МЕТОДИКА И ПРИЛОЖЕНИЕ К ЗАДАЧАМ НЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ

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

5. 3. Результаты многоволновой сейсморазведки в Волго-Уральской провинции

До 1975 г. не антиклинальные залежи в районе обнаруживались лишь попутно при поисках антиклинальных ловушек углеводородов. Открытие в 1974 г. Котовского месторождения нефти, приуроченного к рифогенной алатырско-верхнефранкской структуре, послужило толчком к началу интенсивных сейсморазведочных работ в направлении поиска подобных рифовых тел.

Большинство перспективных верхнефранкских рифов не превышает по размеру в плане 3x1,6 км, а по мощности — 30-40 м при глубинах залегания 2550-2750 м. Картина осложняется разноплановостью строения отдельных комплексов отложений.

Сейсмогеологические условия района сложны для постановки сейсморазведочных работ: высокие пластовые скорости карбонатных комплексов; множество различных волн-помех, зачастую по кинематическим и динамическим характеристикам сопоставимых с однократными отраженными волнами; выраженная литологофациальная изменчивость разреза, его тонкая слоистость; изменчивые поверхностные условия; сложно построенная зона малых скоростей, мощность которой достигает 80 м и более. Вследствие этих причин достоверность сейсмических построений по материалам отраженных продольных волн в регионе зачастую недостаточна для решения поставленных задач. Повысить надежность геологической интерпретации можно за счет использования кроме продольных других типов волн (в частности, отраженных поперечных и обменных) в силу относительной независимости их полей и возможности привлечения значительного количества дополнительных динамических и кинематических параметров.

Опыт применения поперечных волн на территории Волгоградского Поволжья невелик. Первые работы с использованием скважинного камуфлетного источника проведены в 1965—1967 гг. В 1979 г. Волгоградской геофизической экспедицией Нижневолжского НИИГГ Мингео СССР по договору с трестом «Волгограднефтегеофизика» проведены работы по применению поперечных воли в связи с разработкой методики прямых поисков месторождений нефти и газа. В ходе работ для возбуждения поперечных Sh- волн опробовались взрывы из мелких (4,5 м) скважин (камуфлетпый источник) и взрывы ЛДШ в площадном и линейном вариантах. Результаты работ оказались обнадеживающими. Так, в результате совместной интерпретации временных разрезов продольных и поперечных волн по профилям, проходящим через месторождение нефти,

приуроченное к Котовскому барьерному рифу, удалось установить, что коэффициенты γ

137

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

= tP / tS довольно однозначно отображают характер изменения литолого-фациального состава изучаемого комплекса отложений.

В1984 г. трест «Волгограднефтегеофизика» в сотрудничестве с ИГиГ СО АН СССР и СибГЭ Миннефтепрома начал производственное внедрение методики многоволновой сейсморазведки.

Задачей работ было производственное опробование метода поперечных и обменных волн в комплексе с продольными при поиске рифогенных структур на примере известного Мирошниковского месторождения нефти. Сейсмический профиль МОГТ с трехкомпонентной (х, у, z) регистрацией сейсмических сигналов, проходящий через Мирошниковскую и предполагаемую Овражную рифогенные постройки, был отработан

сприменением траншейного, подготавливаемого плужным погружателем детонирующего шнура, и скважинного камуфлетного источников. Максимальное удаление взрыв — прием 3350 м и интервалы ДПВ и ДПП, равные 50 м, обеспечивали 32-кратное накапливание сигналов. Возбуждение колебаний и регистрация осуществлялась по несимметричной схеме установки ±Y-y-x-z.

Параметры использованных источников были выбраны по результатам предварительных опытных работ. При работе с траншейным источником использовался площадной вариант — две параллельные «запашки» на базе 50 ×7 м. Величина заряда составляла 300 м ДША на одно воздействие при плотности заряда в 3 нитки. При этом глубина зоны рыхления равнялась 0,5 м, ширина «траншей» — 0,76 м, глубина заложения ДШ — 0,3 м.

Скважинный источник представлял собой три ряда по 11 скважин глубиной 3,5 м с расстоянием между рядами 1,3 м. Едипичный заряд на одно воздействие составлял 0,8 кг при единичном заряде рыхления 2,9 кг соответственно суммарные заряды — 8,8 и 31,9 кг. Кроме того, по профилю проведены работы с использованием горизонтальных вибраторов по системе наблюдений Y-y.

Вцелом, производительность работ по методике многоволновой сейсморазведки с использованием ПДШ, несмотря на необходимую повышенную канальность регистрации, не уступает производительности по стандартной методике РР-волн, в силу значительного упрощения технологии подготовки источников S-волн.

