CC BY
100
ГЕОФИЗИКА
УДК 550.3
Сейсморазведочные работы в транзитных зонах севера Западной Сибири
В.И. Кузнецов
д.г.-м.н., заместитель генерального директора по науке
ООО «НОВАТЭК НТЦ», Тюмень, Россия
В связи с уменьшением фонда крупных месторождений требуется изучение малоразмерных как по латерали, так и по вертикали, геологических объектов. Ловушки углеводородов по современным представлениям, как правило, являются неструктурными со сложным распределением свойств в пространстве. Соответственно, для оптимизации процесса разведки и рентабельной разработки месторождений нефти и газа необходима максимально достоверная информация. Следует отметить, что сейсморазведка имеет свои граничные условия применения и ограничения по разрешающей способности метода. Дополнительные трудности возникают при работе в сложных поверхностных условиях, в частности, в данной статье речь пойдет об исследованиях нефтегазовых объектов с использованием сейсморазведки в условиях предельного мелководья, транзитных зонах или зонах перехода суша-море.
материалы и методы
На примере съемок Эй сейсморазведки, проведенных компанией «НОВАТЭК» на своих лицензионных участках, расположенных в районе Тазовской и Обской губы Западной Сибири, рассматриваются аспекты для решения обозначенных проблем с применение многовариантных систем возбуждения, приема и регистрации, т.е. комбинированного использования взрывов, поверхностных источников, пневмоисточников — в сочетании с донными, поверхностными и погруженными геофонами и гидрофонами, применение перекрытия и специальной технологии увязки данных, полученных разными системами, в том числе разных (лето, зима) полевых сезонов.
Ключевые слова
Эй сейсморазведка, предельное мелководье, донные «косы», транзитные зоны
Особенности транзитных зон
Проблема исследования территорий с наличием водных акваторий, прилегающих к суше, стоит достаточно давно. Обычно имеются в виду мелководные акватории, прилегающие к побережью морей, перспективные на наличие углеводородов. Поэтому первые опыты по изучению так называемой «транзитной зоны» сейсмическими методами базировались исключительно на технологиях морской сейсморазведки (Дресвянская площадь в Печорской губе, шельфовое продолжение Харасавейского месторождения). Хотя, по определению, технология работ должна включать в себя элементы как морских, так и сухопутных работ.
Применительно к условиям Западной Сибири к транзитным зонам можно отнести районы с наличием крупных озер, Обскую, Байдарацкую и Тазовскую губы. Толщина водного слоя в этих водоемах не превышает первых метров и, естественно, о применении элементов морской сейсморазведки не может быть и речи. С позиций сейсморазведки транзитная зона — это акватория, где применение буксируемой морской сейсмо-косы невозможно из-за малых глубин; правильное согласование геофонов со средой значительно затруднено, использование взрывчатых веществ в качестве источника запрещено, применение пневмоисточника неэффективно, а обычный вибросейсмический источник не даст нужного эффекта из-за слабости грунта. Кроме того, это и зона, где повышаются требования к экологической безопасности работ, и возрастает сложность их организации.
Одной из наиболее существенных методических проблем, связанных с проведением сейсмических работ в транзитных зонах, является более детальное изучение неоднородностей верхней части разреза и определение статических поправок. На суше информацию о верхней части разреза обычно дают сейсмокаротажные исследования в неглубоких скважинах и специальные работы методом преломленных волн. Используется также изучение параметров волн в начальной части обычных сейсмограмм. На мелководье ввиду отсутствия скважин основным методом изучения верхней части разреза является сейсморазведка отраженными и преломленными волнами, часто с привлечением дополнительных методик и технических средств.
Отличительной особенностью сейсмо-разведочных работ в переходных зонах является также многовариантность используемых технических средств: различные источники сейсмических сигналов — пневмоисточники и взрывные методы возбуждения, различные сейсмические приемные устройства — многокомпонентные группы геофонов и гидрофонов. Для взаимной увязки сейсмических данных, полученных разными техническими средствами, необходимо предусматривать перекрытие наблюдений и увязку данных,
полученных с использованием различных технических средствах.
