных разрезов. Учитывая разное качество объединяемой информации, пользователь имеет возможность устанавливать степень доверия для каждого профиля сводного проекта. В работе над разработкой программ

Рис.2. Фрагмент карты изохрон по отражающему горизонту Па до (а) и после (б) минимизации невязок времен на пересечениях профилей.

кроме автора принимали участие специалисты ОАО "Сибнефтегео-физика" К.Н. Зверинский (интерфейс), Т.М. Брагина (расчет невязок в точках пересечений по линиям корреляции /0 опорного отражения), А.В. Новокрещин (ввод корректирующих поправок во временные разрезы). Пример применения алгоритма иллюстрирует фрагментом карты изохрон, построенной до и после выполнения кинематического согласования временных разрезов (рис. 2).

Глава 4. Статистические модели структурных построений

В этой главе работы рассматриваются принципы подбора скоростной модели и оценки погрешности структурных построений для случая, когда исходные данные представлены вертикальными временами отраженных волн и отметками глубин горизонтов, заданных в точках скважин. В период с 1964 по 1982 г. вопросы, связанные с количественной оценкой погрешности структурных построений по сейсмическим данным, рассматривались в работах В.М. Володина, В.М. Глаговского, O.K. Глотова, В.Х. Кивелиди, С.А. Скидана, М.Е. Старобинца. Этот период характеризуется интенсивным внедрением МОГТ и цифровых методов обработки данных для поиска антиклинальных структур при ограниченном объеме скважинных данных. Последнее обстоятельство определило содержание и методы решения задачи оценки "погрешности сейсморазведки".

В настоящее время основные объемы сейсморазведочных работ выполняются для детализации месторождений с достаточно большим фондом скважин глубокого бурения - от первых десятков до нескольких тысяч. Так, например, объем скважин, учитываемых при структурных построениях по горизонту М (кровля пласта АВ,) Самотлорского участка, составил 9524 единиц. В отличие от задачи, рассматриваемой упомянутыми исследователями, в настоящей работе обсуждается методика оценки погрешности прогноза глубины горизонтов для объектов, на которых выполнен достаточно большой объем бурения. В этом случае сква-жинные данные используются для подбора и оценки параметров скоростной модели, характеризуют погрешность сейсмической глубинной модели и совместно с прогнозными сейсмическими значениями глубин непосредственно учитываются при структурных построениях.

Вероятно, наилучшим критерием эффективности использования данных сейсморазведки является оценка сходимости прогнозных значений с результатами последующего бурения. Прогноз не бывает без ошибок, поэтому его эффективность должна определяться не величиной ошибки, а соотношением теоретической оценки погрешности прогноза и фактического расхождения с результатами последующего бурения. В свете сказанного оценка погрешности прогноза, с одной стороны, характеризует эффективность проведенных исследований, и с другой, - определяет степень ответственности исполнителей за результат последующего бурения. Традиционно оценка погрешности ан прогноза глубины горизонта выполняется по формуле:

ак /2.

При ясном принципе расчета, основанном на оценке дисперсии произведения двух независимых случайных величин, совершенно неясны способы получения оценок а1 и сту. Для получения последних необходимо выдвигать скорее логические, чем численные предположения, не связанные с методом определения данных величин.

Полезный способ оценки погрешности прогноза представляет "валиодальный" метод, основанный на вычислении ошибки прогноза при последовательном исключении одной скважины. Если скважины распределены равномерно по площади работ, то данный способ может дать достоверное представление об ошибке прогноза. Однако очевидно, что проверка сходимости отсутствует в зонах, где нет сква-жинной информации и где оценка ошибки прогноза наиболее важна. Существенно, что в отличие от предыдущего способа, валиодальный метод основан на объективных критериях.

Оба описанных выше способа позволяют получить интегральные оценки погрешности - одним значением оценивается погрешность прогноза для всей площади. Между тем очевидна зависимость погрешности прогноза от плотности распределения измерений. Так, например, в точках скважин с заданными значениями глубины горизонта погрешность прогноза принимается равной нулю.

Данные, используемые для структурных построений, распределены не только по площади, но и структурированы по типу. Результаты "прямых" измерений представлены отметками глубин в точках скважин. В результате проведения сейсмических исследований происходит накопление данных об объекте исследования в виде значений вертикальных времен горизонтов. Априори можно говорить только об увеличении объема данных, поэтому закономерен вопрос, содержат ли эти данные дополнительную информацию о глубинах горизонтов? Выражение "сейсмическая информация" является общепринятым, хотя более точно следует говорить о сейсмических данных, которые содержат (или не содержат) информацию об объекте исследования.

Линеаризованное представление уравнения средней скорости. Пусть в каждой точке х плоскости наблюдений определено значение вертикального времени / горизонта. Значение глубины отражающего

горизонта выразим уравнением средней скорости: 2Л(х) = р(х) -/(х). Представим последнее уравнение в логарифмической форме:

1п(й(х)) = ln(í(x)) + ln(v(x» - ln 2. (14)

В логарифмическом представлении глубина горизонта определяется суммой двух безразмерных величин - логарифмов вертикального времени и скорости, что позволяет выполнять оценку абсолютного вклада этих величин в определение искомого параметра.

Значение вертикального времени t определяется по результатам сейсмических исследований с целью использования в качестве переменной, описывающей изменение глубины горизонта. В уравнении (14) 1п(/(х)) является единственной объясняющей переменной, соответственно параметр ln(v(x)) представляет "неописываемую" составляющую уравнения. Свойства последней могут быть изучены только по выборке значений, определенных в точках скважин с заданными значениями глубин и вертикальных времен целевых горизонтов.

Если для построения прогнозной поверхности по данным бурения задача сводится к интерполяции глубин по значениям, определенным в точках скважин, то при использовании данных сейсмической разведки задача сводится к интерполяции скоростей по той же выборке точек наблюдения. В логарифмическом представлении интерполяция глубин замещается на интерполяцию разности логарифмов глубин и времен. Очевидно, что применение сейсморазведки для решения структурных задач целесообразно в том случае, когда замещение интерполируемых переменных 1п(А) на 1п(А)-1п(0 приводит к прогнозу поверхности с существенно более простыми свойствами.

Линеаризованное представление уравнения средней скорости позволяет выполнить оценку количества информации о глубинах горизонтов, извлекаемой непосредственно из сейсмических данных. Пусть по выборке скважин известно, что глубина горизонта распределена в интервале (а, Ь). После учета сейсмической информации остаток (неописываемая составляющая) распределен в интервале (а,, 6,). Тогда в соответствии с определением, приведенным в работе (Винер, 1983), количество информации, извлеченной из апостериорного знания определяется через отношение мер интервалов:

Р = -\оф1-а1 |/|Ь-а |). (15)

Мера количества информации отражает не окончательный результат решения задачи прогноза, а ее начальный этап, количественно характеризуя сложность задачи. Очевидно, чем больше значение Р, тем более тесная связь между глубинами и временами отражающих горизонтов и, наоборот, при малых значениях возрастает роль нефор-

мализованной составляющей процесса интерпретации - подбора скоростной модели, объясняющей вариации неописываемой составляющей уравнения средней скорости. Поскольку речь идет о вариациях относительно среднего значения, в уравнении (14) выделим отдельным параметром среднее значение неописываемой составляющей:

1п(й(х)) = 1п(?(х)) + 1п(у0) - 1п 2 + е(х). (16)

Модель (16) включает в себя объясняющую переменную, константу и остаток, центрированный по выборке значений глубин в точках скважин. Аналогичным образом определим базовую модель в метрической шкале: й(х) = у0-Г(х)/2 + е(х), где коэффициент при переменной /(х) определяется из соображений центрированности остатка е(х).

Выборка значений остатка е(хк) в точках скважин определяет объективные ограничения точности прогноза глубины горизонта сейсмическим методом и ограничения обусловливаются особенностью скоростных характеристик геологического разреза. Можно утверждать, что планирование сейсмических работ МОГТ (как Ю, так и ЗБ) не является ориентированным на решение обратной кинематической задачи. Планированием охвачены параметры, определяющие качественные и количественные характеристики (пространственная плотность, кратность съемки и т.п.) атрибутов сейсмической записи, которые могут быть очень слабо связаны с целевыми параметрами. В результате качество прогноза глубин горизонтов определяется "случайным" соответствием реалий ограниченному классу интерпретационных моделей.

Подбор скоростной модели. Специфика пространства, в котором описываются все существенные характеристики задачи на выполнение структурных построений определяется всего двумя типами переменных:

► вертикальными временами отраженных волн.

► географическими координатами точек наблюдения.

В структурной геологии существует классификация объектов с выделением структур первого, второго и третьего порядков. Поэтому независимо от размера области исследования объект характеризуется в географических координатах как элемент структуры низшего порядка, определяющей региональный тренд прогнозируемого параметра в пространстве географических переменных.

Следуя методологии статистической интерполяции, примем, что географические координаты не могут выступать в качестве переменных, объясняющих изменение глубины горизонта. Если подобная закономерность проявляется, то необходимо найти этому факту разум-

ное объяснение через переменные, описывающие физические параметры изучаемого объекта. Поэтому в рамках рассматриваемой задачи все разнообразие моделей определяется видом параметрической зависимости между вертикальными временами и глубинами горизонтов.

Особенность данных, получаемых в сейсмическом эксперименте, характеризуется тем, что в одной географической точке не могут быть определены наблюдения с перебором глубин и времен горизонтов. Следовательно, невозможно по наблюдениям, заданным в одной географической точке, найти зависимость, объясняющую изменение глубины горизонта от изменения вертикального времени. Следует отметить, что годограф ВСП на координатной плоскости (А, /) - "глубина и вертикальное время" содержит только одну точку анализируемого отражающего горизонта и поэтому не может в общем случае использоваться в качестве эксперименальной кривой, описывающей зависимость глубины (или скорости) от времени отражающей границы.

