МЕТОДИКА И ПРИЛОЖЕНИЕ К ЗАДАЧАМ НЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Рис. 48. Сейсмогеологический разрез по плоскости, секущей Приморский свод, с основными элементами геологических структур, перспективных на обнаружение залежей углеводородов.

Улькентюбе. Вместе с тем, Масабай и Тенгиз, обладая значительно большей мощностью ядер соли, погружены глубже, а поверхностные условия одновременно с распространением слабосвязных песчаных грунтов в большей степени водонасыщены, что играет отрицательную роль не только на процесс регистрации, но, что значительно важнее, и на процессы возбуждения поперечных волн. Это оказывает влияние, в первую очередь, на производство горизонтально направленного воздействия в приповерхностном слое грунтов.

Методика и аппаратура профильных наблюдений. Для проведения профильных наблюдений использовалась практически одна и та же методика МОВ-ОГТ . Регистрация сейсмических волн выполнена цифровой сейсмостанцией «Прогресс» в 96 канальном варианте. Сейсмоприемники типа Cв 1—20 и Сг 1-10. Установка асимметричная ортогональная монотипная Z-z и Y-y при регистрации монотипных продольных и поперечных волн. Для регистрации обменных волн использована установка смешанного типа Z-x. Во всех случаях применялась фланговая система при группировании – сейсмоприемников на канал с выносом 50 м. База регистрации – 2 350 м, кратность перекрытий 24, при расстоянии между пунктами приема и возбуждения 50 м. Источник возбуждения продольных и обменных волн – скважинный при глубине погружения заряда 18 м. Величина заряда - 5,4 кг.

Для возбуждения поперечных волн применялся упрощенный вариант траншейного источника (УВТИ). Величина заряда 50 м × 3 нити ДША.` Группирование 3 источников расположенных параллельно направлению профиля при расстоянии между ними по оси y

- 15 м.

На участке Тенгиз методика была несколько изменена в связи с необходимостью обеспечения большей глубинности исследований особенно в части наблюдений обменных волнами.

Имея те же параметры установки сейсмоприемников, при регистрации обменных волн применены смешанные системы типа Z-z-x и Z-x-y. При этом база регистрации, как и кратность перекрытий метода ОГТ, сокращается и составляет 1 150 м. и 12 соответственно. Источник возбуждения продольных и обменных волн – скважинный с теми же параметрами, что при работах на площади Масабай.

127

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Для проведения работ методом монотипных поперечных Sh-волн была определена основная трудность применения УВТИ, заключавшаяся в том, что на площади в основном развиты песчаные отложения мощностью 6 м. Для преодоления этой трудности были проведены опытные работы небольшого объема, по результатам которых были подобраны оптимальные, с точки зрения материальных затрат. Параметры источника УВТИ: длина заряда 100 м, количество ниток – 4, количество источников в группе на одно воздействие

– 3, расположение группы источников – линейное вдоль профиля, расстояние между элементами группы в направлении ортогональном профилю - 15 м. Система наблюдений – фланговая при кратности суммирования ОГТ -24.

Характеристика материала.

Участок Масабай. Временные разрезы, полученные при обработке сейсмограмм поперечных и обменных волн, отличаются менее уверенным прослеживанием отражающих горизонтов, причем, на обменных волнах разрезы наименее информативны. Первичные сейсмограммы изобилуют волнами-помехами со средне- и низкими значениями скоростей распространения. На разрезах поперечных волн наиболее уверенно прослеживаются надсолевые горизонты, особенно в зоне их спокойного залегания. На некоторых участках профиля поперечных волн выделяются четкие динамические аномалии типа «яркого пятна», хотя на временных разрезах продольных волн на этих же пикетах наблюдена обратная картина – локальное и не четкое ослабление интенсивности отражений, позволяющее предположить наличие тектонически нарушенной зоны. Вместе с тем, на разрезе поперечных волн более отчетливо, чем на разрезе продольных волн, отмечается антиклинальный характер залегания основных отражающих границ.

