Оценка эффективности вибрационного источника возбуждения колебаний при реализации технологии высокоразрешающей сейсморазведки (ВРС) Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ГЕОФИЗИКА

УДК 550.834.535

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРАЦИОННОГО ИСТОЧНИКА ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОРАЗРЕШАЮЩЕЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ (ВРС)

© 2015 г. В. А. Жингель, В. О. Одолеев, Ю. В. Гончаров

ОАО "Волгограднефтегеофизика"

В последние годы до 45 % объема сей-сморазведочных работ на нефть и газ выполняются с применением вибрационного источника сейсмических колебаний. Области его применения самые разнообразные: от глубинных, региональных и детальных работ МОГТ-2D до пространственных съемок МОГТ-3D. Основной задачей исследований является изучение структурных особенностей строения целевых границ раздела различных стратиграфических уровней.

Для решения более сложных задач сейсморазведки - прямого прогноза залежей УВ, изучения тонких пластов нефтегазоносной и внутрисолевой (калийные соли, бишофит) толщ, выделения малоамплитудных нарушений, элементов стратиграфического выклинивания и литологического экранирования, которые являются важными составляющими объектов поиска, особенно в условиях соляно-купольной тектоники -методологически предусматривается использование технологии высокоразрешающей сейсморазведки (ВРС) [1, 2].

Традиционно технология ВРС реализо-вывается взрывным источником (одиночными взрывами малых зарядов под зоной малых скоростей (ЗМС)). Это обосновывается целым рядом его преимуществ по формированию волнового поля в широком диапазоне частот, который теоретически может характеризоваться величиной 10-500 Гц,

что позволяет формировать сигналы от тонкослоистых разрезов толщиной 0,5 м.

На этапе внедрения и использования первых вибрационных установок (электрогидравлические вибраторы СВ-10/180 Гомельского СКТБ и СТ) частота излучаемых многопериодных квазисинусоидальных колебаний, в силу ряда технических ограничений, не превышала диапазона 10-70 Гц, что соответствует среднечастотной сейсморазведке, способной выделять горизонты мощностью не менее 25-30 метров.

Однако достаточно высокий научный, технический и методический уровень современных вибрационных установок, особенно в области выбора параметров управляющего сигнала, отвечает всем требованиям для реализации технологии высокоразрешающей сейсморазведки.

В целях обоснования возможности проведения работ ВРС вибрационным источником ОАО «Волгограднефтегеофизика» за счет собственных средств отработало два профиля (02 и 07), полностью повторяющих по расположению и количеству ПВ и ПП, ранее пройденные с использованием традиционных одиночных взрывов. Работы проведены в условиях соляно-купольной тектоники Волгоградского сектора Прикаспийской впадины (с. Беляевка Старополтавского района).

Профильным наблюдениям предшествовали опытно-методические исследования по

выбору оптимальных условий возбуждения и приема сейсмических колебаний с позиций достижения максимальной разрешен-ности записи и обеспечения высокого соотношения сигнал/помеха [3].

Исходя из полученных результатов опытных работ, совпадающих с теоретическими положениями ВРС [2], в качестве взрывного источника был использован заряд массой 0,1 кг, помещаемый на 5 метров ниже подошвы ЗМС, что соответствовало средней глубине 29 м. Допускалось соблюдать это условие с точностью ± 1 м.

В качестве вибрационного источника возбуждения упругих колебаний использовался один вибратор NOMAD 65 производства компании Sersel (Франция) с блоком управления VE-432 (рис. 1).

Следует отметить, что диапазон частот закачиваемых колебаний для вибратора NOMAD 65 составляет от 7 до 250 Гц, что теоретически обеспечивает его применение для реализации технологии ВРС.

На основании опытных работ оптимальными были выбраны следующие параметры вибрационной установки:

• тип свипа - логарифмический, с распределением энергии на начальной и конечной частотах 20-26 Дб;

• длина свип-сигнала - 16 с;

• граничные частоты свип-сигнала - 12130 Гц;

• количество накоплений на одном ПВ -

8;

• режим работы вибратора - динамический на минимальной базе 10 м.

Регистрация упругих колебаний в обоих случаях производилась сейсмостанцией Sersel SN-428XL на рабочей расстановке 3600-0-3570 м группами из 12-ти сей-смоприемников, сосредоточенных в точке (условие ВРС). Параметры регистрации: длина записи - 5 с, шаг дискретизации -1 мс.

