Рег. волны помехи при сейсморазведке МОВ 6 страница

Геологические объекты – это геологические тела (статистические системы) и процессы их формирования (динамические системы). Под геологическим телом понимают часть статического геологического пространства, ограниченного геологическими границами, внутри которого остаются постоянными или плавно меняются те свойства или их характеристики, по которым определены границы этого тела. Существует иерархия геологических тел различного ранга: минерального, породного, формационного, геосферного, планетного. Геологические тела каждого ранга можно считать телами-системами, то есть динамическими множествами взаимосвязанных элементов, находящихся в определенных устойчивых отношениях.

Седиментационный комплекс представляет собой стратиграфическую единицу, сложенную согласной последовательностью генетически взаимосвязанных слоев и ограниченную в кровле и подошве несогласиями либо соответствующими им согласными поверхностями. Любой седиментационный комплекс несет в себе хроностратиграфическую информацию, поскольку он отлагался в течении некоторого интервала геологического времени, определяемого возрастом граничных слоев этого комплекса, там, где его границы согласно залегающим поверхностям. В то же время там, где границы представлены несогласиями, возрастной диапазон слоев внутри комплекса может в различных местах быть разным. Согласно залегающая часть границы комплекса представлена практически синхронной поверхностью, поскольку длительность перерыва не поддается строгой оценке. Физические поверхности, разделяющие группы слоев или отдельные пласты и прослои внутри какого-либо комплекса, являются, по существу, синхронными границами.

Согласно опрделению Н.С.Шатского, осадочными формациями называют естественные комплексы, сообщества, ассоциации горных пород, отдельные члены которых (породы, пачки пород, свиты, отложения) парагенетически связаны друг с другом как в латеральных, так и в вертикальных направлениях, то есть формационные объекты – это геологические тела наподобие минералов и пород, в естественную характеристику которых входят размер, форма, характер контактов, внутреннее строение, вещественный состав, соотношение с другими телами и т.д. Данное определение легло в основу (петрофизического, фациального, парагенетического) подхода к выделению формационных объектов (ФО). Формация – это комплексы пород, парагенетически взаимосвязанных между собой и дающих возможность по одному компоненту судить о наличии другого.(опред. Куражковской Е.А.)

Одним из основных общих свойств осадочных формационных объектов является слоистость. Упорядоченное строение осадочных толщ, выражается в закономерном повторении в разрезе определенного набора пород. Причиной этой упорядоченности являются периодические или циклические изменения условий седиментации. Цикличность строения присуща всем без исключения генетическим типам осадочных толщ. Цикличность обусловлена законом миграции фаций больше известного в литературе как закон Головкинского-Вальтера. Суть его заключается в следующем: “вертикальная стратификация пород в разрезе (в пределах единого седиментационного цикла) должна повторять латеральное расположение фациальных зон вкрест простирания береговой линии бассейна седиментации”. На рис.5.1. Схематично показан переход латеральных фациальных зон в вертикальные. Циклит – целостная (прежде всего во времени) солевая система, для которой характерна определенная связь ее элементов (слоев) во времени их образования, непрерывность их следования. Циклиты выделяются по характеру направленности непрерывного изменения существенных свойств от слоя к слою снизу вверх в вертикальном разрезе. Одним из важнейших признаков является характер границ (перерывов) между слоями. Внутренние границы циклитов менее резкие по сравнению с внешними. В каждом циклите предполагается не менее двух связанных слоев. Выделяют трансгрессивные, регрессивные (рис.5.1), трансгрессивно-регрессивные, регрессивно-трансгрессивные циклиты (циклы).

Цикличность строения осадочных образований является процессом периодического изменения условий осадконакопления, обусловленного в первую очередь трансгрессивно-регрессивным режимом развития седиментационного бассейна. Трансгрессии и регрессии связаны с разными геологическими явлениями. Это космические, климатические, эвстатические, тектонические, седиментологические факторы циклообразования. Совокупное их взаимодействие приводит к формированию в разрезе устойчиво повторяющихся и генетически обусловленных наборов пород (циклов, циклитов).

Сейсмогеологическими объектами являются волновые сейсмические поля, которые контролируются рядом факторов: геологических,методических, технологических. В благоприятных условиях определяющим фактором является геологическое строение. Поэтому на всех этапах интерпретации следует различать собственно геологические объекты и прогнозируемые по сейсмическим данным сейсмогеологические объекты, так как соотношения между ними далеко не всегда однозначны. Сейсморазведка является методом изучения геологических объектов надпорного уровня, позволяющая картировать в волновых полях границы пластообразных тел, седиментационных комплексов, формационных объектов, разрывных нарушений, участки разуплотнения горных пород (зоны трещиноватости, зоны аномально высоких пластовых давлений) и т.д., другими словами картировать слоистость (границы слоев) либо аномалии в ее распределении по разрезу. При изучении геологических объектов породного уровня (минералы, породы) необходимо изучать парагенезисы минералов, что выходит за рамки геофизических методов.