Площадь Тенгиз. В геологическом отношении особенностью данного участка является глубокое погружение нефтепродуктивных толщ, приуроченных к подсолевым отложениям верхнеартинского и нежнекаменноугольного возрастов, образующих единую гидродинамическую систему. На рис. 49 представлена волновая картина, зарегистрированная по трем типам сейсмических отраженных волн РР, РS и SS. Здесь, как и на площади Масабай, отмечается ситуация с преобладанием среднескоростных волнпомех на сейсмограммах обменных и поперечных волн. Целевые отраженные волны монотипного и обменного типов следятся только фрагментарно и фактически нерегулярно. Вместе с тем, нельзя не сказать о том, что, несмотря на абсолютно не благоприятные поверхностные условия для возбуждения и регистрации поперечных волн, и, более того, профиль пересекает зону мощного грабена, уверенно выделяется опорный горизонт III и прослеживается разлом. На участках профиля спокойного залегания горизонта III выделяются отражения от горизонта П1 с хорошим отождествлением

128

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

динамики с продольными и обменными волнами. На рис. 50 представлен временной разрез, иллюстрирующий ситуацию на поперечных волнах.

Рис. 49. Волновая картина на площади Тенгиз По обменным волнам ситуация примерно такая же, как и на поперечных. Временной

разрез приведен на рис. 51, изучая который можно заключить, что характер прослеживаемости отражающих горизонтов в целом является похожим на разрез

Рис. 50. Поперечные волны. Временной разрез по профилю 03.82.67.(Площадь Тенгиз).

продольных волн, отличаясь от него степенью выдержанности и выразительности прочерчивания основных горизонтов.

Вместе с тем, на профиле обменных волн следятся разрывы и перерывы корреляции в пределах тектонических нарушений типа грабена. Для разреза обменных волн, как и для поперечных, характерным является то, что отражения более низкочастотны по сравнению с теми, которые фиксируются на разрезе продольных волн. На разрезах обменных волн удается выделить основные опорные горизонты и провести их геологическую интерпретацию совместно с данными продольных волн.

По данным измерения времен регистрации отражений от опорных горизонтов на временных разрезах продольных и поперечных волн построены графики (рис. 52) изменения значений отношения tpp и tss, вычисленные по следующей формуле:

Коэффициент γ имеет максимальное значение равное 0,53 в наиболее погруженной части горизонта П1. На графике параметра γ, построенному по значениям интервальных времен между отражениями продольных и поперечных волн от горизонтов П1 и П2, (рис. 52), видно, что параметр γ в пределах залежи нефти возрастает на 15 %. Это находится в точном соответствии с известным фактом понижения скоростей распространения продольных сейсмических волн в нефтегазонасыщенной зоне коллектора.

Рис. 51. Обменные волны. Временнойразрезпопрофилю03.82.67.(ПлощадьТенгиз).

Таким образом, по результатам исследований наиболее сложных в геологическом отношении объектов, при самых неблагоприятных условиях возбуждения и регистрации поперечных и обменных волн, показано, что совместное использование данных по различным типам волн, но полученных при исследовании одного и того же объекта, открывает новые перспективы в прогнозе глубинных координат ловушек углеводородов и типов флюидов, насыщающих породы коллектора.

129

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Рис.52. Графики параметра углеводородный фактор (γ) подсолевому горизонту П1 и положение водонефтяного контакта в координатах глубины, км.

5.2.3. Выделение малоамплитудных сбросов по данным многоволновой сейсморазведки

Критериями для выделения малоамплитудных нарушений являются: наличие характерных динамических аномалий (зон аномального понижения) на графиках амплитуд; изменение контрастности динамической аномалии на различных фильтрациях; соответствие динамическим аномалиям временных ступеней на линиях to(x).

Наблюдения МОГТ на продольных, поперечных и обменных волнах проводились на профилях, пересекающих различные тектонические нарушения с амплитудами от 10 до 100 м и более. Основное внимание уделялось изучению поведения II и III горизонтов в надсолевом комплексе пород. На временных разрезах всех типов волн сбросы большой амплитуды ( h ≥ 35 м ≈ λ/2) уверенно выделяются по разрыву осей синфазности и скачку времени, более значительному на поперечных и обменных волнах. На рис. 53 приведены временные разрезы на соляном куполе Танатар по профилю 03.84.16, пересекающему сброс с амплитудой 30 м на ПК 2850. Этот сброс отчетливо прослеживается по всем отражающим горизонтам вплоть до кровли соли. На поперечных волнах строение III горизонта просматривается значительно детальнее. Зона основного разлома сопровождается микросбросами, создающими ступенеобразное строение III горизонта. Нарушения с амплитудой h = 12—15 м проявляются на временных разрезах в виде флексур, локальных изменений формы записи, нарушения корреляции горизонтов. На побочных компонентах поперечных и обменных волн часто наблюдается разрыв осей синфазности. Примером такого нарушения может служить сброс с амплитудой 15 м по III горизонту па профиле 03.84.15 площади Танатар, временные разрезы по которому представлены на рис. 54. Сбросы с амплитудой меньше 10 м отражаются только в динамических характеристиках волнового поля.

