СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ Российский патент 2015 года по МПК G01V1/00 G01V1/28 

Изобретение относится к сейсмической разведке и может использоваться при разведке нефтяных и газовых залежей как в осадочных, так и в метаморфических горных породах, а также других объектов.

Известен способ сейсмической разведки массивных геологических пород, включающий возбуждение сейсмического сигнала, регистрацию сейсмического поля и обработку данных, в котором 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 (патент РФ на изобретение №2168187, МПК G01V 1/00. Опубл. 27.05.2001 г.).

К недостаткам известного способа относится:

- ориентация только на конкретный объект-массив геологических пород;

- невозможность оценить геометрию строения поверхностей отдельных блоков массивных геологических пород.

Известен также способ сейсмической разведки, включающий возбуждение колебаний на базах возбуждения и регистрацию колебаний на базах наблюдения по системе многократного профилирования по сетке продольных и непродольных профилей и последующее суммирование колебаний по общим точкам дифракции для каждой базы наблюдений, в котором на каждой базе наблюдения располагают две базы возбуждения. Причем начало одной базы возбуждения совпадает с началом базы наблюдения, а конец другой базы возбуждения совпадает с концом базы наблюдения. При этом расстояние между профилями, располагаемыми по прямоугольной сетке, выбирают по графику зависимости его максимально допустимого значения от величин баз возбуждения и наблюдения. При этом суммирование колебаний по общим точкам дифракции проводят для каждой фиксированной глубины, а полученные суммарные колебания дополнительно суммируют вдоль годографов дифрагированных волн от точек дифракции, трансформируют временную шкалу полученных при этом суммотрасс в шкалу удалений от профиля и устанавливают местоположение линейных дифрагируюших объектов по их динамическим изображениям. При использовании непродольных профилей базы возбуждения располагают на проекции базы наблюдений на соседний профиль (авторское свидетельство СССР №1075205, МПК G01V 1/00. Опубл. 23.02.1984 г. Бюл. №7).

Однако этот способ сложен при выборе системы наблюдения, имеет малую кратность накапливания дифрагированных волн и ориентирован на выделение лишь отдельных интенсивно дифрагирующих объектов.

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является способ сейсмической разведки по системе многократных перекрытий, включающий возбуждение и регистрацию на профиле сейсмических волн, формирование сейсмограмм по общей глубинной точке (ОГТ) с последующим суммированием по годографам ОГТ отраженных волн (В.И. Мешбей. Методика многократных перекрытий в сейсморазведке. - М.: «Недра», 1985 г.).

Но этот способ имеет недостаточную достоверность, глубинность и качество отображения изучаемой геологической среды.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение достоверности, глубинности и качества отображения изучаемой геологической среды.

Поставленная задача решается тем, что в способе сейсмической разведки по системе многократных перекрытий, включающем возбуждение и регистрацию на профиле сейсмических волн, формирование сейсмограмм по общей глубинной точке (ОГТ) с последующим суммированием по годографам ОГТ отраженных волн, выбирают и устанавливают фиксированную приемную базу, располагают источники возбуждения сейсмических колебаний и приемники на этой базе симметрично относительно ее центра, принятого за начало координат. Поочередно возбуждают сейсмические волны и регистрируют их на всей заданной фиксированной приемной базе с получением сейсмограммы для каждого пункта возбуждения (ПВ), определяют время годографа дифрагированных волн (ДВ) по формуле

где X - расстояние от начала координат до пункта приема;

L - расстояние от начала координат до пункта возбуждения;

t_д - время регистрации дифрагированной волны, определяющее ее годограф;

t₀ - двойное время прохождения дифрагированной волны от точек дифракции до дневной поверхности в начале координат, оно же текущее время записи;

V - скорость распространения упругих волн в зависимости от t₀.

