Спосіб сейсмічної розвідки

Спосіб сейсморозвідки, що включає збудження пружних коливань на поверхні та реєстрацію сигналів трикомпонентними сейсмоприймачами у свердловині та на денній поверхні на відстанях рівних половині довжини сейсмічних хвиль у середовищі, обробку інформації та судження про будову навколосвердловинного середовища, який відрізняється тим, що збудження коливань виконують групою джерел на базі І_>2 X, де X - довжина сейсмічних хвиль у середовищі, орієнтованою під кутом 90° до профілю досліджень з кроком між випромінювачами близьким XII і розташованою си метрично відносно профілю досліджень, а пункти збудження концентрують в околі проекції неоднорідності на профіль спостережень на відстанях А\>Х асиметрично по відношенню до очікуваної субвертикальної неоднорідності, причому за межі и проекції на профіль спостережень виносять як мінімум два пункти, а решту встановлюють в бік свердловини, проводять реєстрацію сейсмічних сигналів у свердловині і на денній поверхні по обидва боки від проекції неоднорідності на профіль спостережень в межах інтервалу не меншого глибини залягання нижньої кромки неоднорідності, на сейсмозаписах здійснюють виділення поля заломлених хвиль, пов'язаних з субвертикальними неоднорідностями, по останньому шляхом міграційних перетворень визначають положення ВІДПОВІДНИХ меж в розрізі і на основі комплексного використання матеріалів обробки свердловинних та наземних спостережень з різних пунктів збудження відтворюють модель складнопобудованого геологічного середовища в околі свердловини Запропонований винахід відноситься до геофізичних методів пошуку та розвідки родовищ корисних копалин і може бути використаний при сейсмічній розвідці складно побудованих об'єктів Відомий спосіб вертикального сейсмічного профілювання (ВСП), в якому збудження коливань виконують на поверхні вибуховими або невибуховими джерелами, а реєстрація проводиться у свердловині [1] Спосіб забезпечує вивчення швидкісної характеристики середовища, але не націлений на дослідження складнопобудованих об'єктів в зв'язку з сферично-симетричною характеристикою направленості джерела коливань Сигнали реєструються одночасно з усіх напрямків нижньої напівсфери, що унеможливлює однозначну інтерпретацію матеріалів при наявності відбиттів з різними азимутами підходу до свердловини Відомий також спосіб вертикального сейсмічного профілювання [2], який включає збудження пружних коливань різнонаправленими джерелами, реєстрацію коливань зондом з сейсмоприймачами і одночасну зміну місцерозташування зонда та збудників коливань в проміжках між випромінюванням і реєстрацією коливань, а для підвищення точності визначення пружних параметрів геологіч ного розрізу і положення границь в білясвердловинному просторі в умовах викривлених свердловин і кутового неузгодження пластів гірських порід джерела коливань встановлюють в вертикальній площині, ортогональній лінії простягання пластів, що проходять через середину інтервалу свердловини, де знаходиться зонд Спосіб дозволяє вивчати складнопобудовані середовища, що характеризуються плікативними формами геологічних утворень та одним напрямком простягання пластів Проте вивчення більш складних об'єктів (тектонічних порушень, соляних діапірів, флексур, бюгермних споруд тощо) даним способом немовливо Найбільш сучасним і близьким за технічною суттю є спосіб сейсмічної розвідки [3], що включає збудження пружних хвиль на поверхні та реєстрацію їх у свердловині сейсмоприймачами, розміщеними вподовж її осі на відстанях, які дорівнюють половині довжини сейсмічних хвиль у середовищі, і судження про будову білясвердловинного простору, в якому збудження коливань проводять на поверхні навкруги гирла свердловини у вузлах прямокутної або радіально-кругової сітки з кроком в половину довжини сейсмічної хвилі у середови 00 ю 42458 щі, формують за допомогою змінних за площею часових затримок моментів включення різних збудників плоску хвилю в середовищі із заданим азимутом і кутом падіння, здійснюють шляхом введення компенсуючих часових затримок направлений прийом виникаючих в опромінюваній плоским фронтом частині середовища відбитих та розсіяних на неоднорідностях в сторону приймачів хвиль, проводять перебір