Методика выделения малоамплитудных нарушений. Малоамплитудное тектоническое нарушение ( h = 15 м), пересекаемое профилем 03.84.15, было выбрано в качестве эталонного для опробования методики выделения малоамплитудных сбросов.

Анализ волновых полей разных типов, показывает, что малоамплитудный сброс проявляется на временном разрезе продольных волн в виде пологой флексуры по III

горизонту с перепадом времен t0PP = 0,012 с и разрыву осей синфазности по II горизонту. На основной у-компоненте Sh-волн наблюдается достаточно яркая флексура, а на х-компоненте PS-волн просматривается ступенеобразное строение III

130

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

горизонта в зоне разлома. На временных разрезах побочных компонент поперечных Sh- и обменных PS- волн отчетливо видны разрывы осей синфазности по III горизонту,

сопровождаемые скачками времен t0SH = 0,035 с и t0PS — = 0,020 с.

Рис.53. Временные разрезы по профилю 03.84.16. а - Р волны; б- Shволны; у-компонента.

Одним из необходимых элементов методики выделения малоамплитудных нарушений является динамический анализ отражений. Определение энергии отражений от II и III горизонтов на профиле 03.84.15 было проведено на всех типах волн как по суммарным 24-кратным разрезам ОГТ, так и по разрезам ОНП и шестикратным суммам, полученным для различных удалений источник — приемник. Анализ графиков энергий показал, что в связи с низкой помехоустойчивостью разрезы ОНП нецелесообразно использовать для поиска малоамплитудных нарушений. Энергетический анализ отражений по шестикратным разрезам ОГТ на неперекрывающихся базах суммирования дает значительно более устойчивые результаты. На всех графиках энергии отражения от III горизонта, полученных по шестикратным разрезам для удалений L = 100—

нарушению на ПК 2750 соответствует глубокий устойчивый минимум.

Рис. 54. Временные разрезы по профилю 03. 84. 15. а) – отраженные РР-

,

б) – PS-(x-компонента) и в) – Sh-волны (y-компонента).

Таким образом, одновременный динамический анализ отражений по временным разрезам на неперекрывающихся базах суммирования повышает надежность выделения малоамплитудных тектонических нарушений, исключая случайный характер динамической аномалии.

Еще большую надежность результаты динамического анализа приобретают при сопоставлении волн разных типов. Затухание амплитуд опорных отражений в раздробленной зоне на поперечных и обменных волнах проявляется заметнее, чем на продольных волнах. Сопоставление графиков энергии отражения от III горизонта для разных типов волн дается на рис. 55. Динамическая аномалия, соответствующая сбросу на ПК 2750, на Sh- и PS-волнах прослеживается в районе ПК 25. Подобное смещение динамической аномалии на поперечных и обменных волнах по профилю на расстояние

131

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

порядка одной или нескольких длин волны (100— 200 м) наблюдалось и на других профилях и связано, по-видимому, с неидентичным сложением дифрагированных и отраженных волн в области сброса на разных частотах. более подробно изучить это явление с помощью математического моделирования.

Частотный анализ волновых полей, проведенный на профиле 03.84.15 по временным разрезам 24-кратным, а также шестикратным на разных удалениях, показал, что в зоне разлома частота главного максимума амплитудного спектра волн разных типов смещается в область низких частот на 5—10 Гц. Минимумы частот так же, как и минимумы энергий, хорошо коррелируются с положением тектонического нарушения.

Контрастность динамических аномалий на различных фильтрациях меняется. На амплитудных графиках это выражается в изменении глубины минимума, соответствующего тектоническому нарушению. Этот вывод полностью совпадает с данными спектрально-статистического анализа, выполненного на эталонном профиле по Р волнам. Малоамплитудное тектоническое нарушение на ПК 27.50 проявляется четкими минимумами на амплитудной и фазовой составляющих фактора ОГТ, причем с увеличением частоты глубина минимума увеличивается.

Большую помощь при выделении малоамплитудных тектонических нарушений оказывают разрезы мгновенных амплитуд, фаз, частот, на которых четко видна различная динамическая выразительность отдельных геологических блоков.

Рис. 55. Сопоставление энергетических и поляризационных параметров отражения от III горизонта по профилю 03.84.15 для разных типов волн: а, б, в — энергия сигнала РP-, PS- и SShволн соответственно; г — отношение полуосей эллипса поляризации S волн.

