ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЯ РАССЕЯННЫХ
advertisement
Ю. А. Курьянов В. И. Кузнецов В. З. Кокшаров М. Ю. Смирнов ЗАО “ИНТЕГРА МЕНЕДЖМЕНТ”, МОСКВА ОАО “ТЮМЕННЕФТЕГЕОФИЗИКА”, ТЮМЕНЬ ОАО “ТЮМЕННЕФТЕГЕОФИЗИКА”, ТЮМЕНЬ ФГУП “СНИИГИМС”, НОВОСИБИРСК Œœ¤“ »—œŒÀ‹«Œ¬¿Õ»fl œŒÀfl –¿——≈flÕÕ¤’ —≈…—û◊≈—ü»’ ¬ŒÀÕ ƒÀfl œ–Œ√ÕŒ«¿ «ŒÕ Õ≈‘“≈√¿«ŒÕ¿—¤Ÿ≈Õ»fl АННОТАЦИЯ. Представлены результаты использования поля рассеянных волн для выделения зон естественной и техноген ной трещиноватости. Физическая основа метода заключается в выделении рассеян ной компоненты сейсмического поля, образующейся при наличии открытой трещиноватости пород. Демонстрируются результаты применения способа восстановления рассеиваю щих объектов. Для этих целей используются синтетические сейсмограммы, рассчитанные методом конечноразностной аппроксимации двумерного скалярного волнового уравнения с поглощающими условиями высокого порядка. Рассмотрены результаты изучения естественной и техноген ной трещиноватости в геологической среде на примере мес торождений Западной Сибири. ABSTRACT. The paper demonstrates results of scattered wave field applied to delineate natural and industrial fracturing zones. The principle of the method consists in definition of the seismic field scattered constituent generated in the presence of open frac turing of rocks. Presented are the results of approaches used to restore scattering events. For this purpose synthetic seismic gathers are computed using finite difference approximation technique of 2D scalar wave equation with absorbing conditions of high order. Considered are results of natural and industrial fracturing study in geological environment. The case study is based on the data de rived from West Siberian oil fields. –¿——≈flÕÕ¤≈ ¬ŒÀÕ¤ » »’ Ã≈—“Œ ¬ —≈…—ÃŒ–¿«¬≈ƒü≈ ним строением (трапповые интрузии в верхней части раз реза, зоны многолетней мерзлоты, тонкослоистая струк тура разреза, горизонтальная изменчивость с выклини ванием слоёв, наличие разломных зон и т. д.). Используемые первоначально как процедуры восста новления положения гладких протяжённых границ раз дела, миграционные преобразования очень скоро нача ли применяться для проведения скоростного анализа и восстановления положения дифрагирующих объектов. Любая процедура миграции, если понимать её в са мом общем смысле как нахождение соответствия между отсчётами сейсмических трасс и точками геологическо го разреза, основывается на представлении среды в виде суперпозиции двух составляющих: H плавно меняющейся части скоростной модели, не по рождающей резких отражающих границ и интенсив ных отражений; H резко меняющейся локальной составляющей, порож дающей интенсивные отражённые волны. Взаимодействие падающей волны с такой средой может быть классифицировано следующим образом: регулярное отражение возвращение энергии падаю щей волны к свободной поверхности, обусловленное наличием регулярной (гладкой протяжённой) границы Основной метод в сейсморазведке метод отражённых волн (МОВ). Метод общей глубинной точки (ОГТ) яв ляется модификацией МОВ и методически нацелен на получение максимальной энергии однократных отраже ний от целевых горизонтов. В комплексе поисковораз ведочных работ на нефть и газ его основная роль по строение структурных планов, выделение поднятий и об наружение потенциальных ловушек углеводородов. Структурные построения в методе ОГТ выполняются путём корреляции фаз отражённых волн на сейсмичес ких разрезах, и главное внимание в методе уделяется созданию процедур и приёмов, нацеленных на макси мальное выделение на сейсмическом разрезе энергии зер кальной составляющей. К особенностям метода можно отнести наличие значительного сейсмического сноса и отсутствие процедур, корректно суммирующих дифраги рованные/рассеянные волны. Необходимость введения поправок за сейсмический снос привела к появлению процедур миграции, которые стали распространённым способом обработки сейсми ческих данных при изучении сред со сложным внутрен $ раздела; при этом каждый падающий луч порождает два луча отражённый и преломлённый, направление кото рых определяется законом Снеллиуса, а амплитуды волн в точке отражения/преломления вычисляются как для плоских волн на плоской границе раздела; дифракция взаимодействие падающего волнового поля с точками излома (сингулярными точками) регуляр ной границы; в соответствии с геометрической теорией дифракции при этом возникает семейство “дифрагиро