СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ Российский патент 2023 года по МПК G01V1/00 G01V1/02 

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. Подавления помех можно достигают путем исключения их из спектра возбуждаемых частот, например путем возбуждения колебаний при помощи опорных сигналов, не содержащих резонансных частот.

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 близкое техническое решение к предлагаемому (прототип) - способ вибрационной сейсморазведки, включающий возбуждение и регистрацию колебаний сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне и многоточечным зондом ВСП в скважине в пределах однородного по упругим свойствам интервала глубин, а также выделение из волнового поля в качестве опорного сигнала цуга падающих волн, с которым затем выполняют взаимную корреляцию или деконволюцию сейсмических записей (Жуков А.П., Коротков И.П., Шехтман Г.А. и др. Способ вибрационной сейсморазведки // Патент РФ №278060 от 28.01.2022, опубл. 23.09.2022, Бюл №27).

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

• регистрацию сейсмических колебаний с выделением из них падающих волн осуществляют не в одном однородном пласте, а в разных пластах, выделенных в пределах покрывающей толщи, пересеченной скважиной;

• формирование опорного сигнала по падающим волнам, регистрируемым в разных пластах, позволяет учесть изменение поля кратных волн, сформированных в разных пластах геологического разреза;

• большей достоверностью сигналов, отраженных от разных объектов, содержащихся в покрывающей толще; тем самым достигается расширение функциональных возможностей способа.

Цель настоящего изобретения - расширение функциональных возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе вибрационной сейсморазведки, включающем возбуждение и регистрацию вибрационных сейсмических колебаний в приповерхностной зоне и внутри среды, выделение падающих волн внутри среды и формирование опорного сигнала по падающим волнам, падающие волны выделяют по меньшей мере в каждом из пластов, на которые разделена покрывающая толща, пересеченная скважиной. В одном из воплощений способа цуг падающих волн для взаимной корреляции или деконволюции формируют путем осреднения цугов падающих волн, выделенных на разных глубинах в пределах вертикального сейсмического профиля. Кроме того, в опорный сигнал вводят коррекцию затухания сейсмических волн и амплитудно-фазовую коррекцию, определив требуемые параметры по падающим и отраженным волнам, регистрируемым в скважине.

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 падающих 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. Регистрация цуга падающих волн в разных пластах позволяет учесть в осредненном сигнале вклад падающих волн, сформированных в разных частях геологического разреза. 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 многоточечный зонд ВСП. 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 разных пластов 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. Выбранные для наблюдений интервалы глубин в случае обсаженной скважины для получения материала высокого качества должны 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 в пределах каждого из выделенных пластов цуги падающих волн, включающие прямую волну и кратно отраженные падающие волны;

• перед осреднением разных цугов падающих волн в них вводят кинематические поправки, компенсирующие время прихода прямой волны и кратно отраженных падающих волн в разные точки приема;

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

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

• цуги 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., 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.

Жуков А.П., Коротков И.П., Шехтман Г.А. и др. Способ вибрационной сейсморазведки // Патент РФ №278060 от 28.01.2022, опубл. 23.09.2022, Бюл №27.

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

Изобретение относится к области геофизики. Заявлен способ вибрационной сейсморазведки, который основан на возбуждении и регистрации вибрационных сейсмических колебаний и включает в себя повышение относительной интенсивности однократно отраженных волн путем подавления кратно отраженных волн уже на этапе проведения полевых работ. Предлагается предварительно путем наблюдений в скважине из всего волнового поля выделить цуг падающих волн и затем использовать его в качестве опорного сигнала для взаимной корреляции или деконволюции сейсмических записей. 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. Падающие волны выделяют из сейсмической записи, полученной методом ВСП по крайней мере в каждом из пластов, на которые разбита покрывающая толща, пересеченная буровой скважиной. Опорный сигнал формируют путем осреднения записей падающих волн, полученных в разных пластах после компенсации времени прихода прямой волны в разные точки приема. Скорректированный предлагаемым способом сигнал заносят в качестве пользовательского сигнала в системы управления виброисточником и применяют его при отработке всей площади района. Для внедрения способа в производство предлагается использовать существующие технические средства. 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, выделение падающих волн внутри среды и формирование опорного сигнала по падающим волнам, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей способа падающие волны выделяют по меньшей мере в каждом из пластов, на которые разделена покрывающая толща, пересеченная скважиной.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цуг падающих волн для взаимной корреляции или деконволюции формируют путем осреднения цугов падающих волн, выделенных на разных глубинах в пределах вертикального сейсмического профиля.

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