СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ Российский патент 2006 года по МПК G01V1/28 

Известен способ разведки нефтяных и газовых месторождений, включающий сейсморазведку и бурение глубоких скважин, вскрывающих продуктивные отложения, в которых проводят широкополосной акустический каротаж (АК) и вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП), по их данным определяют эталоны формы записи отраженных волн продуктивных и непродуктивных участков исследуемых отложений, полученные эталоны сопоставляют с формой записи отраженных волн на наземных сейсмограммах, на основании чего прогнозируют контуры залежей [Авторское свидетельство СССР №819771, кл. G 01 V 1/00, 1979].

Однако, из-за частотно-зависимого затухания сейсмического сигнала в среде на пути от отражающих границ к земной поверхности, форма отраженных волн на наземных сейсмограммах существенно отличается от эталонов записи, полученных в скважине вблизи отражающих границ. Поэтому сопоставление отраженных волн, а соответственно, и прогнозирование контуров залежей становится неоднозначным.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ сейсморазведки отраженными волнами, выбранный в качестве прототипа, предназначенный для работ в районах с высокой интенсивностью многократных волн и основанный на регистрации возбужденных сейсмических колебаний как на поверхности (и в приповерхностной части), так и во внутренних точках среды в скважине вертикальной расстановкой сейсмоприемников, с последующей фильтрацией поверхностных сейсмических записей фильтром подавления многократных волн, в качестве которого используют деконволюционную функцию, обратную сумме записей вертикальной расстановки с предварительно вычтенным из них фоном восходящих волн [Авторское свидетельство СССР №1513409, кл. G 01 V 1/00, 1989].

Способствуя снижению интенсивности многократных волн, способ позволяет повысить отношение сигнал-помеха, но не обеспечивает улучшения разрешающей способности поверхностной сейсморазведки, так как записи отраженных волн на земной поверхности имеют узкополосной частотный спектр, обусловленный затуханием высоких частот при прохождении геологической среды на пути к отражающим границам и обратно.

Цель изобретения - повышение эффективности сейсмической разведки за счет увеличения ее разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сейсмической разведки, включающем поверхностную сейсморазведку и наблюдения во внутренних точках среды в скважине, с последующей фильтрацией поверхностных сейсмических записей по записям, полученным во внутренних точках среды, волновое поле, зарегистрированное во внутренних точках среды, разделяют на падающие и восходящие отраженные волны, по полю падающих и восходящих отраженных волн рассчитывают набор фильтров, компенсирующих изменения их формы при прохождении вглубь среды до отражающих границ и обратно до земной поверхности и композицию этих фильтров применяют к записям отраженных волн поверхностной сейсморазведки. Если на площади разведки происходят изменения глубины залегания отражающих горизонтов, результирующий фильтр рассчитывают с учетом изменений толщины слоев геологического разреза.

На фиг.1 показано исходное волновое поле, зарегистрированное на разных глубинах во внутренних точках среды глубокой разведочной скважины; на фиг.2 и 3 - полученные из него поля падающих и восходящих волн, которые используются для получения фильтров, компенсирующих изменения формы сейсмических колебаний при их распространении в геологической среде.

Способ осуществляется следующим образом.

В глубокой скважине в интервале от поверхности до подошвы самого нижнего целевого горизонта производится, с шагом 0,1...0,3 преобладающей длины волны, регистрация сейсмических колебаний по известной методике вертикального сейсмического профилирования (ВСП). Возбуждение их осуществляется любым из применяющихся способов, например взрывом, на поверхности вблизи устья скважины. Из зарегистрированного в скважине волнового поля (сейсмограммы ВСП) (фиг.1) последовательным вычитанием колебаний, отличающихся знаком кажущейся скорости, получают два вида сейсмограмм: сейсмограмму, на которой присутствует только поле падающих волн (фиг.2), имеющих положительный знак кажущейся скорости, и сейсмограмму с полем восходящих волн (фиг.3), характеризующихся отрицательным знаком кажущейся скорости.

Сейсмозапись поля падающих волн d₁(t), относящаяся к глубине регистрации Z₁ вблизи земной поверхности, связана с сейсмозаписью d_k на глубине Z_k уравнением:

где k=1, 2,..., N - количество регистрации в скважине;

t - текущее время;

* - символ, обозначающий операцию свертки;

f_k(t) - оператор, описывающий изменения формы падающих волн, обратные тем, которые они претерпели при прохождении от глубины Z₁ до глубины Z_k.

Таким образом, найденный из уравнения (1) оператор f_k(t) (укажем, что он может быть найден путем решения уравнения (1) как во временной, так и в частотной области) может использоваться в качестве фильтра, восстанавливающего форму падающих волн при их распространении вглубь среды исследования до глубин Z₂,...,Z_k,...,Z_N.

