МЕТОДИКА И ПРИЛОЖЕНИЕ К ЗАДАЧАМ НЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ

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

среднем угол в 20—30 °. Вследствие аномальной поляризации PS-волн их прослеживание на х-компоненте не является оптимальным. Лучшим образом оно может быть реализовано на основе полярно-позиционной корреляции.

Таким образом, совместная интерпретация РР- и PS-волн обеспечила расширение круга анализируемых параметров по сравнению с традиционной методикой ПГР. Результаты, полученные на Мингрельской площади, указывают на необходимость совместного использования волн разных типов в Западном Предкавказье при работах по доразведке перспективных объектов и подготовки их к глубокому разведочному бурению. В этом направлении и развиваются работы по многоволновой сейсморазведке.

5.6. Результаты комплексного использования продольных и обменных отраженных волн в Пудинском нефтегазоносном районе

Основными задачами сейсморазведки MOB в рассматриваемом районе на современном этапе изученности являются картирование мелких малоамплитудных поднятий, выделение зон развития неантиклинальных ловушек и прямое прогнозирование залежей углеводородов в юрских отложениях и приповерхностной части палеозойского фундамента, залегающего на глубине от 2,5 (на поднятиях) до 3,5 км (во впадинах).

Известно, что комплексное использование волн РР и PS позволяет существенно улучшить результативность сейсморазведки MOB. К настоящему времени в Дудинском районе, в пределах Калиновой и Северо-Калиновой площадей, комплексные наблюдения РР- и PS-волн проведены на шести профилях общей протяженностью около 100 км.

Для наблюдения обменных волн применяется фланговая 12-кратная система с xmin = 600 м и хmах = 3 480 м. Шаг приемных каналов 60 м; группирование сейсмоприемников по 10 приборов на канал. Возбуждение колебаний производится взрывами в скважинах глубиной 10—12 м, вес заряда 4 кг. Регистрация колебаний осуществляется цифровой сейсмостанцией «Прогресс-2». Применяемая методика обеспечивает повсеместное уверенное прослеживание обменных отраженных волн от поверхности фундамента и от границ в юрских и нижнемеловых отложениях.

Использование двух типов волн позволяет с большей уверенностью решать комплекс задач структурного и неструктурного характера.

Расширение структурно-картировочных возможностей при этом обеспечивается, с одной стороны, благодаря более высокой «чувствительности» обменных волн к рельефу

147

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

картируемых поверхностей, а с другой — за счет увеличения числа критериев контроля корреляции отражений в зонах их осложнения. Отличие времен на локальных структурных формах на разрезах по PS-волнам примерно вдвое больше, чем по РР-волнам. Использование этой особенности PS-волн позволило повысить надежность выделения межструктурного малоамплитудного поднятия к западу от Северо-Кадинового месторождения.

В качестве эффективного контролирующего признака правильности корреляции отражений наряду с подобием морфологии отражающих границ может быть использовано поведение параметра γt в интервале идентифицируемых горизонтов. На основе применения этих двух признаков удалось уточнить корреляцию горизонта 1а на разрезе по РР-волнам по профилю 40 в районе ПК 20700. Здесь, как видно из рис. 65 а, в направлении восстания возможны два варианта корреляции горизонта Iа. Однако если прослеживать «нижнюю» фазу отражения от этого горизонта, то это будет противоречить более крутому поведению его на разрезе по PS-волнам (рис. 65, б), а значения γt в интервале 1а — Па возрастут до 1,0, т. е. до явно абсурдных величин. Корреляция же отражения по «верхней» фазе (на рис. 65 а показана стрелками) устраняет эти противоречия

Рис. 65. Фрагменты временных разрезов но профилю 40 (а — продольные, б — обменные волны). 1 — участок неоднозначной корреляции горизонта 1а (стрелками показан выбранный вариант корреляции); 2 — участки выклинивания юрских отложений.IIа, 1а, Ф2 — отражающие горизонты, приуроченные к границам в юрских отложениях (баженовская, тюменская свиты) и поверхности фундамента.

Рис. 66. Схематическая карта параметра γt в продуктивном интервале между отражающими горизонтами 1а - IIа. 1 — сейсмические профили; 2 — изолинии γt 3— изогипсы отражающего горизонта IIа; 4 — участки распространения нефтегазоконденсатных залежей; 5 — локальные поднятия (1 — Калиновое; 2 — Северо-Калиновое; 3 — Межструктурное).

