Способ поиска угольного пласта метаноугольного месторождения Российский патент 2024 года по МПК G01V1/28 

Изобретение относится к специфическим методам изучения углеводородных систем с использованием пассивного сейсмического мониторинга (ПСМ) событий в процессе гидроразрыва угольного пласта (ГРП) на метаноугольных месторождениях, с выделением из наблюдаемого сейсмического поля низкочастотной, сильно дисперсной волны (волны Краукликса).

Угольные пласты относятся к нетрадиционным коллекторам сорбированного метана. Их емкостные характеристики предопределяются микропоровой структурой (до 80% составляют поры размером от 4 до 80 Ангстрем). Матрица угля практически непроницаема, поэтому фильтрационные характеристики пластов предопределяются трещиноватостью углей. Естественно, что выявление участков с повышенной открытой трещиноватостью является одной из задач разведки метаноугольных месторождений.

Настоящий способ предназначен для дифференсации угольных пластов, как нетрадиционных коллекторов угольного метана, по степени их перспективности. Предлагаемый способ поиска угольного пласта метаноугольного месторождения, заключающийся в проведении полевого пассивного сейсмического мониторинга во время проведения гидроразрыва пласта, отличающийся тем, что регистрацию сейсмических данных осуществляют по наземным сейсмическим профилям в окрестности изучаемой скважины, получая на выходе наборы сейсмограмм, длительностью соответствующие времени процесса гидроразрыва пласта, формируют навигационные файлы и файлы полевого сейсмического материала, выполняют обработку полученного сейсмического материала с выделением низкочастотной высокодисперсной волны Крауклиса, являющейся поисковым признаком угольного пласта. П.

В настоящее время в России для получения информации по распространению искуственного тращинообразования при производстве ГРП на традиционных месторождениях углеводородов широко используется наземный сейсмический мониторинг с использованием стандартного сейсмического оборудования с наблюдением по нескольким азимутам, расположеным в окрестности изучаемой скважины. Однако, информативность результатов наземного ПСМ на традиционных месторождениях не всегда удовлетворительная по ряду обстоятельств.

Повышенная информативность метода на метаноугольных месторождениях обусловлена рядом следующих причин.

1. Относительно неглубокое (до 1 км) залегание изучаемого пласта. В связи с этим, из-за большого затухания исходного сигнала с глубиной, минимизируется получение не достоверного результата.

2. Особеность физико-механических характеристик угольного пласта. Угольный пласт представляет собой типичный трещиноватый коллектор.

3. Небольшая мощность контрастных в качестве сейсмических свойств промысловых объектов (угольных пластов) 1-10 метров.

4. Газ в исследуемых коллекторах находится в сорбированном состоянии. Трещины кливажа заполнены водой.

Отличием заявляемого метода от «стандартных» решений мониторига за производством ГРП является выделение и картирование геометрии искуственного трещинообразования с выделение медленной высокодисперсной волны, возникновение которой в угольном пласте является поисковым признаком для оценки перспективности изучаемого объекта, с целью вовлечения его в дальнейшую разработку. На фигуре 1 изображена схема азимутов наблюдения за производством ГРП в скважине РН-15 Нарыкской площади Кузбасса.

Проблема распространения упругих волн в слоистых средах интенсивно изучается в сейсморазведке, акустике, физиологии и физике материалов в течение последних полутора столетий. Отдельную историю имеет вопрос о распространении волн в трехслойной упругой модели в случае, когда слой, заполненный флюидом, заключен между двумя упругими полупространствами. Впервые в 1962 г., П.В. Крауклис показал, что в такой модели возникает медленная дисперсионная волна, скорость которой стремится к нулю при стремлении частоты к нулю. Крауклис получил свои результаты в аналитической форме в общем случае двух полупространств с различными упругими параметрами. После работы Крауклиса медленная волна была независимо обнаружена численными расчетами в акустике для модели с упругими слоями конечной толщины и в сейсмологии в модели с двумя одинаковыми полупространствами.

В 1998 г. Ф. Коловрат и др. получили аналитическое выражение скорости медленной волны для симметричной модели с двумя упругими пластинами. Основываясь на вариационном подходе в предположении о толщине пластин, назвали ее модуструйной волной. В. А. Корнеев в 2008 г. исследовал распространение медленной волны в вязком слое жидкости, расположенным между упругими полупространствами, и описал низкочастотные приближения для фазовой скорости медленной волны.

