СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ МАССИВНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОРОД Российский патент 2001 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к сейсмической разведке массивных горных пород и может быть использовано при разведке нефтяных и газовых месторождений в кристаллических породах фундамента, метаморфизованных породах, массивных или толстослоистых карбонатах, коллектора которых имеют трещиновато-кавернозный характер.

Известен способ оценки по данным сейсморазведки коллекторов в слоистых осадочных отложениях по изменению свойств отраженных сейсмических волн, обусловленных упругими характеристиками пород (смотри Материалы сессии ЕАГО, 1999 г., стр.5-10, 5-11, Novel seismic attribute Analisis procedure for reservoir characterisation, авт. Claude Singer и др. [1], "Методика интерпретации данных сейсморазведки при интегрированном изучении нефтегазовых резервуаров", д. т. н. А.Г.Авербух, журнал "Геофизика", N 1, 1998 г., стр. 13-19, ЕАГО, [2], прототип).

Для изучения массивных и в первую очередь кристаллических пород фундамента, не имеющих слоистой структуры и в которых не образуются отраженные волны, вышеуказанные способы не применимы.

Одним из главных геологических факторов, определяющих возможность скопления большого количества углеводородов как в осадочных, так и в массивных породах, в частности фундамента, является наличие коллекторских зон, т.е. зон с повышенной пустотностью среды. В фундаменте и в других массивных породах такие зоны связаны с трещиноватостью и кавернозностью, обусловленными, в основном, тектоническими напряжениями и подвижками, а также вторичной гидротермальной активностью.

В настоящее время отсутствуют методы прогноза коллекторских зон в массивных породах и, в том числе, кристаллического фундамента по сейсмическим данным, наблюдаемых на дневной поверхности.

Главным источником информации о коллекторских свойствах массивных пород являются данные, получаемые из разведочных скважин, что весьма дорого и не обеспечивает необходимой детальности из-за поточечного характера информации, отсутствующей в межскважинном пространстве.

Решением задачи данного изобретения является возможность прогнозирования пространственного положения трещиновато-кавернозных коллекторских зон в толще массивных пород по данным стандартных сейсмических двухмерных и трехмерных наблюдений.

Задача решается тем, что в способе сейсмической разведки, включающем возбуждение сейсмического сигнала, регистрацию сейсмического поля и обработку данных, выделяют рассеянную компоненту сейсмического поля путем устранения регулярных отраженных и многократных волн, определяют энергетические и спектральные характеристики, степень нерегулярности сейсмических сигналов рассеянной компоненты и по аномальным значениям этих параметров выделяют трещиновато-кавернозные коллекторские зоны.

На фиг. 1 представлены различия характеристик рассеянной компоненты сейсмического поля.

На фиг. 2 приведены фрагменты сейсмического разреза в интервале фундамента, где:
а - фрагменты сейсмического разреза в интервале фундамента;
b - он же, после подавления многократных волн;
разрезы параметров:
с - локальной нерегулярности;
d - локальной энергии;
f - низкочастотной компоненты вертикального спектра.

На фиг. 3 изображена карта с зонами повышенных коллекторских свойств, где:
- зоны аномальных значений параметров рассеянной компоненты сейсмического поля;
- скважины с высокими дебитами нефти, газа, воды, вскрывающие коллекторские зоны;
- сухие скважины, вскрывшие сплошные неколлекторские породы;
- скважины с неопределенным результатом испытаний.

На фиг. 4 приведены уровни параметра локальной энергии в зависимости от дебита.

Способ осуществляют следующим образом.

1. Возбуждение и регистрация сейсмического сигнала стандартными способами.

2. Обработка сейсмических данных с максимальным ослаблением помех и обеспечением сохранения первичного сейсмического поля.

3. Дополнительное подавление регулярных отражаемых и многократных волн, в результате чего выделяется поле рассеянной компоненты.

4. Определение энергетических и спектральных характеристик, а также степени нерегулярности сейсмических сигналов рассеянной компоненты.

5. Выделение в плане и в объеме (по данным ЗД) зон развития аномальных значений указанных параметров. Аномальными параметрами считаются значения, равные или больше 0,7 максимального уровня.

Физическое обоснование способа
Трещины, поры и каверны создают огромное количество микронеоднородностей в массиве кристаллических пород, вследствие чего генерируется восходящее поле случайных сейсмических волн, образованное микродифрагированными волнами и значительным рассеянием энергии на плоскостях трещин. Напротив, монолитные однородные кристаллические породы должны быть более прозрачными для сейсмических волн. Поэтому высокочастотная компонента сейсмического волнового поля или, другими словами, их текстура должны быть разными для монолитных (сплошных) и, существенно, трещиноватых и кавернозных зон. Малый размер неоднородностей в сравнении с сейсмической длиной волны не мешает возможности наблюдать зоны микродифрагированных волн и зоны рассеянной энергии, подобно тому как косяк рыб легко виден на экране радара, тогда как отдельная рыба практически не может отражаться, так как длина акустической волны во много раз ее больше.