заданих азимутів і кутів падіння плоскої хвилі, а також послідовне переміщення приймачів по глибині, реєструють відбиті чи розсіяні хвилі, а про будову білясвердловинного простору судять по просторовому розподілу енергії або амплітуди зареєстрованих сигналів Спосіб не передбачає використання заломлених хвиль, що значно звужує його можливості при вивченні складнопобудованих геологічних утворень, зокрема, тектонічних порушень, соляних діапірів, флексур, бюгермних споруд тощо В основу запропонованого винаходу покладене завдання удосконалити спосіб сейсмічної розвідки шляхом залучення заломлених хвиль для вивчення складнопобудованих геологічних утворень (субвертикальних меж), що забезпечить ефективне дослідження навколосвердловинного середовища Поставлене завдання вирішується тим, що в способі сейсморозвідки, який включає збудження пружних коливань на поверхні та реєстрацію сигналів трикомпонентними сейсмоприймачами у свердловині та на денній поверхні на відстанях, які дорівнюють половині довжини сейсмічних хвиль у середовищі, обробку інформації та судження про будову навколосвердловинного середовища, згідно з винаходом, збудження коливань виконують групою джерел на базі І_>2 X, де X - довжина сейсмічних хвиль у середовищі, орієнтованою під кутом 90° до профілю досліджень з кроком між випромінювачами, близьким ХІ2, і розташованою симетрично відносно профілю досліджень, а пункти збудження концентрують в околі проекції неоднорідності на профіль спостережень на відстанях А\>Х асиметрично по відношенню до очікуваної субвертикальної неоднорідності, причому за межі и проекції на профіль спостережень виносять як мінімум два пункти, а решту встановлюють в бік свердловини, проводять реєстрацію сейсмічних сигналів у свердловині і на денній поверхні по обидва боки від проекції неоднорідності на профіль спостережень в межах інтервалу, не меншого глибини залягання нижньої кромки неоднорідності, на сейсмозаписах здійснюють виділення поля заломлених хвиль, пов'язаних з субвертикальними неоднорідностями (межами), по останньому шляхом міграційних перетворень визначають положення ВІДПОВІДНИХ меж в розрізі, і на основі комплексного використання матеріалів обробки даних свердловинних та наземних спостережень з різних пунктів збудження відтворюють модель складнопобудованного геологічного середовища в околі свердловини Порівняно з прототипом запропонований спосіб відрізняється наявністю таких суттєвих технологічних операцій - збудження коливань групою джерел на базі І_>2Я,, де X - довжина сейсмічної хвилі в середовищі, орієнтованою під кутом 90° до профілю до сліджень і симетрично відносно нього забезпечує формування вибіркової характеристики направленості в площині профілю досліджень, - розміщення пунктів збудження коливань асиметрично по відношенню до очікуваної субвертикальної неоднорідності дозволяє, по-перше, уточнити положення субвертикальної межі по принципу наявності чи відсутності на записах заломлених хвиль і, по-друге, в разі присутності прослідкувати їх по принципу наганяючих годографів та ідентифікувати з ВІДПОВІДНОЮ неоднорідністю (межею) в розрізі, - концентрація пунктів збудження в околі проекції неоднорідності на профіль спостережень забезпечує енергетичні переваги способу в порівнянні з традиційною технологією, де пікети збудження зосереджуються переважно в околі свердловини, - реєстрація сейсмічних сигналів на денній поверхні в околі проекції неоднорідності в межах інтервалу, не меншого глибини залягання її нижньої кромки, дозволяє слідкувати елементи межі, що суттєво відхиляються від субвертикального положення в розрізі, - виділення поля заломлених хвиль, пов'язаного з субвертикальними неоднорідностями, дозволяє шляхом міграційних перетворень визначати положення ВІДПОВІДНИХ меж в розрізі з підвищеним відношенням сигнал/завада, - комплексне використання матеріалів обробки даних наземних та свердловинних спостережень дозволяє відтворити модель складнопобудованого геологічного середовища в околі свердловини Виконання зазначених операцій забезпечує вирішення поставленого завдання Суть способу пояснюється кресленням, де на фіг прийняті такі позначки бурова вишка 1, свердловина 2, денна поверхня 3, точки розміщення