Визуально суммарные временные разрезы профилей 02 и 07 различных модификаций источников хорошо сопоставимы по качеству зарегистрированного волнового поля (рис. 2, 3).

Количественные оценки, выполненные в различных окнах надсолевого интервала разреза, позволяют констатировать некоторые различия спектральных характеристик записи. Так, сигнал от взрывного источника малого заряда под ЗМС содержит составляющие вплоть до 180 Гц, однако затухание спектра после 60 Гц гораздо быстрее, чем на разрезах, полученных при использова-

Рис. 1. Вездеходные вибраторы NOMAD 65 компании Sersel (Франция)

нии виброисточника. Что наглядно представлено для временного разреза профиля 07 на рисунке 3.

Верхняя частота записи на временном разрезе вибрационного источника составляет 100-110 Гц по профилю 02 (с более мощной ЗМС) и до 120 Гц по профилю 07

(с менее мощной ЗМС). При этом надо отметить более равномерное затухание спектров вибрационного источника. Также по соотношению сигнал/помеха наблюдается преимущество вибрационного источника более чем в два раза, что связано с его лучшей помехоустойчивостью (рис. 4, 5).

ц а

е р

H и = *

н В

Г я

^ Е 5 ®

о

в §

Si s

я т

3 ê

о « ро

© 5

m 5 ец ра 2 а аб

ри х в ы и н)

я

е (

§ :В

£ ®

рн - £

ие ы

1 " е

ч я

в а т с о п о

и

гъ

с.

и Р

Количественные оценки амплитудно-частотной характеристики записи на окончательных разрезах (средневзвешенная частота, разрешающая способность сигнала, предел разрешающей способности сигнала, ширина спектра сигнала) различаются друг от друга в пределах 2-7 %. Наблюдаемые незначительные различия определить визуально практически невозможно.

На основании рассмотренных выше данных и опыта производственной деятельности ОАО «Волгограднефтегеофизика» за последние годы в различных регионах Прикаспийской впадины был сделан вывод о том, что при небольших толщинах ЗМС (5-30 м) применение вибрационного источника на базе современных установок NOMAD 65 является эффективным сред-

I

о

й р

Я

о

(Я

о №

£

Я

Я

»

ю

Е

Я

00

ё

VI о н ю о

Рис. 4. Спектральная характеристика результатов отработки профиля 02 взрывным (А) и вибрационным (Б) источниками возбуждения сейсмических колебаний

Средневзвешенная частота Разрешающая способность сигнала Предел разрешающей способности сигнала Энергетическое соотношение сигнал/шум Чистота сигнала

Разрешающая способность записи Предел разрешающей способности записи Ширина спектра сигнала Рабочий диапазон частот

105.571940740775

218,193592300303

0.00453303599792-191

27.7372341942912

0.965262330079629

210.614066704546

0.00474802094433219

116.201037376107

(1-251)

Чйстегб IЬ2

Сигнал — Чистым" — Случайный ¡цу |

Средневзвешенная частота Разрешающая способность сигнала Предел разрешавшей способности сигнала Энеогетическое соотношение сигнал/шум Чистота сигнала

Разрешающая способность записи Предел разрешающей способности записи Ширина спектра сигнала Рабочий диапазон частот

109.30567113233

223.239231289258

0.00447949933327353

10.7404339763097

0.914824671955722

204.224756531843

0.00469656600395593

112.350151406569

(1-251)

т::::: мсооо ооо йвем

ле ЕЙ гисса

..

I 160 ССО > 140 соо Д 1ИСМ КС [СО

ооо

' К

А Ш

л Р

; у

/

/

2 ЕС 1СС 120 140 1Е0 100 200 22С МО

ГКЛС 'ЛХ»^ЛЖО

...

А к. ч г

0 1 ■■С 200 25С

ОЧОйш! СЛ4--'-

Ч1СОТ* (Ш

Средневзвешенная частота Разрешающая способность сигнала Предел разрешающей способности сигнала Энергетическое соотношение снгнал/шум Чистота сигнала

Разрешающая способность записи предел разрешающей способноаи записи Ширина спектра сигнала Рабочий диапазон частот

104,613075119976 217,755704711621 0.00459166960165792 9.54214110743533 0.905142609095793 197.127120936-Н4 0.00507236363998999 90.2813399993796 (1-251)

Средневзвешенная частота Разрешающая способность сигнала Предел разрешающей способности сигнала Энергетическое соотношение сигнап/шум чистота сигнала

Разрешающая способность записи Предел разрешающей способности записи Ширина спектра сигнала Рабочий диапазон частот

108.103003352507

224.560780133737

0.00445313736176216

20.1233312037033

0.952660102633927

213.930095862111

0-00467442411957106

127.03731946456

(1-2515

ё

VI О

н ю о

п

Рис. 5. Спектральная характеристика результатов отработки профиля 07 взрывным (А) и вибрационным (Б) источниками возбуждения сейсмических колебаний

ством изучения геологического разреза в широком амплитудно-частотном диапазоне, что позволяет решать различные геологические задачи.

