Способ определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки Российский патент 2023 года по МПК G01V7/06 

Изобретение относится к гравиметрическому способу разведки, в частности к способу обработки гравиметрических данных и может быть использовано на всех стадиях процессов изучения геологических объектов, связанных с фундаментом плит при работах с месторождениями, преимущественно на стадиях геологоразведочных работ, при поиске месторождений углеводородов в отложениях фундамента плиты, а также для целей изучения геологического строения объектов, залегающих ниже осадочного чехла.

На данный момент, при изучении объектов в фундаменте плит, например, доюрского комплекса отложений данными гравиразведки, происходит анализ общего гравитационного эффекта (гравитационного поля) без разделения на эффекты от осадочного чехла и фундамента. Недостатком такого подхода является эффект наложения и аддитивного суммирования гравитационного поля от осадочного чехла и фундамента плиты, что затрудняет проведение последующей интерпретации.

Известен способ многокомпонентного гравиметрического моделирования геологической среды по патенту РФ №2364895 (дата приоритета 17.12.2007, дата публикации 20.08.2009, G01 V7/00). Способ заключается в определённом расположении профилей во время гравиметрической съёмки, что обеспечивает повышенную разрешающую способность благодаря совместному анализу поля силы тяжести. Общими признаками с заявляемым техническим решением являются измерения с гравиметрами по профилям, учет поправки за влияние рельефа местности. Недостатком способа является невозможность повышения достоверности и точности выделения геологических объектов в фундаменте по данным гравиразведки из-за неразделения гравитационых эффектов, создаваемых породами осадочного чехла и фундамента плиты.

Известен способ автоматического получения структурного строения из данных потенциального поля по патенту РФ №2664488 (дата конвенционного приоритета 04.03.2015, дата публикации 17.08.2018, G01 V11/00, G01 V3/38, G01 V7/06, G06 T17/00, G01 V11/002, G06 T17/05, G06 T2207/20182, G06 T7/13). Способ заключается в предварительной обработке данных гравитационного поля за счёт многонаправленного и многоуровневого обнаружения краёв данных потенциального поля, а также извлечения структурных строений с использованием алгоритма определения скелета. В результате повышается точность и информативность получаемых данных. Общим признаком с заявляемым техническим решением является построение структурных карт. Однако в аналоге данными для построения структурных карт выступают данные гравитационного потенциального поля или данные магнитного потенциального поля. Недостатком способа является отсутствие разделения эффектов от осадочного чехла и пород фундамента плиты; невозможность повышения достоверности и точности выделения аномалиеобразующих (геологических) объектов в фундаменте по данным гравиразведки.

Наиболее близким к заявленному изобретению является гравиметрический способ моделирования геологического пространства по патенту РФ №2249237 (дата приоритета 10.09.2003, дата публикации 27.03.2005, G01 V7/00). Способ заключается в осреднении аномалий силы тяжести на плоскости и в скользящем окне с последующей локализацией гравитирующих неоднородностей в геологическом пространстве, для этого производят измерение силы тяжести на земной поверхности, построение карты аномалий силы тяжести, осреднение аномалий силы тяжести на плоскости в скользящем окне радиуса, локализацию в геологическом пространстве гравитирующих неоднородностей, осреднение на плоскости выполняют с серией последовательно увеличивающихся на постоянную величину радиусов осреднения и на основании зависимости между глубиной залегания гравитирующей неоднородности и радиусом осреднения в границах исследуемой площади в заданном диапазоне глубин обособляют серию из субпараллельных слоев мощностью, содержащих внутри себя информацию о фрагментах гравитирующих неоднородностей, формируют соответствующую серию из томографических срезов и путем их последовательного анализа осуществляют послойное исследование внутренней структуры геологического пространства. В результате повышается геологическая эффективность гравиразведки. Общими признаками являются: измерение силы тяжести на земной поверхности, построение карты аномалий силы тяжести, осреднение аномалий силы тяжести. Однако в предлагаемом способе определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки работают с значениями измеренного гравитационного эффекта (поля), т.е. с значениями силы тяжести с учетом поправки за высоту точки стояния с свободном воздухе (редукция Фая), с учетом поправки за плотность пород промежуточного слоя (редукция Буге). (Е.В. Гусев, Методы полевой геофизики: учебное пособие/Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. -216 с.). Недостатком способа является отсутствие разделения эффектов от осадочного чехла и пород фундамента; невозможность повышения достоверности и точности выделения аномалиеобразующих (геологических) объектов в фундаменте по данным гравиразведки.

Задачей изобретения является повышение эффективности обработки и геологической интерпретации данных гравиразведки за счёт устранения автолокализации гравитационных эффектов от фундамента плиты и от осадочного чехла и выделения малоамплитудных, либо соизмеримых с чистыми гравитационными эффектами от объектов осадочного чехла, гравитационных эффектов от объектов фундамента плиты.