На разрезах мгновенных фаз зоны малоамплитудных тектонических нарушений проявляются в виде линий подклиниваний отражающих горизонтов.

Очень важным дополнительным средством обнаружения малоамплитудного тектонического нарушения является поляризационный анализ. По разные стороны от разлома обычно резко отличается соотношение основной и побочной компонент Sh- и PS-волн (рис. 55 б, в). Сама зона дробления сопровождается уменьшением амплитуд отражений, как на основной, так и па побочной компонентах, причем на побочной компоненте затухание амплитуд более резкое. В результате соотношение энергий побочной и основной компоненты в зоне нарушения в большинстве случаев имеет минимум.

132

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

На рис. 55 г показано изменение вдоль профиля параметра ε, характеризующего соотношение полуосей эллипса поляризации по данным поперечных волн. Наименьшие значения ε приурочены к зоне сброса на ПК 27. Это свидетельствует о том, что в зонах тектонических нарушений поляризация Sh- и PS-волн становится ближе к линейной. Возможно, это связано с разгрузкой тектонических напряжений, вызывающих анизотропию среды.

Таким образом, методика выделения малоамплитудных тектонических нарушений по данным многоволновой сейсморазведки сводится к следующему.

1.Сопоставление особенностей волновой картины на временных разрезах волн разных типов.

2.Динамический анализ волн разных типов по временным разрезам различной кратности, в том числе на неперекрывающихся базах суммирования. Критерии нарушения: четкие минимумы амплитуд, энергий,частот, изменение контрастности динамических аномалий на различных фильтрациях.

3.Применение спектрально-статистического метода.

4.Поляризационный анализ временных разрезов поперечных и обменных волн. Критерии нарушения: изменение поляризации (соотношения основной и побочной компонент) минимумы отношения Апоб./Аосн..

Трассирование сбросов. По описанной выше методике были проаналиированы волновые поля разных типов, зарегистрированные при наблюдениях МОГТ на ряде соляных куполов Прикаспийской впадины. Наиболее полно эти исследования были выполнены на юго-западном крыле купола Танатар. Трассирование по площади динамических аномалий (минимумов энергии) и одноименных ступеней t0 позволило уточнить положение крупных сбросов и наметить целую серию малоамплитудных нарушений.

Из анализа полученных материалов следует, что вся изучаемая площадь на юго-западном крыле купола Танатар разбита на три крупных блока, разделенных сбросами разной амплитуды. Уточнено положение двух субмеридиональных сбросов, ограничивающих эти блоки с востока, и одного субширотного тектонического нарушения небольшой амплитуды Н = 12—13м, разделяющего северный и центральный блоки. Вновь намечено положение южного субширотного нарушения, разделяющего центральный и южный блоки. В окрестности крупных сбросов широко развиты мало амплитудные разрывные нарушения.

133

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Таким образом, использование отраженных волн трех типов (продольных, поперечных и обменных) повышает достоверность выделения малоамплитудных тектонических нарушений как за счет возможности сопоставления полученных независимо трех видов разрезов, их кинематических и динамических особенностей, так и дополнительной информации о поляризационных характеристиках волнового поля Sh- и PS-волн.

5.2.4. Опыт опробования МВС в Зайсанской впадине.

Зайсанская впадина, представляющая собой крупный межгорный прогиб, расположена между горными сооружениями Алтая и Харбагатая. Первые результаты сейсморазведочных работ МОГТ, проведенные на монотипных продольных волнах, выявили разнообразие ее глубинного геологического строения и возможное наличие залежей углеводородов неструктурного типа. Ими могут быть характерные для района: выклинивания толщ и литологические неоднородности, которые в волновом поле отражений проявляются в виде четких динамических аномалий. Такой характер геологического строения свидетельствует о необходимости для решения задач прогнозирования геологического разреза (ПГР) и использования для этих целей многоволновой сейсморазведки.

В1983—1984 гг. были проведены первые опыты по опробованию поперечных волн при профильных наблюдениях по МОГТ.

Вкачестве источника поперечных волн использовался упрощенный вариант траншейного источника (УВТИ) со следующими параметрами:

L (длина-источника) – 50 м; плотность заряда - 3 нитки ДШ на воздействие; ширина барьера – 0,7 м; глубина заложения заряда - 0,4 м; глубина рыхления грунта 0,6 м. Суммарная величина заряда составила 450 м ДШ на каждое воздействие. Для регистрации использовались сейсмостанции «Прогресс-2» в спаренном варианте (96 каналов) и сейсмоприемники СГ-1-10. Схема наблюдения имела следующие параметры: схема отстрела - фланговая и центральная при количестве каналов - 48 или 96; кратность - 12 или 24; взрывной интервал 100 м ;база группированиясейсмоприемников - 50 м; расстояние между центрами групп 50 м.