.

Как отмечается в ряде работ достаточно чувствительным индикатором залежей углеводородов является параметр γ = СS / СP. Для оценки возможной связи γt с нефтегазоконденсатными залежами в рассматриваемом районе построена карта этого параметра; значения его определялись для интервала Ia — IIа, в котором заключены основные продуктивные пласты юрской группы (Ю1, Ю2, Ю6, Ю7). Вычисления

148

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

производились по формуле γt = tOPP/(2 tOPS — t0PP), где t0PP и t0PS— разности времен t0 волн РР и PS от горизонтов 1а и 11a измеренные на временных разрезах.

На этой карте видно, что участкам распространения залежей в пределах Калинового месторождения (рис. 66) соответствуют положительные аномалии γt с относительной интенсивностью 0,05—0,10 (рис. 67). Следует заметить, что на распределение интенсивности в пределах этого месторождения, по-видимому, влияет распределение нефтегазонасыщенности по вертикали: аномалия наиболее высокой интенсивности приурочена к западному участку, на котором залежи открыты в трех пластах, а более низкой — к восточному, где залежи выявлены лишь в двух пластах. Для сравнения на рис. 67, г приведен также график γt для непродуктивного

Рис. 67. Графики параметров kp, ksv и γt по профилю 12 (а, б, в, г) и геологический разрез

(залежи нефти, газа и газоконденсата) по линии ближайших к профилюскважин (∂).

интервала между горизонтами IIa — III. Как видно, кривая γt для этого интервала имеет монотонный характер.

На присводовом участке Северо-Калинового месторождения поле γt охарактеризовать не удалось из-за низкого качества материала по горизонту 1а. Четкий максимум γt намечен в пределах Межструктурного малоамплитудного поднятия (рис. 66). Надежность выделения максимума на этом участке обосновывается высоким качеством материала. Совместное использование продольных и обменных волн позволяет ввести в действие новые информативные признаки, связанные с характеристикой анизотропности среды. Поскольку анизотропия осадочных отложений связана с тонкой слоистостью разреза, то изменения анизотропии вдоль профиля должны отражать изменения параметров тонких слоев. Таким образом, появляется возможность изучения седиментологических характеристик слоев и их пачек, а, следовательно, и решения задач ПГР и прямых поисков.

Для нахождения параметров анизотропии использовались годографы ОТВ продольных и обменных волн от основных отражающих горизонтов (III, Па, 1а, Ф2) на расстояниях 0,84—3,48 км от источника. По этим годографам определялись зависимости лучевых скоростей Сp(α), Сsv(β) волн Р и Sv от углов α и β, образуемых лучами Р и Sv волн в достаточно больших диапазонах углов:

149

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

По индикатрисам СP(α), Сsv(β) в предположении, что среда трансверсально-изотропна, определялись модули упругости с11, с33, с13, с44, характеризующие анизотропию среды между дневной поверхностью и данной отражающей границей.

Константы cij определялись путем использования приближенных формул

в которых коэффициенты А, В, С, D связаны с константами сij зависимостями:

Из приведенных выражений следует, что

с1 1 = А + С — В;с3 3 = А + С + В; с1 3 = А – С – 2D; с4 4 = D – С.

Аппроксимация экспериментальных зависимостей СP(α),Сsy(β) приведенными выше разложениями в ряд Фурье выполнялась с помощью метода наименьших квадратов.

Для наглядного представления степени анизотропности среды по найденным значениям модулей упругости сij вычислялись коэффициенты анизотропии Р и SV волн, определяемые как отношения максимальных значений скоростей к минимальным:

(При этом для Sv-волн приближенно считаем, что максимум CS(β) имеет место при Р

= 45°.)

На рис. 67, а — в представлены графики коэффициентов анизотропии кр, ksv по профилю 12 для отражающих горизонтов III, Па и 1а. Обращают на себя внимание кривые для горизонта 1а, на которых выделяется зона пониженных значений коэффициентов анизотропии. В геологическом разрезе (рис. 67 д) этой зоне соответствует область распространения залежей нефтегазоконденсата в трех пластах юрских отложений. Для горизонтов IIa, III, расположенных выше продуктивной толщи, такого аномального поведения графиков кр и ksv не наблюдается. Аналогичная картина распределения кР и ksv отмечается и над залежами Северо-Калинового месторождения по профилю 57.