ванных” лучей, заполняющих некоторый конус с верши ной в сингулярной точке; амплитуда дифрагированных волн определяется геометрией и акустическими свойства ми среды в некоторой окрестности сингулярной точки; рассеяние переизлучение энергии при падении вол ны на локальную неоднородность, размер которой суще ственно меньше доминирующей длины волны: для уеди нённого включения формируется рассеянная сферичес кая волна с центром внутри включения, для ансамбля неоднородностей направленность рассеянной волны определяется статистическими свойствами распределе ния неоднородностей. Интенсивность регулярных отражённых волн суще ственно превышает интенсивность и дифрагированных, и рассеянных волн. Если дифрагирующий/рассеиваю щий объект находится вблизи регулярной отражающей границы, его волновое изображение, построенное с по мощью стандартных процедур (например, миграции до или после суммирования), оказывается, как правило, полностью перекрытым изображением регулярной гра ницы. Поэтому для построения изображений дифраги рующих/рассеивающих геологических объектов исполь зуются специальные миграционные процедуры при ёмы фокусировки энергии (фокусирующие преобразова ния ФП) и даже специальным образом устроенные системы возбуждения и регистрации сейсмических данных (сейсмический локатор бокового обзора СЛБО). Как правило, дифрагирующие/рассеивающие объек ты обусловлены наличием субсейсмической структуры разреза (трещины, каверны, зоны разуплотнения, мало амплитудные сбросы и др.), поэтому их отображение на сейсмических разрезах существенно повышает разре шённость и информативность последних. ческим трещинам. К категории нетектонических трещин можно отнести и так называемые сейсмические трещи ны (природные и техногенные), возникающие вследствие упругих колебаний и искусственных разрывов. Эндогенные трещины распространены в складчатых областях и на платформах и имеют, как правило, верти кальные (или близкие к ним) падения относительно слоистости горных пород. Часто они образуют две сис темы трещин с простираниями север северовосток 10° и запад северозапад 280°. Основными параметрами трещиноватости, которые используют для её оценки количественными способа ми, являются: густота и раскрытость трещин, а также направление их преимущественного простирания (ори ентировка). На интенсивность трещиноватости, или густоту тре щин, большое влияние оказывает литологический фак тор. В общем случае наибольшей трещиноватостью об ладают глины (сухие), затем идут доломиты, известня ки, и наименьшей песчаники, конгломераты. Из общей пористости трещиноватой горной породы трещинная пористость обычно не превышает 10 15%. Значительная густота и раскрытость трещин приво дят к существенному затуханию сейсмической энергии и возникновению рассеянных волн на ансамблях трещин. Направленная трещиноватость приводит к анизотропии параметров горной породы, что для сейсмических волн выражается в различии скоростей распространения по разным направлениям. При распространении попереч ной волны вдоль системы трещин она расщепляется на две волны быструю и медленную. Волна с вектором смещений, параллельным плоскостям трещин (SHвол на), имеет максимальную скорость; волна с вектором смещений, перпендикулярным плоскостям трещин (SV волна), минимальную скорость. Следует отметить, что многие эффекты, связанные с нарушением осей синфазности на изображении сейсми ческих разрезов, обусловлены трещинами и нарушени ями сплошности породы, уже заполненными минераль ным наполнителем (залеченные трещины). ÃŒƒ≈À» √≈ŒÀŒ√»◊≈—üŒ… »Õ“≈–œ–≈“¿÷»» —≈…—û◊≈—üŒ√Œ œŒÀfl Œ“ “–≈Ÿ»ÕŒ¬¿“¤’ «ŒÕ Œ—Œ¡≈ÕÕŒ—“» √≈ŒÀŒ√Œ-“≈ü“ŒÕ»◊≈—üŒ√Œ —“–Œ≈Õ»fl «ŒÕ “–≈Ÿ»ÕŒ¬¿“Œ—“» » »’ Œ“Œ¡–¿Δ≈Õ»fl ¬ ¬ŒÀÕŒ¬ŒÃ œŒÀ≈ Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показали, что наиболее интенсивные рас сеянные волны возникают в зонах открытой трещино ватости или протяжённых каверн. Термин “трещинова тость” имеет собирательное значение и характеризует общую растресканность горных пород как макро, так и микротрещинами, по которым не происходит смещение относительно друг друга блоков породы. По своему происхождению трещины подразделяются на тектони ческие, седиментационные (диагенетические) и эпиге нетические. Два последних класса относят к нетектони При интерпретации геофизических данных использу ются модели, характеризующие строение геологических объектов. Например, в МОВ используется модель среды в виде чередующихся слоёв, разных по упругим свойствам