Геологоразведка на Юрхаровском месторождении
Первый опыт работ в условиях предельного мелководья был приобретен в Тазовской губе в пределах Юрхаровского лицензионного участка. 90% запасов Юрхаровского месторождения расположено в акватории Тазовской губы. При этом в сухопутной части месторождения развиты многолетнемерзлые породы (ММП) мощностью в сотни метров, а в акватории — зона растепления. Глубина Тазовской губы меняется от 0,5 до 5 м. Для того, чтобы построить связную геологическую модель, необходимо было применить технологии исследования транзитных зон как в летнем, так и в зимнем варианте с учетом специфики проведения работ в Заполярье. Отдельной проблемой являлась совместная обработка данных сухопутной и морской сейсморазведки с тем, чтобы исключить огромные вариации скоростей в верхней и глубинной части разреза, приводящие к существенным искажениям поля изохрон. На рис. 1 приведен пример сейсмического временного разреза через Тазовскую губу, иллюстрирующий искажения волновой картины, связанные с наличием толщи много-летнемерзлых пород (ММП) на суше и зоной растепления под водоемом, и различия в «качестве» данных сухопутной и морской сейсморазведки при стандартной постановке полевых работ и обработки. К этому следует добавить наличие «дыры» шириной в первые километры, связанные с тем, что морской профиль не «доходил» до берега, а сухопутный профиль не «выходил» на лед. Отличия в волновой картине связаны с различными используемыми источниками сейсмических колебаний на суше и в акватории Тазовской губы как по энергии так по форме сигнала.
На первом этапе были выполнены летние полевые сейсморазведочные работы Эй в акватории Тазовской губы по разработанной технологии отработки транзитных зон. Поскольку, согласно технологии, часть приемной расстановки располагалась на берегу, то использованы двухкомпонентные (геофон + гидрофон) донные косы для водной среды и болотные сейсмоприемники для суши в варианте телеметрического приема. Для возбуждения сейсмических сигналов использована группа воздушных пушек общим объемом 12 л.
Минимальная глубина, на которую могло заходить судно с источником сейсмических колебаний, составляла 1.5 м, что обусловило наличие значительных зон набора кратности. Для уменьшения площади таких зон в прибрежной зоне проводилось сгущение линий пунктов возбуждения, что позволило, кроме этого, существенно повысить окончательную кратность накопления по ОГТ (местами - до 200) и, соответственно, увеличить
соотношение сигнал/помеха. Следует отметить, что, не смотря на все предпринятые меры, качество материалов в акватории губы существенно уступает наземным данным как по соотношению сигнал/помеха, так и по частотному составу и по уровню шумов. Связано это, в первую очередь, с отсутствием на тот момент специализированного сейсмического источника колебаний для условий мелководья. Использовалась группа достаточно хороших источников, но для стандартных морских работ с глубиной водной толщи не менее 6 м. В результате летних работ получено около 160 км2 3D съемки с кратностью от 42 до 200 и размером бина 25х25 м. Пример полученных сейсмограмм общего пункта возбуждения (ОПВ) при регистрации на приемную косу с расположением части каналов в воде, а части каналов — на берегу, дан на рис. 2. Отмечается пониженное качество регистрации в наземной части расстановки, что связано с ветровой помехой и условиями «летней» установки приборов.
Специфические климатические условия района проведения работ позволили уже через 3 месяца реализовать «стыковочные» зимние работы по технологии транзитных зон. Технология включает в себя максимальный «выход» с приемной расстановкой на лед. В качестве источника использовались взрывы в скважине, что позволило получать данные высокого качества. На участках водоохранных зон и охранных зон газопроводов, где запрещено использование взрывных источников сейсмических волн, использованы невзрывные импульсные электродинамические источники («Енисей»). Кроме того, эти источники выходили на лед в случае промерзания воды до дна. При наличии водного слоя работы не проводились из-за требований безопасности и резкого ухудшения соотношения сигнал/помеха. Приемные линии и линии возбуждения располагались с перекрытием или с продолжением по отношению к линиям приема и возбуждения летних работ, что позволило получить полное перекрытие по «ковру» кратности летних и зимних работ. На рис. 3 приведен пример полевых сейсмограмм общего пункта возбуждения зимних транзитных работ в сухопутной части Юрхаровского месторождения. Параметры возбуждения группы невзрывных источников определялись опытным путем. Отмечается закономерное ухудшение качества данных по сравнению с взрывным источником, а также наличие сильной волны — помехи при возбуждении и регистрации на льду. Очевидно, следует учесть опыт работ в канадской Арктике и рекомендовать на будущее делать распилы льда со стороны приемной расстановки, что существенно уменьшает амплитуду волны — помехи. Некоторое ухудшение качества данных сейсморазведки связано с техногенным фактором, поскольку работы проводились в условиях работающего промысла.
