5.9 Сейсморазведка

Сейсморазведка – геофизический метод изучения геологических объектов с помощью упругих колебаний, возникающих в горных породах за счет воздействия на них естественных (например, землетрясений) или искусственных (взрывы, удары) способов возбуждения. «Сейсмо» - по-гречески означает «трясти, сотрясать». Отсюда, сейсморазведка – это разведка с помощью сотрясений. Искусственные или естественные удару образуют ударную волну, которая распространяется в поровой среде подобно волнам, которые мы видим на воде от брошенного в неё камня.

Разные горные породы обладают разными упругими свойствами, которые зависят от многих причин: плотность, пористость, влагонасыщенность и других параметров. Крепкие изверженные, метаморфические и плотные осадочные породы обладают идеально (максимально) упругими свойствами. Рыхлые и трещиноватые породы по своим свойствам резко отличаются от первых. С упругими свойствами пород тесно связаны скорости распространения волн – максимально высокие в крепких плотных и сцементированных и низкие - в рыхлых и пористых породах. Значения скоростей распространения сейсмических волн для разных типов пород в сравнении с их плотностями приводятся ниже (по В.К. Хоментовскому).

Горные породы	Скорости распространения упругих волн, км/с	Плотности, г/см3
Пески, суглинки, галька, гравий	0,3 – 0,8	1,2-1,7
Глина влажная	1,4 – 2,5	1,6-2,0
Песчаник	1,8 -4,0	1,8-2,9
Мергель	2,0 – 3,5	2,3-2,8
Известняк, доломит	2,5 – 6,0	1,8-3,0
Гранит	4,0 – 5,7	2,5-2,7
Метаморфические породы	4,5 – 6,8	2,6-3,2
Габбро	6,0 – 7,0	2,8-3,1
Перидотит	7,8 - 8,2	2,9-3,3
Вода	1,4 – 1,6	1,0
нефть	1,3 -1,4	0,8-1,0

В слоистом геологическом разрезе, где имеется чередование пород с разными плотностями, скоростями и упругими свойствами проявляются отражающие и преломляющие сейсмические границы. Чем более резкими упругими свойствами обладают пограничные горные породы, тем более интенсивные отраженные волны характеризуют границу между ними. А поскольку границы раздела упругих волн, как правило, совпадают со стратиграфическими, литологическими, фациальными границами, то, изучая поведения сейсмических границ, мы получаем информацию о морфологии реальных геологических тел. Границ раздела пород, отдельных поверхностей. Такими объектами служат поверхности кристаллических пород фундамента, кровли солей, карбонатных пород, ангидритов, перекрытые терригенными отложениями.

В пределах Волго-Уральской провинции в разрезе выделяются более десятка таких границ. Образующих на временных сейсмических разрезах опорные сейсмические горизонты, то есть непрерывно прослеживаемые на больших пространствах, коррелирующие в сплошные линии сейсмические отражающие горизонты (ОГ), которые идентифицируются с определенными геологическим границами:

ОГ КС – кровля калиновской свиты казанского яруса;

ОГ Кн – кровля кунгурского яруса;

ОГ Кн₂ – кровля филипповского горизонта кунгурского яруса;

ОГ А – кровля артинского яруса;

ОГ Б – кровля башкирского яруса_;

ОГ Тр – кровля тарусского горизонта серпуховского яруса;

ОГ У – кровля бобриковского горизонта визейского яруса;

ОГ Т – кровля турнейского яруса;

ОГ Дфр - верхи франского яруса;

ОГ Дкт - верхняя терригенная пачка колганской толщи франско-фаменского возраста;

ОГ Дп – кровля пашийского горизонта живетского яруса;

ОГ Дард – кровля ардатовского горизонта живетского яруса;

ОГ Даф – кровля мосоловского (афонинского) горизонта эйфельского яруса

И другие менее значимые отражающие горизонты.

Сейсмические методы применяются в основном для решения задач структурной геологии. Применительно к нефтяным и газовым месторождениям в задачи сейсморазведки входят поиски и подготовка к глубокому бурению структур-ловушек антиклинального, дизъюнктивного и стратиграфического типов.

Эта задача решается на основе простейшей формулы:

Н=V• t/2, которая адекватна общеизвестной формуле расчета любого пути (П) как произведения скорости движения объекта (V) на время (t), то есть П = V•t

В сейсморазведке искомый путь (путь прохождения упругой сейсмической волны) определяется глубиной до опорных сейсмических горизонтов (Н) в каждой точке наблюдений, V – скорость прохождения сейсмических волн, t – время пробега сейсмических волн от момента возбуждения до момента их возвращения и регистрации на дневной поверхности.

А поскольку упругая отраженная волна к моменту регистрации проходит двойной путь (от источника возбуждения до искомой геологической границы и обратно к дневной поверхности), то в приведенной выше формуле время – t делится пополам.