При подборе модели по выборке значений, произвольно распределенных на плоскости наблюдений, предполагается, что влияние географического фактора может быть сведено к случайной стационарной составляющей, т.е. прогнозируемый параметр является функцией только сейсмических переменных:

Здесь 8 - вектор параметров модели, Т- вектор переменных (вертикальных времен), заданных на плоскости географических координат, е - неописываемая составляющая модели. Оценка параметров модели выполняется по выборке значений Ик, Тк, вычисленных в точках скважин из условия минимума разности модельных и реальных значений глубин: 1

Выборочная дисперсия остатка сГ характеризует погрешность прогноза глубины по сейсмическим данным: а* = а]. Таким образом, если прогноз выполняется только по сейсмическим данным, без подгонки структурной модели к отметкам глубин в точках скважин, то погрешность прогноза принимается величиной, постоянной для всех точек определения значений сейсмических переменных. В случае ЗБ съемки прогнозная модель определена в узлах сетки ЗБ куба, для Ю наблюдений оценка выполняется только для линий сейсмических профилей.

А(9, Т) - Р(д, Т) + е.

(17)

Подгонка прогнозной сейсмической модели к отметкам глубин в точках скважин соответствует вводу информации о пространственном изменении поверхности е(х): ё(хк) = И{хк) - [в, Г^)]. Применяя

метод статистической интерполяции, можно для каждой точки плоскости наблюдений получить оценку е(х) и дисперсию последней. Результат прогноза описывается выражениями:

к(Т,ха) = Р(в,Г,«в) + 5)<оив(*1), (18)

81(х0) = 2Х(У,(и) + И, (19)

«-1

определяющими стандартную погрешность прогноза глубины через погрешность интерполяции остатков глубин, неописываемых сейсмической глубинной или скоростной моделями (уе(1)~ модельная полува-риограмма, ц- множитель Лагранжа). Приведенные выражения целесообразно использовать не только при интерпретации данных ЗЭ, но и в случае плотной сетки 2Т> наблюдений, покрывающей всю область исследования, когда ошибкой интерполяции вертикального времени можно пренебречь.

Особенности структурных построений для 2Р наблюдений. Ранее мы предполагали, что значения объясняющих переменных скоростной модели (7) определены в каждой точке планшета картопосгрое-ния, что справедливо для ЗО съемки. Для реальных задач ситуация может значительно отличаться, так как скважины могут располагаться:

1) между линиями профилей 2Э на значительном расстоянии от точек сейсмических наблюдений;

2) вне контура сейсмической съемки, при этом существует необходимость их использования для структурных построений.

В первом случае значения переменных для точек скважин будут получены интерполяцией времен и являются случайными величинами относительно исходных значений. Во втором случае значения сейсмических переменных для скважин, находящихся вне контура сейсмической съемки, не определены (возможность экстраполяции рассматривать не имеет смысла).

Перечисленные особенности обусловливают расчленение общей задачи структурных построений на две последовательно решаемые задачи:

1) прогноз глубин горизонтов в точках сейсмических наблюдений;

2) интерполяция глубин по двум системам данных, одна из которых представлена точными значениями глубин в точках скважин, вторая определена прогнозными значениями глубин в точках сейсмических наблюдений.

То обстоятельство, что значения глубин и объясняющих переменных определены на непересекающемся множестве точек, следует учитывать при формировании выборки данных для определения параметров скоростной модели. Если скважина не лежит в близкой окрестности точек сейсмических наблюдений, то значение вертикального времени прогнозируется (интерполируется) в данную точку и переменную модели (¿к) следует рассматривать как случайную величину. Отсюда следует, что при формировании выборки данных нужно либо отбраковывать точки скважин, удаленных от точек сейсмических наблюдений либо учитывать случайный характер данных. При небольшом объеме данных эту операцию можно выполнить логическим анализом, для массовых расчетов можно предложить количественный критерий, основанный на оценке погрешности интерполяции вертикальных времен в точки скважин.

Конечный результат прогноза находится при интерполяции глубин, определенных в точках сейсмических и скважинных наблюдений. Особенность задачи интерполяции двух типов данных состоит в том, что прогнозные значения глубин, рассчитанных в точках сейсмических наблюдений, содержат случайную составляющую с дисперсией, вычисляемой выражением (17). Составим выборку точек наблюдения {х},у = ],..., К, К+1 ,..., включающую точки определения скважинных и сейсмических данных.

Погрешность прогноза будет минимальной в случае, если весовые множители выводятся в результате решения системы уравнений точечного крайгинга с модифицированной диагональю матрицы, учитывающей неравную точность интерполируемых значений. Пример распределения оценки стандартной погрешности прогноза глубины горизонта "Б" и ее связи со схемой распределения сейсмических профилей и скважин приведен на рис. 3.

А(«,) =

А(*;), 7=1,...,*

j = K + l,....K + J

(20)

(21)

Условные обозначения: | ♦ | - точки пласгопересечеиий

- линии сейсмических профилей

- контуры лицензионных участков

Рис. 3. Карта стандартного отклонения прогнозного значения глубины горизонта Б (Тарховско-Сороминский участок).

Глава 5. Технология и примеры построения региональных сейсмогео-

логических моделей

В настоящее время в Западной Сибири сложилась кризисная ситуация по воспроизводству ресурсов нефти. Практически не осталось перспективных ресурсов категории С3, явно недостаточно для перспективного развития нефтедобывающих предприятий предварительно оцененных запасов категории С2. Очевидно, что данная ситуация отражает то объективное обстоятельство, что время открытия крупных и легкодоступных месторождений прошло. Также следует признать, что за сокращением ресурсов неизбежно последует сокращение добычи.

Осадочные бассейны представляют собой сложные системы, в которых свойства локальных тел (объектов исследования) тесным образом связаны со свойствами вмещающих толщ. Поэтому региональные геологические модели: тектонические схемы, схемы вещественного состава доюрских отложений и другие - основанные на обобщении большого объема фактического материала, имеют важное прикладное значение при создании локальных геологических моделей и прогнозировании перспективных нефтегазоносных объектов. Высокий уровень научного обобщения данных подчеркивается именами крупных исследователей, руководивших работами по данным направлениям: В.А. Галунского, А.Э. Конторовича, И.И. Нестерова, B.C. Суркова, В.И. Шпильмана и др.

Чем менее значима связь нефтяных залежей с простыми и легко измеряемыми параметрами геологической модели среды, тем более существенна роль достоверной и детальной информации, по которой можно обосновать прогнозные модели. На современном этапе исследования основная информация о строении земных недр извлекается при совместной интерпретации данных геофизических исследований скважин и наземных сейсмических исследований. Временные разрезы (кубы временных разрезов 3D) представляют собой модель импульсной характеристики среды - отклик среды на сейсмический импульс при совмещенном положении источника и приемника. Как и кривые ГИС, кривые сейсмических трасс отображают физические параметры геологического разреза. Сравнительно с кривыми ГИС сейсмическое волновое поле характеризуется низкой вертикальной разрешающей способностью, но сейсмическими наблюдениями достигается высокая плотность изображения по латерали.

В настоящее время территория районов, перспективных на обнаружение месторождений углеводородного сырья, покрыта многослойной сейсмической съемкой, включая работы MOB, профильные съемки МОГТ и наблюдения 3D. В архивах геофизических организаций, территориальных фондах и созданных в последние годы архивах нефтяных компаний имеются цифровые данные сейсморазведочных работ начиная с 80-х годов прошлого столетия. На примере создания двух корпоративных проектов ОАО "Славнефть-Мегионнефтегаз" и ОАО "Самотлорнефтегаз" доказывается, что в настоящее время существует техническая возможность объединения в один проект всей совокупности сейсмических и скважинных данных в объемах крупных нефтеносных провинций или административных единиц. Существенно, что создаваемые проекты содержат результаты совместной интерпретации в форме структурно-тектонических, стратиграфических и других типов геологических моделей.

Схематически совместную интерпретацию данных ГИС и сейсморазведки можно представить как интерполяцию геологических моделей, определенных в точках скважин, в трехмерном пространстве с заданным распределением акустических свойств геологического разреза. Однако скважинные наблюдения представлены в трехмерном метрическом пространстве, в то время как сейсмические данные отображают глубинное строение среды в масштабе времени. Для преобразования сейсмического волнового поля в глубинный масштаб необходимо определить скоростную модель среды, устанавливающую в каждой точке плоскости наблюдений связь времен и глубин отражений. В задаче структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных скоростная модель определяется для фиксированного горизонта разреза. Предположим, что если на плоскости наблюдений определены пары значений времен и глубин опорных геологических границ, то задача построения трехмерной скоростной модели сводится к интерполяции дискретной последовательности по временной оси при согласовании способа с имеющимися графиками сейсмокаротажа.

Предлагаемая технология формирования региональных проектов, по существу, представляет перенос современной технологии комплексной интерпретации данных ГИС и сейсморазведки на проекты регионального масштаба. Опыт работ, выполненных ОАО "Сибнеф-тегеофизика" по заказу ряда нефтяных компаний, позволяет утверждать, что задача реализуется в рамках существующих на сегодняшний

день программных и технических средствах с достаточно традиционными этапами выполнения:

► сбор результативных сейсмических материалов (временных разрезов), сохранившихся до настоящего времени в цифровой форме и их размещение в едином интерпретационном проекте;

► дообработку временных разрезов, включающую коррекцию динамических параметров и кинематическое согласование временных разрезов.

► сбор материалов ГИС, сейсмокаротажа и каталогов отбивок глубин целевых горизонтов с размещением в интерпретационном проекте;

► привязка опорных горизонтов к осям синфазности отраженных волн, непрерывную корреляцию последних по площади работ и взаимный контроль корреляции по данным ГИС и сейсморазведки;

► обоснование скоростной модели по критерию сходимости прогнозных значений глубин, определенных в точках скважин; построение трехмерной скоростной модели среды и глубинное преобразование временных разрезов;

► построение объемной сейсмогеологической модели среды, элементами которой являются: глубинные динамические разрезы, стратиграфические разрезы скважин, линии корреляции стратиграфических уровней (горизонтов) по сейсмическим глубинным разрезам и соответствующие структурные поверхности, разломные полигоны.

