Способ сейсмической разведки Советский патент 1992 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к сейсмическим методам поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений путем сейсмического воздействия на среду искусственными источниками сейсмических колебаний и может быть использовано при прямых поисках

и оконтуривании нефтяных месторождений.

Известен способ сейсмической разведки, включающий проведение работ методом общей глубинной точки (ОГТ). В результате применения данной методики на получаемых временных разрезах отражающие горизонты выделяются по неискаженным амплитудам отраженных волн. При этом изменения амплитуд отраженных волн свидетельствуют об изменении физических свойств отражающих горизонтов. Подобные изменения могут быть связаны с наличием залежей углеводородов. Таким образом, появляется возможность осуществить прямые поиски месторождений нефти и газа.

Недостатками указанного способа являются следующие обстоятельства.

Комплексный спектр регистрируемого сигнала (выходной сигнал)/(ш) может быть выражен следующим образом: /(ш) А(ыУ.Т(ю)К(а),

А (о) - комплексный спектр сигнала, возбуждаемого источником;

Т (с«) - передаточная функция среды, покрывающей отражающую границу;

К (UP) - комплексный спектр коэффициента отражения исследуемого участка разреза.

Рассматриваемый способ даст положительный результат при условии стабильности (постоянства) во времени величин А (ш и Т (со) В противном случае изменение (со) в пространстве может быть обусловлено изменениями всей совокупности рассматриваемых величин. Интерес представляет изменение только К (со)

SI

ел ел к

о

IN

Таким образом, надежность способа зависит от ряда обстоятельств (стабильность источника, детальность изучения строения покрывающей толщи и т.д.), неучет которых может привести к отрицательному результату. Опыт использования способа показал, что он надежно работает в 50-60 % случаях, что явно недостаточно при массовом его использовании. Кроме того, способ трубует дополнительных затрат,

Известен метод геохимических поисков месторождения нефти и газа, основанный на изучении газового фона перекрывающих осадочный пород - закономерностей пространственного изменения полей концентрацией химических соединений (главным образом углеводородных), направленный на выявление перспективных нефтегазоносных площадей.

К недостаткам этого метода можно отнести: вероятностный характер результатов исследования, уникальность геохимического исследования в связи с невозможностью его адекватного воспроизведения, а также крайне малые во многих случаях различия в концентрациях рассеянных углеводородов в пределах продуктивных площадей и вне их (особенно при больших глубинах залегания пластов - коллекторов или наличия непроницаемых покрышек в перекрывающей толще), что часто приводит к значительным трудностям при выделении и оконтурива- нии нефтегазоносных площадей.

Известен способ (прототип) поиска залежей нефти и газа, включающий возбуждение сейсмических колебаний на профилях выявленных геологических структур, проведение анализа газовой компоненты из поисковых скважин на содержание углеводородных газов до и после сейсмического воздействия и суждения по увеличению концентраций газовой компоненты о наличии месторождений углеводородов.

Способ основан на известном факте, что каждое нефтяное и газовое месторождение сопровождается ореолом углеводородных газов в покрывающей толще. Сейсмическое воздействие на геологическую среду вызывает десорбцию углеводородов и по увеличению концентрации газов в взрывных скважинах после производства взрывов судят о наличии углеводородного месторождения.

Недостатком указанного способа является то, что анализ газового состава осуществляется в скважине, где произведен взрыв. Газообразные продукты взрыва имеют чрезвычайно большие концентрации и изменения концентраций углеводородов могут быть некоррелированы с фактом паи

10

15

личия или отсутствия нефтегазоносного месторождения.

Целью изобретения является повышение достоверности выявления месторождений углеводородов ма площади геологических структур за счет накопления углеводородных газов при воздействии на геологическую среду.

Поставленная цель достигается путем создания вибросейсмического поля в точках наблюдений не менее 0,1 Вт/м2, определения частоты вибровоздействия по максимуму концентраций углеводородных газов при переборе частоты излучения длительностью не более 3 мин, воздействия в точках наблюдений вибросигналом выявленной частоты длительностью не менее 10-15 мин.

В экспериментах были использованы вибросейсмические источники СВ 10/100 20 (или его модификация СВ 10/150), частотный диапазон которых составляет 5-150 Гц.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Над месторождением нефти и газа имеется ореол рассеянного органического вещества и газообразных углеводородов. Углеводороды находятся в сорбированном состоянии на стенках капилляров и пор скелета в свободной фазе и частично растворены в жидкости, Известно также, что под воздействием сейсмического поля концентрация рассеянных углеводородов возрастает. Следовательно, по результатам измерения концентраций углеводородов -под воздействием сейсмического поля можно судить о наличии или отсутствии в данной геологической структуре нефтегазового месторождения.