Затем суммируют на каждой сейсмограмме сейсмические волны по годографам ДВ с получением суммотрассы для каждого ПВ(L), определяют временные статические сдвиги (Δt_c) ДВ для каждого ПВ(L) относительно времен регистрации на центральном ПВ(L=0) по формуле

где L - расстояние от начала координат до пункта возбуждения;

t₀ - двойное время прохождения дифрагированной волны от точек дифракции до дневной поверхности в начале координат, оно же текущее время записи;

V - скорость распространения упругих волн в зависимости от t₀.

Суммируют на основании временных статических сдвигов суммотрассы для каждого ПВ(L) по общим точкам дифракции и получают итоговую суммотрассу ДВ, соответствующую отображению среды по всему временному интервалу исследований для конкретного пикета (координаты) профиля, совпадающего с началом координат фиксированной приемной базы регистрации.

Затем перемещают фиксированную приемную базу на следующий пикет профиля, совмещая его с началом координат этой базы, и весь процесс повторяют.

Технический результат заключается в повышении эффективности разведки нефтяных и газовых залежей как в осадочных, так и в метаморфических горных породах, а также других объектов.

Способ реализуется следующим образом.

Выбирают и устанавливают фиксированную приемную базу (В). Начало координат 1 пунктов возбуждения и приема сейсмических колебаний соответствует центру этой базы, которая есть проекция вертикали множества точек дифракции 2-4 на дневную поверхность (фиг.1) и совпадает с заданным пикетом профиля, а все точки изучаемой среды являются точками дифракции.

Пункты приема 5 и пункты возбуждения 6 располагают симметрично относительно начала координат 1. Симметрия пунктов приема 5 и возбуждения 6 сейсмических колебаний необходима для усреднения условий прохождения падающих и восходящих лучей и интенсивностей ДВ по разные стороны от начала координат 1. Величина фиксированной приемной базы В, количество однокомпонентных или многокомпонентных приемных установок и источников возбуждения определяются сейсмогеологическими условиями, необходимой кратностью накопления дифрагированных волн (ДВ) и решаемыми задачами.

На каждом ПВ, включая ПВ в начале координат, поочередно возбуждают сейсмические колебания, регистрируют их приемными установками на всей фиксированной приемной базе (В) и получают сейсмограмму для соответствующего ПВ.

В пределах сейсмограммы для каждого ПВ суммируют сейсмические волны по годографам дифрагированных волн (ДВ), которые для заданной системы регистрации определяются по формуле (1).

В результате суммирования по годографам дифрагированных волн в пределах сейсмограммы для каждого ПВ получают суммотрассу ДВ.

Определяют временные статические сдвиги ДВ для каждого ПВ относительно времен регистрации на центральном ПВ(L=0), как функцию времен регистрации, расстояния (L) от начала координат 1 и скоростной характеристики изучаемой среды (фиг.2) по формуле (2).

С использованием зависимости по формуле (2) временных статических сдвигов суммируют суммотрассы для каждого ПВ(L) по общим точкам дифракции и получают итоговую суммотрассу ДВ, соответствующую отображению среды по всему временному интервалу исследования для пикета (координаты) профиля, совпадающего с началом координат фиксированной приемной базы (X=L=0), т.е. центром фиксированной приемной базы.

Эти данные соответствуют одному пикету (координате) профиля. Для получения информации по ДВ на следующем (новом) пикете профиля перемещают всю систему возбуждения и регистрации так, чтобы начало координат этой системы совпало с новым пикетом профиля и весь процесс повторяют, и т.д. при отработке всего профиля.

Шаг между пикетами профиля выбирают в зависимости от необходимой детальности исследований вдоль профиля.

Пример (условный).

Для моделирования способа сейсмической разведки взяты следующие исходные данные.

База приема В=6,0 км (от -3,0 до 3,0 км), количество пунктов приема - тринадцать (по шесть пунктов приема с каждой стороны от начала координат 1, один пункт приема - в начале координат 1), количество пунктов возбуждения - три (для L=0; -3,0; 3,0 км), точки дифракции - три (фиг.1).