Три элемента сейсмогеологической модели Самотлорской площади, отображающие схему сейсмических профилей, два динамических разреза по региональным сейсмическим профилям и структурную поверхность кровли доюрских отложений представлены на рис. 4. Рассматриваемая модель включала в себя 9300 км временных и глубинных разрезов МОГТ, данные ГИС по 9500 скважинам, линии корреляции и структурные поверхности по 11 горизонтам разреза. Объединение в одном проекте связанных наборов исходных данных и модельных конструкций позволяет выполнять полный контроль промежуточных этапов построения модели: стратиграфической привязки, корреляции сейсмических горизонтов и разрезов скважин, разломных полигонов и т.п.

Для создания сейсмогеологических моделей основных нефтегазоносных районов Сибири потребуется объединение значительно больших объемов данных, поэтому для достижения конечного потребительского эффекта работы, следует выработать принципы построения моделей, определяющие структуру данных и возможность доступа к информации.

Доступ к информации. Достаточно ясна необходимость и возможность создания геоинформационных систем в пределах территорий недропользовательской деятельности крупных компаний. Малые компании и научно-исследовательские подразделения в связи с ограничениями на доступ к "частной" информации практически лишены возможности выполнения полноценной аналитической работы. До настоящего времени ситуация держится на "полулегально" распост-раняемой информации, накопленной в доперестроечные годы. Государство не меньше, чем частные недропользователи заинтересовано в достоверной оценке ресурсной базы и оценке перспектив новых территорий и геологических объектов. Для этих целей выполняется финансирование комплексных программ, на средства бюджета содержится значительный научный потенциал. Для повышения эффективности выполняемых работ требуется предпринять решительные действия по формированию и поддержке геолого-информационных систем, открытых для свободного пользования. Для защиты прав собственников на конфиденциальность информации можно сослаться на положительный опыт решения данной проблемы законодательством Нидерландов (Т)оогпепЬа1,2005). Новое законодательство горной промышленности, вступившее в силу с 1 января 2003 г. устанавливает, что новые данные могут быть доступны для общего пользования по прошествии пяти лет. Представляется очевидным, что права собственности на геоинформационную систему должны принадлежать государству, но также очевидно, что информация должна быть доступна широкому кругу зарегистрированных пользователей.

Структура информационной системы. Известно, что метод аналогий является важной составляющей геологических методов исследований и оценки перспектив нефтегазоносное™ земных недр. Для эффективного использования данного метода исследователям должна быть доступна систематизированная информация возможно большего объема. Поскольку в настоящее время построение прогнозных локальных геологических моделей выполняется на основе совместной интерпретации сейсмических и скважинных данных, доступная для анализа информация так же должна включать в себя указанные данные и построенные на этой основе геологические модели. По нашему мнению, предлагаемая в работе структура геоинформационной системы в форме объемных сейсмогеологических моделей с охватом территорий крупных провинций (область, край) и обязательным непрерывным информационным сопровождением является оптимальной

формой представления информации. Базовая структура модели включает в себя следующие элементы:

► временные и глубинные разрезы МОГТ;

► данные ГИС и схемы стратиграфического расчленения разрезов скважин;

► трехмерную скоростную модель среды;

► карты изохрон и структурные поверхности, представляющие поверхности пространственной корреляции разрезов скважин и осей синфазности временных и глубинных динамических разрезов;

► разломные полигоны.

Принцип подбора данных. При современном уровне развития вычислительных средств можно предположить, что региональный информационный проект может содержать всю имеющуюся геолого-геофизическую информацию, включая региональные профили ОГТ, результаты площадной съемки 2D, детальные работы 3D и данные по разведочным и эксплуатационным скважинам.

Учитывая, что проект представляет собой не просто хранилище информации, а систему данных, связанных в результате интерпретации параметрами моделей геологической среды, объем базовой информации должен быть ограничен разумными пределами. Поэтому при подборе базовой системы данных следует определить круг задач и объектов исследования.

В первую очередь следует выделить задачи обзорного представления структурно-тектонических моделей территории исследования. Для решения этой задачи требуется достаточно равномерная сеть профилей и скважин с плотностью, определяемой масштабом представления моделей. Задачи построения опорных стратиграфических моделей предполагают, что опорные скважины, используемые для построения моделей стратиграфического расчленения разреза, соединены непрерывной линией сейсмических профилей. Проект также должен содержать максимальное количество сейсмической информации для участков, слабо изученных бурением и представляющих основной интерес для прогнозирования объектов структурного типа.

Учитывая важную роль метода аналогий в оценке перспектив территории, необходимо с максимальной детальностью представлять информацию по эталонным объектам, для которых не выработаны обоснованные критерии прогноза. Традиционными примерами подобных объектов для Западно-Сибирской провинции являются залежи, связанные с трещинными коллекторами, а так же с объектами, залега-

< оэ m m

ющими ниже промышленно освоенных глубин (в основном, это залежи в доюрских отложениях). Кроме того, в последнее время все более актуальным становятся поиск новых объектов на уже разбуренных участках, связанных с неструктурными залежами.

По мере накопления информации эксплуатационного бурения и сейсмического материала, качество которого все повышается, выясняется, что существующие модели строения продуктивных горизонтов большей частью не отвечают действительности. Вернее, мы выходим на такой уровень в изучении геологического строения недр, когда необходимо разрабатывать более детальные, чем существующие, модели строения пластов. Например, большинство исследователей считают, что в неокомских отложениях шельфовые пласты представлены единым геологическим телом, на практике же мы видим, что в основном это разобщенные и гидродинамически не связанные линзы. Соответственно по эталонным объектам в проекте должны быть представлены материалы детальной сейсморазведки (3D) и эксплуатационного бурения, отражающие современные представления о строении традиционных резервуаров.

Глава 6. Методика выполнения речных сейсморазведочных работ

При выполнении обобщающих структурных построений по территории лицензионной деятельности ОАО "Славнефть-Мегионнефге-газ" акватория р. Обь шириной до 1.5 км представлялась полосой полного отсутствия данных. Последнее обстоятельство было связано с экологическими ограничениями на производство буро-взрывных работ в зоне реки. Для разрешения ситуации автором была предложена методика выполнения сейсморазведочных работ по руслу реки в летний период. В 1950-е годы объемы речных работ MOB на территории Западной Сибири составляли около 3000 км в год (Шмелев, 1960). Использование системы многократного перекрытия, современного регистрирующего и навигационного оборудования, пневматических источников возбуждения и донных кос позволили исключить проблемы, характерные для предшествующих работ. Полевые наблюдения были проведены ГС СО РАН, обработка материала выполнена ОАО "СибНГФ". В последующем этими же организациями выполнена отработка регионального профиля протяженностью 600 км по руслам рек Вах и Енисей (~ 60 км). Региональный профиль имел пересечения с профилями, отработанными с наземными источниками возбуждения, что позволило выполнить сравнение качества результирующих материалов (рис. 5).

и>

1Л

Рис. 5. Сопоставление временных разрезов: а - региональный речной профиль Корлики - Усть-Вах; б - профиль 990807 ОАО "Томскнефтегазгеология"; в - профиль 698107 ПГО ХМГ.

Применяемая методика имеет высокую геологическую и экономическую эффективность и может быть рекомендована к практическому использованию при изучении труднодоступных территорий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является разработанная интерактивная технология создания региональных сейсмогеологических моделей, базирующаяся: а) на современных методах комплексной интерпретации данных сейсмических и скважинных исследований; б) кинематическом согласовании результатов разномасштабных сейсмических исследований и подборе трехмерной скоростной модели среды для кинематического согласования сейсмических и скважинных данных. Представление сейсмических и скважинных данных в едином информационном пространстве позволяет получить более ясную и достоверную информацию о геологическом строении недр, оперативно выполнять многовариантный подбор геологических моделей и вклю-чагь новые данные. Результаты этой работы имеют непосредственное отношение к оценке ресурсной базы территорий, планированию геолого-разведочных работ, разработке методов прогнозирования залежей неструктурного типа.

Технология создания обобщающих сейсмогеологических моделей успешно опробована на материалах ряда нефтяных компаний, в том числе: ОАО "Славнефть-Мегионнефтегаз", ОАО "Самотлорнеф-тегаз", ОАО "Хантымансийскнефтегазгеология", ОАО "ЮКОС". При участии автора задачи создания объемных сейсмогеологических моделей для территорий Восточной и Западной Сибири нашли отражение в планах исследовательских работ МПР на 2005-2007 гг.

При объединении разнородных сейсмических временных разрезов и кубов ЗБ задача построения скоростной модели среды требует предварительной коррекции данных, предполагающей согласование временных разрезов по параметрам модели пересчета волнового поля на единую линию приведения. Единственной информацией, характеризующей несогласованность скоростных моделей верхней части разреза, используемых при обработке сейсмических данных, являются невязки времен отраженных волн в точках пересечения профилей. Поэтому задача кинематического согласования временных разрезов и кубов ЗП сформулирована в работе с позиции минимизации невязок вертикальных времен отраженных волн в точках пересечения сей-

смических профилей. Доказано, что задача минимизации невязок является составляющей общей задачи коррекции статических поправок по системе пересекающихся профилей (кубов) данных. Практическая важность данного результата определяется возможностью корректного объединения в один проект разномасштабной сейсмической информации, накопленной за все годы исследования. Разработанный способ коррекции реализован в пакет программ, который широко применяется в повседневной практике, так как объединение любых независимо обработанных блоков сейсмической информации требует согласования результатов.

Вопросы совершенствования способов коррекции влияния ВЧР рассмотрены в работе в рамках классической модели поверхностно-согласованных поправок динамических и остаточных кинематических параметров волнового поля. Представление латеральных вариаций параметров модели совместной коррекции поверхностных и глубинных факторов рядами Фурье позволило выполнить аналитическое исследование проблемы устойчивости оценивания низкочастотных пространственных составляющих решения, описать характер взаимного влияния неустойчиво определяемых составляющих поверхностных и глубинных факторов и предложить способы стабилизации решения.