Техническим результатом предлагаемого способа является разделение гравитационных эффектов, создаваемых породами осадочного чехла и фундамента, и, соответственно, повышение достоверности и точности выделения аномалиеобразующих (геологических) объектов в фундаменте по данным гравиразведки, что позволяет лучше оценивать существующие на месторождении геолого-геофизические неопределенности и связанные с ними риски.

Технический результат достигается в способе определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, включающем:

- получение измеренного гравитационного эффекта целевого участка;

- получение данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке;

- получение карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- построение структурных карт целевого участка на основе данных сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке по основным отражающим горизонтам и карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- получение данных, по крайней мере, одного каротажа скважины на целевом участке;

- получение результатов определения плотностных свойств пород от осадочного чехла по керну со скважины на целевом участке;

- построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные, по крайней мере, одного каротажа скважины на целевом участке и результаты определения плотностных свойств пород от осадочного чехла по керну со скважины на целевом участке;

- построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка с использованием карты поверхности дневного рельефа целевого участка, структурных карт целевого участка и петроплотностных разрезов по скважинам, методом интерполяции;

- определение расчётного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка по петроплотностной модели осадочного чехла;

- приведение линии нулевых значений гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению измеренного гравитационного эффекта целевого участка;

- определение гравитационного эффекта ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчётный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка.

Технический результат достигается за счет того, что расчетный гравитационный эффект от фундамента плиты определяется на основе выявления неизвестной составляющей расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла с последующим определением гравитационного эффекта от фундамента плиты.

Существуют варианты осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором осуществляют:

- получение измеренного гравитационного эффекта в результате проведения крупномасштабной гравиметрической съёмки на целевом участке;

- получение данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке;

- получение карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- построение структурных карт целевого участка на основе данных сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке по основным отражающим горизонтам и карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- получение данных, по крайней мере, одного каротажа скважины на целевом участке;

- получение результатов определения плотностных свойств пород от осадочного чехла по керну скважины на целевом участке;

- построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные, по крайней мере, одного каротажа скважины на целевом участке и результаты определения плотностных свойств пород от осадочного чехла по керну скважины на целевом участке;

- построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка с использованием карты поверхности дневного рельефа целевого участка, структурных карт целевого участка и петроплотностных разрезов по скважинам, путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи с использованием тренда в виде отношения мощности геологической толщи к квадрату глубины залегания её подошвы ;

- определение расчётного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка по петроплотностной модели осадочного чехла;

- приведение нулевой линии гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению измеренного гравитационного эффекта целевого участка;

- определение гравитационного эффекта ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка.

Под геологической толщей, в данном случае, понимают совокупность осадочных отложений разного литологического состава, характеризующаяся некоторой общностью входящих в нее горных пород или характером их чередования.

Другой вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором осуществляют:

- получение измеренного гравитационного эффекта целевого участка в результате проведения крупномасштабной гравиметрической съёмки на целевом участке;

- получение данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке;

- получение карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- построение структурных карт целевого участка на основе данных сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке по основным отражающим горизонтам и карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- получение данных, по крайней мере, одного каротажа скважины на целевом участке;

- получение результатов определения плотностных свойств пород от осадочного чехла по керну;

- построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные, по крайней мере, одного каротажа скважины на целевом участке и результаты определения плотностных свойств пород от осадочного чехла по керну;

- определение оптимального количества скважин для последующего построения петроплотностной модели;

- в случае если наблюдаются области сгущения количества скважин с превышением оптимального количества скважин, то производится декластеризация с последующим осреднением значений плотности в областях сгущения скважин:

- построение осреднённого петроплотностного разреза для скважин, количество которых в области сгущения превышает оптимальное;

- осреднение координат скважин в области сгущения;

- присвоение осредненных координат и осредненного петроплотностного разреза фиктивной скважине;

- построение петроплотностной модели от осадочного чехла для целевого участка с использованием карты поверхности дневного рельефа целевого участка, структурных карт целевого участка и петроплотностных разрезов по скважинам, путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи с использованием тренда в виде отношения мощности геологической толщи к квадрату глубины залегания её подошвы ();

- определение расчётного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка по петроплотностной модели осадочного чехла;

- приведение нулевой линии гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению измеренного гравитационного эффекта целевого участка;

- определение гравитационного эффекта ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором для построения петроплотностных разрезов в качестве каротажей скважины на целевом участке используются: значение плотностного каротажа, значение акустического каротажа, значение гамма-каротажа.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на целевом участке, при котором интерполяция может быть проведена методом кригинга.

Под кригингом понимают метод интерполяции, использующий статистические параметры для более точного построения поверхностей, кубов и карт. (Oliver, M. A. «Kriging: A Method of Interpolation for Geographical Information Systems» International Journal of Geographic Information Systems 4: 313-332. 1990; Кошель С.М., Мусин О.Р. Методы цифрового моделирования: кригинг и радиальная интерполяция // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. - 2000. - №4 (26)-5(27). - с.32- 33. - 2001. - №1 (28). - с.58, №2 (29)-3 (30). - с.23-24.).