Аналогично находится фильтр g_k(t), компенсирующий изменения формы поля восходящих волн при их движении от отражающих границ вверх до земной поверхности

где u_k(t) - сеймозапись поля восходящих отраженных волн, зарегистрированная на глубине Z_k;

k=1, 2,...,N;

u₁(t) - запись на глубине Z₁ вблизи земной поверхности.

Композицию фильтров (1) и (2)

l_k(t)=f_k(t)*g_k(t)

применяют для восстановления формы волн на сейсмозаписях поверхностной сейсморазведки, например на сейсмических разрезах, полученных методом общей глубинной точки (МОГТ) на разведочной площади в окрестностях скважины. При этом набор фильтров L₁(t), L₂(1),..., L_k(t),..., L_N(t) используется для восстановления формы волн на трассах сейсмического разреза на временах τ₁, τ₂,..., τ_k,...,τ_N, где τ_k=t_k+θ_k,

t_k - время распространения падающих волн от глубины Z₁ до глубины Z_k;

θ_k - время распространения восходящих отраженных волн от глубины Z_k до глубины Z₁.

Получение фильтров для промежуточных времен поверхностной сейсмозаписи осуществляется путем линейной интерполяции фильтров, полученных для двух ближайших отсчетов.

Если на площади разведки наблюдаются вариации глубин залегания отражающих горизонтов вследствие изменения толщины слоев геологического разреза, то их можно учесть, основываясь на известной зависимости, что в средах с поглощением амплитуды различных частотных составляющих сейсмических колебаний убывают с увеличением толщины слоя по экспоненциальному закону. В этом случае, выражение для найденного из уравнения (3) фильтра, восстанавливающего частотный состав волны при прохождении дважды через вскрытый скважиной слой мощностью h₀, записывается в частотной области в виде

L₀(ω)=e^-α(ω)·h0,

где L₀(ω) - спектральная характеристика фильтра (3);

α - коэффициент поглощения;

ω - частота.

Соответственно, в точке разведочной площади, где мощность этого слоя стала h₁, необходимо использовать фильтр

L₁(ω)=e^-α(ω)·h1=L₀(ω)=e^{-α(ω)·h0·h1/h0}=[L₀(ω)]^h1/h0.

В случае, если скорости в слоях разреза меняются по площади незначительно, при фильтрации трасс сейсмического разреза МОГТ учет изменения толщины слоя следует производить путем применения фильтра

L₁(ω)=[L₀(ω)]^t1/t0

где t₀ - временная толщина слоя в скважине;

t₁ - временная толщина слоя в текущей точке профиля наземной сейсморазведки МОГТ.

Сущность: проводят наблюдения во внутренних точках среды в скважине. Регистрируют волновое поле. Зарегистрированное волновое поле разделяют на падающие и восходящие отраженные волны последовательным вычитанием колебаний, отличающихся знаком кажущейся скорости. По полю падающих волн рассчитывают фильтр, компенсирующий изменения их формы при прохождении вглубь среды до отражающих границ. По полю восходящих волн рассчитывают фильтр, компенсирующий изменения их формы при прохождении от отражающих границ вверх до земной поверхности. Для восстановления формы волн используют композицию фильтров. Технический результат: повышение эффективности сейсмической разведки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ сейсмической разведки, включающий поверхностную сейсморазведку и наблюдения во внутренних точках среды в скважине с последующей фильтрацией поверхностных сейсмических записей по записям, полученным во внутренних точках среды, отличающийся тем, что волновое поле, зарегистрированное во внутренних точках среды, разделяют на падающие и восходящие отраженные волны последовательным вычитанием колебаний, отличающихся знаком кажущейся скорости, по полю падающих волн рассчитывают фильтр f_k(t), компенсирующий изменения их формы при прохождении вглубь среды до отражающих границ по уравнению

d₁(t)=f_k(t)^*d_k(n),

где d₁(t) - сейсмозапись поля падающих волн на глубине Z₁ вблизи земной поверхности;

d_k(n) - сейсмозапись поля падающих волн на глубине Z_k;

k - количество регистрации в скважине;

t - текущее время;

* - символ, обозначающий операцию свертки,

по полю восходящих отраженных волн рассчитывают фильтр g_k(t), компенсирующий изменения формы поля восходящих волн при их движении от отражающих границ вверх до земной поверхности, по формуле

u_k(t)=g_k(t)*u₁(t),

где u_k(t) - сейсмозапись поля восходящих отраженных волн, зарегистрированная на глубине Z_k;

u₁(t) - сейсмозапись поля восходящих отраженных волн на глубине Z₁ вблизи земной поверхности,

а для восстановления формы волн на сейсмозаписях поверхностной сейсморазведки используют композицию фильтров l_k(t), которая определяется как l_k(t)=f_k(t)*g_k(t).