сейсмоприймачів 4 на профілі спостережень, точки розміщення сейсмоприймачів 5 у свердловині, проекції ЛІНІЙ збудження 6-И1 на профіль спостережень, субвертикальна неоднорідність 12, нижня кромка 13 неоднорідності, падаючі промені 14, 15, 16 з пунктів збудження (ВІДПОВІДНО, 6, 9, 10), промені 17, 18, 19 заломленої хвилі з тих же пунктів збудження, проекція 20 субвертикальної неоднорідності на профіль спостережень, критичний кут 21, початкові точки 22, 23 реєстрації заломлених хвиль з пунктів збудження 9, 10 При збудженні коливань з пункту 6 промені 17 заломленої хвилі на неоднорідності (межі) 12 спрямовані в бік, протилежний від свердловини 2, і не будуть реєструватись сейсмоприймачами 5, розташованими у свердловині В разі переходу пунктів збудження через проекцію 20 субвертикальної неоднорідності на профіль спостережень в бік свердловини 2 виникаючі заломлені хвилі 18, 19 будуть реєструватись ВІДПОВІДНИМИ приймачами, причому чим дальше будуть відстояти пункти збудження від неоднорідності 12, тим глибше буде зміщуватись початкова точка реєстрації заломленої хвилі 3 рисунка (фіг) видно, що при збудженні коливань по лінії 9 початкова точка 22 буде знаходитись на глибині 1100 м При використанні лінії 10 вона зміститься уже на глибину 1500 м В інтервалі глибин від 800 м до 4000 м (нижня кромка 42458 13 неоднорідності 12) межа буде слідкуватися при обох, в даному випадку, пунктах збудження 9, 10 Якщо позначити віддалення пункту збудження від проекції неоднорідності на профіль спостережень через х, а критичний кут через і, то верхня межа слідкування заломленої хвилі по неоднорідності 12 може бути знайдена як HB=x-tgi (1) Для визначення глибини відповідної точки слідкування заломленої хвилі у свердловині потрібно отриману за формулою (1) величину збільшити на ДН=х, tgi, (2) де Х| - відстань проекції 20 очікуваної неоднорідності на профіль спостережень від свердловини 2 Виходячи із сказаного глибина початку слідкування заломленої хвилі у свердловині складе Н=Нв+ДН=(х+х,) tgi (3) В разі моделі, що зображена на фіг, для вивчення неоднорідності на рівні нижньої кромки 13 глибина свердловини повинна перевищувати и на величину, обчислену згідно з формулою (2) При нахилі межі в бік свердловини зазначені вимоги стають менш критичними, тобто перевищення глибини свердловини над глибиною залягання нижньої кромки неоднорідності може бути суттєво меншим З викладеного вище витікає, що визначення місцеположення геологічної неоднорідності проводиться побічним та прямим шляхами Побічні прикмети полягають в аналізі сейсмозаписів не поздовжнього вертикального сейсмічного профілювання на предмет відсутності чи наявності заломлених хвиль, на основі чого встановлюють місцеположення проекції субвертикальної неоднорідності (межі) на профіль спостережень Прямий шлях включає виділення на сейсмозаписах заломлених хвиль, побудову по них сейсмічних зображень, співставлення, аналіз та оцінку достовірності зображень з різних пікетів збудження Роботи завершують ідентифікацією зображень з тією або іншою неоднорідністю в розрізі та побудовою моделі середовища в околі свердловини У випадку більш складної форми неоднорідності (наприклад, криволінійної) одночасно аналізують сейсмозаписи наземних спостережень, і на рівні сейсмічних зображень співставляють з результатами свердловинних досліджень Спосіб здійснюється наступною ПОСЛІДОВНІСТЮ операцій На сейсмічний профіль, що проходить крізь глибоку свердловину, наносять очікувані субвертикальні неоднорідності (межі) та обирають місцеположення пунктів збудження з розрахунку А\>Х За межами проекції неоднорідності на профіль спостережень встановлюють два пункти, решту розташовують в бік свердловини КІЛЬКІСТЬ пунктів визначають мірою контрастності неоднорідності і, в залежності від цього, необхідною кратністю перекриттів для впевненого слідкування межі Розміщують трикомпонентні сейсмоприймачі на денній поверхні з кроком в половину довжини сейсмічної хвилі у середовищі в межах інтервалу, не меншого глибини залягання нижньої кромки неоднорідності Середину бази реєстрації суміщують з проекцією неоднорідності на профіль спостережень Збуджують сейсмічні коливання почергово на кожному пункті, проводячи реєстрацію