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на целевом участке, при котором может быть проведена интерполяция методом искусственных нейронных сетей.

Под методом искусственных нейронных сетей понимают линейную нейросеть, не содержащую промежуточных слоев и содержащую в выходном слое только линейные элементы (т.е. элементы с линейной функцией активации) (Т.В. Филатова, Применение нейронных сетей для аппроксимации данных, Вестник Томского государственного университета. 2004. №284. С. 121-125.; Медведев В. С., Потемкин В. Г, Нейронные сети. MATLAB 6. М.: Диалог - МИФИ, 2002).

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на целевом участке, при котором может быть проведена интерполяция методом Gaussian random function simulation (GRFS).

Под интерполяцией методом Gaussian random function simulation (GRFS) понимают метод интерполяции, при котором распределение данных восстанавливается с высокой точностью, при этом данный метод является быстрым за счет распараллеливания процессов при осуществлении вычислений. (Colin Daly, Sandra Quental, Darcy Novak, A Faster, More Accurate Gaussian Simulation, AAPG Search and Discovery Article #90172 © CSPG/CSEG/CWLS GeoConvention 2010, Calgary, Alberta, Canada, May 10-14, 2010.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи с использованием тренда результат которого складывается из кригинговой оценки, невязки и функции тренда по формуле:

²),

где - смоделированное значение плотности,

Y*(u) - кригинговая оценка,

R(u) - случайная невязка с нулевым средним и корректной дисперсией, характеризуется нормальным распределением с нулевым средним значением и величиной остаточной дисперсии ,

Y(h/H²) - функция тренда,

где h - мощность геологической толщи между структурными картами по основным отражающим горизонтам и H - глубина от поверхности дневного рельефа целевого участка до подошвы рассматриваемой геологической толщи.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором под крупномасштабной гравиметрической съёмкой понимают гравиметрическую съемку в масштабе 1:50 000 и крупнее.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором под среднемасштабной гравиметрической съёмкой понимают гравиметрическую съемку в масштабе 1 мельче 1:50 000 и крупнее 1:200 000.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором под мелкомасштабной гравиметрической съёмкой понимают гравиметрическую съемку в масштабе 1:200 000 и мельче.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, в котором областью сгущения скважин является превышение оптимального значения скважин на 1 км².

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором определение оптимального количества скважин на 1 км² для последующего построения петроплотностной модели осуществляют по формуле:

,

где y - оптимальное количество скважин на 1 км², х - погрешность гравиметрической съемки в мГал.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором в качестве основных отражающих горизонтов используют уверенно прослеживаемые сейсмические отражения, разделяющие основные геологические толщи.

Существует вариант осуществления способа определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на основе данных гравиметрической съемки, при котором осуществляют центрирование расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты на целевом участке.

Вышеуказанные признаки могут быть скомбинированы специалистом в данной области техники.

Реализация заявленного изобретения подтверждается следующими фигурами.

Фиг. 1 - Карта измеренного гравитационного эффекта целевого участка.

Фиг. 2 - Петроплотностная модель осадочного чехла целевого участка.

Фиг. 3 - Карта расчетного гравитационного эффекта осадочного чехла целевого участка.

Фиг. 4 - Гравитационный эффект после изменения положения нулевой линии - измеренный гравитационный эффект на целевом участке, мГал.

Фиг. 5 - Гравитационный эффект после изменения положения нулевой линии - расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка.

Фиг. 6 - Расчётный гравитационный эффект от фундамента плиты в результате геологической редукции до центрирования.

Фиг. 7 - Расчётный гравитационный эффект от фундамента плиты в результате геологической редукции после центрирования.

Фиг. 8 - Карта измеренного гравитационного эффекта целевого участка.

Фиг. 9 - Петроплотностной разрез пород от осадочного чехла по скважине 1 по данным плотностного каротажа скважины на целевом участке.

Фиг. 10 - Петроплотностная модель осадочного чехла целевого участка, полученная путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования.

Фиг. 11 - Карта расчётного гравитационного эффекта осадочного чехла целевого участка.

Фиг. 12 - Измеренный гравитационные эффект на целевом участке после изменения положения нулевой линии.

Фиг. 13 - Расчетный гравитационный эффект осадочного чехла целевого участка после изменения положения нулевой линии.

Фиг. 14 - Расчётный гравитационный эффект от фундамента плиты в результате геологической редукции до центрирования.

Фиг. 15 - Расчётный гравитационный эффект от фундамента плиты в результате геологической редукции после центрирования.

Фиг. 16 - Карта измеренного гравитационного эффекта целевого участка.

Фиг.17 - Петроплотностной разрез пород от осадочного чехла по скважине 1 по данным плотностного каротажа скважины на целевом участке.

Фиг. 18 - Петроплотностная модель осадочного чехла целевого участка, полученная путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования.

Фиг. 19 - Карта расчётного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка.

