CC BY
8
УДК 550.834
DOI: 10.183 03/2618-981X-2018-4-241 -247
ОБ ОПТИМАЛЬНОМ ОКНЕ ОБНАРУЖЕНИЯ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ОТКЛИКА СРЕДЫ НА СЕЙСМОГРАММАХ МОГТ
Евгений Андреевич Хогоев
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики, тел. (383)333-34-19, e-mail: HogoevEA@ipgg.nsc.ru
Екатерина Евгеньевна Хогоева
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, младший научный сотрудник лаборатории многоволновых сейсмических исследований, тел. (383)333-34-19, e-mail: KhogoevaEE@ipgg.nsc.ru
В статье приводятся результаты анализа спектра микросейсмического шума, выделяемого на сейсмограммах стандартной сейсморазведки, на трассах при больших удалениях от пункта взрыва. Определены оптимальные параметры окна анализа для выделения микросейсмического отклика геосреды, возникающего после прохождения волн, генерированных взрывом.
Ключевые слова: пассивная сейсмика, микросейсмы, сейсмограммы сейсморазведки, сейсмическая эмиссия.
ON THE OPTIMAL WINDOW OF DETECTION OF MICROSEISMIC RESPONSE OF THE MEDIUM ON SEISMOGRAMS CDP
Evgeny A. Khogoev
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Prospect Аkademik Koptyug St., Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Senior Researcher, Laboratory of Dynamic Problem of Seismic, phone: (383)333-34-19, e-mail: HogoevEA@ipgg.sbras.ru
Ekaterina E. Khogoeva
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Prospect Аkademik Koptyug St., Novosibirsk, 630090, Russia, Junior Researcher, Laboratory of Multiwave Seismic, phone: (383)333-34-19, e-mail: KhogoevaEE@ipgg.sbras.ru
This article presents the results of the analysis of the spectrum of microseismic noise allocated on the standard seismograms of seismic tracks with large distances from the shotpoint. The optimal parameters of the analysis window is defined for the detection of microseismic response of geomedium arising after the passage of the waves generated by the explosion.
Key words: passive seismic, microseisms, standard seismic seismogram, seismic emission.
Одно из направлений пассивной сейсмики составляют методы, основанные на картировании интенсивности микросейсм для оконтуривания аномальных зон сейсмической эмиссии при поиске нефтегазовых месторождений.
Наиболее известна в этой области технология разведки АНЧАР и ее вариант НСЗ, работающие в диапазоне инфранизких частот (2-7 Гц) [1, 3]. Вместе с тем имеется достаточно экспериментальных фактов о генерации микросейсмических шумов нефтегазовой залежью в сейсмическом диапазоне частот [2, 6, 8].
Возможность обнаружения залежей по эмиссии в сейсмическом диапазоне частот открывает перспективу использовать массив полевых материалов сейсморазведки для переобработки и получения новых данных о среде. За рубежом также проявляется интерес к поиску волн микросейсмической эмиссии в данных активной сейсмики в поздней части сейсмической записи (после прохода первичных волн PP, PS и SS) [12]. В настоящей работе авторы руководствуются концепцией Resonant seismic emission [13], которая объясняет возникновение эмиссии следующим механизмом: волна, падающая на локальный объект с пониженным акустическим импедансом, порождает окружные колебания по границе объекта, которые переизлучаются во внешнюю среду в виде волн сдвига.
Следует отметить, что единой, общепризнанной и физически обоснованной модели возникновения микросейсмического излучения над нефтегазовыми залежами, не выработано. Обзор возможных подходов к объяснению данного феномена приводится в работе [7].
Наша методика заключается в накапливании спектров микросейсм в точках приема при проведении работ активной сейсмики с целью выделения аномальных зон по профилю. Ключевым моментом здесь является выбор окна анализа на сейсмограмме в параметрах - время начала окна анализа и удаление точки приема от пункта взрыва.
На первом этапе развития технологии исследования микросейсм на сейс-моразведочном материале использовались участки трасс до первых вступлений волн от взрыва. При удалении пункта приема от источника более 1,8-2 км (в зависимости от скоростного разреза) приблизительно первые полсекунды записывается микросейсмический шум вместе с техногенными и природными помехами. Как правило, интервал группы - 50 м, т. е. плотность наблюдений на порядок выше, чем при специальном низкочастотном исследовании АНЧАР, что позволяет отслеживать изменение спектра микросейсм по профилю и выделять участки регулярных спектральных аномалий [4, 5, 9-11].