пород. Трещиноватость горных пород отображает другие геологические процессы и не связана с литологически ми границами. На ансамблях трещин формируется поле рассеянных сейсмических волн, происходит трансфор мация одних типов волн в другие. Обнаружение и опре деление конфигурации трещинной зоны на основе сей смоакустических наблюдений возможно только при принятии определённой гипотезы или геологической модели изучаемого процесса. В качестве основы таких $ процессов, объясняющей формирование трещиноватых зон, рассматриваются тектонофизические модели. Основной причиной развития трещиноватости явля ется возникновение сложного напряжённодеформиро ванного состояния среды (НДС). В процессе геологичес кого преобразования породы происходит перераспреде ление НДС, что приводит к формированию систем тре щин разных направлений и конфигураций. При малых напряжениях на стадии упругих деформаций породы происходит хрупкое разрушение. При длительных (в геологическом масштабе времени) и значительных на грузках возникает пластическое течение среды и форми руется трещиноватость, параметры которой связаны с вязкопластическими характеристиками пород. Зоны трещиноватости, образующиеся при пластической дефор мации геологической среды, могут транзитно проходить через весь осадочный чехол, представленный породами различного литологического состава с неодинаковыми физикомеханическими свойствами. Разная хрупкость пород в этих зонах будет проявляться различной интен сивностью трещиноватости. В зависимости от НДС системы трещинных зон мо гут развиваться в вертикальном, субвертикальном, суб горизонтальном и горизонтальном направлениях. Основ ное направление трещин в газонасыщенных породах является субвертикальным, в пределах углов падения от ~85 ° до ~60 °, а в насыщенных флюидом коллекторах трещиноватость в основном должна быть вертикальной. Можно выделять локальные и региональные систе мы трещин. Локальная система трещин связана с осо бенностями деформаций на конкретном участке площа ди. Региональные системы трещин могут иметь плане тарный характер распространения. В процессе неравномерного сжатия породы начиная с некоторого момента длительного нагружения наблю дается процесс дилатансии, характеризующийся увели чением деформируемого объёма горной породы за счёт роста пористости вновь образуемых трещин. Увеличение объёма происходит в направлении вектора наименьше го сжимающего усилия. Учитывая явление дилатансии, можно утверждать, что зоны трещиноватости в геологи ческой среде сопряжены с зонами интенсивного уплот нения. При сжатии осадочной толщи за счёт подъёма блока фундамента происходит выгибание осадочного чехла с образованием унаследованных антиклинальных струк тур во всех литологостратиграфических толщах. На кры льях складки возникают максимальные касательные на пряжения, обусловливающие образование субвертикаль ных зон трещиноватости. В своде структуры или на её шарнирных частях развиваются горизонтальные растя гивающие усилия, которые приводят к формированию конусообразной зоны трещиноватости (конусом вниз), состоящей в основном из вертикальных трещин отрыва. Под сводом (в основании складки) образуется локаль ная зона максимального горизонтального сжатия, кото рая формирует конусообразную зону (конусом вверх) уп лотнения горных пород с максимально сомкнутыми вер тикальными трещинами. 62 В горизонтальной проекции поле напряжённого со стояния этой антиклинальной складки представляет собой радиальноконцентрическую структуру распреде ления максимальных и минимальных значений напря жения, что определяет формирование подобной радиаль ноконцентрической системы трещиноватости в горизон тальном плане. Другой тип образования антиклинальной складки связан с увеличением тектонических усилий в горизон тальном направлении. —¬fl«‹ œ¿–¿Ã≈“–Œ¬ ”œ–”√»’ ¬ŒÀÕ — “–≈Ÿ»ÕŒ¬¿“Œ—“‹fi На параметры упругих волн, распространяющихся в трещинных породах, оказывают влияние множество факторов. Наиболее существенными из них являются: H литостатическое давление; H поровое давление; H пористость и структура порового пространства; H состав порового флюида; H температура; H минеральный состав каркаса (скелета) и цементиру ющей части горной породы. Трещиноватость, как правило, приводит к уменьше нию скорости волн. Скорости продольных и поперечных волн в трещиноватой среде зависят в основном от общей пористости и незначительно от геометрических факто ров. Вопрос о влиянии состава флюида на скорости продольных