Фиг. 20 - Измеренный гравитационные эффект на целевом участке после изменения положения нулевой линии.

Фиг. 21 - Расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка после изменения положения нулевой линии.

Фиг. 22 - Расчётный гравитационный эффект от фундамента плиты в результате геологической редукции до центрирования.

Фиг. 23 - Расчётный гравитационный эффект от фундамента плиты в результате геологической редукции после центрирования.

Ниже представлены примеры реализации заявленного изобретения, которые служат для иллюстрации изобретения, но не должны рассматриваться, как ограничивающие изобретение.

Способ реализуется следующим образом.

Пример 1. Для осуществления способа получают измеренный гравитационный эффект целевого участка в результате полевой гравиметрической съёмки, например мелкомасштабной 1:200 000, и последующих процедур предварительной обработки, требуемых для получения карты гравитационного эффекта участка. (Веселов К.Е., Мудрецова Е.А., Сучкова Р.В, Инструкция по гравиметрической разведке, 1975; Гравиразведка: Справочник геофизика, 1990). Проводят аэрогравиметрическую съемку. Карта измеренного гравитационного эффекта целевого участка представлена на фиг. 1, где значения гравитационного эффекта представлены в мГал.

Получают данные измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке. Получают карту поверхности дневного рельефа целевого участка. На основе полученных данных измерений сейсморазведки, например, в 2D варианте и карты поверхности дневного рельефа целевого участка, осуществляют построение структурных карт целевого участка, по основным отражающим горизонтам между основными геологическими толщами, например, для юго-востока Западно-Сибирской плиты:

1) отражающий горизонт IV - кровля ипатовской свиты (подошва славгородской свиты),

2) отражающий горизонт III - низы покурской свиты (нижний мел),

3) отражающий горизонт IIa - подошва баженовской свиты,

4) отражающий горизонт Ф2 - кровля доюрского комплекса отложений - кровля фундамента.

Далее, осуществляют построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные, по крайней мере, одного каротажа скважины на целевом участке и результаты определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну.

Затем осуществляют построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка, с использованием карты поверхности дневного рельефа целевого участка, структурных карт целевого участка и петроплотностных разрезов по скважинам путем, например, интерполяции методом кригинга значений плотности внутри осадочного чехла целевого участка, например, для юго-востока Западно-Сибирской плиты. Полученный результат представлен на фиг. 2, где значения плотности изменяются от 2,10 до 2,46 г/см3 (от синего цвета к красному). Стрелка рядом с кубом петроплотностной модели осадочного чехла указывает направление севера.

По петроплотностной модели осадочного чехла определяют расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка путем решения прямой задачи гравиразведки (Parker R.L. The rapid calculation of potential anomalies // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1973. V 31. P. 447-455). Прямая задача состоит в вычислении значений поля силы тяжести в точках над объектом, если известны все параметры объекта (глубина, форма, размеры, плотность). Решение прямой задачи гравиразведки могут производиться в доступном программном обеспечении либо плагинах, например, в GravityDensityModeling программного продукта Petrel Schlumberger. Карта расчётного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка представлена на фиг. 3, где значения гравитационного эффекта представлены в мГал.

Далее, приводят нулевую линию значений гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению гравитационных эффектов целевого участка. В примере положение нулевой линии составило -4,4 мГал, что соответствует минимальному значению расчетного гравитационного эффекта целевого участка. Далее, определяют минимальное значение среди измеренного и расчётного гравитационных эффектов. Затем из расчётного гравитационного эффекта и из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают найденное минимальное значение гравитационного эффекта целевого участка. Минимальное значение обеих карт фиг. 4 и фиг. 5 становится неотрицательным. Вычисления производят в доступном программном обеспечении, поддерживающем функцию калькулятора, либо Microsoft Office Excel, либо плагинах, например, в GravityDensityModeling программного продукта Petrel Schlumberger. На фигурах представлены измеренный (фиг.4) и расчётный (фиг.5) гравитационные эффекты после изменения положения нулевой линии.

Затем определяют гравитационный эффект ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка определяют расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка (Веселов К.Е., Мудрецова Е.А., Сучкова Р.В, Инструкция по гравиметрической разведке, 1975,). Вычисления могут производиться в доступном программном обеспечении, поддерживающем функцию калькулятора, либо Microsoft Office Excel, либо в программных продуктах, например, Petrel Schlumberger. Результат расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты в результате геологической редукции до центрирования представлен на фиг. 6, где значения гравитационного эффекта представлены в мГал.

Затем осуществляют центрирование расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты на целевом участке относительно среднего значения расчетного гравитационного эффекта после геологической редукции, что составляет 1,2 мГал. Соответственно, центрирование заключается в смещении всех точек эффекта на 1,2 мГал, что приводит к смещению среднего значения с 1,2 мГал на 0.

