СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ Российский патент 2022 года по МПК G01V1/00 G01V1/02 G01V1/28 

Изобретение относится к геофизическим методам исследования геологической среды и предназначено, главным образом, для поисков и разведки месторождений нефти и газа.

В вибрационной сейсморазведке корреляционную обработку с использованием опорных электрических сигналов проводят либо непосредственно в поле, либо на вычислительном центре. При этом полагают, что полученные в результате этой обработки коррелограммы являются результатом оптимальной фильтрации, поскольку используемый для корреляции опорный сигнал в первом приближении считают сигналом, воздействующим на глубинный целевой объект. Однако электрический сигнал, воздействующий на электромеханические узлы виброисточника, может существенно отличаться от сигнала, распространяющегося непосредственно в среду, и тем более - от сигнала, воздействующего на исследуемый целевой объект. Сигнал, сформировавшийся в системе «вибратор-грунт», последующие изменения претерпевает в соответствии со следующими факторами: характеристиками интерференционной группы вибраторов; характеристиками ВЧР; фильтрующим влиянием среды, расположенной под ВЧР, и нелинейным частотно-зависимым затуханием сейсмической энергии в этой среде; характеристиками тракта регистрации, включающего кабель и сейсмостанцию.

Наибольшую трудность представляет выделение отражений на фоне интенсивных кратно отраженных волн. В стандартных технологиях вибросейсморазведки управляющий сигнал (свип-сигнал) не содержит кратно отраженных волн, сформированных кратно образующими границами, расположенными в покрывающей толще. Но когда в реальной среде сигнал воздействует на целевой отражающий объект, то вслед за однократным отражением следуют, подобно теням, кратно отраженные волны. После формирования взаимно корреляционной функции с опорным электрическим сигналом (или после деконволюции с таким сигналом) кратные волны никуда не исчезают, и на их фоне однократные отражения выделить бывает невозможно. Особенно трудно это сделать в тех районах, где кинематические характеристики этих помех и полезных волн близки между собой (Восточная Сибирь, Московская синеклиза и др.).

Известен способ вибрационной сейсморазведки, основанный на возбуждении и регистрации вибрационных сейсмических колебаний и включающий в себя коррекцию возбуждаемых сигналов путем уменьшения относительной интенсивности компонент спектра для колебаний, не представляющих разведочного интереса (Колесов С.В., Жуков А.П., Шехтман Г.А. Способ вибрационной сейсморазведки // Патент РФ №2593782, опубл. 10.08.2016).

В этом способе предлагается дополнительно возбуждать и регистрировать колебания после того, как определена резонансная частота по меньшей мере одной из помех, которую требуется подавить. Подавление помех можно достичь непосредственно путем исключения их из спектра возбуждаемых частот, например путем возбуждения колебаний при помощи различных опорных сигналов, не содержащих резонансных частот. Другой, альтернативный, путь, предлагаемый в одном из воплощений изобретения, состоит в том, что при возбуждении колебаний повышают скорость изменения частоты возбуждаемого сигнала в диапазоне частот, содержащем каждую из резонансных частот.

Основным недостатком известного способа является его нацеленность на подавление резонансных помех, а не кратных волн, которые могут препятствовать выделению отражений, представляющих разведочный интерес. В известном способе никак не ослабляются кратно отраженные волны.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ вибрационной сейсморазведки, получивший название адаптивной вибрационной сейсморазведки, в котором по тем или иным установленным критериям (например, достижение наиболее широкополосного амплитудно-частотного спектра полезных отраженных волн в целевом интервале времен) на основе анализа отклика среды на предварительно посланный сигнал осуществляют выбор оптимальных рабочих нелинейных вибросигналов, оптимизирующих заданные параметры сейсмической записи (Жуков, Шнеерсон, 2000. С. 25-50; Жуков и др., 2011, с. 225-231).

Недостатком известного способа является анализ и расчет в нем параметров адаптивных свип-сигналов без диагностики природы и параметров полезных сигналов. Поэтому эффективность адаптивной сейсморазведки без ее настройки на однократные отражения от целевых горизонтов может оказаться недостаточно высокой.

Цель настоящего изобретения - повышение качества вибросейсморазведки путем оптимизации управляющего свип-сигнала по спектрам однократных отраженных волн.

