СПОСОБ ПОИСКА УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2003 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области сейсмических исследований и может быть использовано при поиске залежей углеводородов на суше и на акватории, при контроле границы раздела углеводород - вода при добыче углеводородов, а также при контроле хранения природного газа в естественных подземных хранилищах.

В настоящее время практически все работы по обнаружению углеводородов проводят с использованием сейсморазведки. Классическая сейсморазведка представляет собой регистрацию распространяющихся в земной коре искусственно получаемых сейсмических волн с последующим математическим анализом зарегистрированных данных. Указанный математический анализ зарегистрированных сейсмических волн в конечном счете сводится к их выделению и соответствующей очистке на фоне микросейсмических и техногенных шумов с последующей обработкой с использованием различных методов Фурье - анализа.

Известен способ вибросейсморазведки при поиске месторождений углеводородов (RU, патент 2045079). Согласно известному способу возбуждают сейсмические колебания вибратором, регистрируют трехкомпонентными приемниками сейсмический сигнал и проводят его математическую обработку, причем сейсмические колебания возбуждают в диапазоне частот от 1 до 20 Гц в течение не менее 3 минут, регистрацию сейсмического сигнала осуществляют в течение не менее 20 минут до возбуждения сейсмических колебаний и не более чем через 5 минут после окончания возбуждения сейсмических колебаний, в качестве сейсмического сигнала используют сейсмический фон, а о наличии месторождения углеводородов судят по увеличению площади под кривой взаимного спектра одноименных компонент при записи сейсмического фона после возбуждения сейсмических колебаний по сравнению с записью сигнала до возбуждения колебаний.

Известен также способ поиска углеводородов (RU, патент 2161809 G 01 V 1/00, 2001). Согласно известному способу в качестве информационного сигнала регистрируют сейсмический фон Земли на частоте от 2 до 5 Гц одновременно по трем компонентам, а о наличии месторождения углеводородов судят по результатам анализа информационного сигнала.

Использование инфразвукового диапазона частот при сейсморазведке ограничено наличием локальной техногенной зашумленностью земной поверхности. Это приводит к тому, что зарегистрированный сигнал содержит не только собственный сейсмический фон Земли, несущий информацию о наличии или отсутствии залежи, но и запись перемещения по поверхности Земли в зоне поиска колесной и гусеничной техники, результаты техногенной деятельности людей, а также следы удаленных природных катаклизмов типа землетрясений, извержений вулканов, схода лавин и т.д. Это приводит к сложности выделения в полевых условиях информации, позволяющей судить о наличии или отсутствии углеводородов в зоне определения.

Недостатком известного способа следует признать длительность обработки информационного сигнала, обусловленную необходимость выделения из зарегистрированного сейсмического сигнала элементов, относящихся не к сейсмическому фону Земли, а имеющих техногенный характер. Это практически исключает возможность обработки сейсмического сигнала в полевых условиях.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в разработке экспресс-способа поиска месторождения углеводородов.

Технический результат, получаемый в результате реализации предложенного изобретения, состоит в повышении точности способа при одновременном уменьшении временных затрат.

Для достижения указанного способа предварительно на известном месторождении углеводородов с известным содержанием углеводородов путем поведения статистически достоверного количества измерений трехкомпонентными сейсмоприемниками определяют стандартную форму информационного сигнала на частоте 2-5 Гц, причем в качестве информационного сигнала используют изменения соотношения амплитуда/частота от времени, на предполагаемом месторождении определяют тот же информационный сигнал, разбивают его на дискретные участки, предпочтительно равные, причем размер участка, преимущественно, соответствует временному интервалу, не превышающую 3 сек, анализируют каждый дискретный участок на наличие стандартной формы информационного сигнала, а также на наличие аномалий информационного сигнала, имеющих техногенную природу, исключают из дальнейшего рассмотрения дискретные участки, не содержащие стандартную форму информационного сигнала, а также дискретные участки, содержащие указанные аномалии, и проводят анализ оставшихся дискретных участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии месторождения углеводородов. Поиск могут проводить как в пассивной форме, регистрируя только сейсмический фон Земли, так и в активной форме, периодически генерируют колебания на поверхности Земли, желательно с частотой не свыше 20 Гц. Преимущественно генерирование осуществляют после начала регистрации информационного сигнала и прекращают до момента окончания регистрации информационного сигнала.