В результате проведенных зимних работ получен массив данных с номинальной кратностью 42 и размером бина также 25х25 м. Фактическое результирующее поле пунктов приема и возбуждения летне-зимних работ приведено на рис. 4. Разными цветами показаны различные типы приемников и источников, использованные при реализации проекта.
Рис. 1 — Пример временного сейсмического разреза через Тазовскую губу
Рис. 2 — Пример сейсмограмм ОПВ при регистрации на приемную косу с расположением каналов в воде и на берегу (возбуждение группой морских источников)
Рис. 3 — Пример полевых сейсмограмм общего пункта возбуждения (взрывной источник) и их амплитудно-частотных спектров с наземного участка месторождения, расположенного в транзитной зоне Тазовской губы
Результат достаточно уникальный, поскольку за счет комплекса методических приемов работы в транзитных зонах в условиях сложнейших поверхностных условий Заполярья удалось получить сплошной массив Эй данных.
Не менее сложная задача состоит в обработке таких материалов, так как кроме разнородности из-за различных параметров источников, условий возбуждения, регистрирующей аппаратуры, условий приема существует трудно решаемая задача учета неодно-родностей в верхней части разреза в случае развития многолетнемерзлых пород.
После применения комплекса методических приемов обработки, включающего в себя фазо-частотные коррекции, обработку с сохранением истинных соотношений амплитуд, учет дефицита скоростей за счет отсутствия зоны ММП под акваторией Тазов-ской губы, компенсацию средне и высокочастотных аномалий в ВЧР, удалось получить временные разрезы достаточно хорошего качества.
На рис. 5 дан пример временного разреза через наземную и морскую части Юр-харовского месторождения. Как видно из рисунка, практически не заметна линия перехода суша-море (показана вертикальной линией), т.е. удается скомпенсировать значительную часть неоднородности полевого материала и добиться динамической выразительности. Отмечается некоторое понижение частоты записи в глубоких интервалах разреза в морской части разреза. Наиболее яркий «структурный» элемент на сейсмическом временном разрезе — это так называемая инверсионная структура в нижнемеловом и юрском интервалах (время Т0 = 2Э00-4700 мс.) На самом деле этот элемент волновой картины связан с низкоскоростными аномалиями, которые, в свою очередь, обусловлены наличием залежи углеводородов и зон аномально высоких пластовых давлений (АВПД) в нижнемеловом интервале геологического разреза. После скоростного анализа и корректного пересчета временного сейсмического разреза в глубинный, получены истинные глубинные разрезы, по которым проведена интерпретация и решены геологические задачи.
Разработанный и примененный на Та-зовской губе комплекс летне-зимних работ для условий транзитных зон севера Западной Сибири позволяет решать проблемы транзитных зон для этого региона с получением материалов Эй сейсморазведки высокого качества. Это дает возможность решать стоящие перед геофизиками важные задачи прогноза свойств сложнопостроенных ловушек нефти и газа, расположенных в районах со сложными поверхностными условиями.
На основе полученного опыта были проведены подобные работы в Северо-Восточной, акваториальной части Южно-Там-бейского лицензионного участка в Обской губе, в морской и транзитной частях Геофизического лицензионного участка, второй сезон проводятся работы на Северо-Обском участке недр, ведутся работы по технологии исследований транзитных зон на новом Ня-хартинском участке. В процессе работ совершенствовались применяемые оборудование и система наблюдений в Эй сейсморазведке (рис. 6). Увеличение количества приемных
Условные йбдонячсыкя: Ыпрчщк! Нрлгщгнкк
Ф - В)р№ВНОЙ НГТ1ЧН1Н Щ ■ гюфвн
9 - ннп^льгный нпочннк ( - гмдрофэн
ф пчгямспушка
Рис. 4 — Фактическое результирующее поле пунктов приема и возбуждения летне-зимних сейсмических работ 3D в транзитной зоне
Рис. 5 — Пример временного разреза через наземную и морскую части месторождения, расположенного в транзитной зоне Тазовской губы
линий позволило улучшить характеристики и получать широкоазимутальные данные, повысилось качество исходных сейсмограмм. Основным отличием проводимых исследований на Няхартинском участке является «переход» на отечественное оборудование для возбуждения и регистрации сейсмических волн.