Модель поверхностно-согласованных статических поправок для пересчета наблюдений на линию приведения в настоящее время доминирует в практике цифровой обработки. Указанная модель предполагает вертикальность лучей в области ВЧР, что позволяет получить достоверные оценки вертикальных времен отраженных волн. Исследовано влияние на результаты кинематической интерпретации практически важного вида модельных несоответствий - переменного по профилю наблюдений рельефа местности. Установлено, что для модели поверхностно-согласованных статических поправок оценка глубины горизонта в рамках эффективной модели зависит от вариаций рельефа. Получены аналитические выражения коррекции эффективной скорости за "рельеф" и доказано, что решение проблемы корректного учета рельефа существует при определении поправок для выборок трасс ОПВ и ОПП, зависящих от удаления источник-приемник.

Разработка принципиально нового способа компенсации поверхностных неоднородностей разреза существенно расширяет область применения эффективных параметров для целей структурных построений, что особенно актуально для районов правобережья р. Обь и

территорий Восточной Сибири со значительным перепадом рельефа дневной поверхности. Полученные в диссертационной работе результаты привели к более глубокому пониманию роли скоростных и структурных моделей ВЧР и способов пересчета волнового поля на уровень стабилизации скоростей для последующего решения задач кинематической интерпретации. Учитывая важность проблемы и полученные эффективные результаты, разработку технологии создания скоростных моделей ВЧР, включающей три вида неоднородностей: рельеф, зону малых скоростей, зону многолетнемерзлых пород - необходимо выполнить в ближайшее время.

Приведенные в работе результаты сейсмических исследований, выполненных по акватории сибирских рек, показывают, что с учетом технологичности, экономической эффективности, высокой степени идентичности источников и приемников, а также субгоризонтального уровня наблюдений, разработанная методика выполнения речных сейсмических исследований имеет безусловные перспективы для региональных исследований территории Восточной Сибири.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Митрофанор Г.М., Сысоев А.П., Яшков Г.Н. Исследование возможностей

спектрально-статистического метода (ССМ) при обработке и интерпретации сейсмических данных // Сб. докладов 2-го научного семинара стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике. Сейсморазведка, Т. 1. М„ 1982. С. 183-187.

2. Сысоев А.П., Евдокимов A.A. Коррекция формы сейсмического сигнала в

MOB на основе спектрально-статистического метода (ССМ) // Геология и геофизика. 1986. № 5. С. 94-103.

3. Сысоев А.П. Анализ устойчивости оценивания статических и кинематических параметров в MOB // Математические проблемы интерпретации данных сейсморазведки, Новосибирск: Наука, 1988. С. 169174.

4. Сысоев А.П., Митрофанов Г.М. Коррекция статических поправок при

обработке многократных площадных систем наблюдения в МОГТ // Геология и геофизика. 1989. № 12. С. 114-121.

5. Леус В. А., Сысоев А.П. Метод локального покрытия в задаче картирования

сейсмических параметров и его параллельная реализация // Сибирская конференция по прикладной и индустриальной математике. Т. 1 / Под ред. Л.А. Бокуть, С.С. Кутателадзе, М.М. Лаврентьева. Новосибирск: ИМ СО РАН, 1997. С. 39-45.

6. Сысоев А.П. Коррекция статических поправок по системе пересекающихся

профилей // Геофизика. 1998. № 4. С.30-41.

7. Сысоев А.П., Новокрещин A.B., Милокумов Ю.В., Кузнецов В.А. Статистические модели кинематической интерпретации по системе скважинных данных И Геомодель - 2000: Тез. докл. науч.-практ. конф. М.: Изд-во МГУ, 2000. С. 34-36.

8. Сысоев А.П., Новокрещин A.B., Кузнецов В.А. Анализ эмпирических

зависимостей h(t) для повышения точности структурных построений // Геофизика. 2001. Спецвыпуск. С. 67-72.

9. Сысоев А.П., Новокрещин A.B. Статистические модели интерпретации по

совокупности сейсмических и скважинных данных // Геофизика. 2001. № 1.С. 31-41.

10. Сысоев А.П., Новокрещин A.B., Громова З.И. Методика структурных построений в условиях латеральной скоростной неоднородности ВЧР Самотлорского лиценционного участка // Геомодель - 2001: Тез. докл. науч.-практ. конф. М.: Изд-во МГУ, 2001. С. 27-29.

11. Селезнев B.C., Сысоев А.П., Игнатов A.M. и др. Детальная высокоразрешающая сейсморазведка при нефтегазопоисковых работах в зонах шельфа, речной и озерной сети в условиях сверхмалых (0.5 - 1м) глубин // Пятая науч.-практ. конф. "Пути реализации нефтегазового

потенциала Ханты-Мансийского автономного округа". Т. 1 / Под ред.

B.И.Карасева, Э.А. Ахпателова, В.А. Волкова. Ханты-Мансийск: Путиведъ, 2002. С. 301-309.

12. Сысоев А.П. К вопросу о моделях коррекции динамики сейсмических наблюдений МОГТ // Геофизика. 2004. № 4. С. 7-12.

13. Сысоев А.П., Лебедев М.В. Формирование региональных интерпретационных проектов - способ повышения эффективности поисково-разведочных работ на нефть и газ // Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области: Тез. докл. науч.-практ. конф. Новосибирск: СНИИГГиМС, 2004, С. 268-269.

14. Селезнев B.C., Соловьев В.М., Сысоев А.П. и др. Сейсмические исследования на акваториях: проблемы, результаты, перспективы // Шестая науч.-практ. конф. "Пути реализации нефтегазового потенциала Ханты-Мансийского автономного округа" Т. 1. / Под ред. В.И.Карасева, Э.А. Ахпателова,В.А. Волкова. Ханты-Мансийск: Путиведъ, 2004., С. 204-213.

15. Сысоев А.П., Селезнев B.C., Соловьев В.М. и др. Сейсмические исследования на акваториях и в транзитных зонах: методика, технология и результаты // Научные чтения в честь 90-летия академика H.H. Пузырева: Материалы междунар. науч. конф. «Сейсмические исследования земной коры». Новосибирск: Наука, 2004. С. 184-189.

16. Сысоев А.П., Янивец Р.Б. Влияние рельефа на оценки кинематических параметров отраженных волн // Геофиз. вестник. 2004. № 12. С. 10-15.

17. Сысоев А.П. Метод кинематического согласования временных разрезов обобщающих сейсмических проектов // Геофиз. вестник. 2005. № 3.

C.8-14.

18. Сысоев А.П. Внутренний критерий точности структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных II Геофиз. вестник. 2005. № 6. С. 7-13.

19. Сысоев А.П., Ухлова Г.Д. Объемные сейсмогеологические модели -современный формат представления геологических моделей регионального уровня // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. М.: ВНИИОЭНГ, 2005. № 11. С. 22-28.

__Технический редактор P.M. Вараксина_

Подписано к печати 19.09.2005 Формат 60x84/16. Бумага офсет № 1. Гарнитура «Тайме». Офсетная печать.

_Пен.л. 2,3. Тираж 120. Зак. № 383_

НП «Академическое издательство "Гео"». 630090, Новосибирск, просп Акад. Коптюга, 3

РНБ Русский фонд

2006-4 15245

Содержание диссертации, доктора технических наук, Сысоев, Анатолий Петрович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВЧР НА ОЦЕНКИ

КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН.

1.1 .Факторизация модели коррекции волнового поля по условиям приема и возбуждения.

1.2. Проблема неединственности решения задачи разделения поверхностных и глубинных факторов.

1.3.Численный метод оценки устойчивости решения.

1.4. Анализ искажений кинематических параметров, обусловленных неоднородностью ВЧР.

1.5. Доопределение модели коррекции статических поправок

1.6. Влияние рельефа на оценки кинематических параметров отраженных волн.

1.6.1. Компенсация рельефа до суммирования.

1.6.2. Компенсация рельефа после суммирования.

1.7. Оценивание остаточных сдвигов для задачи коррекции статических поправок.

1.8. Выводы.

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ФАКТОРНОЙ МОДЕЛИ КОРРЕКЦИИ

ДИНАМИКИ ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН

2.1. Эффект «зигзаг».

2.2. Эффект «зигзаг» в системах наблюдений 3D.

2.3. Дефекты линеаризации мультипликативной модели.

2.4. Анализ результатов.

Глава 3. СОВМЕСТНАЯ КОРРЕКЦИЯ СТАТИЧЕСКИХ ПОПРАВОК ПО СИСТЕМЕ 2D, 3D ДАННЫХ.

3.1. Объяснительная модель невязок вертикальных времен.

3.2. Модель совместной коррекции статических поправок.

3.3. Декомпозиция решения задачи совместной коррекции статических поправок

3.4. Кинематическое согласование временных разрезов.

3.5. Анализ сходимости процесса коррекции низкочастотных составляющих.

3.6. Особенности задачи согласования произвольных систем наблюдения (2D, 3D).

3.7. Выводы.

Глава 4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТРУКТУРНЫХ

ПОСТРОЕНИЙ.

4.1. Априорная структурная модель.

4.2. Линеаризованное представление уравнения средней скорости.

4.3. Подбор скоростной модели.

4.3.1. Модель интервальных скоростей.

4.3.2.Модель парной линейной регрессии.

4.3.3. Проверка гипотезы вертикальной неоднородности среды

4.4. Совместный учет данных сейсморазведки и бурения при структурных построениях.

Ф 4.5. Статистическая параметрическая интерполяция.

4.6. Выводы.

Глава 5. ТЕХНОЛОГИЯ И ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ

РЕГИОНАЛЬНЫХ СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.

5.1. Объемная сейсмогеологическая модель.

5.2. Мегионский региональный проект.

5.2.1. Описание исходных данных

5.2.2. Подбор скоростной модели.

5.3. Самотлорский региональный проект.

5.3.1.Состав и объёмы сейсмических данных.

5.3.2. Формирование базы данных по скважинам.

5.3.3. Проблемы использования данных сейсморазведки в условиях резкой изменчивости ВЧР.

5.3.4. Эффективность использования данных сейсморазведки для структурных построений по Самотлорскому ЛУ.

5.4 Общие принципы формирования региональных сейсмогеологических моделей.

5.5. Выводы.

Глава 6. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЧНЫХ

СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ.