Отображение циклита в сейсмическом волновом поле называют сейсмоциклитом.

Сейсмофация или сейсмофациальная единица – это картируемое трехмерное пространство сейсмического волнового поля, характеризующееся определенными параметрами (конфигурация отражающих границ или осей синфазности, непрерывность, амплитудные, частотные характеристики или интервальные скорости), отличающимися от параметров соседних сейсмофациальных единиц или от соседних объемов волнового поля.

Сейсмический комплекс – это изображение в сейсмических параметрах осадочного комплекса. К границам сейсмокомплексов приурочены наиболее устойчивые и динамически выраженные отражающие горизонты. Сейсмокомплексы имеют различные размеры и ранжируются согласно им на региональные, субрегиональные, зональные, локальные.

Основы многоволновой сейсморазведки (3D-3C).

Для увеличения эффективности сейсмических исследований и получения наиболее полных сведений о среде необходима совместная обработка и интерпретация волн разных типов. Такое комплексирование получило название многоволновой сейсморазведки (МВС), в основе которой заложен скалярный подход к выделению волн различной поляризации.

Преимущества совместного использования продольных и поперечных волн связаны с возможностью более однозначного определения свойств пород, прогноза литологии, выявления трещиноватости, оценки свойств флюидов по всему месторождению. Для обоснования скоростной модели среды, идентификации вскрываемых литологических разрезов и сейсмических данных, расшифровки характера регистрируемого при наземных наблюдениях волнового поля, детализации строения околоскважинного пространства предлагается проведение комплекса сейсморазведочных работ, включающего трёхкомпонентные наземные и скважинные исследования.

Перед сейсморазведкой ставятся новые нетрадиционные задачи, связанные, во-первых, с поиском зон повышенной трещиноватости и, во-вторых, с количественной оценкой преимущественной ориентации и плотности трещин, величины трещинной пористости. Успешное решение этих задач позволит оптимизировать систему разработки залежи, в том числе с помощью горизонтальных скважин.

Следует отметить, что с помощью стандартных сейсмических исследований удалось только изучить структуру основных горизонтов и определить значения осредненных пластовых скоростей продоль­ных волн.

При решении этих задач эффективным может оказаться совместное использование волн с различным типом поляризации колебаний: продольных, поперечных и обменных. Особое значение имеет привлечение поперечных и обменных волн для изучения анизотропных свойств геологического разреза, связанных с тонкой слоистостью, упорядоченной трещиноватостью. Возможность изучения по данным многоволновой сейсмики преобладающей трещиноватости и объёмной плотности трещин считается наиболее важным её преимуществом.

Одним из перспек­тивных направлений является применение обменных PS-волн, для возбуждения которых могут быть использованы те же ненаправленные источники, что и для продольных, и которые по опыту сейсморазведочных работ имеют доста­точную интенсивность.

Предпосылками для использования обменных PS-волн является особенности геолог-го разреза, характери­зующегося наличием контрастных акустических границ и пространственный анализ волновых полей, наблюдаемых во внутренних точках среды.

Использование трёхкомпонентных сейсмоприёмников позволяет получать больший объём сейсмической информации.

Трёхкомпонентные наблюдения дают не только опорную информацию для корректной интерпретации сейсмических материалов, но и используются для решения литолого-стратиграфических и промысловых задач изучения продуктивных коллекторов. Метод наземной МВС совместно со скважинными наблюдениями может использоваться для решения следующих задач:

1) определение скоростей распространения, частотного состава, затухания и пространственной поляризации продольных (Р) и поперечных волн;

2) стратиграфическая привязка отражающих горизонтов на Р – и PS-волнах и их отождествление с данными промысловой геофизики;

3) изучение геологического строения, физических свойств и напряжённого состояния геологического разреза;

4) прогнозирование характера флюидонасыщения коллекторов по данным коэффициента Пуассона;

5) изучение на поперечных волнах анизотропии гео­логического разреза;

6) мониторинг изменения физ. характеристик нефтяных пластов и контроль процессов разработки нефтегазовых месторождений путём проведения повторных наблюдений методами МВС и ВСП;

7) изучение на трёх компонентах волнового поля во внутренних точках среды с целью определения кинематических и динамических характеристик волн различной поляризации установление их связи с литолого-фациальными и коллекторскими свойствами продуктивных горизонтов.

