CC BY
12
УДК 550 834 В.Е. Шулакова
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ПРОФИЛИРОВАНИИ
Введение Одна из актуальных проблем сейсморазведки — разработка новых технологий, повышающих достоверность прогноза положения залежей углеводородов (УВ) и их свойств С момента возникновения сейсморазведка базируется на линейно-упругой модели геологической среды Однако в ряде теоретических и экспериментальных работ [Николаев, 1987, Жуков, Шнеерсон, 1998, Жуков и др , 2004, 2006] показано, что реальная геологическая среда сейсмически нелинейна Было установлено, что нелинейные эффекты чаще всего возникают в пористых, проницаемых, флюидонасыщенных, трещиноватых горных породах Эти характеристики присущи потенциальным коллекторам нефти и газа Следовательно, одним из перспективных путей развития сейсморазведки может быть переход к новой модели геологической среды, учитывающей сейсмическую нелинейность залежей УВ
Цель работы — направленное исследование нелинейных эффектов при наличии в нижнем полупространстве залежей УВ, а также исследование возможности применения нелинейных эффектов при прогнозировании и разведке месторождений
Одним из проявлений нелинейности геологической среды является возникновение волн комбинационных (суммарных и разностных) частот и волн-гармоник Для их исследования были проведены специальные полевые эксперименты Рассмотрим их результаты
Исследование волн комбинационных частот при возбуждении ЛЧМ свип-сигнала и моночастотного сигнала двумя различными группами вибраторов
Методика полевых работ Методика полевых работ заключалась в одновременном возбуждении ЛЧМ свип-сигнала/2 одним вибратором или группой вибраторов и моночастоты /т при /{>/т другим вибратором на каждом пункте взрыва (ПВ) профиля На разных участках изменялись значения частот /т, длительности записи и свип-сигнала Расстановка приемников в течение работ не перемещалась
Предпосылкой исследованию послужило то, что теоретически флюидонасыщенные, сложнопостроен-ные среды, обладающие большей сейсмической нелинейностью, должны выделяться в сравнении с основным полем — на разностных и суммарных частотах Поэтому цель эксперимента состояла в выделении в сейсмической записи волн комбинационных частот. Они выделялись способом корреляции виброграмм с
различными свип-сигналами основным /2, суммарным (fx + /п1) — (f2 + /т) и разностным (f—fm) — (/,—/т) Обработка виброграмм осуществлялась в программе ProMax 2D/3D и MATLAB
В соответствии с поставленной целью выделения в сейсмической записи волн комбинационных частот обработка данных заключалась в построении трех временных разрезов общей глубинной точки (ОГТ) основного, суммарного, разностного. Все параметры обработки оставались одинаковыми для всех трех типов разрезов Главным принципом при построении сумм ОГТ было не получение изображений, оптимальных для дальнейших структурных построений, а максимально возможное сохранение динамических характеристик волнового поля для его последующего анализа
Анализ результатов Из анализа всего экспериментального материала видно, что на разрезах нелинейных частот наблюдается существенная вариация амплитуд, причем зоны усиления приурочены к областям с повышенными значениями пористости и проницаемости Рассмотрим временные разрезы ОГТ, полученные при корреляции полевых виброграмм со свипом основных частот 30—100 Гц (рис 1, А) и со свипом разностных частот 8—78 Гц (рис 1, Б) Отражение на времени 420 мс (рис 1, А) соответствует верейскому горизонту C2vr среднего карбона В районе работ это непродуктивный горизонт, сложенный плотными породами Отметим, что на разрезе разностных частот (рис 1, Б) это отражение отсутствует, в то время как отражения, отвечающие тульскому нефтенасыщенному горизонту C,tl, выделяются яркими пятнами Присутствует несколько зон с повышенными значениями амплитуд для отражения, соответствующего кыновскому горизонту D3kn, в пределах отрезков 0,9—1,5 км, 2,2—2,6 км и 2,8—3,5 км По существующим прогнозам эти зоны соответствуют разуплотненным нефтенасыщенным горным породам Скважинные данные для этого интервала разреза отсутствуют
Важно отметить, что сам факт получения адекватных суммированных разрезов при корреляции со сви-пами разностных частот свидетельствует, что разностная частота генерируется не в поле поверхностных волн, а в нижнем полупространстве
Исследование волн кратных частот при возбуждении ЛЧМ свип-сигнала
Методика полевых работ Для проведения исследований по волнам-гармоникам не требуется поста-
б ■
гШгКрШ
¿¿»Л.* », 3S"""" '"»;! .»»-и.. I" ■ ■ '".о»»