и поперечных волн также достаточно изу чен. Наиболее значимые изменения скорости происхо дят при замене жидкого флюида на газ. При этом следу ет учитывать, что даже 5 10%е содержание газа в порах даёт изменение скорости фактически такое же, как и 100%е содержание газа. Наиболее чувствительными к трещиноватости ока зываются динамические параметры волн амплитуда, энергия, коэффициент затухания. По результатам экс периментальных исследований на образцах керна вы яснилось, что даже незначительный объём газовой фазы в поровом пространстве коллекторов приводит к зна чительному (до 200% и более) уменьшению амплитуды продольной волны. В целом следует придерживаться концепции, что скорости продольных волн при заполнении пор и трещин горной породы жидким флюидом возрастают, а скорости поперечных волн практически не зависят от заполнения пор и трещин флюидом и газом. Декременты поглощения продольных волн максимальны при газонасыщении и минимальны при водонасыщении (δ P газ > δ P нефть > δP вода). Для поперечных волн наблюдается обратное со отношение (δS газ < δS нефть < δS вода). Раскрытость трещин напрямую связана с литостати ческим (всесторонним) и пластовым (внутрипоровым) давлениями. В настоящее время придерживаются следу ющего механизма деформирования породы, который был предложен в 1915 г. Т. Карманом. Он полагал, что при низком и среднем всестороннем сжатии преобладающее значение в процессе деформирования горной породы имеют смещения по границам зёрен, при которых отсут ствует деформационное упрочнение. При большом все стороннем давлении, когда зёрна породы сильно прижаты друг к другу, деформация происходит в основном за счёт внутрикристаллического скольжения и сопровождается деформационным упрочнением. На рис. 1, а показана типичная зависимость скоро стей VP, VS, а на рис. 1, б параметров затухания αP, αS от всестороннего давления в сухом образце песчаника. Для сравнения приведены результаты определения ско ростей и затухания на образце дюралюминия. Сильное возрастание скоростей и уменьшение затухания в песча нике вызвано закрытием трещин и тонких каналов на контактах зёрен, что приводит к увеличению общей прочности породы. Если трещины в породе распределе ны случайно и напряжение в породах одинаково во всех направлениях, возрастание скоростей изотропно. Породы с неслучайным распределением трещин обладают ани зотропией распространения упругих волн. Преобладаю щее направление в распределении трещин, как правило, связано с воздействием на породу несимметричного тензора напряжений. Измерения проведены как при увеличении всесторон него давления от 10 до 80 МПа, так и при его уменьше нии. Как видно из рис. 1, при возвращении в исходную точку (10 МПа) значения скоростей и затуханий оказы ваются иными. Мы наблюдаем классический гистерезис физических параметров, т. е. при попадании в исходную точку не происходит полной релаксации восстановле ния исходного состояния. Остаточное (недорелаксиру емое) значение параметра может служить мерой деструк ции материала. В горных пород это значение отобража ет плотность и раскрытость трещин. Заполнение пор жидким флюидом приводит к возра станию скорости продольных волн. Существенно увели чивается затухание поперечных волн и уменьшается зату хание продольных волн, вплоть до инверсии затухания. При изучении трещиноватости геологической среды особое внимание следует обращать на значение коэффи циента Пуассона (σ). Наблюдается чёткое различие между водо и газонасыщенными породами. Можно считать, что при σ ≥ 0,22 0,24 порода оказывается водонасыщенной. При меньших значениях порода, как правило, содержит газ. Чем больше пористость и раскрытость трещин, тем больше разница между водо и газонасыщенным образ цами. При высокой степени трещиноватости мы можем наблюдать (для сухих образцов) даже отрицательные значения коэффициента Пуассона. Увеличение всесто роннего давления приводит к уменьшению σ для водо насыщенных и увеличению для газонасыщенных пород, а также уменьшению разницы между ними. —¬fl«‹ û√–¿÷»» ƒŒ —”Ãû–Œ¬¿Õ»fl — ‘Œü”—»–”fiŸ»Ã» œ–≈Œ¡–¿«Œ¬¿Õ»flû Все используемые в настоящее время алгоритмы пост роения волновых изображений с помощью миграции до суммирования основываются на “принципе освещённо α, дБ/см а V, м/с б 7 5900 6 5400 5 4900 αP песчаник αS песчаник αP дюралюминий αS дюралюминий VP песчаник VS песчаник VP дюралюминий 4400 4 VS дюралюминий 3900 3 3400 2 2900 1 2400 0 1900 0 20 40 60 80 100 Р, МПа 0 20 40 60 