Итоги
Проведенные исследования и разработанная технология работ позволили повысить качество и достоверность получаемых в транзитных зонах материалов сейсморазведки, что, соответственно, увеличивает достоверность создаваемых с использованием этих
данных геологических и гидродинамических моделей и, как следствие экономическую эффективность деятельности компании. Уникальность результата том, что несмотря на применение разнородного комплекса технических средств и методических приемов, в условиях сложнейших поверхностных условий Заполярья удалось получить сплошной массив 3D данных.
Выводы
Разработанный и примененный комплекс летне-зимних работ для условий транзитных зон севера Западной Сибири позволяет решать проблемы транзитных зон для этого
региона с получением материалов 3D сейсморазведки высокого качества. Этот опыт может быть использован другими компаниями и распространен на другие участки. Например, при работах в акваториях многочисленных озер, находящихся на территории Западной Сибири. На сегодня, при использовании стандартных технологий сейсморазведочных работ на таких участках получают нерегулярность по характеристикам системы наблюдений (кратность накапливания, спектр удалений, азимутов в бине), что приводит к понижению достоверности и качества окончательных материалов исследований.
Рис. 6 — Сейсморазведка 3D в транзитной зоне Обской губы на лицензионном участке ОАО «НОВАТЭК»
ENGLISH
GEOPHYSICS
Seismic exploration work in the transit zones in the north of Western Siberia
Author:
Vladislav I. Kuznetsov — Sc.D., deputy general director, science; [email protected]
UDC 550.3
LLC "NOVATEK Scientific and technical center", Tyumen, Russian Federation
Abstract
Due to reduction in the stock of major production fields, it is required that geological features which are small size ones both laterally and vertically be researched. Hydrocarbon traps, from present day perspective, are, as a rule, unstructured with complicated distribution of properties in space. Consequently, in order to optimize the process of oil prospecting and for profitable oil and gas field development, maximally reliable information is needed. It is noteworthy that seismic survey has its constraints in application and limitations in terms of the method resolution capacity. Additional difficulties arise when operating under challenging surface conditions, and specifically speaking, this article deals with research of oil and gas bearing features using seismic exploration under shallow water conditions, in transition zones or land-to-sea transition zones.
Materials and methods
Using the example of 3D seismic exploration surveys carried out by "NOVATEC" Company in its licensed sites located in the area of the
Taz Gulf and the Gulf of Ob in Western Siberia, aspects for solution of the issues identified are under consideration using polyvariant systems of stimulation, acceptance and registration, i.e. combined use of explosions, near surface sources — combined with bottom, surface and submerged geophones and hydrophones, use of shut-down and a special technology of coordinating data obtained by different systems including different (summer, winter) field seasons.
Results
Research undertaken and the technology of work developed have enabled higher quality and reliability of seismic survey materials obtained in the transition zones, which, consequently, increases reliability of the geological and hydrodynamic models created using these data and, hence, economic efficiency of the company's operations. Uniqueness of the result consists in the fact that, despite the use of non-uniform package of technical means and methodological techniques, in the environment of the most severe surface conditions of the Arctic
Circle, a complete array of 3D data has been successfully obtained.
Conclusions
A set of summer and winter operations developed and used for transition zones of the north in Western Siberia enables the problems of transition zones to be resolved for this region with high quality seismic survey 3D materials obtained.
This experience can be used by other companies and applied to other areas. For example, when working in the surface area of the numerous lakes situated in the territory of Western Siberia. Currently, when using standard technologies for seismic survey operations in such areas, irregularity of monitoring system characteristics results (stacking fold, distance spectrum, azimuths in bin), which reduces reliability and lowers the quality of the final survey materials.
Keywords
3D seismic survey, extreme shallow waters, bottom cables, transition zones