6.1. Опытно-производственные исследования на акватории р.

6.2. Региональный профиль Карлики-Усть-Вах.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Технология построения объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки"

В связи с тем, что основные перспективы поддержки объемов добычи на освоенных территориях связаны с прогнозом нефтеносности новых горизонтов разреза, уточнением моделей эксплуатируемых залежей и открытием малоразмерных объектов, резко возрастают требования к полноте использования геолого-геофизической информации и достоверности прогнозных моделей.

Общеизвестно, что осадочные бассейны представляют сложные системы, в которых свойства «локальных» геологических тел (объектов исследования) закономерным образом взаимосвязаны со свойствами «крупных» (региональных) геологических тел. Поэтому региональные геологические модели играют важную роль в изучении общих закономерностей генезиса и распределения залежей углеводородов, оценке перспектив территории, отдельных геологических комплексов и планировании геологоразведочных работ.

Несмотря на высокую эффективность результатов сейсмических исследований в изучении геологического строения осадочных бассейнов, данные сейсморазведки при решении региональных задач используются преимущественно только для целей структурных построений. Между тем временные сейсмические разрезы МОГТ представляют собой модель импульсной характеристики среды, т.е. по содержанию являются одной из форм отображения изучаемого объекта. Огромный пласт визуальной информации, содержащейся в неформализованных особенностях волнового поля, количественной и качественной связи данных ГИС с элементами волнового поля не используется при построении региональных моделей среды.

В предшествующее десятилетие рост эффективности сейсморазведочных работ и, соответственно, результатов сейсмической интерпретации, обеспечивался внедрением нового поколения технических средств регистрации наблюдений, интерактивных систем обработки и интерпретации сейсмических материалов. Однако успех решения геологических задач не в меньшей степени обеспечивается эффективностью моделей, используемых при обработке и интерпретации сейсмических данных. В первую очередь следует отметить модели, описывающие влияние неоднородности верхней части геологического разреза на динамические и кинематические параметры волнового поля.

Применяемая в настоящее время модель поверхностно-согласованного искажения кинематических и динамических параметров волнового поля является существенным упрощением реальной ситуации. Даже для равнинной территории Западно-Сибирской плиты сейсмогеологические условия верхней части разреза (ВЧР) изменяются в широких пределах, поэтому условия, определяемые указанной моделью, в большей или меньшей степени не выполняются повсеместно. Для успеха в практической деятельности важно уметь оценивать ограничения модели и иметь более широкий спектр технических решений учета влияния ВЧР, выбор которых осуществляется на основе лучшего соответствия конкретным сейсмогеологическим условиям.

Цель исследований - повышение достоверности и увеличение полноты извлечения информации по результатам сейсмических исследований путем разработки технологии построения региональных объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки (усовершенствования существующих методик и моделей учета влияния поверхностных неоднородностей, кинематического согласования сейсмических и скважинных данных; разработки новых методик выполнения сейсмических исследований на акваториях внутренних водоемов, разработки алгоритмов и программного обеспечения).

Задачи исследования

1. Разработать технологию построения объемных сейсмогеологических моделей для крупных нефтегазовых провинций на основе кинематического согласования результатов разномасштабных сейсмических исследований с данными бурения.

3. Адаптировать методику выполнения сейсмических исследований МОГТ с использованием пневматических источников и донных кос для акваторий рек и оценить ее эффективность по сравнению с результатами наземной сейсмической съемки.

Фактический материал и методы исследования.

Теоретической основой для решения задачи кинематического согласования разномасштабной сейсмической информации являются численные методы решения систем линейных уравнений на определение условного минимума. Разработанный пакет программ опробован при формировании обобщающих сейсмических проектов для ряда нефтяных компаний: ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Самотлорнефтегаз», ОАО «Нижневартовское нефтедобывающее предприятие» и других с общим объемом сейсмического материала более 40 ООО км. С 1998г. метод кинематического согласования временных разрезов и кубов 3D включен в стандартный граф интерпретации ГЭЦОИ ОАО «Сибнефтегеофизика». Пользователем пакета является ЗАО «СибГЕО».

Проблема влияния рельефа на результаты кинематической интерпретации выявлена при объяснении эффекта аномального поведения измеренных значений Уогт по материалам Южно-Гальяновской площади (ОАО «Сургутнефтегаз»). Теоретическое исследование проблемы выполнено с использованием дифференциального представления параметров годографа ОГТ.

Задача анализа эффективности факторной модели коррекции динамических и кинематических параметров волнового поля сформулирована по результатам обработки 3D съемки Северо-Юрьевской, Потанайской и другим площадям. Анализ дефектов решения выполнен в линеаризованной постановке относительно пространственных гармонических составляющих решения.

Задача структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных сводится к интерполяции значений глубин по двум типам данных, характеризующихся различной погрешностью: прогнозных значений глубин, определенных в точках сейсмических наблюдений и глубин горизонтов, измеренных в точках скважин. Для оценки погрешности структурных построений использован метод статистической интерполяции, что позволяет получить оценки погрешности прогноза, зависящие от информативности данных сейсморазведки и географического распределения точек сейсмических и скважинных измерений. Профильная методика структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных использована при выполнении обобщающих построений по территориям недропользовательской деятельности ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Самотлорнефтегаз», ОАО «Нижневартовское нефтедобывающее предприятие» и других, которые характеризуются большим объемом скважинной информации и неравномерным распределением по площади исследования сейсмических данных. Прогнозные построения подтверждены результатами бурения поисково-разведочных скважин по рекомендациям и на основе структурных построений, выполненных ОАО «Сибнефтегеофизика» на территории Самотлорского месторождения.

Защищаемые научные результаты.

2. Решения задач коррекции волнового поля:

2.1. При пересчете волнового поля с использованием поверхностно® согласованных статических поправок оценки эффективной скорости и глубины горизонта МОГТ зависят от уровня линии приведения сейсмических наблюдений относительно рельефа дневной поверхности. Предложенные кинематические операторы пересчета волнового поля основаны на оценках глубин, инвариантных относительно уровня линии приведения, что приводит к повышению ^ точности и достоверности структурных построений для районов с переменным рельефом дневной поверхности.

2.2. Разработанная структура модели и способ определения параметров поверхностно-согласованной коррекции динамических характеристик отраженных волн учитывают: неустойчивость оценивания низкочастотных пространственных составляющих; эффекты дискретизации 3D систем наблюдения; аддитивный характер помех относительно мультипликативной полезной составляющей модели.

3. Методика сейсмических работ с использованием пневматических источников и донных кос адаптирована для выполнения сейсмических исследований на акватории рек и доказана ее эффективность по сравнению с результатами наземной сейсмической съемки.

Новизна работы. Личный вклад.

1. Проблема минимизации невязок вертикальных времен в точках пересечения профилей (кубов 3D) впервые рассмотрена в причинно-следственной связи с задачей совместной коррекции статических и кинематических поправок по системе пересекающихся профилей (кубов 3D); получено и программно реализовано оригинальное решение данной задачи: доказано, что задача совместной коррекции статических и кинематических поправок для системы профильных наблюдений описывается задачей коррекции слабо сцепленной системы 3D наблюдений, допускающей декомпозицию решения. Традиционное решение, полученное при независимой обработке профилей, дополняется компонентой, согласующей вертикальные времена отражений в точках пересечения; доказано, что согласующая составляющая принадлежит множеству неединственно определяемых компонент решения задачи независимой коррекции статических поправок при дополнительных условиях равенства нулю значений невязок, что позволяет выполнять подбор корректирующих поправок на этапе интерпретации для немигрированных временных разрезов (кубов 3D); модель минимизации невязок дополнена параметрами, описывающими постоянные временные сдвиги между блоками однородных массивов сейсмической информации, в результате чего способ коррекции адаптирован для объединения массивов разнородной сейсмической информации, не согласованной по моделям учета скоростных неоднородностей ВЧР. при определяющем участии соискателя разработан пакет программ кинематического согласования временных разрезов (кубов 3D), повышающий оперативность и достоверность корреляции сейсмических горизонтов, построения структурных карт.

2. Используя формализацию типа рядов Фурье получены новые результаты в оценке устойчивости задачи совместной коррекции поверхностных и глубинных факторов волнового поля: используя численные и аналитические методы анализа показано, что устойчивость решения задачи разделения поверхностных и глубинных факторов волнового поля определяется апертурой системы наблюдений и отношением сигнал/помеха; посредством степенного разложения гармонических функций показано, что неустойчиво определяемые компоненты решения аппроксимируются на базе половины длины расстановки симметричных систем наблюдения степенными полиномами второй степени; используя дифференциальное представление параметров годографа ОГТ получено аналитическое выражение, отображающее влияние низкочастотных компонент статических поправок на кинематические параметры отраженных волн.

3. С применением дифференциального представления эффективной скорости ОГТ доказано, что учет переменного рельефа дневной поверхности с использованием модели поверхностно-согласованных статических поправок приводит к закономерным ошибкам в определении эффективной скорости и глубины горизонта. Разработаны новые алгоритмы расчета поправок для выборок трас с общими ПВ и ГШ, для которых оценки абсолютной глубины горизонта не зависят от уровня линии приведения относительно рельефа местности.

4. С использованием метода статистической интерполяции разработан способ оценки погрешности структурных построений, выполняемых по значениям вертикальных времен (to) отражающих горизонтов и отметок глубин в точках скважин. Объективные ограничения точности прогноза, обусловлены сходимостью глубинной сейсмической модели с данными бурения, объемом скважинной информации и геометрией распределения сейсмических и скважинных данных на площади исследования.

Научная и практическая значимость.