При регистрации информационного сигнала в диапазоне частот 2-5 Гц на регистрируемый фоновый спектр Земли накладываются шумовые сигналы как природного, так и техногенного происхождения. При этом шумовые сигналы природного происхождения относительно легко могут быть выделены, поскольку они имеют достаточно характерный вид (пики, обусловленными удаленными землетрясениями), а шумовые сигналы техногенного характера имеют произвольную форму и переменную частоту и поэтому их сложно выделить из фонового спектра Земли. Наличие указанных шумовых сигналов техногенного характера не позволяют в полевых условиях проанализировать зарегистрированный информационный сигнал и сделать заключение о наличии или отсутствии в месте поиска месторождения углеводородов.

При этом анализ информационного сигнала, записанного над известными месторождениями углеводородов, позволил выделить стандартную форму, характеризующий наличие месторождения. Указанная стандартная форма может быть искажена шумами техногенной природы. Основная сложность анализа зарегистрированного над предполагаемым месторождением информационного сигнала состоит в выделении и устранении участков информационного сигнала, искаженных шумами техногенной природы. Для этого предложено разделить информационный сигнал на дискретные участки, соответствующие определенному временному интервалу регистрации, и проанализировать каждый дискретный участок на наличие указанной стандартной формы информационного сигнала, даже в искаженном виде за счет влияния шумовых сигналов. Если дискретный участок не содержит указанной стандартной формы информационного сигнала или содержит только шумовые сигналы техногенного происхождения, то из дальнейшего анализа подобный участок исключают. Оставшаяся совокупность дискретных участков, не содержащая мешающих анализу шумовых сигналов, легко может быть проанализирована даже в полевых условиях. Это позволяет либо вынести решение о наличии или отсутствии месторождения углеводородов или решение о повторном снятии информационного сигнала над предполагаемым месторождением.

При реализации способа в базовом варианте на известном месторождении с известным содержанием углеводородов (или на известном подземном газохранилище природного газа) в отсутствие техногенных помех в каждой намеченной точке расположения приемников сейсмических сигналов одновременно по всем трем компонентам в течение статистически достоверного промежутка времени, позволяющего исключить случайные ошибки измерений, осуществляют регистрацию сейсмического шума Земли, содержащего информационный сигнал от месторождения углеводородов. Измерения могут быть осуществлены как в пассивном, так и в активном режимах. Временной диапазон регистрации информационного сигнала разбивают на дискретные участки (временные сектора) практически равно длительности. Длительность каждого дискретного участка определена желательностью наличия в нем не менее 8-10 периодов сигнала наименьшей частоты информационного диапазона (1-20 Гц). Затем проводят расчет энергетических спектров, соответствующих каждому дискретному участку. Из всего регистрируемого спектра частот выделяют рабочий диапазон в полосе 2-5 Гц и проводят суммирование полной энергии этой полосы. На следующем этапе проводят расчет энергетических спектров, соответствующих каждому отдельному дискретному участку. Из всего регистрируемого спектра частот выделяют рабочий диапазон в полосе 2-5 Гц и суммируют полную энергию этой полосы. Значения энергий рабочей полосы (2-5 Гц) каждого дискретного интервала образуют дискретную энергетическую последовательность. Количество членов этой последовательности равно количеству дискретных участков в полном диапазоне измерений. На следующей стадии обработки проводят амплитудно-частотно-временную селекцию энергетической последовательности каждого дискретного участка в частотном диапазоне 2-5 Гц методами статистического дисперсионного анализа, позволяющего исключить из дальнейшего рассмотрения дискретные участки, дающие значения энергий, выходящие за рамки 95% доверительного интервала значений. Оставшиеся члены энергетической последовательности считаются очищенными от нерегулярных шумовых сигналов и способными определить стандартную форму информационного сигнала, характеризующего энергетический уровень активности залежи углеводородов.