Разработанная технология основывается на построении осредненного спектра микросейсм по профилю. После отбраковки трасс, на которых среднеквадратичная амплитуда сигнала превышает среднеквадратическую по всему профилю, по известному критерию "3а" по каждой трассе рассчитывается амплитудный спектр. Затем спектры усредняются в точках приема. При сейсмо-разведочных работах методом многократных перекрытий запись в каждой точке приема производится десятки раз, что дает нам возможность накопить представительную выборку для осреднения.
Зададимся целью определить, какие участки сейсмограмм, кроме начала трасс при больших удалениях, допустимо использовать для анализа микросейсмических шумов. Мы используем данные по региональному сейсмопрофи-
лю 80741999, проходящему близ Берямбинского месторождения газа, вдоль левого берега р. Ангары. Продолжительность записи - 10 с., & = 2 мс, шаг по приемникам &х = 50 м до 118 трасс в сейсмограмме, т. е. удаления до 2900 м. Протяженность профиля - 68 км, в интервале 10-12 км профиль пересекает разломную зону, к которой приурочено Берямбинское месторождение. Длина трасс (в отличие от обычной длины трассы 4-5 с.) дает возможность провести расчеты при нескольких значениях начального времени окна Т0 - от 0 до 9,5 с. Длина окна анализа по времени во всех случаях около 0,5 с. (256 отсчетов). Фрагмент типичной сейсмограммы приведен на рис. 1, где по горизонтальной оси удаления, по вертикальной - время. Для примера прямоугольниками выделены два окна анализа, Ь0 = 2 000, Т0 = 0 (А), Т0 = 3,5 с. (Б). Далее на рисунках и в тексте указывается граничное (минимальное) удаление, с которого в расчет попадают трассы с удалением Ь, таким, что |Ь| > Ь0.
Базовым результатом мы полагаем результат при Т0 = 0 с. В этом случае волновое поле при Ь > 2 000 м (и тем более 2 500 м) свободно от волн, генерированных взрывным источником, - они еще не достигли приемников на таком расстоянии за 0,5 с.
Рис. 1. Фрагмент типичной сейсмограммы, прямоугольниками (А, Б) выделены примеры окон анализа микросейсмического шума. Визуализация с АРУ, окно 1 000 мс
На рис. 2 приведены примеры получаемых осредненных спектров мик-росейсм при Ь0 = 2 000 с различным временем начала окна анализа. Базовый
результат представлен на рис. 2, а. Очевидно, существует локальная аномалия спектра на ПК 300-320, с максимумом на частоте, близкой к 10 Гц. Эта аномалия более выражена при значениях Т0 = 3,5; 5 с. (рис. 2, б, в). На поздних временах Т0 = 9,5 с. (рис. 2, г) результат практически неотличим от базового. Координаты аномалии соответствуют зоне глубинного разлома, пересеченного профилем.
Рис. 2. Осредненный спектр микросейсм по фрагменту профиля, Ь0 = 2 000 м.
Влияние времени начала окна анализа Т0 на результат расчета осредненного спектра по профилю: а - Т0 = 0, б - Т0 = 3,5, в - Т0 = 5, г - Т0 = 9,5 с. По горизонтальной оси номера пикетов пунктов приема; по вертикальной оси частота, Гц.
Амплитуды кодируются серым цветом, шкала в условных единицах справа
Рассмотрим важный для нас вопрос о том, насколько изменяется разре-шенность спектральной аномалии по различным временным окнам. Зафиксируем удаление Ь0 = 2 000 и при наборе Т0 0, 3,5, 9,5 с. получим осредненный спектр в интервале 300-320 пунктов приема (15-16 км профиля). На этом участке профиля на рис. 2 наблюдается небольшая локальная аномалии спектра. Результат расчетов приведен на рис. 3. Маркеры на графиках соответствуют: треугольник - Т0 = 0, круг - Т0 = 3,5, квадрат - Т0 = 9,5 с. Наблюдается один максимум около 10 Гц. При Т0 = 0 и Т0 = 9,5 с. превышение в максимуме по сравнению со значениями в интервале 30-40 Гц примерно в 2 раза. В случае Т0 = 3,5 с. это превышение достигает 5, что приводит к существенному росту разрешенности аномалии.
