Способ вертикального сейсмического профилирования Советский патент 1993 года по МПК G01V1/42 

И к ЛретРнио относится к скв-тжинным сейсмическим исслрдопани 5м и может быть использовано для геологического разрг та в окрестности искривленных скважин, ппресекающих несоглясно залегаю- щие пласты горных . имеющие различное направление простирания. Основное назначение способа состоит в уточнении местоположения контуров нефтегазоносности, однако он может быть использован и для уточнения положения границ любых аномальных участков в пределах отражаюи1их сейсмических границ.

Целью изобретения является расширение области применения способа за счет использования в условиях азимутального несогласия нлклонно залегающих границ.

Способ поясняется чертежом, на котором приняты следу ющие обозначения: буровая вышка 1. ствол скважины 2, точка приема 3 в верхнем конце интервала глубин, точка приема 4 в нижнем конце интервала глубин, соседняя с точкой приема 4 точка приема 5 середина 6 интервала глубин, земная поверхность 7 граница 8 раз- дела пластов, отражающая граница 9, линия 10 предполагаемого контура нефтегазоносности. линия 11 точек отражения с точками отражения 12-15. пункты возбуждения 16- 19. нормаль 20 к границе 9 в каждой из точек отражения 12-15, лучи 21-24 волн, распространяющихся из расположенных на профиле 25 пунктов возбуждения (ПВ) 16-19 к точкам отражения 12-15 и составляющих угол а в каждой из этих точек с нормалью 20 к границе 9.

Сущность способа состоит в следующем.

При фиксированном положении интервала глубин приема, заключенного между концевыми точками 3 и 4 (в частном случае этот интервал глубин может совпадать с интервалом, ограниченным устьем скважины и ее забоем), положение линии 11 точек отражения, расположенных на исследуемой гра- нице 9. будет определяться траекторией профиля 25 ПВ. расположенного на земной поверхности 7.

При несовпадении структурных планов различных сейсмических горизонтов, рас- положенных в покрывающей толще, азимуты профиля ПВ и линии 11 точек отражения могут существенно различаться. Если профиль ПВ 25 расположить в крест простирания исследуемой границы 9. то вследствие ази- мутального несогласия простирания границ 8 и 9. линия 11 не будет ортогональна про- сти() 1раницы 9 а оместе с тем линия 1 не Г удот 0|)тогон,тпьна линии 10 контура н ;г1 Тгг,ччоиосио(: и. tT.nj 10, как дто

часто бывает, параллельна линии простирания границы 9 В общем случае, ортогональность линий 25 и 10 не обеспечивает ортогональности линий 11 и 10, в результате чего надежность локализации местоположения контура 10 снижается. В соответствии со способом, положение профиля 25 ПВ определяют, исходя из задаваемого местоположения линии 11, которую задают ортогональной линии 10 предполагаемого контура в точке 15 их пересечения. Задан мая таким образом траектория (25) позволяет изучать границу 9 вдоль направления максимального изменения её свойств, т,е, в крест предполагаемой линии 10 контура нефтегазоносности.

Перемещение в способе зонда из точки приема 4 в соседнюю точку 5 сопровождается перемещением источника колебаний вдоль профиля 25 из ПВ 16 в ПВ 17, при этом точка от ражения смещается из точки 12 в точку 13 затем процесс происходит аналогично до тех пор, пока зонд не переместится в верхнюю концевую точку 3, источник колебаний в ПВ 18, а точка отражения в точку 14. Такая техника о фаботки скважины обеспечивает надежность корреляции отражений на сейсмограмме ВСП и вместе с тем максимальную длину участка освещенности границы 9 вдоль линии 11, пересекающей границу (10) аномального участка в наиболее интересном для разведки направлении, вдоль которого динамические характеристики отраженных волн (интенсивность, форма и спектр импульса, затухание) изменяются наиболее резко при переходе через границу (10) аномального участка, и позволяет локализовать границу (10) наиболее точно.