Полученные данные обрабатывались по комплексу программ СЦС-3 с привлечением процедур комплекса ВЕСТЕРН (ЕС-1055, ЕС-1040). Важным моментом обработки являлась селекция волн разных типов по признаку поляризации в источнике по программе оптимизированного вычитания разнонаправленных воздействий ДЕЛЬТА. Особенностью применения программы была оптимизация для различных волн на всех

138

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

трех компонентах по сейсмотрассам z-компоненты (РР- волны) как наиболее свободным от регулярных и нерегулярных помех.

Полевой материал на горизонтальных компонентах осложнен значительными по интенсивности низкоскоростными волнами-помехами (V* = 870—3 000 м/с). Особенно велико их влияние на x-компоненту, где скоростной диапазон еще шире, поскольку начинается от самых низкоскоростных волн (C= 300 м / с). Разностные сейсмограммы на у-компоненте, полученные при работе со скважинным камуфлетным источником, значительно уступают материалу, зарегистрированному с использованием упрощенного варианта траншейного источника (УВТИ), в частности и по уровню записи отраженных поперечных волн, и степени ослабления необращающихся помех при вычитании противоположно направленных воздействий.

Рис. 58. Временной разрез по профилю 840209 ( Y-y) SShволны ( упрощенный вариант

траншейного источника).

На z-компоненте уровень сейсмической записи несколько выше на сейсмограммах камуфлетного источника, но материал от УВТИ меньше осложнен кратными волнамипомехами. По схеме X-х трудно выделить какой-либо из источников. После применения когерентной фильтрации волновое поле SSh-волн при использованных интерференционных системах представляется более простым в сравнении с полем волн PP вследствие значительно меньшей осложненности кратными отражениями, хотя нельзя сказать, что оно является стабильным в горизонтальном направлении ( VОГТ пределах профиля достигает 400 м / с).

УВТИ характеризуется в сравнении со скважинным камуфлетным источником S волн более высокой чистотой и направленностью и обеспечивает несравнимо более высокую производительность проведения работ.

Полученный временной разрез поперечных волн (рис. 58) обладает большей информативностью и временной разрешенностью в сравнении с имеющимися разрезами продольных волн (рис. 59). Sh-волны хорошо прослеживаются до t0 = 3,5 с, отображая строение горных пород мезозойского и каменноугольного возрастов, а также отложения карбонатного и терригенного девона. По данным Sh-волн, в предполагаемой рифовмещающей толще (ПК 10, t0 = 2,8—3,15 с; ПК 80, t0 = 2,6—2,9 с) наблюдаются аномалии сейсмической записи: потеря регулярности, криволинейные оси синфазности, элементы обтекания, связанные, по-видимому, с рифогенными постройками (ПК 15 —

139

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

22 — разбуренная Мирошниковская, ПК 52—60 — рекомендуемая под бурение Овражная, ПК 37—44 — возможный новый объект). Стало возможным предположить юго-восточнее по профилю от Мирошниковского рифа (скв. 30-М) существование не менее мощной рифовой постройки, примыкающей к нему или продолжающей его

(ПК 22-29).

Puc. 59. Временной разрез по профилю 840209 (Y-z) Р-волны (камуфлетный источник).

На временных разрезах продольных волн от. приповерхностных источников уверенно прослеживаются горизонты лишь выше задонско-елецких отложений верхнего девона

(t0 = 1,2—1,3 с; см. рис. 59).

Временные разрезы на обменных волнах уступают по качеству материалам поперечных и продольных волн. Это, вероятно, связано с тем, что опробованные источники не являются оптимальными для возбуждения обменных волн. Однако на разрезе PS-волн в районе Мирошниковского рифа можно проследить необычное поведение отражающих горизонтов, формирующих отражения обратного наклона по отношению к выше- и ниже залегающим границам, намечая своеобразный линзовидный объект, который может быть связан с рифогенной структурой, но не проявляется на разрезах других типов волн.

По результатам опытно-методических работ следует заключить, что внедрение принципов многоволновой сейсморазведки в практику поисково-разведочных работ на нефть в условиях Волгоградского Правобережья при соответствующем совершенствовании методики полевых работ и обработки данных позволит повысить их геологическую эффективность и достоверность прогнозов. Для более полного использования преимуществ многоволновой сейсморазведки в первую очередь необходимы достоверные данные о скоростной характеристике геологического разреза, комплексирование наземно - скважинной многоволновой сейсморазведки и поискового бурения.