1.2
О ^-1-1-1-1-1-1-1-
О 10 20 30 40 Частота, Гц
Рис. 3. Спектры микросейсм при различных значениях параметра Т0: 0; 3,5;
9,5 с. По горизонтальной оси частота, Гц. По вертикальной оси амплитуда, отн. единицы. Спектр усреднен в интервале пунктов приема 300-320
Наше предположение заключается в том, что относительное увеличение максимума в экстремуме вызвано микросейсмическим откликом среды после прохождения волн от взрыва. Возможно, сейсмическая эмиссия связана с залежью углеводородов либо вызвана резонансами трещиноватой среды в зоне разлома. В любом случае это новая дополнительная информация о среде, получаемая из сейсмограмм стандартной сейсморазведки. Поскольку данными являются микросейсмические шумы, генерируемые в геологической среде, а не волны, вызванные искусственным источником, результаты являются независимыми от результатов структурной сейсморазведки.
Нами исследованы спектры микросейсм на сейсмическом профиле при сдвигающемся начале окна анализа по времени на больших удалениях. Результаты показывают, что спектры, рассчитанные при Т0 = 0 и Т0 = 9,5 с. (Ь0 = 2 000) практически неотличимы, т. е. влияние взрывного воздействия полностью исчезло. Выявлено явление микросейсмического отклика среды - усиление тех же частот, что регистрируются в невозмущенном поле микросейсм, в поле, зарегистрированном после прибытия основной пачки волн, генерированных взрывом. Полученные результаты свидетельствуют о том, что оптимальными параметрами окна анализа, обеспечивающими наибольшую разрешенность для конкретного разреза, являются Ь0 = 2 000, Т0 = 3,5. Для других случаев оптимальные параметры могут варьироваться в зависимости от скоростного строения среды. Основное требование к окну анализа - его положение на сейсмограмме после прихода основного цуга отраженных волн до прихода поверхностной волны.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Арутюнов С. Л., Кузнецов О. Л., Востров Н. Н. Технологии АНЧАР 10 лет // Технологии сейсморазведки. - 2004. - № 2. - С. 127-131.
2. Беляков А. С. Лавров В. С., Николаев А. В. Акустический резонанс нефтяной залежи // Доклады РАН. - 2004. - Т. 397, № 1. - С. 101-102.
3. Биряльцев Е. В., Вильданов А. А., Еронина Е. М. Моделирование эффекта АНЧАР в метода низкочастотного зондирования // Технологии сейсморазведки. - 2010. - № 1. -С. 31-40.
4. Ведерников Г. В., Хогоев Е. А. Уточнение блоковых моделей залежей углеводородов по характеристикам микросейсм // ТюменьЕАГО : сб. матер. 10-й геофизической науч.-практ. конф. - Тюмень, 2006. - С. 17-22.
5. Ведерников Г. В., Хогоев Е. А. Прогноз залежей УВ по характеристикам микросейсм при сейсморазведочных работах МОГТ // ГЕ0-Сибирь-2007. III Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 25-27 апреля 2007 г.). - Новосибирск : СГГА, 2007. Т. 5. -С. 179-183.
6. Вынужденные колебания трешиновато-блочных флюидонасышенных слоев при вибросейсмических воздействиях / А. С. Алексеев, В. А. Цецохо, А. В. Белоносова и др. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2001. - № 6. - С. 3-12.
7. Использование микросейсмической активности в задачах сейсморазведки и сейсмологии: учебно-методическое пособие / Е. А. Хогоев, Ю. И. Колесников, Е. Е. Хогоева, М. Л. Шемякин. - Новосибирск, 2017. - 194 с.
8. Рапопорт М. Б. Сейсмическая неупругость и сейсмическая нелинейность залежей нефти и газа // Геофизика. - 2013. - № 3. - С. 75-80.
9. Хогоев Е. А. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ "SanMcs" № 2008613961 от 19.08.2008.
10. Хогоев Е. А. Технология изучения геодинамических шумов в нефтегазовых залежах // Сейсмические исследования земной коры: сб. докл. Всероссийской научной конференции (Новосибирск, 23-25 ноября 2009 г.). - Новосибирск : ИНГГ СО РАН, 2011. -С. 203-209.
11. Хогоев Е. А. О связи среднечастотных микросейсм с газовой залежью // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 3. - С. 138-142.