Геометрия сейсмических границ и сейсмические скорости а пластах покрывающей толщи 9 способе полагаются известными. Эти данные берут из результатов наземной сейсморазведки, акустического каротажа после их тщательного уточнения и увязки с результатами кинематической обработки данных скважинной сейсморазведки. Наиболее предпочтительно способ использовать на разведочном зтапе геологоразведочного процесса на котором требуемая априорная информация наиболее полна и достоверна.

К наиболее надежному выделению аномальных участков на отражающей границе и определению их контуров приводит обеспечение таких условий отражения, при кото- рых на изменение коэффициентов отражения наибольшее влияние оказывает лишь изменение вещественного состава отражателя при переходе точек отражения через границу aн(1мял,нoгo участка. В способе

это достигается за счет того, что углы падения, образованные лучами 21-24 волн, распространяющихся из ПВ 16-19. с нормалью 20 к границе 9 в точках отражения 12-15 равны между собой. Равенство углов падения (соответственно - отражения) в различных точках отражения приводит к тому, что спектры коэффициентов отражения претерпевают скачкообразное изменение лишь при пересечении границы (10) аномального участка, в пределах же однородных участков существенных изменений спектров отражения не происходит. Таким образом, в предлагаемом способе не имеют места искажения спектров отраженных волн, обусловленные изменением угла падения прямой волны в различные точки отражающей границы.

Способ осуществляется в следующей последовательности операций.

Используя априорные данные о геометрии границ, расположенных между земной поверхностью 7 и отражающей границей 9. а также данные о сейсмических скоростях, трассируют сейсмический луч, соединяющий середину 6 интервала глубин приема, расположенного между точками 3 и 4, и точку 15, расположенную на линии предполагаемого контура нефтегазоносности (10), уточнение положения которого является целью разведки. Используя закон отражения в точке 15, луч 24 трассируют до пересечения его с земной поверхностью в точке 19. Точка 19 определяет сородину профиля 25 пунктов возбуждения. Преимущество данной, хотя и не единственно возможной, методики выбора положения центра (19) профиля ПВ 25 состоит в том. что с каждой стороны от линии предполагаемого контура (10) на линии 11 будет намечено одинаковое число точек отражения, при этом вероятность определения местоположения контура 10 становится максимальной.

Трассирование луча между точками 6 и 15 выполняется при помощи ЭВМ путем использования известных алгоритмов поиска местоположения пространственных лучей с закрепленными концевыми точками.

Дли луча 24 отраженной волны, соединяющего точку б, расположенную в скважине, точку отражения 15 и пункт возбуждения 19, в точке отражения имеют место следующие соотношения;

Р R cos (а ч-/9); R N

(1)

I R I 1.

где R и Р - единичные векторы лучей отраженной и падающей волн соответственно:

R - вектор нормали к отражающей границе в точке отражения;

я - угол падения волны в точку огрзжения:

угол отражения.

Углы « и / связаны со скоростями распространения падающей волны VR и от- раженной волны Vp известным соотношеним

.

(2)

Для конкретного угла падения (отражения) соотношения (1) определяют траекторию луча 24 между точками 15 и 19 после того, как луч был протрассирован из точки 6 в точку 15 (путем решения задачи численными методами).

Линию 11 точек отражения в соответствии с предлагаемым способом, в точке ее пересечения 15 с линией предполагаемого контура 10 задают ортогональной последней, Для этого направление линии 11 задают параллельным вектору L, который пределяют из условия

30 L К N,

(3)

где N - вектор нормали к отражающей гра- точке 15:

К - вектор касательной к линии контура

в этой же точке.

После определения местоположения точек 15 и 19. расположенных на луче 24. трассируют луч отраженной волны, одна концевая точка которого совпадает с точкой

приема, ближайшей к точке 6. а точка отражения расположена на линии 11, пересекающей в точке 15 линию контура 10 ортогонально к последней. При заданном угле положение этой точки отражения будет определено вполне однозначно по крайней мере для одной из частей линии 11, разделенных контуром 10. Положение остальных точек отражения на линии 11 и соответствующих им пунктов возбуждения на

линии 25 находят аналогичным о бразом, т.е. путем трассирования лучей, каждый из которых имеет одну концевую фиксированную точку, соответствующую каждой из точек приема. Величину угла / .(между , соединяющим точки 6 и 15, и нормалью к границе 9 можно определить при трассировке этого луча.