Поставленная цель достигается тем, что в способе вибрационной сейсморазведки, включающем возбуждение непрерывных сейсмических колебаний при помощи управляющего свип-сигнала, генерируемого виброисточником, регистрацию колебаний сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне и в скважине, взаимную корреляцию или деконволюцию зарегистрированных записей с использованием опорного сигнала, регистрируемого в скважине, опорный сигнал получают путем регистрации колебаний многоточечным зондом, расположенным на продольном вертикальном профиле в пределах однородного по упругим свойствам интервала глубин, при этом из волнового поля в качестве опорного сигнала выделяют цуг падающих волн длительностью, соизмеримой с длительностью свип-сигнала. С цугом падающих волн выполняют взаимную корреляцию или деконволюцию записей, полученных в интервале глубин в скважине. После этого определяют спектры восходящих отраженных волн, по которым корректируют управляющий свип-сигнал, при помощи которого затем повторно возбуждают сейсмические колебания. В одном из воплощений предлагаемого способа перед повторным возбуждением колебаний в опорный сигнал вводят коррекцию за затухание сейсмических волн и амплитудно-фазовую коррекцию, определив требуемые параметры по падающим и отраженным волнам, регистрируемым в скважине.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ вибрационной сейсморазведки характеризуется следующими существенными отличиями:

• способом получения входной информации, целенаправленно включающим процедуру повышения относительной интенсивности однократных отражений внутри среды;

• большей достоверностью сигнала, отраженного от целевого объекта и используемого для коррекции свип-сигнала.

Таким образом, существенная новизна предлагаемого способа обусловлена тем, что, в отличие от всех аналогов и прототипа, в нем коррекцию управляющего свип-сигнала проводят по форме и спектрам реальных отражений, выделенных внутри среды на вертикальном продольном профиле. Тем самым оптимизация сигнала, управляющего возбуждением колебаний, осуществляется наиболее обоснованно.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

На относительную интенсивность сейсмических колебаний оказывает влияние множество факторов. Среди них едва ли не первое место занимают кратно отраженные волны. Подавление этих помех, как правило, опирается на отличие их кинематических характеристик от таковых для однократных отражений. Однако присутствие в верхней толще разреза высокоскоростных пластов приводит к тому, что даже для больших выносов источников колебаний различия кажущихся скоростей незначительны, и подавить кратные волны классическими методами не удается. Возможность регистрации внутри среды кратно отраженных волн позволяет усовершенствовать технологию вибросейсморазведки таким образом, что становится возможным исключить кратные волны из сигнала, по которому осуществляют оптимизацию управляющего свип-сигнала. В предлагаемом способе достигается такая возможность путем регистрации цуга падающих волн внутри среды с последующим использованием этого цуга для выделения однократных отражений. Возможность достижения положительного эффекта непосредственно в процессе проведения скважинно-наземной сейсморазведки сомнений не вызывает. В предлагаемом способе процедура выделения полезных однократных отражений введена непосредственно в процесс повышения качества полевых данных в полевых условиях.

Получить цуг падающих волн внутри среды можно, используя для этого наблюдения многоточечным зондом ВСП в пределах однородного по физическим свойствам участка, расположенного в пределах покрывающей толщи. При этом предварительно свип-сигнал можно брать таким, какой принят при стандартной вибросейсморазведке на исследуемом участке либо в широкополосной модификации (методика Broadsweep). Наблюдения в пределах однородного участка проводят для того, чтобы разделение волн на падающие и восходящие волны известными способами осуществлялось наиболее эффективно. Наблюдения внутри среды позволяют определить не только затухание волн по падающим и восходящим волнам, но и фазовые искажения, вносимые в сигнал земной толщей. Учет этих искажений позволяет рассчитать параметры свип-сигнала, оптимальные для изученной площади работ.

Способ осуществляют следующим образом.

В пределах района, предназначенного для исследований вибросейсмическим методом, в одной из скважин проводят наблюдения методом ВСП на продольном вертикальном профиле. Выбранный для наблюдений однородный интервал глубин в случае обсаженной скважины для получения материала высокого качества должен характеризоваться хорошим качеством цементажа затрубного пространства. Для проведения работ можно использовать аппаратурно-методический комплекс, реализующий технологию адаптивной вибросейсморазведки. В качестве такого комплекса может быть использована система управления виброисточниками GDS-II, разработанная в ООО «Геофизические системы данных» (Жуков и др., 2011, с. 226-227). Последовательность процедур в соответствии с предлагаемым изобретением является следующей:

• по данным вертикального сейсмического профилирования или путем расчетов по модели среды, построенной по акустическому каротажу и другим промыслово-геофизическим методам, формируют цуг падающих волн, включающий прямую волну и кратно отраженные падающие волны;

• цуг падающих волн используют в качестве опорного и проводят с таким сигналом взаимную корреляцию или деконволюцию записей ВСП, полученных в скважине;

• на записях продольного ВСП выделяют восходящие волны, которые после взаимной корреляции или деконволюции с использованием цуга падающих волн уже не будут содержать кратно отраженных волн;

• цуг восходящих волн в интервале времен регистрации, соответствующем временам прихода целевых отражений, преобразуют в спектр;

• спектр импульсов восходящих волн используют для коррекции электрического управляющего сигнала;

• управляющий электрический сигнал после его коррекции по спектрам восходящих однократных отражений используют при возбуждении вибросейсмических колебаний для изучения всей исследуемой площади.