В качестве информационной основы для построения региональных геологических моделей нефтегазовых бассейнов различного уровня предложен формат совместного представления сейсмических и скважинных данных в виде объемной сейсмогеологической модели. Эта модель определяется как системное представление результатов наземных и скважинных исследований, полученное на основе трансформации волнового поля и его преобразований в глубинный масштаб, с учетом выявленных в процессе совместной интерпретации ГИС и сейсморазведки зависимостей глубин геологических объектов с вертикальными временами осей синфазности отраженных волн. Технология создания объемной сейсмогеологической модели опробована на материалах Самотлорского участка и рекомендуется для реализации программы по разработке геоинформационных систем по основным перспективным территориям Восточной и Западной Сибири. Автор является одним из инициаторов и исполнителей программы ГРР МПР №11-17 «Создание региональных геолого-геофизических моделей южных районов Сибирской платформы и прилегающих к ним складчатых областей для целей глубинного геологического картирования масштаба 1:1 ООО ООО и оценки минерагенического потенциала территорий» на 2005 - 07 гг.

Предложенная методика выполнения речных сейсморазведочных работ эффективна при региональных исследованиях территорий, труднодоступных для наземной сейсморазведки. При реализации ряда производственных проектов по рекам Обь, Вах, Енисей открыты несколько перспективных объектов: Панасинское, Еконемторское, Коралькинское.

Методика оценки погрешности структурных построений, учитывающая информативность сейсмических данных и плотность сейсмических и скважинных наблюдений, внедрена в ОАО «СибНГФ».

Апробация.

Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись на 2-м Научном семинаре стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике (г. Москва 1982 г.), на научно-практических конференциях «Геомодель - 2000» (г. Геленжик, 2000 г.), «Геомодель - 2001» (г. Геленжик, 2001 г.), «Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области» (г. Томск, 2004 г.), на Сибирской конференции по прикладной и индустриальной математике (г. Новосибирск, 1997), на пятой научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала Ханты-Мансийского автономного округа» (г. Ханты-Мансийск, 2002), на международной научной конференции «Сейсмические исследования земной коры» (г. Новосибирск, 2004 г.).

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ в ведущих отечественных научных журналах и изданиях.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН Н.Н. Пузыреву, академику РАН С.В. Гольдину, чл.-корр. РАН М.И. Эпову за неоценимые примеры конструктивного научного подхода к решению практических проблем сейсморазведки; генеральному директору ОАО «Сибнефтегеофизика» Л.П. Мехеду за поддержку творческой атмосферы в руководимом им коллективе; к.ф-м.н. Г.М. Митрофанову, определившему круг научных интересов автора. Благодаря организаторским способностям директора СГ СО РАН д.г-м.н. B.C. Селезнева предложенная методика речных сейсморазведочных работ получила широкое внедрение на производстве.

Автор искренне благодарен своим коллегам - специалистам ОАО «Сибнефтегеофизика» А.В. Новокрещину, К.Н. Зверинскому, Т.Н. Брагиной - за эффективное сотрудничество при разработке программного обеспечения; В.Н. Беспечному, Г.В. Ведерникову, А.А. Евдокимову, B.C. Черняку, С.Н. Варламову, Г.Д. Ухловой, З.И. Громовой, Т.Н. Чернышевой -за неоценимую помощь в обсуждении и внедрении результатов работы.

Объем и структура работы.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Сысоев, Анатолий Петрович

5.5. Выводы

В настоящее время существует необходимость и техническая возможность создания для основных нефтегазовых провинций региональных геологических моделей нового поколения, основанных на системном представлении накопленных за предшествующие десятилетия цифровых данных наземных и скважинных исследований. Задача реализуется путем формирования сводных интерпретационных проектов и создания на этой основе объемных сейсмогеологических моделей. Благодаря современным информационным технологиям создаваемые проекты содержат в себе первичную сейсмическую и скважинную й информацию, допускающую взаимный контроль корреляции, оперативный учет новых данных, переинтерпретацию и изменение структуры модели. ^ Опыт создания корпоративных проектов для ряда нефтяных компаний позволяет утверждать, что в настоящее время практически реализуемы проекты с объемом сейсмических данных более 100 ООО км и десятками тысяч скважин.

Глава 6. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЧНЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Западно-Сибирская плита представляет уникальную территорию, по которой перемещение тяжелой техники, необходимой для применения мощных источников возбуждения упругих волн, возможно только в зимний период, когда акватории многочисленных болот, рек и озер скованы льдом. При этом работы должны выполняться по специально подготовленным профилям, обеспечивающим безопасность передвижения. Исполнители поставлены в жесткие условия, которые зависят от природных факторов, требований безопасности, экологических ограничений на взрывы в водоемах, требований качества сейсмической съемки и ограниченности выбора технических средств. Одновременное выполнение всех этих требований не всегда представляется возможным.

В этих условиях несомненный интерес вызывают результаты применения технологий сейсмических исследований, адаптированных к конкретным природным условиям.

6.1. Опытно-производственные исследования на акватории р. Обь

Экватория реки Оби составляет существенную часть территории недропользовательской деятельности ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» (рис.5.6). Река Обь с севера примыкает непосредственно к Покамасовскому и Северо-Кетовскому лицензионным участкам (ЛУ), проходит непосредственно по Северо-Покурскому, Северо-Ореховскому, Ватинскому и Мегионскому ЛУ. В связи с экологическими ограничениями на производство буро-взрывных работ непосредственно экватория р.Оби и примыкающие к ней природоохранные зоны практически недоступны изучению сейсморазведкой МОГТ со взрывными источниками возбуждения. Возможным вариантом исследования является вибрационная и импульсная сейсморазведка в зимний период, но ее проведение представляет высокую опасность для жизни людей, связанной с возможностью разрушения ледового покрытия. В связи с данным обстоятельством значительная часть лицензированной территории ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» до последнего времени осталась практически неизученной сейсмическими методами.

В 2000 г. автором было сделано обоснование, а руководством ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» поддержано предложение выполнить опытно-методические сейсмические исследования на экватории р. Обь по методике работ на шельфе. Непосредственно полевые наблюдения выполнялись вибросейсмической партией ГС СО РАН. Обработка данных выполнялась в ОАО «Сибнефтегеофизика»

В данных условиях проведение работ с использованием пневматических источников возбуждения и погруженных на дно реки приемников представляет интерес по следующим обстоятельствам:

1. Отсутствие экологических ограничений.

2. Принципиальная возможность получения сейсмического материала высокого качества, подтверждаемая мировым опытом проведения работ на шельфе и историческим опытом выполнения исследований по экватории р.Оби на ранней стадии изучения ЗападноСибирского нефтяного бассейна (Шмелев А.К., 1960).

Между тем, условия проведения работ в экватории р. Обь существенно отличаются от условий открытого водного пространства, что исключает прямой перенос опыта морских работ и требует разработки методики, учитывающей ряд определяющих факторов. К последним относятся:

1. Скорость течения реки, величина которой в районе работ составляет около 4-5 м\с.

2. Русло реки резко криволинейно, со сменой направления до 90 градусов. Радиус кривизны русла может составлять до 2 км.

3. Наличие активного судоходства в районе работ.

4. Засоренность дна реки топляками.

Пневматические источники для возбуждения отраженных волн в районе работ использовались впервые. Поэтому имелись определенные сомнения, что мощность выбранных источников окажется достаточной для решения геологических задач. В числе технических трудностей стояла проблема размещения оборудования на малотоннажных речных судах. Поэтому исполнителям работ для решения собственно геологических задач предстояло решить значительные технологические проблемы.

При выборе системы отстрела речных профилей за основу положено требование получения сейсмограмм с минимальным удалением ПП-ПВ = О м и максимальным - не менее 2400 м. Пневматический источник имеет очень высокие технологические показатели, поэтому был выбран обращенный вариант - фиксированная расстановка ОПП с заданным диапазоном изменения положения источников. Длина приемной линии составляла 600 м (25 каналов с шагом 25 м). Длина косы выбиралась из соображения сохранения линейности линии приема и возможностью определения координат приемных элементов по двум ее концевым точкам, координаты которых определялись в момент начала и окончания спуска косы. Поскольку положение источников на плоскости определяется прямым измерением, то принятая система позволяет выполнить описание геометрии с необходимой точностью и сформировать систему наблюдения с заданными характеристиками.

С учетом особенностей русла реки задавалась линия профиля, вдоль которой на дно реки опускалась сейсмическая коса и осуществлялось челночное движение источника. Один цикл работ включал в себя установку косы и отстрел расстановки при движении корабля-источника вдоль линии профиля: от первого канала расстановки до удаления 2400 м от его последнего канала. Т.е. корабль-источник проходил около 3000 м на скорости ~ 3.6 км\час с интервалом 30 с осуществляя «взрыв». Интервал между ПВ при этом составлял около 30 м. По завершении отстрела расстановки происходила смотка косы и ее установка по профилю со смешением 600 м относительно предыдущей. В это время судно возвращалось к первому каналу расстановки и выполнялся отстрел следующей расстановки.

В данной системе работы регулярным параметром является только расстановка приборов в пределах одной косы, все остальные параметры: координаты ОГТ, ПВ - образуют хаотическое множество точек, имеющих близкое к равномерному распределение в пределах некоторой окрестности профиля.

На рис. 6.1 представлены схема отработанных профилей и атрибуты одного из линейных профилей. Как видно из приведенной схемы, в тех местах реки, где фарватер прижимается к крутому берегу, подмываемому течением, линия профиля заходит на берег, что свидетельствует о том, что русло реки с момента составления топографической карты (1942 г.) существенно изменило свое положение.

В процессе выполнения полевого эксперимента были получены сейсмические материалы высокого качества (рис.6.2,а,б). На первичных сейсмограммах отмечается значительный уровень низкочастотных помех, эффективно устраняемый применением полосовой фильтрации.

Обработка речных сейсмических данных проводилась на ВЦ ОАО "Сибнефтегеофизика". Материал обрабатывался в комплексе ASPIS (разработка ОАО "Сибнефтегеофизика") под руководством А.А.Евдокимова. Обработка выполнялась по стандартному графу. Отклонение от стандарта связано с дополнительным требованием тщательного позиционирования приемников, поскольку при погружении на дно реки положение последних отличается от расчетного. Данная задача решалась подгонкой координат приемника до совпадения расчетного и фактического годографов прямой волны в водном слое. Кроме того, б)

675703 («}

ЗДОР |6000 (№)

Поле средних точек (А), сисктри удаления (В), кратности (С) по профилю River 1-00.