Техника отработки скважины способом состоит в следующем.

Зонд обычно перемещают вдоль ствола скважины 2 снизу вверх, при этом источник колебаний перемещают вдоль профиля ПВ 25 от одного конца к другому. Так, если зонд перемещается из точки 4 в соседнюю точку приема Б, источник перемещается из ПВ 16 в соседний ПВ 17, при перемещении зонда 8 верхнюю точку приема 3 источник перемещают в концевую точку 18 профиля ПВ 25.

Шаг между соседними точками приема 4 и 5 обычно составляет, как и при проведении ВСП известными способами, величину 10-30 м. Наблюдения целесообразно проводить многоточечными зондами (с числом приборов не меньще трех, шаг между которыми совпадает с расстоянием между соседними точками приема).

Регистрацию сейсмических колебаний в способе проводят цифровой аппаратурой,

Формула изобретения

СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ, заключа- ющийся в возбуждении упругих колебаний источником колебаний, устанавливаемым в приповерхностной зоне в пункте возбуждения, регистрации колебаний зондом в точках приема, расположенных в скважине в пределах интервала глубин приема, одновременном перемещении источника колебаний вдоль профиля пунктов возбуждения в соседний пункт возбуждения, а зонда - в соседнюю точку приема, выделении и прослеживании волн, отраженных от отражающей границы, представляющей разведочный интерес, и локализации положения контура аномального участка по изменению динамических характеристик отраженных волн, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа за счет использования в условиях азимутального несогласия наклонно залегающих границ, на отражающей границе задают линию точек отражения, ортогонально пересекающую предполагаемый контур аномального

зонд должен иметь надежные прижимные устройства. На этапе обработки для выделения отраженных волн применяют приемы, в наименьшей степени искажающие динамические характеристики волн, например, многоканальную когерентную фильтрацию. После выделения отраженных волн провоят их динамический анализ.

Существенно, чтобы на этапе обработки

были учтены различия в условиях приема, обусловленные местоположением точек приема в слоях с различными акустическими жесткостями (для этого используют динамические характеристики Прямой волны.

регистрируемой в каждой из точек приема),

6) Авторское свидетельство СССР N 817625, кл. G 01 V 1/00, 1978. Авторское свидетельство СССР № 1162316, кл.С 01 V 1/40, 1983.

участка и при фиксированном положении каждой из точек приема устанавливают соответствующий пункт возбуждения на траектории луча отраженной волны, проходящей через точку приема и одну из точек на линии точек отражения,

2.Способ по п,1, отличающийся тем, что, с целью повышения однозначности определения положения контура аномального участка путем обеспечения одинаковых условий освещенности отраженными волнами исследуемой отражающей границы, положение точек отражения и пунктов возбуждения определяют из -условий равенства между собой углов падения волн в различные точки отражения.

3,Способ по П.1, отличающийся тем, что пункт возбуждения, расположенный в средней части профиля пунктов возбуждения, устанавливают на траектории луча отраженной волны, проходящего через середину интервала глубин приема и точку пересечения линии точек отражения с предполагаемым контуром аномального участка.

Изобретение относится к скваж1тным сейсмическим исследованиям. Цель изобретения - расширение области применения способа за счет ис- пользовзния в условиях азимутального несогласия наклонно залегающих границ Для этого задается линия отражений, ортогональная контуру разведываемой аномалии. Точка возбуждения расс итьта- ется из условия трассирования луча через точку лриема в скважине и заданную точку на линии отражения Одним из возможных вариантов выбора конкретного положения точки отражения является расположение ее в месте пересечения с контуром разведываемой аномалии 2 злф-лы, 1 ип

Редактор

Составитель А.Алешин Техред М.Моргентал

Заказ 3243

ТиражПодписное

НПО Поиск Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород. ул.Гагарина. 101

Корректор А. Козориэ