12. Batta G. K., Singh S. N. Micro Seismic Evidences in Active Seismic Data: Resonant Near Infrasonic Micro-Seismic Emission as Direct Hydrocarbon Indicator (DHI) (A case study from Upper Assam Basin, India) // 10th Biennial International Conference and Exposition on the theme "Changing Landscapes in Geophysical Innovations" on 23-25 November 2013. - Kochi, 2013. - P. 182.
13. Korneev V. Resonant seismic emission of subsurface objects // Geophysics. - 2009. -Vol. 74, N 2. - P. T47-T53.
REFERENCES
1. Arutjunov S. L., Kuznecov O. L., Vostrov N. N. Tehnologii ANChAR 10 let // Tehnologii sejsmorazvedki. - 2004. - № 2. - S. 127-131.
2. Beljakov A. S. Lavrov V. S., Nikolaev A. V. Akusticheskij rezonans neftjanoj zalezhi // Doklady RAN. - 2004. - T. 397, № 1. - S. 101-102.
3. Birjal'cev E. V., Vil'danov A. A., Eronina E. M. Modelirovanie jeffekta ANChAR v metoda nizkochastotnogo zondirovanija // Tehnologii sejsmorazvedki - 2010. - № 1 - S. 31-40.
4. Vedernikov G. V., Hogoev E. A. Utochnenie blokovyh modelej zalezhej uglevodorodov po harakteristikam mikrosejsm // Tjumen'EAGO: sb. mater. 10-j geofizicheskoj nauch.-prakt. konf. -Tjumen', 2006. - S. 17-22.
5. Vedernikov G. V., Hogoev E. A. Prognoz zalezhej UV po harakteristikam mikrosejsm pri sejsmorazvedochnyh rabotah MOGT // «Geo-Sibir'-2007»: sb. materialov mezhdunarodnogo nauchnogo kongressa, Novosibirsk, 25-27 aprelja 2007. T. 5. - S. 179-183.
6. Vynuzhdennye kolebanija treshinovato-blochnyh fljuidonasyshennyh sloev pri vibrosejsmicheskih vozdejstvijah / A. S. Alekseev, V. A. Cecoho, A. V. Belonosova i dr. // Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznyh iskopaemyh. - 2001. - № 6. - S. 3-12.
7. Ispol'zovanie mikrosejsmicheskoj aktivnosti v zadachah sejsmorazvedki i sejsmologii: uchebno-metodicheskoe posobie / E. A. Hogoev, Ju. I. Kolesnikov, E. E. Hogoeva, M. L. Shemjakin. - Novosibirsk, 2017. - 194 s.
8. Rapoport M. B. Sejsmicheskaja neuprugost' i sejsmicheskaja nelinejnost' zalezhej nefti i gaza // Geofizika. - 2013. - № 3. - S. 75-80.
9. Hogoev E. A. Svidetel'stvo o gos. registracii programmy dlja JeVM "SanMcs" № 2008613961 ot 19.08.2008.
10. Hogoev E. A. Tehnologija izuchenija geodinamicheskih shumov v neftegazovyh zalezhah // Sejsmicheskie issledovanija zemnoj kory: sb. dokl. Vserossijskoj nauchnoj konferencii (Novosibirsk, 23-25 nojabrja 2009 g.). - Novosibirsk : INGG SO RAN, 2011. - S. 203-209.
11. Hogoev E. A. O svjazi srednechastotnyh mikrosejsm s gazovoj zalezh'ju // GEO-Sibir'-2014: sb. materialov X Mezhdunar. nauch. kongr. «GE0-Sibir'-2014 v 4 t.- Novosibirsk : SGGA, 2014. T. 3. - S. 138-142.
12. Batta G. K., Singh S. N. Micro Seismic Evidences in Active Seismic Data: Resonant Near Infrasonic Micro-Seismic Emission as Direct Hydrocarbon Indicator (DHI) (A case study from Upper Assam Basin, India) // 10th Biennial International Conference and Exposition on the theme "Changing Landscapes in Geophysical Innovations" on 23-25 November 2013. - Kochi, 2013. - P. 182.
13. Korneev V. Resonant seismic emission of subsurface objects // Geophysics. - 2009. -Vol. 74, N 2. - P. T47-T53.
© E. A. Xozoee, E. E. Xosoeea, 2018