Воздействие на пористую среду, насыщенную флюидом, волновых полей может приводить к усилению переходных механо- химических явлений. Как показано, при механической активации полимерных углеводородных структур происходит 2.5 х 10Г

верхности

С-С составляет для различия углеводородных соединений (4,8-5,5) х 10 эрг. Таким образом, суммарная энергия распада связей на поверхности 1 м2 составляет,- 2,5х

25

30

35

40

45

50

молекулярных актов распада на по юсти 1 см . Энергия химической связь

хЮ13 х

104 х 5,0 х 12,5 х 105 эрг

5

0,12Дж.

При экспериментальных исследованиях на расстоянии 10-30 м Указанный интервал расстояний лимитируется следующим.

При расстоянии вибрационный источник-точки наблюдения больше 30 м в по- следних не обеспечивается необходимая интенсивность сейсмического воздействия,

что может повлиять на положительный эффект вибровоздейстпия. При меньших расстояниях (менее 10 м) энергетические параметры соблюдаются (интенсивность поля увеличивается), но начинает действовать эффект присутствия самого виброисточника - выхлопные газы от двигателя установки (на вибраторах установлен мощный дизель) могут сильно исказить газовое поле в точках отбора проб и нарушить естественную картину. Следовательно, интервал расстояний 10-30 м можно считать оптимальным для проведения вибровоздействий - от вибрационного источника интенсивность сейсмичебкого поля составляет 0,5-1,0 Вт/м2, т.е. за десятиминутный сеанс работы поток сейсмической энергии составляет примерно 300 Дж/м . Следовательно, для инициирования указанного процесса необходимо менее 0,1 % данной величины. Иначе говоря, сейсмический вибрационный источник создает волновые поля, обеспечивающие с одной стороны десорбцию углеводородов, сконцентрированных в приповерхностных частях разреза, а с другой приводит в механохимическим реакциям и как следствие - образованию новых углеводородных соединений.

В процессе экспериментальных исследований установлена частотная зависимость генерации углеводородных компонентов. Четко выделяются три основных максимума генерации углеводородов: 15-25.40-45, б 5-70 Гц.

Характерным является тот факт, что превышение максимальных концентраций над минимальными составляет 3-4 раза. Отсюда следует, что при вибрационном воздействии целесообразно возбуждать колебания в определенном диапазоне частот. В этом случае можно ожидать получения положительного эффекта. При Минимальных концентрациях абсолютные величины содержания углеводородных газов в подпочвенном воздухе не превышают фоновых значений. С; едовательно, при определенной частоте вморовоздействмя мож- но вообще не получить ожидаемого результата. Отсюда - пропуск цели.

При определении частоты вибровоздействия предлагается применять метод перебора. Это означает, что на каждой из выбранных частот вибрационный источник должен отработать определенный промежуток времени. Для того, чтобы исключить зависимость концентрации углеводородов от естественного их уменьшения в результате последовательного отбора проб из скважин, необходимо определить минимально достаточное время воздействия на среду. В результате специальных экспериментов установлено, что время воздействия не должно превышать трех минут, поскольку большее время воздействия может сильно нарушить

газовый фон среды и повлиять на результаты следующих воздействий. При меньшем времени воздействия эффект данной частоты может быть несколько занижен,

После выбора частоты производят вибровоздействие в течение 10-15 мин на каждой точке наблюдения и производят отбор газовых проб. У казаниый временной интервал соответствует оптимальным условиям накопления углеводородных газов в поисковых скважинах, т.е. максимальному эффекту вибровоздействия.

Изобретение выполняется следующим образом.

Выбор перспективных площадей геологических структур по материалам площадной сейсмической разведки и геологическим данным.

В пределах выбранной площади, предположительно содержащей нефтегазовое месторождение, и вне ее определяют точки наблюдения. Точки наблюдения на профилях выбираются таким образом, чтобы вибровоздействие на предыдущей точке не

влияло на газовое поле последующих точек наблюдения по профилю и не вносило искажений при отборе газовых проб. Исходя из данных расстояние между точками наблюдения по поисковому профилю должно быть

не менее 200 м по профилю. Кроме того, не рекомендуется располагать точки наблюдения вблизи нефтедобывающих скважин, нефтепроводов и нефтеотстойников, где приповерхностный слой может быть сильно

загрязнен нефтепродуктами. Бурят поисковые скважины глубиной до зеркала грунтовых вод.

Измеряют концентрации углеводородных газов на забоях поисковых скважин.

Устанавливают вибрационный источник на некотором расстоянии от поисковой скважины. Расстояние выбирается так, чтобы поток сейсмической энергии от виброисточника в точке отбора газовых проб был

не менее 0,1 Вт/м2 (в наших экспериментах оно составляло 10-30 м) и производят возбуждение сейсмических колебаний длительностью не более 3 мин на каждой из перебираемых частот.

Определяют частоту вибровоздействия по максимальной концентрации газа на данной частоте.

Производят вибрационное воздействие на выбранной частоте длительностью не менее 10-15 мин и измеряют концентрацию

углеводородных газов в поисковых скважинах,

По графикам изменения концентраций углеводородных газов в пространстве определяют наличие или отсутствие месторождения, а также его контуры.