Центрирование может производиться в доступном программном обеспечении, либо в программных продуктах, например, Petrel Schlumberger. Геофизические основы центрирования раскрыты в источнике - Миронов, В.С. Курс гравиразведки: Учебник для вузов по спец. «Геофиз. методы поисков и разведки месторождений полез ископаемых». - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра. Ленингр. отд-ние, 1980. - 543 с.

Карта, представленная на фиг. 7 является картой расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты на целевом участке. Наблюдаются повышенные значения гравитационного эффекта изометричной формы в юго-восточной части целевого участка, которые могут быть проинтерпретированы, как магматический объект в верхней части доюрского комплекса отложений. Полученный в результате расчётов гравитационный эффект от фундамента плиты на целевом участке отличается от измеренного гравитационного эффекта целевого участка. Следует отметить, что основная аномалия на юго-востоке стала более локализованной.

Технический результат достигается за счёт разделения измеренного гравитационного эффекта целевого участка на аномалии от осадочного чехла и фундамента и соответственно, устранения наложения и аддитивного суммирования аномалий гравитационного эффекта от осадочного чехла и фундамента, которое затрудняло проведение последующей интерпретации.

Пример 2. По другому варианту осуществления способа получают измеренный гравитационный эффект целевого участка в результате полевой гравиметрической съёмки, например крупномасштабной 1:50 000, и последующих процедур предварительной обработки, требуемых для получения карты гравитационного эффекта целевого участка. Гравиметрическую съёмку проводят, например, в наземном варианте. Карта измеренного гравитационного эффекта целевого участка представлена на фиг. 8, где значения гравитационного эффекта представлены в мГал. Далее, получают данные измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке, например, в 3D варианте, а также получают карту поверхности дневного рельефа целевого участка. На основе полученных данных осуществляют построение структурных карт целевого участка по основным отражающим горизонтам между основными геологическими толщами, например, для юго-востока Западно-Сибирской плиты:

1) отражающий горизонт IV - кровля ипатовской свиты (подошва славгородской свиты),

2) отражающий горизонт III - низы покурской свиты (нижний мел),

3) отражающий горизонт IIa - подошва баженовской свиты,

4) отражающий горизонт Ф2 - кровля доюрского комплекса отложений - кровля фундамента.

Затем производят построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, например, по значениям плотностного каротажа скважины на целевом участке, и результаты определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну. На фиг. 9 представлен пример петроплотностного разреза по скважине 1, где изменение значений плотности с глубиной показаны синей кривой. (Туезова Н.А., Дорогиницкая Л.М., Демина Р.Г., Брюзгина Н.И., Физические свойства пород Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, 1975).

Затем осуществляют построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи (К. Дойч, Геостатистическое моделирование коллекторов, 2011), результат которого складывается из кригинговой оценки, невязки и функции тренда по формуле:

²),

где -смоделированное значение плотности,

Y*(u) - кригинговая оценка,

R(u) - случайная невязка с нулевым средним и корректной дисперсией, характеризуется нормальным распределением с нулевым средним значением и величиной остаточной дисперсии ,

Y(h/H²) - функция тренда,

где h - мощность геологической толщи между структурными картами по основным отражающим горизонтам и H - глубина от поверхности дневного рельефа целевого участка до подошвы рассматриваемой геологической толщи.

Осуществляется построение петроплотностной модели в результате проведенного последовательного Гуассовского стохастического моделирования плотности пород от осадочного чехла, например, с помощью программного обеспечения, Petrel Schlumberger, результат представлен на фиг. 10, где значения плотности изменяются от 1,98 до 2,50 г/см3. Стрелка рядом с кубом указывает направление севера.

По петроплотностной модели осадочного чехла определяют гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка путем решения прямой задачи гравиразведки. Прямая задача состоит в вычислении значений поля силы тяжести в точках над объектом, если известны все параметры объекта (глубина, форма, размеры, плотность). Решение прямой задачи гравиразведки производится в доступном программном обеспечении, либо плагинах, например, в плагине GravityDensityModeling программного продукта Petrel Schlumberger. Карта расчётного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка представлена на фиг. 11, где значения гравитационного эффекта представлены в мГал.

Далее приводят нулевую линию гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению измеренного гравитационного эффекта целевого участка и составляет в примере -5,4 мГал. На фиг. 12 представлены измеренный и расчётный (фиг.13) гравитационные эффекты после изменения положения нулевой линии.

Затем определяют расчетный гравитационный эффект ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка. Результат расчетного гравитационного эффекта в результате геологической редукции представлен на фиг. 14, где значения гравитационного эффекта представлены в мГал.

Затем осуществляют центрирование расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты на целевом участке относительно среднего значения расчетного гравитационного эффекта после геологической редукции, что составляет 1,4 мГал. (фиг.15). Соответственно, центрирование заключается в смещении всех точек эффекта на 1,4 мГал, что приводит к смещению среднего значения с 1,4 мГал на 0. Центрирование производится в доступном программном обеспечении, либо в программных продуктах, например, Petrel Schlumberger. Наблюдаются повышенные значения гравитационного эффекта изометричной формы в юго-восточной части целевого участка, которые могут быть проинтерпретированы, как магматический объект в верхней части доюрского комплекса отложений. Полученный в результате расчётов гравитационный эффект от фундамента плиты на целевом участке отличается от измеренного гравитационного эффекта целевого участка. Следует отметить, что основная аномалия на юго-востоке стала более локализованной.