Рис. 6.1. Схема расположения пунктов возбуждения (а); Атрибуты системы наблюдения по профилю 1 (б).

Рис. 6.2. Сейсмограмма ОГТ до (а) и после (б) корректирующей фильтрации. Фрагмент окончательного временного разреза (в). кривизна реки приводит к рассеиванию поля срединных точек, поэтому при формировании профилей использовалась элементарная площадка ОГП с поперечным размером 500 м, продольным - 12.5 м. В результате была достигнута кратность ОГТ равная в среднем 50.

Результаты работ представлены временными разрезами качество которых сопоставимо с данными наземной сейсморазведки (рис.6.2,в).

6.2. Региональный профиль Карлики-Усть-Вах

Успешно проведенные сейсмические исследования на экватории р. Обь позволили Геофизической службе СО РАН в 2001 году получить заказ Департамента по нефти, газу и минеральным ресурсам Ханты-Мансийского автономного округа на выполнение речного регионального профиля по акватории реки Вах (рис.6.3, 6.4). Обоснованием для постановки работ послужила низкая степень геолого-геофизической изученности восточной части территории ХМАО. Отработка регионального профиля МОГТ Корлики-Усть-Вах общей длиной 609 км выполнена в период с 7 июня по 8 сентября.

Основные технические данные оборудования, применяемого при производстве работ, приведены в таблице 6.1.

Для перемещения источников возбуждения, сейсмических кос и сейсмостанций использовались речные суда буксиры - толкачи с водометными двигателями типа БМ и БТ. Наблюдения вдоль профиля проводились с использованием двух или одной сейсмостанций. Уже на начальном этапе работ выяснилась целесообразность применения достаточно

Основные технические характеристики аппаратуры и оборудования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы являете^ технология создания региональных сейсмогеологических моделей, базирующаяся на: а) современных методах комплексной интерпретации данных сейсмических и скважинных исследований; б) кинематическом согласовании результатов разномасштабных сейсмических исследований; в) подборе трехмерной скоростной модели среды для кинематического согласования сейсмических и скважинных данных. Представление сейсмических и скважинных данных в едином информационном пространстве позволяет получить более ясную и достоверную информацию о геологическом строении недр, оперативно выполнять многовариантный подбор геологических моделей и включать новые данные. Результаты этой работы имеют непосредственное отношение к оценке ресурсной базы территорий, планированию геологоразведочных работ, разработке методов прогнозирования залежей неструктурного типа.

Технология создания обобщающих сейсмогеологических моделей успешно опробована на материалах ряда нефтяных компаний, в том числе: ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Самотлорнефтегаз», ОАО «Хантымансийснефтегазгеология», ОАО «ЮКОС». При участии автора задачи создания объемных сейсмогеологических моделей для территорий Восточной и Западной Сибири нашли отражение в планах исследовательских работ МПР на 2005-2007 г.г.

При объединении разнородных сейсмических временных разрезов и кубов 3D задача построения скоростной модели среды требует предварительной коррекции данных, предполагающей согласование временных разрезов по параметрам модели пересчета волнового поля на единую линию приведения. Единственной информацией, характеризующей несогласованность скоростных моделей верхней части разреза, используемых при обработке сейсмических данных, являются невязки времен отраженных волн в точках пересечения профилей. Поэтому задача кинематического согласования временных разрезов и кубов 3D сформулирована в работе с позиции минимизации невязок вертикальных времен отраженных волн в точках пересечения сейсмических профилей. Доказано, что задача минимизации невязок является составляющей общей задачи коррекции статических поправок по системе пересекающихся профилей (кубов) данных. Практическая важность данного результата определяется возможностью корректного объединения в один проект разномасштабной сейсмической информации, накопленной за все годы исследования. Разработанный способ коррекции реализован в пакет программ, который широко применяется в повседневной практике, так как объединение любых, независимо обработанных блоков сейсмической информации, требует согласования результатов.

Модель поверхностно-согласованных статических поправок для пересчета наблюдений на линию приведения в настоящее время доминирует в практике цифровой обработки. Указанная модель предполагает вертикальность лучей в области ВЧР, что позволяет получить достоверные оценки вертикальных времен отраженных волн. Исследовано влияние на результаты кинематической интерпретации практически важного вида модельных несоответствий - переменного по профилю наблюдений рельефа местности. Установлено, что для модели поверхностно-согласованных статических поправок оценка глубины горизонта в рамках эффективной модели зависит от вариаций рельефа. Получены аналитические выражения коррекции эффективной скорости за «рельеф» и доказано, что решение проблемы корректного учета рельефа существует при определении поправок для выборок трасс ОПВ и ОПП, зависящих от удаления источник-приемник.

Разработка принципиально нового способа компенсации поверхностных неоднородностей разреза существенно расширяет область применимости эффективных параметров для целей структурных построений, что особенно актуально для районов правобережья р. Обь и территорий Восточной Сибири со значительным перепадом рельефа дневной поверхности. Полученные в диссертационной работе результаты привели к более глубокому пониманию роли скоростных и структурных моделей ВЧР и способов пересчета волнового поля на уровень стабилизации скоростей для последующего решения задач кинематической интерпретации с использованием эффективных параметров отраженных волн. Учитывая важность проблемы и полученные эффективные результаты, разработку технологии создания скоростных моделей ВЧР, включающей три вида неоднородностей: рельеф, зону малых скоростей, зону многолетне-мерзлых пород необходимо выполнить в ближайшее время.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Сысоев, Анатолий Петрович, Новосибирск

1. Аронов В.И. Методы построения карт геолого-геофизических признаков и геометризации залежей нефти и газа на ЭВМ, М, Недра, 1990.

2. Аронов В.И., Пороскун В.И. К вопросу о построении карт ошибок интерполяции // Геофизика, 2002, № 2, с. 39-40.

3. Бевзенко Ю.П., Брехунцов A.M., Долгих Ю.Н. Результаты производственного применения технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки // Нефть и газ, 2002, № 1, с. 59-64.

4. Бляс Э.А., Левит А.Н., Ференци В.Н.Метод учета неоднородностей верхней части разреза при обработке данных ОГТ// Направление и методика поисков и разведки нефти и газа (юго-восток Русской платформы), М, Наука, 1985, с. 71-74.

5. Бовенко В.Г. Решение пространственной задачи по криволинейным профилям // Прикладная геофизика, М., Недра, 1966, вып. 48.

6. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике, М., Наука, 1986.

7. Булгакова И.А., Данилов В.И., Короленков М.Т., Орлович М.Т. // Опыт применения способа «замещения слоя» для учета искажающего влияния скоростных неоднородностей, Разведочная геофизика, 1986, Вып. 102.

8. Винер Н. Кибернетика, пер. с англ., М, Наука, 1983.

9. Воеводин В.В. Линейная алгебра, М., Наука, 1980.

10. Володин В.М., Глоговский В.М., Кивелиди В.Х. Количественные методы оценки погрешности сейсморазведки, М., ВНИИОЭНГ, 1975.

11. Гандин Л.С., Каган Р.Л. Статистические методы интерпретации метрологических данных, Л.,Гидрометеоиздат, 1976.

12. Гольцман Ф.М. Статистические модели интерпретации // М., Наука, 1971.

13. Глотов O.K., Косов В.М. Оценка точности построений отражающих горизонтов // Разведочная геофизика, М., Недра, 1972, вып.46, с. 24-31.

14. Глоговский В.М., Хачатрян А.Р., Татаренко Ю.А. Проблема статики анализ существующих методов и новых возможностей // Сборник 2-го научного семинара стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике, т.1, 1982, с. 105-115.

15. Глоговский В.М., Хачатрян А.Р., Татаренко Ю.А. К оценке дефекта системы уравнений коррекции статических поправок // Нефтегазовая геология и геофизика, М, 1983, № 11.

16. Глоговский В.М., Хачатрян А.Р. Коррекция статических поправок без искажения кинематических параметров отраженных волн: Геология и геофизика, 1984, № 10, с. 54-63.

17. Глебов А.Ф. Увязка сейсмических параметров, полученных по системе произвольно расположенных профилей // Геология и геофизика, 1995, №9, с. 112-117.

18. Гольдин С.В., Митрофанов Г.М. Спектрально-статистический метод учета поверхностных неоднородностей в системах многократного прослеживания отраженных волн // Геология и геофизика, 1975, №6, с. 102112.

19. Гольдин С.В. К теории спектрально-статистического метода обработки сейсмограмм // Геология и геофизика, 1976, №1, с. 109-120.

20. Гольдин С.В. Интерпретация данных сейсмического метода отраженных волн, Недра, 1979.

21. Гольдин С.В., Киселева Л.Г., Пашков В.Г., Черняк B.C. Двумерная кинематическая интерпретация сейсмограмм в слоистых средах // Труды ИГФ, вып.808, Новосибирск, Наука, 1993.

22. Дж.С.Девис. «Статистический анализ данных в геологии», Кибернетика, пер. с англ., М., Недра, 1990.

23. Доугерти К. «Введение в эконометрику», Кибернетика, пер. с англ., ООО «Издательский дом ИНФРА-М», Москва, 1999.

24. Завьялов В.А. Об учете неоднородностей верхней части разреза по данным сейсморазведки в широтном приобье // Геофизика, 2004, № 6, с. 611.

25. Зенов А.К. Автоматическое построение и применение корректирующих фильтров по сейсмограммам ОГТ // Сборник 2-го научного семинара стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике, Сейсморазведка, 1982, с. 152-169.

26. Жданович В.В., Ознобихин Ю.В., Монастырев Б.В. Изучение и компенсация искажающих свойств верхней части разреза в сейсморазведке // Геофизика, 1997, № 6, с. 22-36.

27. Интерпретация данных сейсморазведки // справочник, под ред. О.А.Потапова, М., Недра, 1990.

28. В.Х.Кивелиди, М.Е.Старобинец, В.М.Эскин Вероятностные методы в сейсморазведке, М., Недра, 1982, 247 с.

29. Клаербоут Дж.Ф. Теоретические основы обработки геофизической информации с приложением к разведке нефти. Пер. с англ., М., Недра, 1981.