Поэтому имеется возможность получать некоторую информацию о деталях внутренней структуры массива кристаллических пород путем анализа свойств рассеянной компоненты сейсмического поля в соответствующем временном интервале. Можно ожидать, что трещиновато-кавернозные зоны с высокой пористостью (пустотностью) должны характеризоваться:
- более высокой нерегулярностью сейсмической записи из-за интерференции микродифрагированных волн,
- более высоким ослаблением высокочастотной компоненты из-за рассеяния и соответственно более высоким относительным уровнем низкочастотной компоненты,
- увеличением уровня сейсмической энергии над коллекторскими зонами за счет отражения ее точками дифракции, относительно плотных, не трещиноватых, сейсмически прозрачных зон (см. фиг. 1).

Важным аспектом практической реализации различия специфических свойств диффузной компоненты для коллекторских и монолитных зон является максимально возможное подавление помех в интервале изучаемой массивной породы с максимальным сохранением особенностей поля рассеянной компоненты.

Эти требования должны обеспечиваться как в процессе стандартной обработки, так и специальными процедурами подавления многократных отражений и других волн-помех.

Пример практического применения способа
Этот способ был применен для прогноза коллекторских свойств массива кристаллических пород месторождения Bombay High на шельфе Индия. По сейсмическим профилям ОГТ общей протяженностью порядка 500 км в интервале фундамента после подавления многократных волн были получены разрезы параметров рассеянной компоненты: локальной энергии, локальной нерегулярности и вертикального спектра (спектра сейсмической трассы) (фиг.2).

На фиг. 2 приведены фрагменты сейсмического разреза в интервале фундамента:
а - исходный разрез,
б - после удаления многократных (субгоризонтальных) волн, например, методом веерной фильтрации,
с - приведены локальные значения нерегулярности как величина коэффициента шума модели авторегрессии. Значения этого параметра приведены как нормированные к их среднему уровню по всему анализируемому массиву данных,
d - приведены значения локальной энергии в каждой точке сигнала,
f - приведен относительный уровень низкочастотной компоненты частотного спектра, определенного в каждой точке разреза.

На этих разрезах выделяют зоны повышенных значений (например, ≥ 0,7 максимального значения (уровня), что свидетельствует о высокой плотности неоднородности, определяющей высокий уровень рассеянной компоненты сейсмического поля, что, в свою очередь, свидетельствует о наличии трещиновато-кавернозной коллекторской зоны.

Аномальные значения этих параметров, нанесенные на сетку сейсмических профилей, позволили закартировать - выделить в плане зоны с повышенными коллекторскими свойствами (фиг. 3). Действительно, в эти зоны попадают практически все скважины с высокими дебитами флюидов (нефти, газа или воды). И наоборот, в зоны с низкими значениями параметров попадают почти все сухие скважины.

На фиг. 4 представлен график статистической зависимости одного из параметров - локальной энергии рассеянной компоненты, определенный вблизи скважины и дебита флюидов в скважине, как характеристики коллекторских свойств.

Определенное увеличение значений локальной энергии рассеянной компоненты с ростом дебитов достаточно очевидно. На этой основе представляется возможным разделение сплошных массивных пород от кавернозно-трещиноватых коллекторских зон в них.

Таким образом, предложенный способ позволяет по стандартным (двукратным или трехкратным) сейсмическим данным выделять в объеме массивной породы зоны повышенной кавернозности и трещиноватости, благоприятные для аккумуляции нефти или газа.

Эти данные могут использоваться для существенного повышения успешности весьма дорогого разведочного и эксплуатационного бурения.

Источники информации
1. Материалы сессии ЕАГО, 1999 г., стр. 5-10, 5-11. Novel seismic attribute Analisis procedure for reservoir characterisation, авт. Claude Singer и др.

2. "Методика интерпретации данных сейсморазведки при интегрированном изучении нефтегазовых резервуаров", д.т.н. А.Г.Авербух, журнал "Геофизика", N 1, 1998 г., стр. 13-19, (прототип).

Использование: при разведке нефтяных и газовых месторождений. Сущность: возбуждают и регистрируют сейсмический сигнал стандартными способами. Обрабатывают сейсмические данные с максимальным ослаблением помех и обеспечением сохранения первичного сейсмического поля. Выделяют рассеянную компоненту путем дополнительного подавления регулярных отраженных и многократных волн. Определяют энергетические и спектральные характеристики, а также степени нерегулярности сейсмических сигналов рассеянной компоненты. По аномальным значениям указанных параметров выделяют трещиновато-кавернозные коллекторские зоны. Технический результат: повышение эффективности разведки в массивных горных породах. 4 ил.

Способ сейсмической разведки массивных геологических пород, включающий возбуждение сейсмического сигнала, регистрацию сейсмического поля и обработку данных, отличающийся тем, что устраняют регулярные отраженные и многократные волны, выделяют рассеянную компоненту сейсмического поля, затем определяют энергетические и спектральные характеристики, степень нерегулярности сейсмических сигналов рассеянной компоненты и по аномальным значениям этих параметров, равным или большим 0,7 их максимального уровня, выделяют трещиновато-кавернозные коллекторские зоны.