Технический результат достигается за счёт разделения измеренного гравитационного эффекта целевого участка на аномалии от осадочного чехла и фундамента и соответственно, устранения наложения и аддитивного суммирования аномалий гравитационного эффекта от осадочного чехла и фундамента, которое затрудняло проведение последующей интерпретации.

За счёт построения петроплотностной модели методом последовательного Гауссовского стохастического моделирования с трендом была уточнена петроплотностная модель и, соответственно, уточнён итоговый рассчитанный гравитационный эффект от фундамента плиты на целевом участке.

Пример 3. По другому варианту осуществления способа получают измеренный гравитационный эффект целевого участка в результате полевой гравиметрической съёмки, например крупномасштабной 1:50 000, и последующих процедур предварительной обработки, требуемых для получения карты гравитационного эффекта участка. Гравиметрическую съёмку провели в наземном варианте. Карта измеренного гравитационного эффекта целевого участка представлена на фиг. 16, где значения гравитационного эффекта представлены в мГал. Далее получают данные измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке, например, в 3D варианте и получают карту поверхности дневного рельефа целевого участка. На основе полученных данных осуществляют построение структурных карт целевого участка по основным отражающим горизонтам между основными геологическими толщами, например, для юго-востока Западно-Сибирской плиты:

1) отражающий горизонт IV - кровля ипатовской свиты (подошва славгородской свиты),

2) отражающий горизонт III - низы покурской свиты (нижний мел),

3) отражающий горизонт IIa - подошва баженовской свиты,

4) отражающий горизонт Ф2 - кровля доюрского комплекса отложений - кровля фундамента.

Затем производят построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные каротажей: плотностной каротаж (скважины №1-4); акустический каротаж (скважина №5); гамма каротаж (скважина №6). (фиг. 17)

Далее, производится определение оптимального количества скважин на 1 км² для последующего построения петроплотностной модели:

где y - оптимальное количество скважин на 1 км², х - погрешность гравиметрической съемки в мГал.

Например, для гравитационной съёмки масштаба 1:50 000 погрешность съёмки составляет 0,08 мГал

y=-0,051 ln (0,07)-0,067

Соответственно, оптимальное количество скважин на 1 км², y= 0,06, то есть 6 скважин на 100 км².

В таком случае минимальное расстояние между скважинами составляет км.

Наблюдаются две области сгущения скважин - юго-западная (скважины 2 и 3) и восточная (скважины 4, 5 и 6) с превышением оптимального значения (0,06 скважин на 1 км²), что требует проведения декластеризации с последующим осреднением значений плотности в областях сгущения скважин. Произведено построение двух осреднённых петроплотностных разрезов, соответственно для западной и восточной области сгущения скважин. Далее создают фиктивную скважину для каждой области сгущения с осредненными координатами скважин в области сгущения. Каждой из двух фиктивных скважин присваивают осредненный петроплотностной разрез.

Затем осуществляют построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи, результат которого складывается из кригинговой оценки, невязки и функции тренда по формуле:

²),

где -смоделированное значение плотности,

Y*(u) - кригинговая оценка,

R(u) - случайная невязка с нулевым средним и корректной дисперсией, характеризуется нормальным распределением с нулевым средним значением и величиной остаточной дисперсии ,

Y(h/H²) - функция тренда,

где h - мощность геологической толщи между структурными картами по основным отражающим горизонтам и H - глубина от поверхности дневного рельефа целевого участка до подошвы рассматриваемой геологической толщи.

Осуществляется построение петроплотностной модели, например, с помощью программного обеспечения Petrel Schlumberger в результате проведенного последовательного Гуассовского стохастического моделирования плотности пород осадочного чехла, результат представлен на фиг. 18, где значения плотности изменяются от 1,98 до 2,50 г/см3. Зелёная стрелка рядом с кубом указывает направление севера.

По петроплотностной модели осадочного чехла определяют расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка путем решения прямой задачи гравиразведки. Прямая задача состоит в вычислении значений поля силы тяжести в точках над объектом, если известны все параметры объекта (глубина, форма, размеры, плотность). Решение прямой задачи гравиразведки производится в доступном программном обеспечении, либо плагинах, например, в плагине GravityDensityModeling программного продукта Petrel Schlumberger. Карта расчётного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка представлена на фиг. 19, где значения гравитационного поля представлены в мГал.

Далее, приводят нулевую линию гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению измеренного гравитационного эффекта целевого участка и составляет в примере -5,6 мГал. На фиг. 20 представлены измеренный и расчётный (фиг. 21) гравитационные эффекты после изменения положения нулевой линии.