Вопрос о причине аномального поведения анизотропных свойств среды в области залежей углеводородов остается пока открытым. Комплексная интерпретация полученных по РР- и PS-волнам материалов позволила выделить наиболее вероятные зоны развития неантиклинальных ловушек.

Прежде всего, это участки выклинивания юрских отложений по профилю 40 (ПК 14700—18300), которые очень отчетливо фиксируются на разрезе по PS-волнам в интервалах между горизонтами Ф2 — 1а, 1а Iб и Iб — IIа (рис. 65). На разрезе по РР- волнам выделяется лишь одно выклинивание в интервале Iб — 11а. Примерное совпадение в

150

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

плане выклинивающихся отложений на различных уровнях позволяет эту зону отнести к числу высокоперспективных для выявления ловушек неантиклинального типа.

Рис.68. Фрагменты временных разрезов по профилю 40 (а — продольные, б — обменные волны).

Другим объектом, где также можно ожидать наличия неантиклинальных ловушек, является прогиб на ПК 18000—20400 по профилю 40, который представляет собой, очевидно, палеоврез в палеозойский фундамент (палеорусло). Он хорошо виден на разрезах волн обоих типов и характеризуется специфичной конфигурацией осей синфазности (рис. 68). Предпосылки выявления залежей шнуркового типа в приповерхностной части доюрского фундамента связываются именно с широким развитием палеоврезов.

Таким образом, в результате комплексного использования волн РР и PS удалось повысить надежность выделения и оценки перспектив Межструктурного малоамплитудного локального поднятия, а также наметить зоны развития ловушек неантиклинального типа.

Дальнейшее повышение эффективности комплексирования методов продольных и обменных волн потребует решения ряда задач по совершенствованию методики полевых работ, обработки и геологической интерпретации.

5.7. Перспективы применения поперечных волн в Восточной Сибири

Сейсмогеологические условия Восточной Сибири характеризуются малыми амплитудами и пологими формами нефтегазоперспективных структур, высокими значениями скоростей распространения сейсмических колебаний, широким распространением соляной тектоники и траппового магматизма, весьма изменчивым строением верхней части разреза. В этих сложных условиях перед сейсморазведкой стоят задачи повышения точности и достоверности картирования малоамплитудных поднятий, поиска ловушек нефти и газа неструктурного типа, а также изучения литологии и вещественного состава пород с целью прогнозирования залежей углеводородов. Основным путем повышения точности и информативности сейсмической разведки, повышения коэффициента подтверждаемости сейсмических построений глубоким бурением является привлечение поперечных и обменных волн,

151

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

совместное использование которых с продольными позволяет получить наиболее полную информацию об упругих свойствах изучаемой среды.

На первом этапе развития метода поперечных волн основной проблемой было создание эффективных источников возбуждения, обладающих достаточной интенсивностью и направленностью для получения целевых отражений с заданных глубин. Для решения этой задачи был предложен барьерно-щелевой способ возбуждения поперечных волн, на основе которого было создано несколько модификаций направленных источников, в том числе для последовательного возбуждения поперечных и продольных волн в едином технологическом цикле сейсморазведочных работ. Экспериментальное изучение барьерно-щелевых источников показало, что интенсивность возбуждаемых ими поперечных волн значительно повышается при промерзании грунта, что открывает перспективы их широкого использования в условиях Сибири, где основные объемы сейсморазведочных работ проводятся зимой.

Работы в этом направлении проводятся на Атовской и Братской площадях. Для возбуждения поперечных волн в качестве основной модификации принят двухщелевой источник со следующими параметрами: длина щелей до 25—30 м, глубина — 1,0—1,2 м, ширина барьера 0,35—0,56 м, глубина погружения заряда — 0,4—0,6 м, плотность заряжания от 4 до 10 ниток детонирующего шнура ДША, т. е. от 48 до 120 г ВВ на 1 пог. м рабочей щели.

На основе изучения возбуждаемых волновых полей на Атовской площади принята встречная система наблюдений с выносом 300 м, кратностью наблюдений

Рис. 69. Временные разрезы МОГТ-12 на продольных (скважинные взрывы) и поперечных волнах (барьерно-щелевой источник).