Способ опробован на двух нефтяных месторождениях: Осташковичи БССР и Убе- жинское Краснодарского края РСФСР.

На месторождении Осташковичи продуктивные горизонты находятся в межсолевых отложениях на глубине 3,0-3,5 км в кавернозных известняках девонского возраста. Поисковый профиль длиной около б км с расположенными на нем точками наблюдений пересекает месторождение в его центральной части вкрест простирания нефтяной залежи. Пробы газов отбирали из небольших скважин глубиной до 2 м, расположенных по профилю с интервалом 400-500 м (глубина скважин лимитировалась уровнем грунтовых вод). Предварительно была определена частота вибровоздействия, которая составляла для данного района 25 Гц. По скважинам определена фоновая концентрация углеводородных газов. При интенсивности волнового поля 0,5 Вт/м производился отбор газовых проб через 10 мин после начала вибраций.

В результате для скважин, находящихся в пределах контура месторождения, была получена устойчивая аномалия по содержанию СН4 и (трехкратное увеличение концентраций), в то время как для скважин, находящихся за контуром,этот эффект выражен значительно слабее. Полученные данные позволяют однозначно ответить на два основных вопроса: имеется месторождение углеводородов или нет и где его контур.

Второй эксперимент поставлен на месторождении Убежинском Краснодарского края, существенно отличающимся по своим геологическим характеристикам от месторождения Осташковичи.

Продуктивный горизонт залегает на глубине 390-400 м и связан с песчанистым коллектором третичного возраста. Поисковый профиль длиной около двух километров пересекает месторождение в его центральной части вкрест простирания нефтяной залежи. Пробы газов отбирали по писанной методике из поисковых скважин глубиной до 1-1,5 м. На основании предварительных исследований частота вибровоздействия была выбрана 22 Гц. Расстояние вибратор- точка наблюдения - 20 м. Интенсивность сейсмического поля в точках измерений составляла 0,2-0,4 Вт/м2. В результате вибровоздействия изменения концентрации

углеводородных газов достигают весьма существенно величины - несколько порядков. Подобные изменения связаны, очевидно, с небольшой глубиной месторождения, а также с наличием мощной газовой шапки, перекрывающей залежь. Фиксируемая аномалия четко выделяет контуры месторождения. В точках наблюдений, расположенных вне месторождения, приращение

концентраций углеводородов после вибровоздействия незначительно.

При опробовании способа на двух месторождениях отмечается эффект образования непредельных углеводородов (СпНгп).

Так по месторождению Осташковичи фоновые значения по этилену на северной половине профиля не наблюдаются, а присутствие этилена в фоновых пробах в пределах южной части профиля, по-видимому, объясняется наличием в этой части мес- торождения разлома, являющимся дополнительным транспортным каналом, по которому углеводороды могут мигрировать от залежи к поверхности. При сейсмическом воздействии концентрации этилена резко возрастают и становятся значимыми на всех точках профиля, что приводит к образованию четкой поисковой аномалии. На Убежинском месторождении наблюдается аналогичный эффект.

Таким образом, можно утверждать, что при сейсмическом воздействии на среду возможно протекание меха нохимических реакций с образованием новых компонентов углеводородных газов.

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет повысить достоверность выявления месторождений углеводородов.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения пока не подсчитывался.

Формула изобретения

Способ сейсмической разведки, включающий возбуждение сейсмических колебаний на профилях выявленных геологических структур, проведение анализа газовой компоненты из поисковых скважин на содержание углеводородных газов до и после сейсмического воздействия, суждение по увеличению концентраций газовой компоненты о наличии месторождений углеводородов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности выявления месторождений углеводородов на площади геологических структур за счет эффекта накопления углеводородных газов при виб- ровоздействии на геологическую среду, оп9 175522410

ределяют точки наблюдения ма профилях икаждой частоты и выявляют частоту, обесперазмещают вибрационный источник, рабо-чивзющую максимум концентрации углевотающий в диапазоне частот 5-150 Гц, надородных газов в точке наблюдения,

расстоянии 10-30 м от точек наблюдения,производят воздействие этой частотой в тевоздействуют сейсмическим полем источ-5 чение 10-15 мин и повторяют указанные

ника на дискретных частотах из указанногооперации на выявленной частоте для всех

выше диапазона н е более трех минут дляточек наблюдения на профилях.

Использование: изобретение относится к сейсмическим методам поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений путем сейсмического воздействия на среду искусственными источниками сейсмических колебаний и может быть использовано при прямых поисках и оконтуривании месторождений углеводородов. Сущность изобретения: определяют точки наблюдения на профилях и размещают вибрационный источник, работающий в диапазоне частот 5- 150 Гц, на расстоянии 10-30 м от точек наблюдения. Воздействуют сейсмическим полем источника на дискретных частотах из указанного выше диапазона не более трех минут для каждой частоты и выявляют частоту, обеспечивающую максимум концентрации углеводородных газов, в точке наблюдения. Производят воздействие выявленной частотой в течение 10-15 ммн для всех точек наблюдения на профилях.