80 100 Р, МПа Рис. 1. Измерения на сухом образце песчаника и дюралюминии: а скорости VP, VS; б затухания αP, αS при возрастании и уменьшении всестороннего давления; стрелками показа но направление изменения давления 63 сти” (updown imaging principle), состоящем в выполне нии следующих шагов: H зарегистрированное волновое поле для каждого фик сированного положения источника продолжается в обратном времени внутрь среды; H для фиксированного положения источника рассчиты вается падающая волна во внутренних точках среды; H в каждой внутренней точке из целевой области рас считывается функция падающего и продолженного волновых полей, которая после суммирования по всем источникам и является требуемым изображением. Различные аппроксимации, используемые для вычис ления этих волновых полей, и будут давать конкретные реализации миграции до суммирования. Кроме того, различные варианты миграций до суммирования полу чаются и при применении конкретных подходов для вычисления весов, обеспечивающих “миграцию в истин ных амплитудах”. Если известна скоростная модель, определяющая время распространения волн между внут ренними точками среды, но не вызывающая возвраще ния энергии падающей волны на свободную поверхность, то миграция до суммирования, построенная в соответ ствии с принципом освещённости, в некоторой внутрен ней точке задаётся следующим образом: G G z g = 0 F [D ](rg , rs , ω)drg , (1) G G где rg и rs определяют соответственно положения приём G ников и источников, а F [D]( rg, rs, ω) и есть данные мно гократного перекрытия в спектральной области. Если теперь использовать асимптотическое представ ление функции Грина G G G G G G G(r , r0 ; ω) = A(r , r0 )exp(iωτ(r , r0 )), (2) приходим к представлению миграции до суммирования в виде G G G G G G G G G G G G G M (r ) = ∫ ∫ A(r , rg ) A(r , rs )D(rg , rs , τ(r , rg ) + τ(r , rs ))drg drs , (3) G G G G где τ(r, rg) и τ(r, rs) времена пробега от точки в среде G G соответственно до точки приёмника и источника; А(r, rs) G G и А( r, rg) весовые коэффициенты компенсирующие падение амплитуды при распространении волны соответ ственно от источника до текущей точки в среде и при возвращении обратно к точке приёма. Окончательно, учитывая дискретный характер распо ложения источников и приёмников, приходим к следу ющей форме представления миграции до суммирования: G M (r ) = ∑ G G G ∑ K ij (r )Dij (τi (r ) + τ j (r )), (4) i∈I j∈J где через I и J обозначены соответственно системы ис точников и приёмников. При использовании стандартного подхода к реализа ции процедуры миграции до суммирования формирова 64 i∈I j∈J ij v ij i v j v В этой формуле параметры фокусирующей интерфе ренционной системы выбираются в зависимости отто го, изображение какого объекта мы хотим получить. ¬¤¡Œ– Œœ“»Ã¿À‹Õ¤’ œ¿–¿Ã≈“–Œ¬ ‘Œü”—»–”fiŸ≈… —»—“≈ä G M (r ) = G G G G G ∂G(r , rg ; ω) = ∫ d ω∫ G(r , rs ; ω)drs ∫ ∂z g ние изображения происходит по всем источникам и приёмникам, обеспечивающим заданную кратность. Естественно, что при этом наибольшую интенсивность на изображении будут иметь субгоризонтальные регуляр ные сейсмические границы. Суммирование, обеспечивающее реализацию обще принятого подхода к построению сейсмических изобра жений, будем называть ненаправленным. Направленное суммирование (фокусировка) данных многократного перекрытия путём сканирования осуществляется по дифракционным гиперболоидам со скользящим окном по источникам и приёмникам. Формула суммирования, используемая в фокусирующем преобразовании, теперь может быть переписана следующим образом: G M (r (q, tv )) = G G G = ∑ ∑ K (r (q, t ))D (τ (r (q, t )) + τ (r (q, t ))). (5) Подбор параметров интерференционной системы для построения изображения конкретного геологического объекта является наиболее сложным этапом применения фокусирующих преобразований. Основными параметра ми, влияющими на разрешение изображения, являются: размер интерференционной системы возбуждения и регистрации (в дальнейшем базы возбуждения и регис трации); расстояние между центрами баз возбуждения и регистрации и длина расстановки. Выбор данных пара метров зависит от свойств объекта: размера первой зоны Френеля, углов наклона отражающих площадок, нали чия и интенсивности рассеянных волн. Значения опти мальных параметров могут существенно различаться для разных геологических объектов. Подбор параметров интерференционной системы осуществляется на основании численного моделирова ния. Для реалистичной модели