30. Козлов Е., Боуска Дж., Медведев Д., Роденко А. Лучше сейсмики 3D только сейсмика 3D, хорошо спланированная// Геофизика, 1998, № 6, с. 3-15.

31. Козырев B.C., Королев Е.К. Определение и коррекция статических поправок в методике многократного профилирования при наличии протяженных неоднородностей // Регион, пром. и разв. геоф, Обзор ВИЭМС,М, 1979.

32. Козырев B.C., Жуков А.П., Королев Е.К., А.А.Жуков, Шнеерсон М.Б. Учет неоднородностей верхней части разреза в сейсморазведке. М., Недра, 2003, 227 с.

33. Кочнев В.А. Адаптивные методы интерпретации сейсмических данных. Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1988, 152 с.

34. Лаврик А.С, Граништа А.Н. Интерпретационный подход к учету неоднородностей ВЧР при обработке 2D- и 3D- сейсморазведки ОГТ на территории Западной Сибири // Геофизика, 2001, № 1, с. 61-63.

35. Маловичко А.А. Влияние динамических характеристик сейсмической записи на точность определения кинематических параметров отраженных волн // Геофизические методы поисков и разведки нефти и газа, Пермь, 1983, с. 49-60.

36. Масюков В.В., Шленкин В.И., Федоров В.В., Масюков А.В. Методика объективного сравнения методов интерполяции // Геофизический вестник, 2005, № 1,17-21.

37. Милашин В. А. Почему необходимо переобработать и переинтерпретировать данные сейсморазведки, полученные в Западной Сибири в предыдущие годы // Геофизика, 2000, № 4, с. 26-28.

38. Митрофанов Г.М. Анализ влияния поверхностных неоднородностей на спектр сейсмического сигнала // Геология и геофизика, 1975, № 5, с. 133137.

39. Митрофанов Г.М. Совместная оценка линейных факторов в системах наблюдения МОГТ// Применение методов вычислительной математики и математической статистики при цифровой обработке данных сейсморазведки, Новосибирск, ИГиГ СО РАН, 1975, с. 166-186.

40. Митрофанов Г.М. Последовательное уточнение оценок линейных факторов при интерпретации данных сейсморазведки // Геология и геофизика, 1978, № 2.

41. Митрофанов Г.М. Эффективное представление волнового поля в сейсморазведке // Геология и геофизика, 1980, № 4, с. 135-144.

42. Митрофанов Г.М. Псевдоаприорная информация в задаче коррекции частотно-зависимой статики // Математические проблемы интерпретации данных сейсморазведки, Новосибирск, Наука, 1988, с. 57-68.

43. Моисеев Н.Н., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации, М.,Наука, 1978.

44. Мушин И.А., Пожев В.М., Рябухина М.Д., Феллер Г.И. Адаптивный многошаговый алгоритм коррекции статических поправок // Прикладная геофизика, 1978, Вып. 93, с. 59-68.

45. Скидан С.А. О точности сейсмических карт // Прикладная геофизика, вып. 40, М., Недра, 1965, с.84-99.

46. Скидан С.А. Методика оценки точности данных сейсморазведки по сопоставлению с данными бурения // Экспресс-информация / Сер. Регион., разведочная и промысловая геофизика, М., ВНИИОЭНГ, 1971, вып. 87, с. 54-68.

47. Сысоев А.П., Евдокимов А.А. Коррекция формы сейсмического сигнала в MOB на основе спектрально-статистического метода (ССМ) // Геология и геофизика, 1986, № 5, с.94-103.

48. Сысоев А.П. Анализ устойчивости оценивания статических и кинематических параметров в MOB // Математические проблемы интерпретации данных сейсморазведки, Новосибирск, Наука, 1988, с. 169174.

49. Сысоев А.П., Митрофанов Г.М. Коррекция статических поправок при обработке многократных площадных систем наблюдения МОГТ // Геология и геофизика, 1989, № 12, с. 114-121.

50. Сысоев А.П. Коррекция статических поправок по системе пересекающихся профилей // Геофизика, 1998, № 4, с.30-41.

51. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Милокумов Ю.В., Кузнецов В.А. Статистические модели кинематической интерпретации по системе скважинных данных // «Геомодель 2000», Тез. докл. науч.-практ. конф, М., изд-во МГУ, 2000, с. 34-36.

52. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Кузнецов В.А. Анализ эмпирических зависимостей h(t) для повышения точности структурных построений // Геофизика, 2001, спец. Выпуск, с.67-72.

53. Сысоев А.П., Новокрещин А.В. Статистические модели интерпретации по совокупности сейсмических и скважинных данных // Геофизика, 2001, № 1, с. 31-41.

54. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Громова З.И. Методика структурных построений в условиях латеральной скоростной неоднородности ВЧР Самотлорского лиценционного участка // «Геомодель 2001», Тез. докл. науч.-практ. конф, М., изд-во МГУ, 2001, с. 27-29.

55. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Милокумов Ю.В., Кузнецов В.А. Статистические модели кинематической интерпретации по системе скважинных данных // «Геомодель 2000», Тез. докл. науч.-практ. конф, М., изд-во МГУ, 2000, с. 34-36.

56. Сысоев А.П., К вопросу о моделях коррекции динамики сейсмических наблюдений МОГТ // Геофизика, 2004, № 4, с. 7-12.

57. Сысоев А.П., Янивец Р.Б. Влияние рельефа на оценки кинематических параметров отраженных волн // Геофизический Вестник,2004, № 12, с.10-15.

58. Сысоев А.П. Метод кинематического согласования временных разрезов обобщающих сейсмических проектов // Геофизический Вестник,2005, № 3, с.8-14.

59. Сысоев А.П. Внутренний критерий точности структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных // Геофизический Вестник, 2005, № 6, с.7-13.

60. Сысоев А.П., Ухлова Г.Д. Объемные сейсмогеологические модели -современный формат представления геологических моделей регионального уровня // ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА и разработка нефтяных месторождений, М., ВНИИОЭНГ, 2005, № 11, с.22-28.

61. Пузырев Н.Н. О связи между густотой сети наблюдений и сечением геофизических карт // Прикладная геофизика, Гостоптехиздат, 1957, вып. 18.

62. Пузырев H.H. Двумерные временные поля отраженных волн// Геология и геофизика, 1973, № 1, с.94-103.

63. Пузырев Н.Н. О моделях в разведочной сейсмологии // Геофизика, 2001, № 5, с.10-19.

64. Турчин В.Ф., Козлов В.П., Малкевич М.С Использование методов математической статистики для решения некорректных задач // Успехи физических наук, 1970, Т. 102, вып.З.

65. Урупов А.К., Кондратович Д.В. Основы теории комбинированной обработки спектров сейсмических записей для определения свойств геологического разреза//Прикладная геофизика, 1976, вып. 82, с. 27-44.

66. Фуркалюк Ю.В., Дьяконов Г.В. Влияние локальных неоднородностей среды на результаты погоризонтного анализа скоростей // Прикладная геофизика, 1978, Вып. 93, с. 26-34.

67. Хачатрян А.Р. О свойствах интерполяционной модели при коррекции статических поправок // Нефтегазовая геология, геофизика и бурение, 1984, № 5.

68. Шварцман Ю.П. Алгоритм определения статических временных сдвигов сейсмических трасс // Прикладная геофизика, 1978, вып. 93, с. 6467.

69. Шварцман Ю.П. Коррекция длиннопериодных составляющих статических поправок при сейсморазведке по методу МОГТ // Геология и геофизика, 1979, № 6, с. 88-98.

70. Шленкин В.И. Федоров В,В„ Масюков А.В., Масюков В.В., Об оценке точности корреляционного прогнозирования параметров геологического разреза // Геофизический вестник, 2004, № 4, с. 19-22.

71. Шмелев А.К. Методика сейсморазведочных работ на реках //Геофизическая разведка, Госпоптехиздат, 1960, вып.1, с. 13-25.

72. Berryhill J.R. Wave equation datuming before stack // Geophysics, 49, 1984, P. 2064-2067.

73. Cary P.W. Lorenz G.A. Four component surface-cosistent deconvolution // Geophysics, 58,1993, P. 383-392.

74. Berryhill J.R. Submarine canyons: velocity replacement by wave equation datuming before stack// Geophysics, 51, 1986, P. 1572-1579.

75. Gesbert S. From acquisition footprint to true amplitude // Geophysics, 2002, 67, 3, P. 830-839.

76. Hileman J.A. Embree P., Pflueger J.C. Automated static correction// Geophysical Prospecting, 16, 1968, P. 326-368.

77. Cuimbois G. Stoffa P.L. Surface-consistent deconvolution in the log\Fourier domain // Geophysics, 57,1992, P. 823-840.

78. Bevs D. Data parallel wave equation datuming with irregular acquisition topography, In 63th Ann. Int Mtg. SEG, Expandet Abstracts, 1993, P. 197-200.

79. Booker A.H. Linville,A.F., Wason C.B. Long wavelength static estimation // Geophysics, 41, 1976, P. 823-840.

80. Doornenbal H. Atlas project reveals subsurfase of the Netherlands // First Break, EAGE, V.23, 2005, P. 87-89.

81. Disher D.A. Naquin P.J. Statistical automatic atatics analysis// Geopgysics, 35, 1970, P. 574-585.

82. Levin, S. Surface-consistent deconvolution // Geophysics, 54, 1989, P. 1123-1133.

83. Morley L. Claerbout J. Predictive deconvolution in shot-receiver space // Geophysics, 48, 1983, P. 515-531.

84. Pebesma E.J. Mapping Groundwater Quality in the Netherlands // volume 199 of Netherlands Geographical Studies, Utrecht University, 1996, //www.geog.uu.nl./ngs/ngs.html.

85. Taner M.T. Larner K., Alhilali K.A. Estimation and correction of nearsurfase time anomalies // Geophysics, 39, 1974, P. 1513-1516.

Информация о работе

Сысоев, Анатолий Петрович
доктора технических наук
Новосибирск, 2005
ВАК 25.00.10

Диссертация

Технология построения объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы