Спосіб свердловинної сейсморозвідки

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при сейсморазведке тонкослоистых, пористо-трещиноватых геологических сред. Решение задачи установления флюидо-насыщенности заданного слоя предложено в способе определения реологических свойств твердожидких сред, предусматривающем возбуждению сейсмических волн наземными источниками размещение в наблюдательной скважине многокомпонентного приемного устройства, состоящего из специально ориентированных датчиков смещений или напряжений, прижимаемых к стенке скважины в точке наблюдения, формирование плоской продольной волны, регистрацию проходящих волн на магнитном носителе, обработку кинематических и динамических характеристик волнового поля, выделение из компонентов продольной волны монотипных временных сигналов с учетом полученных кинематических характеристик проходящих продольных и поперечных волн, количественную оценку динамических параметров выделенных сигналов, определение упругих модулей, коэффициентов динамической вязкости и параметров поглощения продольной волны для каждой точки приема вдоль ствола скважины, установление по динамическим характеристикам проходящих волн флюидонасыщенности и, в частности, газонасыщенности пористо-трещиноватых пластов и получение информации о физикомеханическом состоянии горных пород в околоскважинном пространстве при осуществлении вертикального сейсмического профилирования [3]. Недостаток способа состоит в том, что для установления флюидонасыщенности, включая и газонасыщенность, заданного пласта требуется выполнять многоступенчатую и многопараметрическую обработку наблюденных сейсмозаписей. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа скважинной сейсморазведки путем направленного возбуждения сейсмической волны с земной поверхности под разными углами к вертикальному профилю в наблюдательной скважине, что обеспечит определение коэффициентов прохождения волны в широком диапазоне углов ее падения на заданный пласт и установление газонасыщенности пласта только по одному параметру. Поставленная задача решается тем, что в способе скважинной сейсморазведки, основанном на возбуждении сейсмической волны наземным источником колебаний, размещении в наблюдательной скважине сейсмоприемников, регистрации возбужденной прямой и проходящей падающей волны, определении физико-механических параметров среды для каждой точки приема вдоль ствола скважины, установлении флюидонасыщенности, в том числе газонасыщенности, пористо-трещиноватых пластов по динамическим характеристикам проходящих волн при вертикальном сейсмическом профилировании, согласно изобретению, размещают источник колебаний на земной поверхности на удалении от наблюдательной скважины, превышающем удвоенную глубину залегания заданного пласта, размещают сейсмоприемники в равномерной последовательности с заданным шагом на участке вертикального профиля, включающем устье скважины, причем размеры участка превышают удвоенную глубин у залегания пласта, определяют численные значения коэффициента прохождения волны по отношению амплитуды, проходящей через пласт и падающий на кровлю пласта волны для различных углов падения a 1 при фиксированной частоте w для различных частот wi при фиксированном угле а , устанавливают газонасыщенность пласта по аномально резкому изменению коэффициента прохождения при угла х падения больших критического угла, определяемого из соотношения где Vпад и Vnp - скорости падающей на пласт и проходящей через пласт волны, с учетом контрастности волновых сопротивлений контактирующих толщ. Преимущество способа состоит в том, что благодаря проведению всех выше перечисленных операций становится возможным установление газонасыщенности пласта только по одному параметру, в качестве которого выбран коэффициент прохождения через пласт падающей волны, без привлечения дополнительной информации, доставляемой продольной и поперечной падающей волны, что существенно упрощает установление флюидонасыщенности пласта, которое осуществляют с использованием зависимости коэффициента прохождения продольной волны в широком диапазоне углов падения на пласт, минуя неустойчивые процедуры вычитания из осевой составляющей Z-компоненты тангенциальной составляющей Χ-,Υ-κομπο-ненты и пересчета интегральных динамических параметров монотипных временных сигналов и кинематических характеристик проходящих продольных и поперечных волн в ди фференциальные с последующим определением упруги х модулей, коэффициентов динамической вязкости и параметров поглощения, на основе которых у прототипа устанавливают флюидонасыщенность пласта. При этом аномально резкое уменьшение коэффициента прохождения падающей волны через газонасыщенный пласт наблюдается только в широком диапазоне углов (порядка 0-30°) падения. В прототипе же установление газонасыщенности по характеру изменения коэффициента прохождения не осуществимо, поскольку наблюдения выполняются при нулевом угле падения волны на пласт. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена основная схема реализации способа, включающая наблюдательную скважину 1, вертикальный профиль наблюдений 2, заданную уровеную иди земную поверхность 3, тонкий пористо-трещиноватый высокоскоростной пласт 4, вмещающую среду 5, глубин у залегания 6 заданного пласта в скважине, наземный источник 7 колебаний, удаленный на расстояние 8 от устья скважины, превышающее удвоенную глубину залегания пласта, скважинные сейсмоприемники 9, размещенные с заданным шагом 10 на участке вертикального профиля 11, превышающем удвоенную глубину залегания пласта, угол 12 падения прямой волны на кровлю пласта, лучи 13 падающей волны и лучи 14 проходящей через пласт волны. Способ осуществляют следующей последовательностью операций при сейсморазведке геологической среды, .вмещающей тонкий пористотрещиноватый высокоскоростной пласт, с применением методики вертикального сейсмического профилирования: размещают наземный или погружной источник колебаний на заданной уровенной поверхности на расстоянии от наблюдательной скважины, превышающем удвоенную глубину залегания заданного пласта; размещают с помощью лебедки сейсмоприемники в наблюдательной скважине в равномерной последовательности с заданным шагом на участке вертикального профиля, превышающем удвоенную глубин у залегания пласта, включая устье скважины, причем осуществляют прижим сейсмоприемников к стенке скважины в каждой точке приема; возбуждают колебания заданной частоты; регистрируют возбужденные колебания всеми скважинными сейсмоприемниками; формируют сейсмограмму непродольного вертикального профилирования; определяют кинематические и динамические характеристики прямой и проходящей падающей волны известными способами; определяют численные значения коэффициента Кпр прохождения падающей волны для различных углов падения волны на кровлю пласта при фиксированной частоте колебаний и для различной частоты колебаний при фиксированном угле падения; устанавливают газонасыщенность пласта по аномально резкому уменьшению (в пять раз и более) величины коэффициента прохождения при углах падения больших критического с учетом контрастности волновых сопротивлений контактирующих толщ. Пример реализации способа. Эксперимент по опробованию предложенного способа проводили на модели трехслойной среды. Первый слой характеризуется мощностью 250 м, скоростью продольной волны V1 = 2000 м/с, плотностью р1 = 2 г/см 3; частота колебаний в слое w1 = 40 Гц, длина волны в слое λ1 = 50 м. Второй слой залегает на глубине Н Пл = 250 м и характеризуется мощностью hпл = 25 м, скоростью продольной волны V2 = 4000 м/с, плотностью p2 = 3 г/см 3; частота колебаний в слое w2= 40 Гц; длина волны в слое λ2 = 100 м. Третий слой (полупространство) характеизуется скоростью продольной волны \/3 = 2000 м/с, плотностью p3 = 2 г/см 3; частота колебаний в слое λ3 = 40 Гц; длина волны в слое w3 = 50 м. Величина критического угла a Кр равна 30°. Эксперимент выполняли при применении следующей системы наблюдений: удаление источника колебаний от скважины равнялось 500 м; база размещения сейсмоприемников в скважине равнялась 1000 м; шаг сейсмоприемников на вертикальном профиле был равен 20 м. При наличии в среде тонкого пористо-трещиноватого высокоскоростного пласта расчеты проводили численным методом. При наличии в среде тонкого пористо-трещиноватого высокоскоростного флюидо-насыщенного пласта расчеты проводили по акустической формуле где a- угол падения волны на кровлю второго слоя (целевой пласт); - мощность второго слоя; - длина волны во втором слое Результаты расчетов приведены в таблицах 1 и 2. Как следует из приведенных таблиц, величины коэффициента прохождения при углах падения a больше критического aкР = 30° в случае тонкого пласта, не содержащего флюида, в 4,5 раза больше, чем для флюидонасыщенного пласта. Сходный характер изменения коэффициента прохождения наблюдается на различной частоте для фикстированного угла падения. Выявленный в эксперименте характер изменения коэффициента прохождения сохраняется и в естественных условия х залегания горных пород. Так, при проведении вертикального сейсмического профилирования в скважине Щуровская 17 в Днепровско-Донецкой впадине на контакте терригенов с тонким флюидонасыщенным слоем известняка наблюдается практически полное ослабление интенсивности проходящей волны. При отсутствии порового флюида изменение интенсивности проходящей волны не наблюдается. Учитывая многообразие сейсмогеологических факторов, влияющих на кинематические и динамические характеристики сейсмических волн, вследствие чего могут наблюдаться ложные аномалии динамических параметров при прогнозировании геологического разреза известными способами, предложенный способ позволяет по найденной зависимости коэффициента прохождения от угла падения прямой волны на кровлю заданного тонкого пористо-трещиноватого высокоскоростного пласта устанавливать его газонасыщенность и получать достоверную геологическую информацию.