5.4. МВС в широтном Приобье

Исследования но методике многоволновой сейсморазведки выполняются в Широтном Приобье с 1977 г. За это время был проведен значительный объем экспериментов по оптимизации методики исследований и накоплен опыт работ в производственном

140

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

режиме. Работы проводились на Усть-Балыкской, Западно-Усть-Балыкской, Солкинской, Сайгатинской, Западно-Сайгатинской, Лянторской и Южно-Сургутской площадях.

Методика работ базируется на проведении наблюдений по МОГТ на РР-,SS- и PSволнах по одним и тем же профилям с оптимальными для каждого типа волн источниками. Для поперечных воли наиболее оптимальным является барьерный источник с параметрами: длина траншей 50 м; глубина 0,8—1,0 м; ширина барьера 0,3—0,7 м; глубина заложения заряда 0,4—0,5 м; плотность заряда 4—5 ниток ДША. Опыты показали, что эффективность источника существенно зависит от степени промерзания грунта. Оптимальным источником РР-волн является взрыв в скважине зарядов весом 0,4—1,2 кг, для обменных PS-волн — 1,2— 2,4 кг. При одновременной регистрации Р- и PS-волн использовались заряды весом 1,2—2,4 кг. Регистрация осуществлялась 48—96-канальными сейсмостанциями типа «Волжанка» и «Прогресс- 2», сейсмоприемниками СВ-1-20 и СГ-1-10. Шаг между центрами групп 50—75 м, группирование по 22 прибора на канал при базе группы - 50 м. В последние годы после перехода на 96-канальную регистрацию используется параллельная расстановка х- и z- приборов и регистрация РР- и PS-волн от одного взрыва. Наблюдения поперечных SSh- волн выполняются независимо по тем же профилям с двухкомпонентной (х и у) регистрацией. Базы наблюдений на РР- и SSволнах равны и составляют L = 75—1 800 м; для PS-волн применяется вынос пункта взрыва на 450 м (L = 450 м — 2 175 м).

Изучение верхней части разреза, с целью определения статических поправок для волн разных типов, проводилось посредством прямого МСК в скважинах глубиной до 28 м,

сшагом наблюдений по скважине 2,5 м и шагом скважин по профилю 300—500 м. Такая методика совместно с оптимизацией обработки материалов па ЭВМ

обеспечивает в наиболее благоприятных пойменных условиях достижение глубинности для поперечных и обменных воли, близкой к глубинности продольных. На временных разрезах SS- и PS-волн рис. 60 прослеживаются те же опорные отражающие горизонты, что и на РР-волнах. Это обусловливает эффективность комплексирования за счет получения и использования при интерпретации расширенного набора параметров, относящихся к одному и тому же изучаемому интервалу разреза. Такими параметрами являются кинематические и динамические характеристики поперечных и обменных волн, показатели их поляризации, а также параметры, определяемые по комплексу волн: γ = tP / tS или коэффициент Пуассона

,

141

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

а также соотношение динамических характеристик волн разных типов. Интерпретация данных производится с использованием всей геолого-геофизической информации: обоснование и постановка задачи, выделение нефтеперспективных интервалов разреза, определение характера ожидаемых объектов, их выделение и оценка перспективности.

Априорная геологическая и петрофизическая информация для дальнейшей интерпретации сейсморазведочных данных систематизируется посредством расчленения разрезов скважин на циклиты различного ранга и их последующей корреляции.

Так, исследование и корреляция разрезов скважин с позиций системно-структурного анализа на территории, включающей Правдинское, Усть-Балыкское и ЗападноСургутское месторождения, показывают, что пласты БС1, БС8, АС7 и AC8 здесь перспективны только на поиск структурных залежей. Пласты АС11-12, БС7, БС10, БС11 и БС15-22 перспективны на поиск ловушек не структурного типа. Учет этих факторов вместе с детальной стратиграфической привязкой отражающих границ, составлением сейсмоакустических моделей и выполнением математического моделирования является основой интерпретации.

Рис. 60. Сопоставление временных разрезов продольных, обменных и поперечных волн с функцией эффективной нефтенасыщенной мощности (1) и графиком эффективных коэффициентов Пуассона в толще Б — М1 (2).

Наиболее информативным параметром многоволновой сейсморазведки в толстослоистой модели является коэффициент Пуассона (σ). Достаточно четкая связь отрицательных аномалий σ с нефтесодержащими интервалами разреза была установлена уже в первых опытах при пересечении известных месторождений.