2. Уравнение Гельмгольца, комплексная диэлектрическая проницаемость в этих уравнениях.

то уравнения в рабочем виде будут иметь вид:

3. Сейсмические комплексы осадочного чехла Западной Сибири

В стратиграфическом наиболее полном разрезе осадочного чехла северной части ЗС выделяются следующие сейсмические отражающие реперы: А, IIв, IIб, IIа, Iг, Iв, Iб, Iа, Т₄¹, Т₄, Т₃, Т₂, Т₁, Б, Бя, В₅, В₄, В₃, В₂, В₁, В₀, В, М^I, М, Г₃, Г₂, Г₁, Г, С₄, С₃, С₂, С₁,

Помимо региональных сейсмических реперов, расчленяющих осадочный разрез на 32 сейсмических комплекса [СК], выделяются дополнительно не менее 30-40 зональных сейсмических границ, которые ограничивают меньшие по размерам сейсмические комплексы. Сейсмические реперы от Ia до А на севере бурением не вскрыты, они размещаются в низах юрских, в триасовых и палеозойских отложениях. Отражающие границы в интервале от Т₄ до С принадлежат юрско-меловым отложениям и могут быть стратифицированы с использованием данных бурения.

Доюрские осадочные отложения распространены главным образом в северной и арктической части Западно-Сибирского осадочного бассейна, где выполняют центральную депрессию Западной Сибири, и, вероятно, продолжаются в осевой части Енисей-Хатангского регионального прогиба далеко на восток.

Подошва юрских отложений на севере ЗСН остается однозначно не установленной. Наиболее распространено представление, что выразительное структурное несогласие между ОГ Iв и Ir относится к внутритриасовым и разделяет индские и оленёкские отложения. Однако многочисленные несогласия в триасовой толще, а также горизонты триасовых эффузивов и траппов, отмеченные на южных склонах Таймыра, в Уренгойской сверхглубокой скважине, на Тагринской и других площадях, еще не согласованы с поведением опорных отражающих сейсмических границ. Видимо, к нижней части юрских отложений и верхам триаса приурочена толща субпараллельных сильных отражений Iа-Т₄¹-Т₄, обладающая характерными сейсмическими признаками морских и частично глубоководных отложений. Ареалы развития этой толщи и ее латеральная изменчивость изучены недостаточно. Несомненно она развита в Пендомаяхской впадине, на Тазовском полуострове, на большей части Гыдана, в средней части Ямала. Развитие глубоководных юрско-триасовых отложений в более южных районах Западной Сибири проблематично. Мощность этих морских толщ достигает 1000-2000 м, они быстро выклиниваются на границах широтных и субмеридиональных прибортовых и внутренних ступеней.

В заведомо юрских толщах выше репера Т₄ установлено развитие открыто-морских и шельфовых отложений, которые в северных и арктических районах объединяются в большехетскую серию. Толщина сейсмического комплекса между ОГ Т₄ и Т₂ варьирует от 200 до 1500 м, выклиниваясь полностью на выступах фундамента и достигая максимальных величин к востоку от Пурской зоны прогибов.

Значительный интерес представляет сейсмокомплекс Т1-Б, характеризующий верхнеюрские (келловей-кимериджские) отложения. Мощность комплекса в западных районах составляет 50-200 м, достигает 250-500 м к востоку от Часельско-Харампурской зоны. В состав комплекса входит шельфовая васюганская свита, свидетельствующая о формировании режима открытого моря, и верхняя часть тюменской свиты. Судя по формам сейсмических фаций (округлые и слабо вытянутые зоны, выпуклые вверх линзы), значительная часть комплекса сложена авандельтовыми образованиями, остающимися слабоизученными. Авандельты этого комплекса развиты только в восточных районах ЗС. В сечениях широтными профилями авандельтный комплекс имеет линзовидно-клиновидный облик, уменьшаясь в мощности на запад и северо-запад от 0,2-0,3 с до полного выклинивания под горизонт Б.

В верхней части юрских отложений на огромной территории картируется опорный сейсмический репер Б, отличающийся аномально высокой интенсивностью и преимущественно 1-2 фазной низкочастотной сейсмической записью. Этот горизонт приурочен к пачке темных битуминозных глин,

Волжско-неокомская некомпенсированная депрессия заполнялась постепенно с юго-востока на запад и северо-запад клиноформами. Сейсмические комплексы клиноформ подстилаются снизу опорным репером Б. В надбаженовских частях клиноформ выделяют песчано-алевролитовые образования, ачимовские отложения.