Скоростная модель среды представлена на фиг.2, где 7 - график изменения скорости от t₀, 8 - скоростные границы раздела, они же и отражающие границы. Точки дифракции 2-4 расположены на этих границах. Для данной модели среды, с целью демонстрации эффективности заявленного способа, рассчитаны времена годографов отраженных 9 и дифрагированных 10 волн (фиг.3).

Время годографов отраженных волн рассчитано по формуле:

где t_отр. - время регистрации отраженной волны, определяющее ее годограф;

t₀ - двойное время прохождения отраженной волны от границы среды до дневной поверхности в точке совпадения пунктов возбуждения и приема;

R - расстояние от пункта возбуждения до пункта приема;

V - скорость распространения упругих волн в зависимости от t₀.

Для данного случая годографы отраженных волн рассчитаны исходя из размещения ПВ в точках по X, соответственно: 0, +3, 0, -3, 0 км, при наблюдении на всей приемной базе В с R=-3,0÷3,0 км для ПВ=0 км и R=0÷6,0 км для ПВ=±3,0 км (фиг.3).

Время годографов дифрагированных волн рассчитано по формуле (1). При выделении дифрагированных волн основной помехой являются отраженные волны (ОВ). Более того, интенсивность ДВ на первичных сейсмограммах ниже интенсивности ОВ. Поэтому, в качестве исходных данных, амплитуда ДВ принята равной одной условной единице; а амплитуда ОВ принята равной пяти условным единицам. В результате введения в сейсмозаписи кинематических поправок (Δt_кин) для дифрагированных волн, которые определяются выражением Δt_кин.=(t_д-t₀), осуществлено спрямление годографов дифрагированных волн с последующим суммированием сейсмозаписей по X и получены суммотрассы для L=-3,0; 0; 3,0 км (фиг.4).

При этом кратность накапливания дифрагированных волн равна К=13. После суммирования амплитуда ДВ (А_д) составила 13 единиц, а амплитуда (А_отр) ОВ составила 5-10 единиц. Отсюда получено соотношение сигнал/помеха А_д/А_отр=1,3-2,6.

На основании графика временного статического сдвига Δt_c[t₀ (L)] для L=±3,0 км (фиг.5) просуммированы суммотрассы для L=-3,0; 0; 3,0 км по общим точкам дифракции и получена итоговая суммотрасса для координаты X=L=0 (фиг.6), где кратность накапливания ДВ 11 реализована равной К=39. В результате этого суммирования амплитуда ДВ составила А_д=39 единиц, амплитуда ОВ 12 составила в основном А_отр=10 единиц, а соотношение сигнал/помеха увеличилось до А_д/А_отр=3,9. Данный пример показал возможность выделения дифрагированных волн (ДВ) на фоне помех, представленных отраженными волнами. Приведен наиболее простой пример. В реальных условиях помех больше, а интенсивность дифрагированных волн ниже. В примере приведено только тринадцать пунктов приема и три пункта возбуждения. Надежно же выделить дифрагированные волны можно за счет большого числа накапливания ДВ. Так, при использовании на базе приема равной 6,0 км ста двадцати пунктов приема и шестидесяти пунктов возбуждения кратность накапливания дифрагированных волн составит K=7200, а при ста двадцати пунктах возбуждения кратность накапливания возрастет до величины равной K=14400, что позволит повысить достоверность, глубинность и, соответственно, качество отображения изучаемой геологической среды.

Повышение достоверности достигается тем, что после отработки профиля временной разрез будет представлен в t₀ по вертикали, а не по нормали, как в случае использования отраженных волн, требующих осуществления сейсмического сноса; накапливание сигнала ДВ не зависит от наклона границы раздела и может обеспечить получение информации о строении крутонаклоненных границ (например, от квазивертикальных склонов соляных куполов), от которых по отраженным волнам получить информацию практически невозможно; при формировании временных разрезов по обменным (PS) волнам накапливание по ДВ осуществляется по той же точке дифракции, что и для продольных (РР) волн, и нет необходимости учитывать ассиметрию луча PS-волн, как в случае с отраженными волнами, требующими поиска общей точки обмена.