Характер поведения графиков эффективных значений σ для интервала горизонтов М1 — Б показан на рис. 60 (верхняя часть).

Выполняемое на всех профилях сопоставление поведения графиков σ для целевых (разведуемых) и заведомо непродуктивных (вышележащих) интервалов разреза является важным критерием выделения перспективных участков. На основании таких определений на Западно-Усть-Балыкской площади было выделено несколько зон пониженных значений σ, не совпадающих с контуром структуры, на которых рекомендованы детальные исследования с целью подготовки к бурению объектов неструктурного типа, а на одном из них по комплексу признаков рекомендовано бурение поисковой скважины.

142

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

Переход от толстослоистых моделей к интервальным параметрам, характеризующим отдельные продуктивные горизонты, осуществляется на базе динамического анализа отражений в заданном интервале разреза. Уже на первом этапе сопоставления динамических аномалий типа «яркого пятна» было выявлено наличие различных сочетаний этих аномалий для волн разных типов. Динамический анализ позволяет сопоставлять их и анализировать даже в условиях, когда на временном разрезе они проявляются недостаточно отчетливо. Здесь из сопоставления параметров РР- и PS-волн по одному из профилей, пересекающему Западно-Сайгатинское месторождение, показано, что продуктивная часть разреза по-разному отображается в характеристиках РР- и PS-волн и в целом информативность волн PS выше, чем РР. На основании такого анализа, проведенного по площадной сети профилей в пределах Сайгатинского поднятия, были даны прогноз контура нефтеносности по пласту БС1 и рекомендации на заложение первоочередных скважин по этому поднятию.

Двухкомпонентная регистрация SS- и PS-волн дает возможность определить параметры поляризации, среди которых наиболее устойчивым является соотношение когерентностей (Р) записей, определяемых для одних и тех же интервалов разреза по побочной () и основной () компонентам. Аномальные значения Р приурочены к участкам повышенной тектонической активности.

Для Западно-Сайгатинской площади такие сопоставления были выполнены в площадном варианте (рис. 61). Здесь также видно, что участки аномальной поляризации волны, отраженной от горизонта Б, совпадают с зонами сокращенной

мощности между горизонтами М1 — Б, которые в свою очередь коррелируются с зонами повышенной дислоцированности фундамента. Можно предполагать, что эти зоны повышенной анизотропности разреза будут характеризоваться повышенным количеством микротрещин, что благоприятствует первичной и вторичной миграции углеводородов.

Известно, что наличие зон повышенной тектонической активности также благоприятно влияет на преобразование рассеянного органического вещества в углеводороды, и выделение таких зон по сейсмическим данным может представлять несомненный интерес.

Рис.61. Сопоставление распределения параметра Р = / с интервальными временами tБ-M1. 1 — сейсмические профили; 2 — контур нефтеносности; 3 — изолинии

143

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

Для дальнейшего развития методики МВС в Западной Сибири необходимо решить вопросы возбуждения и регистрации сдвиговых волн в аномально-сложных для них поверхностных условиях, каковыми являются сильно заболоченные участки; практически отсутствует опыт использования поперечных и обменных волн в районах развития сплошного покрова многолетне мерзлых пород и переходных зон, характеризующихся распространением мерзлых пород мозаичного типа. Помимо возбуждения и регистрации здесь не менее важными и сложными являются вопросы изучения ВЧР и определения статических и кинематических поправок. Для повышения уровня технологии работ необходимо скорейшее внедрение многоканальных регистрирующих систем и групповых вибрационных источников.

5.5. Скважинные иназемныенаблюдения при решении задачПГР в СевероКавказской провинции

Для прогнозирования геологического разреза (ПГР) в Западном Предкавказье опробована методика комбинированных наземных и скважинных наблюдений поляризационным методом. При этом использовались возможности векторного анализа волнового поля с выделением продольных и обменных отраженных волн, регистрируемых от точечных взрывов. Наблюдения были выполнены первоначально на известном Анастасиевско-Троицком газовом месторождении, приуроченном к песчаным горизонтам понта и меотиса, залегающим на глубинах 1200-1600 м.

Рис. 62. Стратификация и отождествление РР-и PS-волн при взаимной увязке волновых полей на вертикальном и наземном профилях. Троицкая площадь.

Полученные материалы позволили выявить зависимость кинематических и динамических параметров РР- и PSволн от литофациальных особенностей геологического разреза и его нефтегазонасыщенности. При этом увязка наземных наблюдений со скважинными рис.62 способствовала надежной стратификации и отождествлению РР- и PS-волн, а также выявлению связей их кинематических и динамических параметров со свойствами исследуемого разреза.

