Сейсморозвідка

Сейсмічний метод розвідки ґрунтується на вивченні розповсюдження в земній корі пружних хвиль, що збуджуються вибухом або ударом. Пружні хвилі, проникаючи в товщу земної кори, натрапляють на своєму шляху на породи з різними фізико-механічними властивостями. На кожній межі порід такі хвилі частково відбиваються, а частково заломлюються і повертаються на поверхню, де реєструються сейсморозвідувальною станцією. Тут вони підсилюються, частково відфільтровуються від завад і записуються в цифровому вигляді на магнітних носіях. Параметри зареєстрованих сейсмічних хвиль (амплітуд, частот), час їхнього пробігу і швидкість розповсюдження дає можливість визначити властивості та склад порід, а також глибину залягання сейсмічних меж та їхню морфологію. Ця інформація дозволяє виясняти картину геологічної будови району.

Сейсморозвідка займає провідне місце серед геофізичних методів, що застосовуються при пошуках нафти і газу, як за роздільною здатністю і глибинністю досліджень, так і за різноманітністю геологічних завдань, що вирішуються з її допомогою.

При нафтогазопошукових роботах сейсморозвідка використовується для розв’язання таких геологічних завдань:

а) сейсмогеологічне районування територій і комплексів гірських порід;

б) картування геологічних меж в осадовому чохлі і консолідованій корі;

в) вивчення рельєфу поверхні кристалічного фундаменту;

г) виявлення і детальне обстеження пасток нафти і газу (структурних та інших);

д) прогнозування геологічного розрізу;

е) прямі пошуки нафти і газу та оконтурення виявлених покладів;

є) виявлення тектонічних порушень тощо.

У сейсморозвідці розрізняють два основних методи: метод відбитих хвиль (МВХ) і метод заломлених хвиль (МЗХ). Серед модифікацій цих методів можна виділити такі: за умовами проведення спостережень (наземна, морська, свердловинна сейсморозвідки); за способом спостережень (на профілі, в точці); за типом використаних хвиль (методи поздовжніх, поперечних хвиль); за частотним діапазоном реєстрованих коливань (низькочастотна – 25–30 Гц, середньочастотна – 30–80 Гц, високочастотна – більше 80 Гц); за способом реєстрації – цифрова.

Метод відбитих хвиль (МВХ) ґрунтується на реєстрації сейсмічних хвиль, що відбились від меж розділу двох середовищ з різним хвильовим опором (акустичною жорсткістю). МВХ проводять вздовж профілів, на яких через певний інтервал розташовані пункти збудження сейсмічних хвиль і приймачі коливань. Сейсмічні хвилі збуджуються вибуховими зарядами, які розташовують на поверхні, у свердловинах, у воді або невибуховими джерелами (вібраційними або імпульсними). Сейсмічні хвилі, що відбились від меж розділу, реєструються сейсмоприймачами, які перетворюють коливання в електричні сигнали, що передаються по кабелю на сейсмостанцію, де вони після фільтрації і перетворення записуються у вигляді сейсмограм. Сейсмоприймачі розміщують поодинці або групами, починаючи від пункту збудження і відносять від нього на віддаль, що залежить від нахилу відбиваючих поверхонь і глибини дослідження. Сейсмічні спостереження методом відбитих хвиль проводять переважно на паралельних прямолінійних профілях, що проходять навхрест домінуючому простяганню пластів. При цьому з допомогою допоміжних профілів з’єднують всю систему в замкнуті полігони.

Результатами сейсморозвідки методом МВХ є часові сейсмічні розрізи (профілі) і структурні карти або структурні схеми. Часовий сейсмічний розріз є сукупністю часових ліній пробігу відбитих хвиль від земної поверхні до границь відбиття і назад у координатній системі х, t₀. На часовому розрізі лінії t₀ (осі синфазності) є аналогами горизонтів відбиття. Сейсмічний розріз являє собою вертикальний переріз верхньої частини земної кори по лінії виконаних спостережень, на якому показані сліди перетину цієї площини з усіма відбивними горизонтами і окремими відбивними площадками. Якщо на такому розрізі будуть показані межі між окремими стратиграфічними комплексами і зроблені узагальнення одержаних даних, то така побудова називається сейсмогеологічним розрізом (профілем).

На сейсмічних розрізах виділяються розрізнені, спорадично розподілені відбивані площадки різної протяжності і відбивні горизонти, що безперервно корелюються. Такі горизонти називаються опорними сейсмічними горизонтами і часто вони ідентифікуються з певними геологічними межами. Якщо такі горизонти не виділяються через геологічні або методичні причини, то в результативних розрізах за сукупністю розрізнених площадок і у відповідному глибинному інтервалі проводиться умовний сейсмічний горизонт, який прив’язується до якої-небудь геологічної межі.