гис i временные разрезы ОГТ, полученные при корреляции с синтетическими свипами А — с основным 30—100 Гц, Б — с разностным
8-78 Гц
новки специальных полевых работ Вся необходимая информация извлекается в процессе корреляции полевых виброграмм с удвоенным по частоте управляющим сигналом Методика полевых работ в целом повторяла традиционную и заключалась в одновременном возбуждении ЛЧМ свип-сигнала/¡—/2 двумя вибраторами на каждом ПВ профиля В поле регистрировались виброграммы На разных участках изменялись значения частот fv /2, длительности записи и свип-сигнала
Задача эксперимента состояла в выделении в сейсмической записи волн-гармоник с помощью корреляции данных со свип-сигналом, кратным основному
Известно, что гармоники образуются также и в результате взаимодействия между плитой вибратора и грунтом, но то что максимумы их амплитуд на разрезах совпадают с пористыми проницаемыми участками, позволяет считать, что они генерируются средой Необходимо отметить, что результат регистрации и выделения волн-гармоник не столь стабилен, как для волн комбинационных частот Это можно объяснить более сильным затуханием высоких частот в среде
Анализ результатов Разработано несколько способов представления результатов обработки с использованием комбинационных и кратных частот Например, можно пересчитывать обычные и "нелинейные" разрезы в разрезы "индикатора кол-лекторских свойств" (рис 2) Смысл этой трансформации состоит в следующем сначала оба разреза выравниваются по среднему модулю амплитуды (в целом или вдоль какого-либо горизонта или участка), затем находится их разность, результат осредняется по модулю амплитуд в скользящем временном окне Такое представление подчеркивает разницу в динамике нелинейных и линейных компонент поля Итак, характерное отличие поля волн разностных частот от обычного заключается в том, что горизонты, не содержащие проницаемых пород, проявляются на нем значительно слабее, чем пористые и проницаемые
Сопоставление разрезов, построенных на нелинейных компонентах поля (как комбинационных, так и кратных), с априорной геолого-геофизической информацией показывает, что эти разрезы в первую оче-
мс _
290
*t
300 310
о. i о
v Ё а ф
ц с;
5
о.
е
ф
с; с; о
ы ф
X
320
330 340
350 360 370 380
390 № ПК
Рис 2 Разностный индикатор коллекторских свойств, полученный с использованием разреза кратных частот
редь несут информацию о величине коллекторских свойств — пористости и проницаемости
Выводы. 1 Проведены специальные профильные работы по регистрации отклика среды при одновременном возбуждении свипа и моночастоты на двух различных месторождениях УВ и обработаны их результаты
2 Разработана методика выделения нелинейных компонент путем корреляции полевых виброграмм с соответствующими свипами и дальнейшим построением суммированных временных разрезов
3 При подобном возбуждении сигнала и обработке в сейсмической записи выявлены и изучены волны комбинационных и кратных частот
4 Установлено, что пористые, разуплотненные, трещиноватые, флюидонасыщенные горные породы порождают в среде волны комбинационных — суммарных, разностных и кратных частот Более того, проявление вышеуказанных горных пород на этих разрезах выражается в повышенных значениях амплитуд волн с нелинейными частотами, в то время как аномалии в амплитудах волн основных частот не наблюдаются либо они в несколько раз ниже
На базе приведенных экспериментальных данных возможно построение технологии прогнозирования пористости и проницаемости горных пород
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Жуков А П, Логинов КИ, Шнеерсон МБ, Шулакова В Е Гармонические и нелинейные компоненты сейсмических вибрационных волновых полей в пористых, трещиноватых, проницаемых, флюидонасыщенных средах // Приборы и системы разведочной геофизики Ч 2 2004 С 11—13
2 Жуков А П, Шнеерсон МБ Адаптивные и нелинейные методы вибрационной сейсморазведки М Недра, 1998 С 100
3 Жуков А П, Шнеерсон М Б, Платонов В Н и др Способ вибрационной сейсморазведки — источник сейсмических колебаний для его осуществления РФ, Патент на изобретение № 2181492
4 Жуков АП, Шнеерсон МБ, Логинов К И и др Прогнозирование фильтрационно-емкостных свойств коллекторов на основе использования нелинейных компонент вибрационных волновых полей // Технологии сейсморазведки Ч 1 М ГЕОС, 2005 С 78-86
5 Николаев А В М Наука, 1987 С 5—15
6 Shulakova V Е, Zhukov А Р, Loginov КI et al Investigation of non-linear seismic effects for hydrocarbons indication EAGE 68th Conference & Exhibition Vienna, 2006 CD-Rom, P053
Поступила в редакцию 24 04 2007