Сейсмические комплексы апт-верхнемеловых отложений исследованы довольно обстоятельно. Комплекс реперов М-М¹ прослеживается по разрезу на большей части ЗС и рассматривается как образец покрова выравнивания, формировавшегося в основном в приморско-континентальных и лагуно-пляжевых условиях. Репера М-М^I приурочены соответственно к подошве и кровле аптских отложений.

Отражающий горизонт Г имеет свойства репера в северных и полярных районах ЗС. Комплекс М^I-Г (альб-сеноман) отображает строение газоносных толщ. По горизонту Г закартированы антиклинальные структуры Уренгойского района и центральных частей Надым-Тазовской синеклизы. Горизонт Г приурочен к подошве трансгрессивной глинистой пачки турона, под которой выделяются наклоненные на запад зональные отражения Г₁, Г₂, Г₃, прослеживаемые субмеридиональными полосами шириной 100-150 км в глинисто-алевролитовых породах хантымасийской свиты.

Наклонные отражающие горизонты С₁-С₄ отображают границы, связанные с цикличностью осадконакопления в верхнемеловом некомпенсированном седиментационном бассейне.

Способы формирования динамических глубинных изображений (миграционные преобразования).

Миграция или сейсмический снос применяется для восстановления истинного положения границ, т.к. при больших углах наклона отражающих границ происходит смещение точки ОСТ вверх по восстанию ОГ. Миграция – это пересчет волнового поля в нижнее полупространство. Она позволяет учесть сейсмический снос и уменьшить зону Френеля, т.е. значительно повысить латеральную разрешающую способность.

Способы формирования глубинных изображений основаны на продолжении волнового поля во внутренние (глубинные) точки среды. Это аналог оптической и акустической голографии (отличия: неоднородные среды, скорости заранее неизвестны, наличие волн-помех). Все способы основаны на решении скалярного волнового уравнения. Неоднородность учитывают эвристическими приёмами.

При этом принимаются следующие эвристические до­пущения:

1. Сейсмическое волновое поле эквивалентно полю ги­потетических волн с источником во внутренней точке сре­ды с амплитудой, пропорциональной акустической конт­растности отражающих и дифрагирующих объектов.

2. Гипотетическое поле не содержит волн, удаленных от поверхности, многократных волн не образуется, вторич­ное излучение отсутствует.

3. Поле гипотетических волн подчиняется скалярному волновому уравнению и граничным условиям

u(х, у, z, t)=f(x, у, t) du/dz=0 при z=0.

Способы исходят из трёх вариантов задания t_n и v_m в зависимости от используемого варианта формирования изображений, либо мнимых источников, либо точек дифракции и отражения.

I. Интегрально-дифракционные способы.

1)Трёхмерная миграция исходных сейсмограмм. Все интегрально-дифракционные способы в пространственно временной области основаны на обращённом преобразовании Кирхгофа.

Алгоритм решения состоит из 3 операций:

а) трансформация трасс в сейсмограммы ОТВ, учёт геометрического расхождения;

б) суммирование трасс (Д-преобразования). Также наз. суммирование по поверхности;

в) дифференцирование трасс по Z глубине. Эта операция позволяет повысить уровень высокочастотных составляющих в спектре изображения.

2) Миграция трасс временного разреза ОГТ. Это формальное применение обращённых преобразований Кирхгофа, когда предполагается, что трассы располагаются только на линии профиля. (Д-преобразование). Для устранения искажений профильную апертуру преобразуют в площадную.

II. Дифракционно-лучевые способы. В них интегрально-дифракционные решения волнового уравнения сочетаются с лучевыми представлениями кинематической сейсмики (применяется в случае неоднородных сред).

1) Миграция временных разрезов в среде со средней скоростью. Используются развёрнутые по профилю графики средней скорости. Далее для каждой апертуры ведётся расчёт с использованием дифракционных алгоритмов.

2) Миграция временных разрезов ОГТ в рамках пластовой модели с учётом преломления лучей. Учёт смещения и разнесение сигналов в точки отражения и дифракции выполняют путём трассирования (с учётом преломления) лучей нормально-восходящих к плоскости наблюдений.

3) Послойная (ступенчатая) миграция временного разреза. При этом пересчёт волнового поля ведут с поверхности одного слоя на поверхность нижнего слоя.

III. Спектральные способы.

1) Миграция с использованием одномерных спектральных преобразований. Нужно найти спектры сейсмотрасс на основе прямого Фурье-преобразования, перемножить спектры с частотными характеристиками Н(w), выполнить интегрирование произведения и выполнить обратное Фурье-преобразование результата.. Это миграция удобна для учёта скоростной неоднородности и поглощения.