На представленных нами иллюстрациях (рис. 6, 7) показаны временные разрезы, полученные с использованием вибрационных установок NOMAD 65, характеризующие

1-и.-, г.

________ А _. _____ _. ______ ________

ЗОЗО' 3345 ЗвбО 397*5 42ЭЬ 46<&

ГВК

Фрагмент временного разреза, характеризующего возможности прямого прогноза залежей УВ на основании выделения аномалий типа "плоского пятна".

ё

VI О

н ю о

Рис. 7. Пример выделения газоводяного контакта (ГВК) на основе применения технологии ВРС с использованием вибрационного источника (С ар пинский мегапрогиб, Юстинское месторождение)

I

о й

ТЗ р

Я

о

(Я

о *

№

£

Я

Я

»

ю

Е

Я

00

ё

о н ю о

И

О ©

К

со

К

Я >

Рис. 8. Эффективность выделения калийно-магниевых пластов внутрисолевой толщи в условиях Волгоградского Правобережья (Приволжская моноклиналь)

качество прослеживания перспективных интервалов надсолевого разреза в условиях Сарпинского мегапрогиба (Калмыкия). Наглядно видно, что качество полученных вибрационной технологией ВРС материалов позволяет выделять эффекты типа "плоских пятен", характерные для газовых залежей, и тем самым использовать их для прямого прогноза (рис. 7).

Кроме того, применение вибрационной технологии ВРС позволяет эффективно проводить поиск и разведку некоторых других полезных ископаемых, в частности калий-но-магниевых солей.

Так, на основании специальных исследований были определены условия залегания и области распространения бишофитсодер-жащих пластов в пределах бортовой зоны Прикаспийской впадины в Волгоградской области (рис. 8). При этом граничные частоты управляющего сигнала составляли 10-150 Гц.

Выводы:

1. Для решении ряда сложных геологических задач по методике высокоразрешающей сейсморазведки можно без потери качества и количества информации заменить взрывной источник на соответствующий по характеристикам вибрационный.

2. Применение вибрационной сейсморазведки является экологически более обо-

снованным и современным в плане обеспечения промышленной безопасности и охраны труда, что отвечает политике и целям как Заказчика, так и Исполнителя.

При этом применение виброисточника позволяет:

- сократить сроки проведения работ за счет более высокой производительности и возможности работать в темное время суток, когда количество помех минимально, что положительно сказывается на качестве полученных материалов;

- выполнять работы более равномерно за счет меньшей охранной зоны, то есть с меньшим количеством пропусков ПВ в эксклюзивных зонах, особенно вблизи акватории и промышленных объектов;

- снизить стоимость полевых производственных работ.

Необходимость решения все более сложных геологических задач для повышения запасов углеводородов, забота о сохранении экологии среды и повышении уровня безопасности, что ограничивает применение взрывчатых веществ для возбуждения сейсмических волн, выдвигают на первый план совершенствование технологии вибрационной сейсморазведки. Приведенные примеры показывают возможности его эффективного использования для реализации высокоразрешающей сейсморазведки.

Л и т е р а т у р а

1. Патент № 2107310 на изобретение «Способ высокоразрешающей сейсморазведки методом общей глубинной точки (МОГТ) с использованием взрыва зарядов» / И. А. Кобылкин, Б. А. Ужа-кин, Б. М. Колосов и др.- Роспатент, 1998.

2. Методика и технология высокоразрешающей сейсморазведки (ВРС) на основе использования оптимизированных источников / И. А. Кобылкин, Б. М. Андреев, Б. А. Ужакин, А. М. Голичен-ко, В. А. Жингель и др. - Волгоград: ОАО "ЗПГ", 1993.

3. Одолеев В. О., Гончаров Ю. В. Отчет о проведении опытно-методических работ по обоснованию оптимальности применения современных вибрационных источников для производства работ ВРС в условиях Левобережья Волгоградской области. - Волгоград: ОАО «Волгограднефтегеофи-зика», 2009.