144

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

Трехкомпонентными наблюдениями на вертикальном профиле изучены состав и особенности регистрируемого волнового поля. Установлено, что РР- и PS-волны образуются на одних и тех же границах. Кроме того, выделена прямая поперечная волна, которая вследствие анизотропии скоростей расщепляется на две составляющие Sv и Sh.

Установлено, что газонасыщение песчаных коллекторов приводит к уменьшению на 20—25% скоростей продольных волн, в то время как скорости поперечных не отличаются от водонасыщенной части разреза. Указанные особенности скоростного разреза обусловливают закономерные соотношения интенсивностей РР- и PS-волн, а

также скоростей Сs, СP и γ = Сs / Сp.

Для отражений от песчаных горизонтов в пределах зон их продуктивности отмечено возрастание интенсивности продольных волн (горизонт III на рис. 62). Энергия обменных волн в отличие от продольных не реагирует на продуктивность песчаных отложений.

Вместе с аномалиями динамики на участках газонасыщения песчаных коллекторов отмечены также положительные аномалии γ, границы которых совпадают с контуром продуктивности. Причем по IV меотическому горизонту аномалия γ, связанная с его газонасыщением, выражена лучше, чем явление «яркого пятна».

Рис. 63. Сопоставление разрезов ПАК-СP и ПАК-СS на эталонном участке.

Обусловлено это повышенным поглощением продольных волн в более мелких продуктивных горизонтах и созданием за счет этого «теневого эффекта».

Участки продуктивности разреза могут быть локализованы также при совместном рассмотрении разрезов ПАК-Ср и ПАК-Сs (рис. 63). Последние получены из временных разрезов PS-волн, исходя из предположения о преобладающем влиянии на их динамику скоростной дифференциации среды по поперечным волнам. Газоносные коллекторы выделяются по уменьшению скоростей ПАК-Сp при неизменных Сs. Этот признак, совместно с другими изучаемыми параметрами, позволяет разграничивать эффекты проявления в волновых полях продуктивности разреза и изменений литологии.

Совокупность закономерностей изменения рассмотренных параметров позволила сформулировать основные критерии для выявления на исследуемой и сопредельных площадях продуктивных песчаных коллекторов. Их опробование выполнено на Мингрельской площади, расположенной восточнее рассмотренного участка.

145

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

По данным сейсмостратиграфического анализа на Мингрельской площади в отложениях понта закартировано палеорусло, заполненное предположительно авандельтовыми отложениями.

Вмещающая толща на временных разрезах (рис. 64, интервал А — В) характеризуется сейсмофацией параллельных отражений, отображающей равномерный характер заполнения мелководного бассейна. В центральной части площади сейсмофации параллельных отражений перемежаются с хаотичными, связанными с действием подводных потоков. На временных разрезах РР и PS волн это

Риc. 64. Временные разрезы РР- и PS-волн, графики изменения параметра γ в отложениях понта — меотиса и коэффициента когерентности. Мингрельская площадь.

сопровождается уменьшением коэффициента когерентности от 0,8—0,9 до 0,3—0,5 (рис. 63). Сопоставление особенностей волновой картины с данными ГИС указывает на то, что участкам хаотичных сейсмофаций соответствует увеличение эффективной мощности песчаников понта, а параллельным сейсмофациям — преимущественно глинистый разрез.

Повышение песчанистости разреза проявляется в увеличении значений параметра γ и в уменьшении скоростной дифференциации разрезов ПАК-Сp и ПАК-Сs. Таким образом, для картирования по площади песчаных тел понта использовались два основных признака: понижение коэффициента когерентности и возрастание интервальных значений параметра γ.

На участках благоприятного сочетания структурного плана по горизонту А и положения палеорусла закартирована структурно-литологическая ловушка (на которую составлены паспорт и рекомендации для глубокого разведочного бурения). В наиболее приподнятой ее части параметр γ имеет максимальное значение, что связывается с возможной нефтегазоносностью. разреза.

Интересные результаты были получены при изучении поляризации. В частности, для PS-волн отмечено отклонение направлений смещения от плоскости профиля. Оно связано, очевидно, с анизотропными свойствами разреза и со сложным характером внутренней структуры отложений. Свидетельством анизотропии скоростей является разделение S волны на две составляющие, по-разному поляризованные и распространяющиеся с неодинаковыми скоростями.

Азимутальные отклонения направлений смещения PS-волн отмечены практически по всем горизонтам как на вертикальном, так и на наземных профилях и составляют в

146