Затем определяют гравитационный эффект ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка. Результат расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты в результате геологической редукции представлен на фиг. 22, где значения гравитационного поля представлены в мГал.

Затем осуществляют центрирование расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты на целевом участке относительно среднего значения расчетного гравитационного эффекта после геологической редукции, что составляет 1,6 мГал. Соответственно, центрирование заключается в смещении всех точек эффекта на 1,6 мГал, что приводит к смещению среднего значения с 1,6 мГал на 0. Центрирование может производиться в доступном программном обеспечении, либо в программных продуктах, например, Petrel Schlumberger. Карта, представленная на фиг. 23 представляет расчетный гравитационных эффект от фундамента плиты на целевом участке. Наблюдаются повышенные значения гравитационного эффекта изометричной формы в юго-восточной части целевого участка, которые могут быть проинтерпретированы, как магматический объект в верхней части доюрского комплекса отложений. Полученный в результате расчётов гравитационный эффект от фундамента плиты на целевом участке отличается от измеренного гравитационного эффекта целевого участка. Следует отметить, что основная аномалия на юго-востоке стала более локализованной.

Технический результат достигается за счёт разделения измеренного гравитационного эффекта целевого участка на аномалии осадочного чехла и фундамента плиты, расположенной ниже осадочного чехла, и соответственно, устранения наложения и аддитивного суммирования аномалий гравитационного эффекта от осадочного чехла и фундамента плиты, которое затрудняло проведение последующей интерпретации.

За счёт построения петроплотностной модели методом последовательного Гауссовского стохастического моделирования с трендом была уточнена петроплотностная модель и, соответственно, уточнён итоговый рассчитанный гравитационный эффект от фундамента плиты на целевом участке.

Применение декластеризации скважин позволило устранить возникновение ложных аномалий гравитационного эффекта за счёт усреднения петроплотностных разрезов, восстановленных различными методами. Рассчитанный гравитационный эффект от осадочного чехла целевого участка был достаточно выдержанным по площади, соответственно, на итоговом рассчитанном гравитационном эффекте от фундамента плиты на целевом участке не возникло ложных аномалий, связанных с близкорасположенными скважинами с контрастно различающимися значениями на петроплотностных разрезах.

При осуществлении способа некоторые операции с целью повышения эффективности могут быть выполнены с использованием программных инструментов.

Группа изобретений относится к области геофизики и может быть использована для определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на целевом участке. Сущность: при проведении гравиметрической съемки измеряют гравитационный эффект на целевом участке. Проводят сейсморазведочные работы на целевом участке. Получают карту поверхности дневного рельефа целевого участка. Строят структурные карты целевого участка на основе сейсморазведочных данных и карту поверхности дневного рельефа целевого участка. Проводят каротаж скважин на целевом участке. Определяют плотностные свойства пород осадочного чехла по керну на целевом участке. Строят петроплотностные разрезы по скважинам на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные каротажа и результаты определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну. Строят петроплотностную модель осадочного чехла для целевого участка с использованием карты поверхности дневного рельефа, структурных карт и петроплотностных разрезов по скважинам методом интерполяции. Рассчитывают гравитационный эффект осадочного чехла целевого участка по петроплотностной модели осадочного чехла. Приводят линию нулевых значений гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению гравитационных эффектов целевого участка. Определяют гравитационный эффект ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект осадочного чехла целевого участка. Технический результат: разделение гравитационных эффектов, создаваемых породами осадочного чехла и фундамента плиты. 3 н.п. ф-лы, 12 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Способ определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на целевом участке, включающий:

- получение измеренного гравитационного эффекта целевого участка;

- получение данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке;

- получение карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- построение структурных карт целевого участка на основе данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке, по основным отражающим горизонтам и карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- получение данных по крайней мере одного каротажа скважины на целевом участке;

- получение результатов определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну со скважины на целевом участке;

- построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные по крайней мере одного каротажа и результаты определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну со скважины на целевом участке;

- построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка с использованием карты поверхности дневного рельефа, структурных карт целевого участка и петроплотностных разрезов по скважинам методом интерполяции;

- определение расчетного гравитационного эффекта осадочного чехла целевого участка по петроплотностной модели осадочного чехла;

- приведение линии нулевых значений гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению гравитационных эффектов целевого участка;

- определение гравитационного эффекта ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект осадочного чехла целевого участка.

2. Способ определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на целевом участке, включающий:

- получение измеренного гравитационного эффекта в результате проведения крупномасштабной гравиметрической съемки целевого участка;

- получение данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке;

- получение карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- построение структурных карт целевого участка на основе данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке, по основным отражающим горизонтам и карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- получение данных по крайней мере одного каротажа скважины на целевом участке;

- получение результатов определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну со скважины на целевом участке;

- построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные по крайней мере одного каротажа и результаты определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну со скважины на целевом участке;

- построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка с использованием карты поверхности дневного рельефа, структурных карт целевого участка и петроплотностных разрезов по скважинам путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи с использованием тренда в виде отношения мощности геологической толщи к квадрату глубины залегания ее подошвы ();

- определение расчетного гравитационного эффекта осадочного чехла целевого участка по петроплотностной модели осадочного чехла;

- приведение нулевой линии гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению измеренного гравитационного эффекта целевого участка;

- определение гравитационного эффекта ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект осадочного чехла целевого участка.