сигналів одночасно у свердловині та на денній поверхні Для збудження коливань використовують лінійну групу з 5-7 або більше джерел В разі відсутності такої КІЛЬКОСТІ збудників створюють синтезову базу збудження з 2-3 впливів Розташовують її симетрично відносно лінії профілю Після сортування та компонування записів наземних та свердловинних спостережень проводять виділення заломлених хвиль від субвертикальних неоднорідностей на сейсмозаписах вертикального сейсмічного профілювання та відбитих хвиль - на сейсмограмах наземних спостережень Аналізують сейсмозаписи не поздовжнього вертикального профілювання на предмет відсутності чи наявності заломлених хвиль, що дає змогу орієнтовно уточнити в плані місцеположення неоднорідності Проводять міграційні перетворення фільтрованих сейсмозаписів та виконують ув'язку даних наземних і свердловинних спостережень За даними побічних прикмет та результатами міграційних перетворень відтворюють модель геологічної будови середовища в околі свердловини Приклад реалізації способу Для випробування способу задані такі умови Глибина свердловини 4800 м Відстань від свердловини до проекції орієнтовного положення неоднорідності на профіль (х) 1400 м Орієнтовна глибина - нижньої кромки неоднорідності (Нн) 4000 м - верхньої (Нв) 400 м Значення критичного кута падіння сейсмічних променів 30° Довжина сеймічних хвиль у середовищі (Я,) 80 м Кратність слідкування неоднорідності 5 Для реалізації способу проводять розрахунки параметрів методики польових робіт Спочатку визначають положення пунктів збудження коливань відносно свердловини Згідно З заданими в способі умовами за межами проекції неоднорідності на профіль спостережень буде розміщено 2 пункти збудження Виходячи з глибини залягання верхньої кромки неоднорідності, перший пікет збудження слід розмістити на відстані 2400 м від свердловини В такому випадку на верхню кромку неоднорідності 12 (фіг) промінь 14 буде падати під критичним кутом 21 Другий пункт збудження розташовують на відстані 400 м від першого пункту, тобто поблизу проекції очікуваної неоднорідності на профіль спостережень або на відстані 2000 м від свердловини Решту п'ять пунктів збудження (для п'ятикратного простежування неоднорідності) розміщують в бік свердловини з кроком А\>Х Перший пункт цієї групи встановлюють також поблизу 42458 проекції очікуваної неоднорідності на профіль спостережень на відстані 1200 м Інші чотири пункти розмішують в бік свердловини з кроком 100-300 м в залежності від поверхневих сейсмогеолопчних умов Якщо взяти крок в середньому 200 м, то найближчий пункт буде відстояти від свердловини на1200-[200(5-1)]=400м Верхня межа повнократного слідкування неоднорідності згідно з формулою (2) складе Нв= =x-tgi=1000-0,57=570 м Для слідкування нижньої частини неоднорідності спостереження проводять до глибини H=HH+x-tgi=4000+1400-0,57=4800 м Дотримання заданих параметрів робіт дозволить прослідкувати субвертикальну неоднорідність за допомогою заломлених хвиль в інтервалі від 570 м до 4000 м при повній кратності До глибини 570 м кратність слідкування буде поступово зростати (від 1 до 5) Інтервал слідкування коливань на поверхні становитиме (по відношенню до проекції неоднорідності на профіль спостережень) Хпоч = -Нн/2= -2400 м, Хкінц = +Нн/2= +2400 м Встановлення такого інтервалу реєстрації коливань на денній поверхні відносно проекції неоднорідності на профіль спостережень дасть змогу слідкувати елементи неоднорідності, що суттєво відхиляються від субвертикального положення Таким чином, впровадження запропонованого способу сейсморозвідки, дозволяє вивчати субвертикальні межі (на заломлених хвилях) за даними свердловинними спостереженями, а також геологічні об'єкти складної конфігурації (через залучення наземних спостережень), що забезпечить підвищення ефективності навколосвердловинних досліджень при деталізаційних роботах, зокрема, на нафту і газ Джерела інформації 1 Гальперин Е И Вертикальное сейсмическое профилирование -М Недра, 1982 - С 46-69 2 Автсвид СССР № 1162316 A3 кл G01V1/40, опубл 30 11 93, Бюл № 43-44 3 Патент України № 18446 (С1), кл G01V1/40, опубл 25 12 97, Бюл № 6 (прототип) 42458 ФІГ. ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22