Сейсмогеологические условия отложений кайнозойского чехла тождественны и благоприятны как для продольных, так и для поперечных отраженных волн. Здесь выделены три опорных отражающих горизонта I, II, III. Их стратификация проведена путем сопоставления временного разреза на продольных волнах с разрезом в районе

134

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Даировской опорной скважины, единственной в Зайсанской впадине. Отражающая граница IV приурочена к подошве мезозойских образований.

Волновая картина, наблюдаемая на сейсмограммах ОТВ поперечных волн, имеет большое сходство с сейсмограммами продольных воли по интенсивности, форме и общему рисунку записи и надежности корреляции. Запись отражений на сейсмограммах поперечных волн более выразительна, оси синфазности более протяженны и коррелируются надежнее, волновая картина менее осложнена волнами-помехами. Обработка материалов проводилась в рамках системы СЦС-3 на ЭВМ ЕС-1040.

В связи с тем, что в районе работ отсутствуют данные о скоростях по Р- и Sh-волнам, отождествление отражающих границ выполнялось с учетом всех особенностей волновой картины на сейсмограммах и временных разрезах. Сопоставление временных разрезов РP- и SSh волн (рис. 56) позволяет сделать вывод о том, что основные особенности (характер прослеживания опорных границ, наличие локальных кинематических и динамических неоднородностей и несогласий) отображаются достаточно отчетливо на временных разрезах волн двух типов, что является наиболее надежным критерием их отождествления. Максимальное подобие временных разрезов достигается с помощью их деконволюции и полосовой фильтрации, обеспечивающих идентичность формы импульса и приблизительное равенство кажущихся длин волн, а также за счет трансформации временного масштаба SSh-волн, приводящей разрезы к единому линейному масштабу.

Методика работ в целом обеспечивает достаточную глубинность метода, сравнимую с глубинностью метода РP-волн, хотя выразительность записи на временных разрезах поперечных волн, как и их информативность, в отличие от сейсмограмм несколько уступает продольным волнам. Это связано, по-видимому, с более низкочастотным составом SSh-волн, а отсюда и с менее глубокой частотной селекцией целевых отражений.

Рис. 56 Сопоставление временных разрезов PР волн (а) и SSh волн (б). Профиль

09.01.84.

При детальном сопоставлении временных разрезов PР- и SSh-волн, в частности и на приведенном (см. рис. 56) фрагменте, обращает на себя внимание различное отображение горизонта IV на ПК 510—522.

На РP-волнах здесь можно видеть усиление интенсивности записи, то есть проявление аномалии типа «яркого и плоского пятна», на SSh-волнах этого пятна не наблюдается.

135

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Такая картина может быть свойственна участкам, перспективным на поиски газовых залежей, указанный участок может быть объектом детальных работ.

Рис. 57. Графики спада интенсивности записи продольных (1) и поперечных (2) волн.

По лучшим сейсмограммам для ряда участков, где отмечается надежная корреляция опорных отражений, были получены оценки реального динамического диапазона регистрируемой волновой картины и соотношения интенсивности продольных и поперечных отраженных волн по графикам спада интенсивностей I(t) (рис. 57). При сопоставлении этих графиков видно, что спад интенсивности их для одноименных (т. е. в одинаковом пространственном интервале) происходит практически одинаково.

Динамический диапазон регистрации продольных волн для интервала времен 0—2,5 с, т. е. от начала записи до отражений VII—VIII, составляет ~50 дБ, для поперечных волн он несколько больше за счет начальной части записи и равен 55—60 дБ. Динамический диапазон полезных (отраженных) РP- и SSh-волн приблизительно одинаков и не превышает 25—40 дБ.

В целом равенство динамического диапазона отраженных PP- и SSh-волн говорит о том, что эффективность проведения многоволновой сейсморазведки на поперечных волнах определяется, в первую очередь, качеством и технологией процессов возбуждения и селекции волн по направленности, частоте и признаку поляризации.

Таким образом, проведенные работы показали возможность выделения на временных разрезах S-волн тех же отражающих границ, что и на продольных волнах и, следовательно, целесообразность применения многоволновой сейсморазведки в при работах по решению задач ПГР.

136