2) Миграция волнового поля на основе трёхмерных спектральных преобразований.

IV. Способ конечных разностей (Клаербаут). Для решения волнового уравнения используют граничные условия. Для обеспечения устойчивого решения прибегают к решению упрощённых уравнений (например, уравнение Лапласа). Искажения при углах до 15° считаются недействительными.

Принципы расчета неустановившихся полей, использование интегрального преобразования Фурье.

Одним из наиболее эффективных способов анализа неустановившегося поля является спектральный метод, основанный на применении интегрального преобразования Фурье:

а) режим работы источника – кратковременные импульсы (описывается δ-функцией Дирака).

в этом случае используется преобразование Фурье:

б) режим работы источника – ступенчатый ток (описывается η-функцией Хевисайда)

в этом случае используется преобразование Фурье:

где F(ω) – спектральная функция, представляющая собой соответствующее решение гармонической задачи для электрического или магнитного диполя со спектральным моментом М = I_o·AB или M = I_оQ, I_o – амплитуда тока в источнике.

Общие представления о прогнозировании геологического разреза (цели и задачи, принципиальная схема комплексирования ГИС-сейсморазведка, основные подходы и методики ПГР)

При геофизических исследованиях на нефть и газ одно из центральных мест занимает комплекс «ГИС – сейсморазведка». Методы ГИС обеспечивают детальное изучение разреза по вертикали, а сейсморазведка – непрерывность прогнозирования по горизонтали.

Принципиальная обобщенная схема комплексирования ГИС – сейсморазведка включает следующие процедуры:

- по результатам скважинных исследований строят одномерные модели, содержащие набор геологических и петрофизических параметров, позволяющих объяснить основные закономерности волновой картины, регистрируемой на поверхности;

- далее следует привязка полученной модели к сейсмическому разрезу;

- затем по данным сейсморазведки осуществляется экстраполяция одномерных петрофизических моделей на всю исследуемую площадь.

Специфика увязки данных ГИС и сейсморазведки заключается в том, что наблюдаемые эффекты представлены как функции от физически различных аргументов: данные ГИС – функция глубины, данные сейсморазведки – функция времени. Увязка осуществляется посредством перевода данных ГИС во временной масштаб. Для этой цели используется вертикальный годограф продольных волн.

В настоящее время существует много методик комплексирования ГИС – сейсморазведка, объединенных по функциональному признаку названием – Прогнозирование геологического разреза (ПГР)

Прогнозирование геологического разреза – это программно – методический комплекс средств специальной совместной обработки и интерпретации данных сейсморазведки и геофизических методов исследования скважин с целью определения вещественного состава осадков, выявления и оценки продуктивных толщ и их нефтегазоперспективности. Главной особенностью ПГР является то обстоятельство, что при интерпретации основным объектом изучения являются не отдельные сейсмические границы, а часть геологического разреза осадочной толщи. C помощью программно – методического комплекса ПГР можно решать следующие задачи:

ü выполнять детальное расчленение слоистых неоднородных осадочных толщ;

ü делать прогноз вещественного состава осадков,

ü осуществлять прогноз коллекторских свойств песчаных тел,

ü вести поиски и разведку неантиклинальных ловушек,

ü давать прогноз пологих структурно – литологических ловушек

ü выполнять прогнозирование вещественного состава разреза в точках заложения глубоких разведочных скважин,

ü осуществлять сейсмостратиграфическое прогнозирование нефтеперспективных объектов.

Теоретико – методическую основу ПГР составляет главным образом, следующие алгоритмы преобразования информации:

- восстановление амплитуд сейсмических записей;

- динамического анализа сейсмической записи;

- псевдоакустического преобразования записей;

- комплексного использования данных каротажа скважин.

Методику ПГР по данным сейсморазведки можно условно представить как двухэтапную процедуру:

1) переход от сейсмической записи к вектору параметров сейсмической записи – этап описания;

2) переход от вектора параметров сейсмической записи к вектору параметров геологического разреза – этап диагноза (геологическая интерпретация).

В зависимости от особенностей реализации этих этапов и различают методики ПГР:

а) традиционный, когда от параметров сейсмической записи переходят к физическим параметрам разреза: (подэтап1 – физическая интерпретация), а затем уже от физических параметров переходят к геологическим параметрам (подэтап2);

б) нетрадиционный, когда от параметров сейсмической записи переходят сразу к геологическим параметрам.