Повышение глубинности обеспечивается тем, что в гетерогенной среде дифрагированные волны от точек дифракции отображают любые мелкие неоднородности среды за счет высокой кратности накапливания ДВ по общим точкам дифракции, которую невозможно практически достичь отраженными волнами по общим глубинным точкам.

Таким образом, заявленный способ сейсмической разведки повышает достоверность, глубинность и, соответственно, качество отображения изучаемой геологической среды.

Изобретение относится к сейсмической разведке и может использоваться при разведке нефтяных и газовых залежей. Согласно заявленному решению выбирают и устанавливают фиксированную приемную базу, располагают источники возбуждения сейсмических колебаний и приемники на этой базе симметрично относительно ее центра, принятого за начало координат. Поочередно возбуждают сейсмические волны и регистрируют их на всей заданной фиксированной приемной базе с получением сейсмограммы для каждого пункта возбуждения (ПВ). Определяют время годографа дифрагированных волн (ДВ). Затем суммируют на каждой сейсмограмме сейсмические волны по годографам ДВ с получением суммотрассы для каждого ПВ(L) и определяют временные статические сдвиги (Δt_c) ДВ для каждого ПВ(L) относительно времен регистрации на центральном ПВ(L=0). Суммируют на основании временных статических сдвигов суммотрассы для каждого ПВ(L) по общим точкам дифракции и получают итоговую суммотрассу ДВ. Затем перемещают фиксированную приемную базу на следующий пикет профиля, совмещая его с началом координат этой базы, и весь процесс повторяют. Технический результат - повышение достоверности и качества отображения изучаемой геологической среды. 6 ил.

Способ сейсмической разведки по системе многократных перекрытий, включающий возбуждение и регистрацию на профиле сейсмических волн, формирование сейсмограмм по общей глубинной точке (ОГТ) с последующим суммированием по годографам ОГТ отраженных волн, отличающийся тем, что выбирают и устанавливают фиксированную приемную базу, располагают источники возбуждения сейсмических колебаний и приемники на этой базе симметрично относительно ее центра, принятого за начало координат, поочередно возбуждают сейсмические волны и регистрируют их на всей заданной фиксированной приемной базе с получением сейсмограммы для каждого пункта возбуждения (ПВ), определяют время годографа дифрагированных волн (ДВ) по формуле

где X - расстояние от начала координат до пункта приема;
L - расстояние от начала координат до пункта возбуждения;
t_д - время регистрации дифрагированной волны, определяющее ее годограф;
t₀ - двойное время прохождения дифрагированной волны от точек дифракции до дневной поверхности в начале координат, оно же текущее время записи;
V - скорость распространения упругих волн в зависимости от t₀,
затем суммируют на каждой сейсмограмме сейсмические волны по годографам ДВ с получением суммотрассы для каждого ПВ(L), определяют временные статические сдвиги (Δt_c) ДВ для каждого ПВ(L) относительно времен регистрации на центральном ПВ(L=0) по формуле

где L - расстояние от начала координат до пункта возбуждения;
t₀ - двойное время прохождения дифрагированной волны от точек дифракции до дневной поверхности в начале координат, оно же текущее время записи;
V - скорость распространения упругих волн в зависимости от t₀,
суммируют на основании временных статических сдвигов суммотрассы для каждого ПВ(L) по общим точкам дифракции и получают итоговую суммотрассу ДВ, соответствующую отображению среды по всему временному интервалу исследований для конкретного пикета профиля, совпадающего с началом координат фиксированной приемной базы регистрации, затем перемещают фиксированную приемную базу на следующий пикет профиля, совмещая его с началом координат этой базы, и весь процесс повторяют.