Основной измеряемой величиной в сейсморазведке является время пробега упругой волны от источника возбуждения до точки приёма и регистрации. Перемещая по линии профиля шаг за шагом точки возбуждения колебаний и приёма отраженных сигналов, мы получаем непрерывный временной сейсмический разрез, то есть по данному профилю. Он представляет собой некий аналог глубинного разреза, хотя таковым пока не является. В результате обработок на ЭВМ по специальным программам временной разрез трансформируется в глубинный, то есть за счет введения в расчет постоянных или переменных скоростей опорные сейсмические горизонты оказываются помещенными на близких к истинным глубинах.

В процессе сейсмических съемок на каждой из площадей обрабатывается система взаимопересекающихся сейсмопрофилей. Имея глубинную интерпретацию по каждому из профилей, можно получить набор структурных карт по интересующим нас опорным горизонтам по всей исследованной площади. Структурные карты служат конечным продуктом применения сейсморазведки в поисково-разведочном процессе. В условиях платформ сейсморазведкой выявляются пологозалегающие структуры от крупных до мельчайших с амплитудами от первого десятка до сотен метров.

В связи с этим сейсморазведка в нефтегазовой геологии является главным ведущим геофизическим методом поисков и разведки. Приоритетность её заключается в тех широких возможностях, которыми она обладает.

1. современная сейсморазведка отличается большой глубинностью, исчисляемой в тысячах метров, имеет важнейшее значение при поисках структур в нижних этажах плитного комплекса в различных нефтегазоносных бассейнах.

2. Высокая разрешающая способность сейсморазведки обеспечивает раздельное изучение разреза по большому числу отражающих горизонтов от подошвы осадочного чехла до его верхних горизонтов, тем самым выявлять структурные элементы на разных стратиграфических уровнях, в том числе залегающие между собой несогласно.

3. Как ни один из методов геофизики сейсморазведка обеспечивает количественное решение задач, то есть с высокой точностью определяет глубины до всех отражающих горизонтов, гипсометрию, контуры, размеры и амплитуды структур-ловушек, толщины определенных литолого-стратиграфических подразделений.

4. Сейсморазведка допускает любую детальность исследований от редких профильных наблюдений на этапе региональных работ, площадных съемок разного масштаба на этапах поисков и разведки, до детальной и сверх детальной трехмерной сейсморазведки, используемой для построения объемных моделей нефтегазовых месторождений.

5. Сейсморазведка отличается многообразием решаемых задач, среди которых на первом месте стоят задачи структурные, то есть построение гипсометрических карт любых поверхностей, находящих отражение на временных сейсмических разрезах. Отсюда вытекает возможность построений и других карт – карт мощностей между этими поверхностями.

Сейсмостратиграфический анализ материала позволяет решать задачи литолого-фациального расчленения разреза с выделением рифовых тел, соляных куполов, пород-коллекторов, зон несогласий и других элементов геологии.

С помощью пространственной сейсморазведки 3Д решаются и более тонкие задачи моделирования резервуаров (выделения ВНК и ГНК, нахождение границ залежи).

Сейсмические модели залежей всё чаще используются для подсчета запасов нефти и газа. Положительным примером такого подсчета может служить уникальное Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение, запасы которого 40 лет назад были подсчитаны на основе сейсмической модели гигантского Оренбургского вала. За прошедшие годы первоначальная оценка запасов мало изменилась.

Сейсморазведка в настоящее время является ведущим методом выявления и подготовки структур к поисковому бурению. Учитывая высокую стоимость бурения глубоких скважин к качеству подготовки структур предъявляются весьма высокие требования. Они должны отвечать самым строгим кондициям. Прежде всего, по плотности сети сейсмических профилей, обеспечивающих необходимую детальность. Она должна быть такой, чтобы уверенно оконтурить структуру, особенно в направлении критического крыла, которое должно однозначно подтверждать не менее чем тремя-пятью профилями. Другим важным показателем качества подготовки структур к поисковому бурению является величина вероятности существования структуры – Р, которая оценивается на ЭВМ по специальным программам и определяет степень вероятности или надежности существования сейсмической структуры. По значениям Р структуры делятся на следующие категории надежности:

I - Р = 0,91-1,0 - структура весьма надежная

II – Р = 0,71-0,90 - надежная

III –Р=0,55-0,70 - вероятная

IV – Р<0,55 – маловероятная

Особый статус и большая ответственность за подготовленную структуру подчеркиваются тем, что на каждую из них заводится паспорт, а передача их в бурение оформляется специальным актом, который подписывается двумя сторонами: геофизическим предприятием, подготовившим структуру к бурению и буровым предприятием, принявшим её к бурению.