Использование деконволюции, а не корреляции со свип-сигналом, предпочтительнее, поскольку при этом в большей степени увеличивается относительная интенсивность высокочастотных компонент спектра, а следовательно, и разрешающая способность способа.

Внедрение предлагаемого изобретения в практику вибрационной сейсморазведки не требует создания новых технических средств и может быть начато уже в настоящее время. Его использование позволит более обоснованно управлять возбуждаемым сигналом, добиваясь тем самым повышения достоверности изучения продуктивных отложений. Технический результат - повышение качества данных вибрационной сейсморазведки.

Предлагаемый способ, детально рассмотренный в приложении к наземной сейсморазведке, без существенного изменения его сущности может вполне применяться при проведении скважинных сейсмических исследований, которые в значительных объемах проводят с использованием виброисточников.

В методе вертикального сейсмического профилирования (ВСП) предлагаемый способ можно использовать в самых различных современных модификациях метода (Шехтман, 2017).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Адаптивные и нелинейные методы вибрационной сейсморазведки. // М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2000

Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками. // Тверь, ООО «Изд-во ГЕРС», 2011,

Колесов С.В., Жуков А.П., Шехтман Г.А. Способ вибрационной сейсморазведки // Патент РФ №2593782, опубл. 10.08.2016.

Шехтман Г.А. Вертикальное сейсмическое профилирование. - М.: ООО «ЕАГЕ Геомодель», 2017. - 284 с.

Способ вибрационной сейсморазведки основан на возбуждении и регистрации вибрационных сейсмических колебаний и включает в себя коррекцию возбуждаемых сигналов путем увеличения относительной интенсивности волн, представляющих разведочный интерес. Предлагается предварительно путем наблюдений в скважине на продольном вертикальном профиле из всего волнового поля выделить цуг падающих волн и затем использовать его в качестве опорного сигнала для взаимной корреляции или деконволюции сейсмозаписей ВСП. Использование цуга падающих волн позволяет при взаимной корреляции с ним или при деконволюции, использующей этот цуг в качестве опорного сигнала, подавить кратно отраженные волны, содержащиеся в волновом сейсмическом поле. Восходящие волны, выделенные после взаимной корреляции или деконволюции, будут содержать лишь однократные отражения, поэтому амплитудно-фазовая коррекция свип-сигнала по этим волнам будет более обоснованной и надежной. При однотипных сейсмогеологических условиях изученной вибросейсморазведкой площади скорректированный предлагаемым способом сигнал будет занесен в качестве пользовательского сигнала в системы управления виброисточником и будет применен при отработке всей площади района. Для внедрения способа в производство предлагается использовать существующие технические средства, предназначенные для адаптивной вибрационной сейсморазведки. Технический результат - повышение качества данных вибрационной сейсморазведки, обеспечивающего более высокую достоверность геологических результатов. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ вибрационной сейсморазведки, включающий возбуждение и регистрацию вибрационных сейсмических колебаний в приповерхностной зоне и внутри среды, а также коррекцию возбуждаемых сигналов по спектрам целевых волн, представляющих разведочный интерес, отличающийся тем, что с целью повышения надежности выделения целевых волн путем подавления кратно отраженных волн, целевые волны регистрируют в скважине на продольном вертикальном профиле в пределах однородного интервала глубин, при этом выделяют целевые волны по функции взаимной корреляции всего волнового поля с цугом падающих волн или путем деконволюции всего волнового поля по цугу падающих волн.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цуг падающих волн для взаимной корреляции или деконволюции берут из виброграммы ВСП, при этом начало цуга определяют по времени прихода прямой волны на коррелограмме, полученной путем взаимной корреляции управляющего свипа и виброграммы, зарегистрированной внутри среды.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в опорный сигнал вводят коррекцию за затухание сейсмических волн и амплитудно-фазовую коррекцию, определив требуемые параметры по падающим и отраженным волнам, регистрируемым в скважине.