Впервые, практическое применение метода с использованием в полевых условиях медленной высокодисперсной волны состоялось на Нарыкско Осташкинской площади Кузбасса в 2015 году. На различных скважинах исследуемой площади специалистами ОАО «Газпром промгаз» осуществлялся пассивный сейсмический мониторинг (ПСМ) за процессом гидроразрыва угольного пласта (ГРП).

Реализация метода осуществляется поэтапно.

На первом этапе проводились полевые сейсмические работы ПСМ во время производства ГРП:

1. Наблюдение и запись сейсмического материала. Расположение азимутов наблюдения представлено на фиг. 1.

2. Формирование навигационных файлов, файлов полевого сейсмического материала с передачей для последующей обработки.

На втором этапе осуществлялась обработка и интепретация полученого полевого материала:

1. Присвоение геометрии сейсмическим трассам из навигационных файлов

2. Расчет и применение статических поправок.

3. Подэтап обработки исходного сейсмического поля.

Из наблюдаемого сейсмического поля извлекался когерентный сейсмический сигнал двух типов, соответствующий различным стадиям ГРП от различных по своим геологическим и физико-механическим характеристикам угольных пластов. Волновое поле представленное на фиг. 3 соответствует 91 "плотному" угольному пласту. Выделенная когерентная волна аппроксимируется гиперболой, развивается по всем каналам приемной расстановки, имеет соизмеримую амплитуду для всех каналов, приурочена к точечному дифрактору на глубине, соответствующей производству ГРП. Спектр сейсмической записи достаточно высокочастотный. Резонансная частота стремится к 30 Гц. Наблюдаемое сейсмическое поле характеризует плотный изотропный пласт. Магистральная трещина не сформирована

Волновое поле, представленное на фиг. 4, соответствует 89 трещиноватому угольному пласту. Выделенная когерентная волна имеет фрагментарное развитие по каналам приемной расстановки, амплитуда для каждого из каналов различается, соответствует источнику на глубине, который медленно движется в некотором направлении по пласту. Спектр сейсмической записи выражено низкочастотный. Резонансная частота стремится к 0 Гц. Наблюдаемое сейсмическое поле характерно для трещиноватого пласта с выраженными анизотропными свойствами. Интерпретация сейсмического поля характеризует формирование магистральной трещины в некотором направлении в процессе ГРП. Для пласта 89 процедура ГРП прошла достаточно успешно.

4. Интерпретационный подэтап. Построение геометрии искусственного трещинообразования с использованием выделенной волны. На фиг. 2 представлена выделеная медленная высокодисперсная волна и соответствующие построения геометрии искусственного трещинообразования.

На фиг. 1 представлен характер сейсмического поля для 91 угольного пласта, амплитудный спектр. На фиг. 2 представлен характер наблюдаемого сейсмического поля для 89 угольного пласта, амплитудный спектр.

Исходя из рационального использования различных методов разведки и освоения метаноугольных месторождений Кузбасса, предлагается способ прямого поиска перспективных объектов с использованием медленной дисперсионной волны для избирательного вовлечения в разработку изучаемых угольных пластов, а также оценке эффективности проведения дорогостоящей процедуры ГРП. Применение метода предполагается в горно-геологических условиях Кузнецкого и других метаноугольных бассейнов Российской федерации, в интервалах залегания угольных пластов до 1000 м, с различными геолого-промысловыми характеристиками.

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано для поиска угольного пласта метаноугольного месторождения. Сущность: проводят полевой пассивный сейсмический мониторинг во время проведения гидроразрыва пласта. При этом сейсмические данные регистрируют по наземным сейсмическим профилям в окрестностях изучаемой скважины. В результате регистрации получают наборы сейсмограмм, длительностью соответствующие времени процесса гидроразрыва пласта. Формируют навигационные файлы и файлы полевого сейсмического материала. Обрабатывают полученный сейсмический материал с выделением низкочастотной высокодисперсной волны Крауклиса, являющейся поисковым признаком угольного пласта. Технический результат: повышение информативности поиска угольного пласта на метаноугольном месторождении. 4 ил.

Способ поиска угольного пласта метаноугольного месторождения, заключающийся в проведении полевого пассивного сейсмического мониторинга во время проведения гидроразрыва пласта, отличающийся тем, что регистрацию сейсмических данных осуществляют по наземным сейсмическим профилям в окрестности изучаемой скважины, получая на выходе наборы сейсмограмм, длительностью соответствующие времени процесса гидроразрыва пласта, формируют навигационные файлы и файлы полевого сейсмического материала, выполняют обработку полученного сейсмического материала с выделением низкочастотной высокодисперсной волны Крауклиса, являющейся поисковым признаком угольного пласта.