При поиске углеводородов в каждой намеченной точке земной поверхности размещают трехкомпонентные приемники сейсмических сигналов. Затем всеми указанными трехкомпонентными приемниками синхронно проводят запись зависимости сейсмического фона Земли от частоты в инфразвуковом диапазоне частот (возможно использование варианта с генерированием колебаний на поверхности Земли, так и без генерирования колебаний). После завершения процесса регистрации весь временной диапазон разбивают на дискретные участки, длительность которых составляет примерно 8-10 периодов нижней границы информационного диапазона частот. Проводят амплитудно-частотно-временную селекцию каждого дискретного участка. Определяют дискретные участки, в которых записанный микросейсмический шум Земли существенно отличается от стандартной формы информационного сигнала, определенной ранее, и исключают их из дальнейшего рассмотрения. Из зарегистрированного массива данных исключают также дискретные участки, заведомо искаженные случайной помехой. Совокупность оставшихся дискретных участков обрабатывают методами статистического дисперсионного анализа и делают вывод о наличии или отсутствии углеводородов в зоне поиска.

В дальнейшем изобретение будет рассмотрено на примерах с использованием графического материала.

На известном месторождении углеводородов в районе пробуренной скважины были установлены два трехкомпонентных приемника сейсмических колебаний. На фиг. 1 и 2 приведен энергетический спектр стандартной формы информационного сигнала, отложенной по оси ординат для обоих приемников сейсмических колебаний, полученный в соответствии с методикой, приведенной ранее. Пунктиром показан спектр, записанный в пассивном режиме, а сплошной линией - в активном режиме (с генерированием сейсмических колебаний). На фиг.3 и 4 приведены аналогичные спектры, полученные в соответствие с настоящим изобретением. Очевидно, что на фиг.3 и 4 более точно определяют наличие залежи углеводородов в месте поиска.

Применение предложенного способа позволяет непосредственно при проведении поиска в полевых условиях сделать предварительный вывод о наличии или отсутствия залежи углеводородов в месте поиска, что позволяет принять решение либо о проведении детальных работ, либо об их прекращении. Это позволяет, по меньшей мере, втрое сократить время поиска при повышении точности прогноза.

Изобретение относится к сейсмическим исследованиям и может быть использовано при поиске залежей углеводородов на суше и на акватории. Способ включает регистрации сейсмического шума Земли с последующим анализом. На известном месторождении углеводородов определяют стандартную форму информационного сигнала. В качестве информационного сигнала используется рассчитываемый энергетический спектр. На предлагаемом месторождении определяют тот же информационный сигнал. Разбивают временной диапазон регистрации на дискретные участки. Анализируют каждый дискретный участок на наличие стандартной формы информационного сигнала, а также на наличие искажений информационного сигнала, имеющих техногенную природу. Исключают из дальнейшего рассмотрения дискретные участки, не содержащие стандартной формы информационного сигнала, а также дискретные участки, содержащие указанные искажения. Проводят анализ оставшихся дискретных участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии месторождения углеводородов. Технический результат - повышение точности способа при одновременном уменьшении временных затрат. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ поиска углеводородов, включающий регистрацию сейсмического шума Земли, содержащего информационный сигнал от месторождения углеводородов, на частоте 2-5 Гц с последующим его анализом, отличающийся тем, что предварительно на известном месторождении углеводородов с известным содержанием углеводородов путем проведения измерений трехкомпонентными сейсмическими приемниками определяют стандартную форму информационного сигнала на том же диапазоне частот, причем в качестве информационного сигнала используют рассчитываемый энергетический спектр, на предполагаемом месторождении определяют тот же информационный сигнал, разбивают временной диапазон регистрации на дискретные участки, проводят расчет энергетических спектров, соответствующих каждому дискретному участку с образованием дискретной энергетической последовательности, анализируют каждый дискретный участок на наличие стандартной формы информационного сигнала, а также на наличие искажений информационного сигнала, имеющих техногенную природу, исключают из дальнейшего рассмотрения дискретные участки, не содержащие стандартной формы информационного сигнала, а также дискретные участки, содержащие указанные искажения, и проводят анализ оставшихся дискретных участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии месторождения углеводородов.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что информационный сигнал разбивают на равные дискретные участки.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что размер дискретного участка соответствует временному интервалу, соответствующему не менее 8-10 периодам сигнала наименьшей частоты диапазона.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно в процессе регистрации сейсмического шума Земли, содержащего информационный сигнал от месторождения углеводородов, проводят генерирование колебаний на поверхности Земли.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что генерирование осуществляют после начала регистрации сейсмического шума Земли, содержащего информационный сигнал от месторождения углеводородов.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что генерирование прекращают до момента окончания регистрации сейсмического шума Земли, содержащего информационный сигнал от месторождения углеводородов.