среды, включающей ос новные особенности, присущие конкретному случаю, рассчитываются синтетические сейсмограммы. Получен ные синтетические данные подвергаются обработке при различных параметрах интерференционной системы. Результаты сравниваются с целью выбора оптимальных параметров. Такая методика позволяет эффективно ре шать данную задачу. Однако использование численного моделирования до сих пор остаётся достаточно дорого стоящей в вычислительном плане операцией. Кроме того, результативность данного подхода полностью определя ется “представительностью” выбранной модели. Нами также практикуется подбор непосредственно по наборам реальных изображений, полученным при раз личных параметрах интерференционной системы. Не оптимальный выбор интерференционной системы при а водит к потере разрешающей способности CDP 76 141 206 271 336 401 466 531 596 661 726 791 856 921 986 1051 и снижению геологической информативно сти сейсмического разреза. 1900 Для фиксированной фокусирующей си 2100 стемы элементарное селективное изобра жение является суммой трасс, приписан 2300 ных к вертикальной прямой, проходящей 2500 на некотором фиксированном расстоянии (вынос) от оси симметрии интерференци 2700 2900 онной системы. t, мс Полное селективное изображение по лучается при движении выбранной интер б 136 201 266 331 396 461 526 591 656 721 786 851 916 981 1046 CDP 1 ференционной фокусирующей системы вдоль профиля. Регулярные отражающие 1900 границы представлены своими наклонён ными соответствующим образом элемен 2100 тами (нулевой вынос горизонтальные 2300 площадки, отрицательное значение выно 2500 са площадки, падающие по профилю, положительное значение выноса площад 2700 ки, восстающие по профилю). Рассеива 2900 t, мс ющие объекты (трещины, зоны разломов, точки выклинивания) будут представлены в на всех разрезах. Конечное изображение CDP 76 141 206 271 336 401 466 531 596 661 726 791 856 921 986 1051 получается суммированием селективных 1900 изображений в выбранном диапазоне вы 2100 носов. Фокусирующее преобразование не яв 2300 ляется стандартной процедурой обработ 2500 ки. Её применение необходимо при деталь ном изучении различных геологических 2700 объектов в тех случаях, когда стандартные 2900 подходы не дают удовлетворительных ре t, мс Рис. 2. Сейсмические разрезы, полученные для фикси зультатов. рованного размера базы возбуждения и регистрации и На рис. 2 приведён ряд сейсмических различных значений расстояния между центрами баз: разрезов как результат применения фоку а совмещённые базы; б 1000 м; в 2000 м сирующего преобразования при подборе оптимального расстояния между центра ми баз возбуждения и регистрации при построении по наличия таких зон является возникновение поля рассе верхности доюрского основания. При построении ис янных волн, порождённых присутствующими в них мел пользовались фиксированные размеры баз возбуждения комасштабными неоднородностями. и регистрации. Отчётливо видно, что увеличение рассто Физическая основа СЛБО заключается в выделении яния между центрами баз ведёт к повышению энергети рассеянных волн и определении места их образования. ческой выраженности и контрастности изображения Поскольку наиболее интенсивные рассеянные волны интервалов доюрского основания. образуются на наиболее контрастных неоднородностях в среде трещинах открытого типа, то энергия рассеян ных волн напрямую определяется количеством трещин ‘Œü”—»–”fiŸ»≈ œ–≈Œ¡–¿«Œ¬¿Õ»fl (интенсивностью трещиноватости). По энергии рассеян ƒÀfl œÀŒŸ¿ƒÕ¤’ —“¿÷»ŒÕ¿–Õ¤’ —»—“≈à (—À¡Œ) ных волн можно качественно определить интенсивность трещиноватости (индекс трещиноватости) в различных В силу способности “уходить” от изображения протяжён точках исследуемого пространства. ных регулярных границ раздела, фокусирующие преоб Трёхмерное фокусирующее преобразование сейсми разования являются эффективным средством для изуче ческих данных для площадных систем наблюдений вво ния строения локальных трёхмерных геологических дится совершенно аналогично двухмерному случаю: объектов, расположенных в неоднородной вмещающей G M (r (q x , q y , z )) = среде. Они обеспечивают не только локализацию таких объектов, но и изучение их внутренней структуры, в пер I J G G G вую очередь, зон раздробленности, уплотнения и разуп = ∑ ∑ K ij (r (q x , q y , z ) uij (τi (r (q x , q y , z )) + τ j (r (q x , q y , z ))). лотнения горных пород внутри объекта. Индикатором i =1 j =1 65 Как видно, эта реализация фокусирующего