3. Способ определения гравитационных эффектов от фундамента плиты на целевом участке, включающий:

- получение измеренного гравитационного эффекта целевого участка в результате проведения крупномасштабной гравиметрической съемки на целевом участке;

- получение данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке;

- получение карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- построение структурных карт целевого участка на основе данных измерений сейсморазведочных работ, проведенных на целевом участке, по основным отражающим горизонтам и карты поверхности дневного рельефа целевого участка;

- получение данных по крайней мере одного каротажа скважины на целевом участке;

- получение результатов определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну;

- построение петроплотностных разрезов по скважинам, расположенным на целевом участке, на всю глубину осадочного чехла целевого участка, используя данные по крайней мере одного каротажа и результаты определения плотностных свойств пород осадочного чехла по керну;

- определение оптимального количества скважин для последующего построения петроплотностной модели;

- в случае если наблюдаются области сгущения количества скважин с превышением оптимального количества скважин, то производится декластеризация с последующим осреднением значений плотности в областях сгущения скважин:

- построение осредненного петроплотностного разреза для скважин, количество которых в области сгущения превышает оптимальное;

- осреднение координат скважин в области сгущения;

- присвоение осредненных координат и осредненного петроплотностного разреза фиктивной скважине;

- построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка с использованием карты поверхности дневного рельефа, структурных карт целевого участка и петроплотностных разрезов по скважинам, путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи с использованием тренда в виде отношения мощности геологической толщи к квадрату глубины залегания ее подошвы ;

- определение расчетного гравитационного эффекта осадочного чехла целевого участка по петроплотностной модели осадочного чехла;

- приведение нулевой линии гравитационных эффектов: расчетного гравитационного эффекта от осадочного чехла целевого участка и измеренного гравитационного эффекта целевого участка к единому абсолютному значению, которое соответствует минимальному значению измеренного гравитационного эффекта целевого участка;

- определение гравитационного эффекта ниже кровли фундамента плиты на целевом участке путем осуществления геологической редукции, при которой из измеренного гравитационного эффекта целевого участка вычитают расчетный гравитационный эффект осадочного чехла целевого участка.

4. Способ по любому из пп. 1-3, при котором для построения петроплотностных разрезов в качестве каротажей скважин на целевом участке используются:

- значение плотностного каротажа;

- значение акустического каротажа;

- значение гамма-каротажа.

5. Способ по п. 1, при котором интерполяция может быть проведена методом кригинга.

6. Способ по п. 1, при котором может быть проведена интерполяция методом искусственных нейронных сетей.

7. Способ по п. 1, при котором может быть проведена интерполяция методом Gaussian random function simulation (GRFS).

8. Способ по любому из пп. 2, 3, при котором построение петроплотностной модели осадочного чехла для целевого участка путем последовательного Гауссовского стохастического моделирования для каждой геологической толщи с использованием тренда, результат которого складывается из кригинговой оценки, невязки и функции тренда по формуле

,

где - смоделированное значение плотности,

- кригинговая оценка,

- случайная невязка с нулевым средним и корректной дисперсией, характеризуется нормальным распределением с нулевым средним значением и величиной остаточной дисперсии ,

- функция тренда,

где h – мощность геологической толщи между структурными картами по основным отражающим горизонтам и H – глубина от поверхности дневного рельефа до подошвы рассматриваемой геологической толщи.

9. Способ по любому из пп. 2, 3, при котором под крупномасштабной гравиметрической съемкой понимают гравиметрическую съемку в масштабе 1:50 000 и крупнее.

10. Способ по п. 1, при котором проводится среднемасштабная гравиметрическая съемка в масштабе мельче 1:50 000 и крупнее 1:200 000.

11. Способ по п. 1, при котором проводится мелкомасштабная гравиметрическая съемка в масштабе 1:200 000 и мельче.

12. Способ по п. 3, в котором областью сгущения скважин является превышение оптимального значения скважин на 1 .

13. Способ по п. 3, при котором определение оптимального количества скважин на 1 для последующего построения петроплотностной модели осуществляют по формуле

,

где у – оптимальное количество скважин на 1 , х – погрешность гравиметрической съемки в мГал.

14. Способ по любому из пп. 2, 3, при котором в качестве основных отражающих горизонтов используют уверенно прослеживаемые сейсмические отражения, разделяющие основные геологические толщи.

15. Способ по любому из пп. 1-3, при котором осуществляют центрирование расчетного гравитационного эффекта от фундамента плиты на целевом участке.