по системе ОГТ-6 и ОГТ-12, шагом наблюдений — 25— 50 м; для приема колебаний используется группирование 11 горизонтальных сейсмоприемников СГ1-10, размещенных на базе 50 м. На Братской площади за основную принята встречная система наблюдений с выносом 600 м, кратностью наблюдений по системе ОГТ 12 и 24, шагом наблюдений 50 м. При регистрации применялась цифровая сейсмостанция «Прогресс-2» и горизонтальные сейсмоприемники СГ1-10 с группированием 11 и 21 шт. на канал при базе группы 50 м.

На рис. 69 приведены временные разрезы МОГТ-12 по одному из профилей Братской площади, полученные с применением продольных волн, возбуждаемых стандартными скважинными взрывами, и поперечных волн, возбуждаемых барьерно-щелевыми источниками, обработанных с использованием программы оптимизированного

152

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

вычитания. Сравнение этих разрезов показывает, что прослеживаемость целевых горизонтов по данным продольных и поперечных волн сопоставима. Как правило, временные разрезы на Sh-волнах характеризуются лучшей разрешенностью и динамической выразительностью регистрации основных целевых горизонтов. Вместе с тем, прослеживаемость отраженных поперечных волн на разрезах несколько хуже, чем продольных, и при используемых в настоящее время методике и технологии работ составляет примерно 70 — 80% от длины профилей. В основном участки разрывов в корреляции горизонтов приурочены к сложным формам рельефа и связаны, повидимому, с отсутствием надежных данных о статпоправках и несовершенством методики учета неоднородностей ВЧР.

Первые работы на поперечных волнах в условиях приповерхностного распространения траппов показали принципиальную возможность возбуждения и регистрации целевых поперечных волн при погружении трапповых тел на глубину 10 м и более. При выходе же траппов на дневную поверхность коррелируемые поперечные волны зарегистрировать не удалось.

Рис. 70. Временной разрез МОГТ-24 на поперечных волнах, полученный комплексом «Вибролокатор-1».

Весьма обнадеживающие результаты по возбуждению и регистрации поперечных волн на Братской площади получены с применением горизонтальных вибраторов. На рис. 70 приведен временной разрез по профилю, отработанному комплексом «Вибролокатор- 1» по системе 12-кратного ОГТ при длительности одиночного сеанса 7 мин и частотой развертки 8—40 Гц. Высокое качество полученных материалов, большая глубинность исследований свидетельствуют о перспективности широкого опробования и производственного применения вибрационных источников при работах МВС в условиях Восточной Сибири.

Из методических трудностей, сдерживающих практическое применение многоволновой сейсморазведки в Восточной Сибири, основными являются учет неоднородностей ВЧР и невозможность точной стратиграфической привязки отражающих горизонтов из-за отсутствия данных о скоростях распространения поперечных волн в нижней части разреза. В условиях Восточной Сибири объемы сейсмокаротажных исследований даже на продольных волнах отстают от наземных работ. Изучение же поперечных волн в глубоких скважинах практически только начинается.

153

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

Для изучения строения и скоростной характеристики ВЧР проведены трехкомпонентные скважинные исследования (МСК) на продольных и поперечных волнах с использованием поляризационного анализа. Показано, что границы раздела сред, полученные по данным продольных и поперечных волн, часто не совпадают, скорости распространения продольных волн значительно (до 5—6 раз) превышают скорости распространения поперечных. Это говорит о более высокой чувствительности поперечных воли к неоднородностям геологического разреза по сравнению с продольными волнами и, следовательно, о необходимости более тщательного учета неоднородностей ВЧР. Большая изменчивость значений скоростей распространения поперечных волн в ВЧР не обеспечивает необходимой точности априорных статических поправок, определяемых на основе МСК скважин глубиной до 50 м и плотностью 1 скв. на 0,7—1,0 км профиля. Для повышения точности определения статпоправок разрабатывается методика, использующая первые вступления преломленных поперечных волн, зарегистрированных при обычных работах MOB — ОГТ.

Таким образом, в результате исследований разработаны основы методики возбуждения, регистрации и обработки поперечных волн в условиях южной части Восточной Сибири. Это позволяет ставить перед многоволновой сейсморазведкой геологические задачи с целью повышения точности картирования малоамплитудных поднятий, поисков нефтегазовых ловушек неантиклинального типа, изучения литологии и вещественного состава изучаемых пород.