преобра зования вновь представляет собой взвешенную сумму сейсмотрасс, возбуждённых группой источников и заре гистрированных группой приёмников. Полученное зна чение “сносится” во внутреннюю точку среды, располо женную на вертикальной прямой, сдвинутой на вектор сейсмического сноса : q = (qx, qy) относительно оси сим метрии системы источников/приёмников, и характери зуемую глубиной z. Такое преобразование можно выпол нять как с данными, полученными по методике много кратных перекрытий, так и в случае применения непод вижных (стационарных) систем регистрации. Наиболее распространённой на сегодняшний день системой наблюдения по методу СЛБО является трёх позиционный локатор (с несовмещённой излучающей и приёмными антеннами). Локатор состоит из одной из лучающей и двух приёмных антенн, которые называются апертурами излучения (АИ) и приёма (АП). В плане АИ и АП являются кругами диаметром 100 200 м, на кото рых равномерно распределены источники/приёмники. Для увеличения достоверности получаемых результатов построение куба индекса трещиноватости может выпол няться с использованием нескольких локаторов боково го обзора. Кроме того, данные исследования могут про водиться в режиме мониторинга с целью оценки изме нения степени трещиноватости в процессе работ по интенсификации притоков из добывающих скважин или в процессе разработки месторождения. œ–»Ã≈–¤ œ–»Ã≈Õ≈Õ»fl ‘œ » —À¡Œ ƒÀfl –≈ÿ≈Õ»fl √≈ŒÀŒ√»◊≈—ü»’ «¿ƒ¿◊ СевероДемьянское нефтяное месторождении. Примером реализации таких подходов могут служить наблюдения по методу СЛБО на СевероДемьянском нефтяном ме сторождении (рис. 3) на участке размером 49,8 км 2. Объектом исследования являлись битуминозные аргил литы пласта Ю0 и песчаники пласта Ю25. Мощность продуктивного пласта Ю0 составляет 49 58 м, мощность пласта Ю25 63 м. На основе учёта структурного фактора (по данным ОГТ) и наличия зоны повышенной трещиноватости (по данным СЛБО) была рекомендована и пробурена скв. 30, при испытании которой на глубине 2780 м из битуми нозных аргиллитов баженовской свиты получен фонтан ный приток нефти дебитом более 300 т/сут максималь ный для данного района нефтедобычи (см. рис. 3). СевероДаниловское месторождение. Другим приме ром реализации таких подходов может служить обработ ка двух профилей по СевероДаниловскому месторож дению по методике ФП. Породы доюрского комплекса Шаимского нефтегазоносного района сложены преиму щественно метаморфическими и изверженными порода ми, в кровельной части подвергшимися значительным изменениям минерального состава и физических свойств пород. Пористость коллекторов коры выветривания относится к трещиннопоровокавернозному типу. Наи лучшими коллекторскими свойствами обладают верхние 66 горизонты области дезинтеграции, зона выщелачивания и нижние горизонты интервала гидролиза. Коры выветривания доюрского комплекса развиты практически на всей территории, но эффективные кол лекторы, вмещающие залежи УВ, имеют спорадическое распространение, обусловленное, прежде всего, степенью гипергенных преобразований доюрского субстрата и последующими процессами его диа и катагенеза. С общей толщиной коры выветривания объём дебитов не связан, разброс дебитов как смешанных притоков, так и чисто нефтяных носит характер случайного разброса точек. При использовании ФП на выбранных профилях были подобраны параметры фокусировки энергии рас сеянных волн в области коры выветривания и получены сфокусированные изображения, характеризующие рас пределение трещиноватости в среде (рис. 4). Изображе ния распределения трещиноватости приведены в услов ных единицах (индекс трещиноватости). Уверенно вы деляются зоны с повышенной степенью трещиноватос ти (индекс трещиноватости 550 600). Характерные размеры данных аномалий составляют около 1 км по латерали и около 200 м по вертикали. Полученные оцен ки степени трещиноватости косвенно подтверждаются результатами испытания скважин в интервале коры выветривания: зелёным цветом показаны скважины, в которых испытания коры выветривания не проводились, красным цветом скважины, в которых из интервала коры выветривания притока получено не было; чёрным цве том скважины, в которых в интервале коры выветри вания получен приток (пунктиром вынесены скважины, в которых получена плёнка нефти). На рис. 5 приведены совместные изображения вер тикальных срезов поля трещиноватости двух пересека ющихся профилей № 5 и № 12. »—œŒÀ‹«Œ¬¿Õ»≈ “≈’ÕŒÀŒ√»» 4-D —À¡Œ ƒÀfl »«”◊≈Õ»fl “≈’ÕŒ√≈ÕÕŒ… “–≈Ÿ»ÕŒ¬¿“Œ—“», ‘Œ–û–”fiŸ≈…—fl