Структурну карту за даними сейсморозвідки складають по одному із опорних (відбивних) сейсмічних горизонтів, що виявлені на обстеженій території. Похибки при побудові сейсмічної структурної карти виникають, головним чином, із-за похибок визначення глибин залягання опорного горизонту, які при сприятливих умовах можуть не перевищувати 1–2 %. Більш значні похибки можуть виникати в процесі кореляції спостережень в результаті неусвідомленого переходу з одного сейсмічного горизонту на інший. В такому випадку розуміння геологічної будови надр може бути сильно спотворено. Уникнути такої похибки допомагає безперервність спостережень і ув’язка одержаних даних по замкнених полігонах.

Структурна схема зображує умови залягання групи більш-менш паралельних площадок, усереднених у вигляді умовного сейсмічного горизонту. Тому точність структурної схеми нижча точності структурної карти. Проте досвід робіт в різних регіонах показує, що структурні побудови по умовному горизонту часто-густо задовольняють потребам при нафтогазопошукових роботах.

Крім традиційних структурних побудов, матеріали МВХ використовують при вирішенні різних завдань, пов’язаних з прогнозуванням геологічного розрізу (літологія, колекторські властивості, пряме виявлення покладів вуглеводнів та ін.), при вивченні тонкошаруватих середовищ, пошуків та розвідки неантиклінальних пасток нафти і газу. Новітні способи візуалізації і цифрова обробка одержуваної інформації забезпечує якісно новий рівень методів геологічного аналізу при інтерпретації сейсмічних даних.

Для вирішення пошукових завдань в різних сейсмогеологічних умовах розроблено цілу низку модифікацій МВХ: метод загальної глибинної точки, метод регульованого спрямованого прийому та ін.

Метод загальної глибинної точки (МЗГТ) ґрунтується на використанні системи багаторазових перекриттів з наступним сумуванням (накопиченням) відбиттів від загальних ділянок межі при різному розташуванню джерел збудження і приймачів. Головна перевага МЗГТ полягає в можливості підсилення однократно відбитих (корисних) хвиль на фоні багатократних хвиль (перешкод), які ускладнюють процедуру і знижують достовірність виділення корисних сигналів при сейсморозвідці глибин більше 3–4 км. МЗГТ є провідним при пошукових роботах і найбільш ефективний в платформних районах з пологим заляганням пластів, при вивченні будови глибокозалягаючих і складнопобудованих комплексів, зон стратиграфічних незгідностей і виклинювання, а також при пошуках покладів вуглеводнів.

Метод регульованого спрямованого прийому (МРСП) ґрунтується на змінному різночасовому сумуванні відтворених сейсмічних записів із змінною частотною фільтрацією, орієнтованою на виділення високочастотних складових. Метод дозволяє розщепити інтерференційний хвильовий запис на складові її елементарні плоскі хвилі, що прийшли на базу спостереження з різних напрямів.

Метод ефективний при вивченні складнопобудованих геологічних об’єктів: солянокупольних структур, рифових масивів, районів з чітко вираженою складчастістю, зон виклинювання, а також при виділенні і трасуванні тектонічних порушень.

Метод заломлених хвиль (МЗХ) ґрунтується на реєстрації і вивченні хвиль, які заломлюються в земній корі в пластах, що характеризуються підвищеною швидкістю розповсюдження сейсмічних хвиль і проходять в них значну частину шляху. Основна модифікація МЗХ – кореляційний метод заломлених хвиль (КМЗХ), в якому використовується кореляційний принцип виділення і простеження заломлених хвиль не тільки перших, але і в наступних вступах. При інтерпретації даних МЗХ визначають час пробігу заломленої хвилі від джерела її збудження до пункту реєстрації, вираховують глибину залягання, нахил поверхні пластів з підвищеною швидкістю і величину цієї швидкості.

МЗХ застосовується при регіональних дослідженнях будови земної кори (вивчення рельєфу поверхні кристалічного фундаменту, структури осадової товщі) на глибині до 10–20 км, при трасуванні тектонічних порушень.

На базі КМЗХ створена методика глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ).

Метод глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ) є методом регіонального вивчення будови земної кори і верхньої мантії і ґрунтується на реєстрації і вивченні глибинних, головним чином, заломлених хвиль, що збуджуються потужними вибухами (заряд до кількох тонн) і поширюються на десятки кілометрів в глибину Землі. Спостереження проводять вздовж окремих профілів або по площі при віддаленнях від джерела до 300–400 км при вивченні земної кори і до 1000–2000 км при вивченні мантії.

У результаті опрацювання матеріалів ГЗС будують сейсмічні розрізи, на які наносять положення сейсмічних меж, зон різної якості записів, відомості про пластові та граничні швидкості. Геологічна інтерпретація даних ГСЗ проводиться із залученням інших геофізичних методів і закінчується складанням сейсмогеологічних розрізів, на яких показані межі геологічних товщ, зони розломів тощо.