Параллельно с перенесением центра тяжести исследований на решение геологических задач в ближайшее время необходимо продолжить работу по совершенствованию методических вопросов комплексного использования продольных и поперечных волн и совместной геологической интерпретации полученных данных. При этом особое внимание следует обратить на совершенствование трехкомпонентного сейсмокаротажа глубоких скважин для определения скоростных характеристик среды и стратиграфической привязки отражающих горизонтов по продольным и поперечным волнам. Необходимо более интенсивно совершенствовать методику изучения ВЧР комплексом наземных и скважинных наблюдений, изучать корреляционные зависимости между параметрами волнового поля, физико-механическими свойствами пород и их литологическими характеристиками с целью прогнозирования залежей углеводородов. Требуют внимания и вопросы повышения сейсмической эффективности и технологичности источников возбуждения поперечных волн.

154

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

5.8. Использование волн различной поляризации при изучении структуры изверженных пород.

Современная сейсморазведка в рудных районах рассматривается как широкомасштабный метод, нацеленный на решение многообразных геологических задач при различной глубине и детальности освещения разреза в сложных сейсмогеологических условиях. Объектами изучения сейсморазведки являются сложно построенные геологические структуры метаморфических толщ пород, интрузивные образования, тектонические нарушения, рудные залежи, кимберлитовые тела и пр.

Многообразие задач, решаемых сейсморазведкой в рудных районах, определяет широкий набор применяемых направлений и методов исследований, которые в общем виде базируются на комплексном использовании волн различных классов и типов при наземных, скважинных, околоскважинных и шахтных наблюдениях в широком диапазоне частот.

Изучение геологических неоднородностей в околоскважинном пространстве является одним из важнейших направлений сейсмических исследований в рудных районах. В основу этих работ положены многокомпонентные скважинные сейсмические наблюдения с использованием отраженных и проходящих волн. Эти исследования, выполненные в различных реальных средах, проведены с помощью симметричной трехкомпонентной установки при дискретных наблюдениях вдоль ствола криволинейной скважины малого диаметра. Пункты возбуждения располагались в различных азимутальных направлениях и на различных удалениях от устья скважины. Использовались источники возбуждения упругих колебаний типа «сосредоточенная вертикальная сила», а также заглубленные точечные взрывные источники.

1. На многочисленном экспериментальном материале скважинных наблюдений показано, что состав волнового поля, наблюдаемого в сложно-дислоцированных средах рудных районов, широко представлен волнами различной поляризации. Установлено, что практически повсеместно при использовании традиционных источников возбуждения упругих колебаний наряду с продольными волнами в составе поля прямых волн были зарегистрированы интенсивные поперечные волны (рис. 71, а).

Образование поперечных волн при возбуждении симметричным источником в приповерхностной зоне кристаллических пород, видимо, связано с влиянием контрастных локальных скоростных неоднородностей ВЧР и наличием свободной границы. Возможно, что формирование поперечных волн в окрестности источника возбуждения упругих колебаний может быть также связано с высокими значениями

155

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

вертикальных градиентов скорости (до 20—25 1/с), которыми характеризуется верхняя неоднородная часть разреза.

При возбуждении в терригенных породах небольшой мощности, перекрывающих высокоскоростные породы фундамента, образование поперечных волн обусловлено влиянием резкой скоростной границы на диаграмму направленности заглубленного точечного источника. Наибольшая интенсивность поперечных волн отмечается при расположении источника вблизи резкой скоростной границы — на расстоянии 0,5— 1,0 λ от нее.

В составе поля прямых волн присутствуют также интенсивные обменные волны PS, образованные в верхней части разреза на контакте терригенных и кристаллических пород. В целом, обобщая материал по различным районам, можно отметить, что в составе поля падающих волн, как правило, преобладают волны, которые наибольшую часть пути распространяются как поперечные.

2. Отмеченные особенности поля падающих воли определяют общую структуру восходящих отраженных волн. По многочисленным многокомпонентным наблюдениям в скважинах установлено, что в составе поля отраженных волн

Рис. 71. Волновые поля продуктивной интрузии Хибинского массива. а — типичная структура поля «падающих» волн в интрузивных породах; б — пример записи продольных, обменных (PS) и поперечных отраженных волн, связанных с продуктивной ийолит-уртитовой интрузией (сейсмограммы получены на различных фиксированных компонентах).

доминируют волны поперечного и обменного типов. С использованием отраженных волн различной поляризации связаны основные перспективы изучения структур метаморфических и кристаллических пород в околоскважинном пространстве.

156