œ–» √–œ В Тюменской области на Ермаковском месторождении в скв. 3526 были выполнены исследования уже в режи ме мониторинга. Учитывалась необходимость изучения процессов релаксации зоны трещиноватости, возника ющей в процессе проведения ГРП. Были выполнены 5 наблюдений 24 июля 1999 г. (до ГРП, измерение фо новых значений), 28 июля (проведение ГРП) и мони торинговые измерения 6 августа, 29 августа и 10 сен тября 1999 г. (рис. 6). Наблюдения проводились с апертурами излучения (АИ) диаметром 1500 м и приёмника (АП) 1200 м. Число пунктов 77 и 120, расстояние между пунктами взрыва 70 100 м и приёма 50 м соответственно. Возбуждение сейсмических волн производилось поочередно из каж дой скважины. Регистрация волнового поля осуществ лялась сейсмостанцией SN388, (длина записи 6 с, шаг дискретизации 0,002 с). Точность топографической Скв. 30 Пр. 00400007 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 4000 5000 6000 8000 9000 10000 11000 6550 6115 6116 5001 6470 6066 10146 5000 t, мс 17000 18000 х, м 13000 14000 800 1 2 3 4 1000 1200 1400 Б. К.В. 600 Индекс трещиноватости, усл. ед. 1600 1800 2000 2200 2400 2600 t, мс 550 500 450 400 350 300 С Ю Пр оф фи Про ил 12 Индекс трещиноватости, усл. ед. ь? 5 ль ? Глубина, м 880 1200 1520 1840 2160 2480 17500 2800 15200 11500 Y, 12900 9500 ко 10600 ор ди 7500 на та , м 5500 8300 3500 6000 та, ина орд о Х, к м 600 550 500 450 400 350 300 28.07 24.07 1 день после ГРП 06.08 24.07 10 дней после ГРП 10200 10000 Х, м 9800 9600 9400 5000 5200 5400 5600 5000 5800 Y, м 29.08 24.07 31 дней после ГРП 5200 5400 5600 5800 Y, м 10.09 24.07 45 дней после ГРП 10200 10000 Х, м 9800 9600 9400 1 2 Разность уровней ЭРВ (изменение трещиноватости), усл. eд. б 06.08 24.07 30000 24194 18387 12581 6774 968 4839 10645 16452 22258 28065 а 30.07 28.07 10200 11000 Х, м 10000 9800 9600 10000 9400 5000 5200 5400 5600 5800 Y, м 4000 Индекс изменения открытой трещиноватости (по СЛБО), усл. ед. 3000 2000 1000 0 1000 2000 3000 5000 6000 Y, м Шкала разностных значений КСП нефти, см1 40 20 10 5 0 10 20 40 60 80 100 Для изучения влияния ГРП на залежь, контроля процессов формирования техногенной трещиноватости и её релаксации были выполнены измерения коэффици ента светопоглощения (КСП). С этой целью на Ермаков ском месторождении в районе скв. 3526, 3527 отбирались пробы нефти из 15 добывающих скважин. Всего было отобрано 294 пробы. В результате исследований было установлено, что основное развитие зон трещиноватос ти произошло в юговосточном направлении к скв. 3363 (рис. 7). «¿üÀfi◊≈Õ»≈. Информацию о поле трещиноватости геосреды можно получать как наземными, так и скважин ными комплексными геофизическими исследованиями, в которых ведущее место занимают сейсмоакустические методы. Основные причины, обусловливающие отобра жение зон трещиноватости в сейсмическом поле, состо ят в следующем: H Трещиноватость горных пород является в основном продуктом изменения конфигурации полей напря жения и деформаций. При возмущении равновесного состояния происходит изменение макроструктуры трещиноватости. Изменяются параметры трещино ватости: густота, раскрытость и ориентировка тре щин. Изменение НДС сопровождается сейсмичес кой эмиссией. H Значительная густота и раскрытость трещин прояв ляются дополнительным поглощением сейсмической энергии. На ансамблях трещин формируются рассе янные волны, происходит трансформация одних типов волн в другие. Увеличение густоты и раскры тости трещин приводит к увеличению энергии рассе янных волн. H Направленная трещиноватость приводит к анизо тропии параметров горной породы, что для сейсми ческих волн выражается в различии скоростей рас пространения по разным направлениям. Попереч ная волна при распространении вдоль системы тре щин расщепляется на две волны быструю и мед ленную. H Появление газа в трещиноватых зонах приводит к уменьшению коэффициента Пуассона. üŒ–Œ“üŒ Œ¡ ¿¬“Œ–¿’ Юрий Алексеевич КУРЬЯНОВ советник президента ЗАО “Интегра Менеджмент” по геофизике, доктор техничес ких наук. Владислав Иванович КУЗНЕЦОВ заместитель управляющего директора по науке ОАО “Тюменнефтегеофизика”, доктор геологоминералогических наук. Валерий Зосимович КОКШАРОВ директор центра научноисследовательских работ ОАО “Тюменнефтегеофизика”, кандидат технических наук. Максим Юрьевич СМИРНОВ начальник Сибирского центра обработки, интерпретации и экспертизы геофизичес ких данных ФГУП “СНИИГИМС”, кандидат геологоминералогических наук. 69
