Спосіб свердловинної сейсморозвідки

Спосіб свердловинної сейсморозвідки, що включає збудження сейсмічних коливань на денній поверхні, реєстрацію сигналів трикомпонентними сейсмоприймачами у свердловині з кроком, не більшим половини довжини сейсмічної хвилі у середовищі, обробку інформації із збереженням дійсних амплітуд сигналів та подальше вивчення залежностей амплітуди сейсмічних хвиль від відстані для визначення напрямку впорядкованої тріщинуватості гірських порід, який відрізняється тим, що пункти збудження розташовують вздовж радіальних профілів в докритичній області сейсмічного хвильового поля в межах виносів, що визначають з умови H tg 1 L H tg кр, де H - глибина тріщинуватого інтервалу, C2 2 (11) 1 3 63379 4 ляризації [2]. Ці можливості способу базуються на дження, відсутністю розрахунків параметрів систому, що інтенсивність і поляризація поперечних теми реєстрації коливань відносно інтервалу розхвиль залежить від того, в якій мірі напрямок впорізу, що досліджується, неврахування азимутальрядкованої тріщинуватості співвідноситься з векної залежності амплітуди сейсмічних хвиль від тором зміщення частинок в поперечній хвилі. Для відстані, обмеженим використанням інформаційвизначення анізотропії порід, а звідси і їх тріщинуних властивостей хвильового поля, особливо, ватості пропонується виконання профільних доспрохідних обмінних SV-хвиль. ліджень по методу спільної глибинної точки В основу запропонованого способу поставле(МСГТ) з роздільним збудженням та реєстрацію но завдання підвищити ефективність свердловинSH- і SV-хвиль та наступною обробкою матеріалів ної сейсморозвідки при вивченні впорядкованої до рівня розрізів, значень швидкостей і т. інш. Потріщинуватості гірських порід за рахунок вдоскоряд з цим пропонується інверсування даних, знаналення методики досліджень та більш повного ходження напрямків, яким відповідають максимавикористування інформаційних властивостей хвильні значення амплітуд поперечних хвиль різної льового поля в процесі обробки даних. поляризації. Ці напрямки і відповідають впорядкоПоставлена задача вирішується тим, що у заваній тріщинуватості порід. пропонованому способі свердловинної сейсморозНедоліком способу також є невелика залежвідки, що передбачає збудження сейсмічних колиність амплітуди відбитих поперечних SH- і SVвань на денній поверхні, реєстрацію сигналів хвиль від азимуту профілів в докритичній області трикомпонентними сейсмоприймачами у свердлохвильового поля, а також труднощі збудження завині з кроком не більшим половини довжини сейсзначених хвиль стабільної амплітуди. мічної хвилі у середовищі, обробку інформації із Відомий також спосіб пошуку тріщин в породах збереженням дійсних амплітуд сигналів та подав околі свердловини шляхом використання даних льше вивчення залежностей амплітуди сейсмічних спостережень у свердловині [3]. Реєстрація сейсхвиль від відстані для визначення напрямку впомічних сигналів здійснюється за допомогою трьохрядкованої тріщинуватості гірських порід, згідно компонентних датчиків, що притискуються до стінвинаходу, пункти збудження розташовують вздовж ки свердловини, як до впливу на свердловину, так радіальних профілів в докритичній області сейсміі після нього на протязі періоду нестабільності, чного хвильового поля в межах виносів який наступає відразу після гідравлічного удару чи H tg 1 L H tg кр з кроком ХПЗ=L/N-1, де H - глирізкої зміни тиску рідини. При аналізі даних для бина тріщинуватого інтервалу, 1=6-8°, кр - критикожної глибини обчислюються зміщення по напрячний кут падіння променів на сейсмічну границю мках, а по них - загальне зміщення як функція чапоблизу тріщинуватого інтервалу, N 4, причому су, визначаються спектри потужності сигналу, його азимутальний кут між профілями встановлюють не частотний діапазон, виконується частотна фільтбільшим 45°, а реєстрацію сигналів здійснюють в рація, а також проводиться оцінка розподілення інтервалі глибин, що визначається співвідношенамплітуд і т. інш. Кінцевим результатом розрахунням H-2 1 Hp H+m+2 2 (де 1, 2 - довжина поздоків є відношення амплітуд горизонтальних і вертивжніх та прохідних обмінних SV-хвиль відповідно, кальних зміщень, різка зміна яких служить критеріа m - потужність тріщинуватого інтервалу), з отриєм наявності тріщин. маних сейсмозаписів виділяють поле прохідних Недоліком способу є невизначеність з розміобмінних SV-хвиль і вздовж кожного радіального щенням пунктів збудження коливань, наслідком профілю для заздалегідь встановленого тріщинучого може бути відсутність помітних горизонтальватого інтервалу розрізу будують залежності ампних зміщень середовища, а це унеможливлює вилітуди прохідних обмінних SV-хвиль від відстані, користання критеріїв визначення наявності тріщин. порівнюють їх з даними повнохвильового моделюНайбільш близьким до запропонованого є сповання і на цій основі визначають напрямок впорядсіб трикомпонентного вертикального сейсмічного кованої тріщинуватості гірських порід в плані з профілювання (ВСП), в якому передбачено визнаазимутальною точністю не нижчою за половину чення модулів пружності анізотропного (тріщинукута між радіальними профілями, після цього доватого) шару на основі вирішення рівняння Крисдатково відпрацьовують два допоміжні профілі, тоффеля без спрощуючих апроксимацій [4]. Це один з яких прокладають в секторі, де по даних досягається шляхом алгебраїчного перетворення попередніх досліджень встановлена впорядкована рівняння в систему лінійних рівнянь, які вирішутріщинуватість гірських порід, а другий - ортогонаються аналітично для оцінки модуля пружності. З льно до нього, далі проводять обробку і аналіз метою визначення модулів пружності А11, А13, А33, матеріалів по означеній вище схемі, після чого А55 використовується сукупність даних для групи остаточно встановлюють напрямок впорядкованої поздовжніх хвиль, отриманих для різних вертикатріщинуватості гірських порід в навколосвердлольних кутів (різних віддалень пунктів збудження винному просторі. від свердловини). В разі орторомбічних середоВ порівнянні з прототипом спосіб має такі певищ даний винахід може бути використаний для реваги: визначення додаткових модулів пружності, що - розташування пунктів збудження при вертидозволяє використовувати його для вивчення впокальному сейсмічному профілюванні вздовж радірядкованої тріщинуватості гірських порід. альних профілів в докритичній області сейсмічного Основним недоліком способу є недостатня йохвильового поля в межах виносів го ефективність обумовлена невизначеністю з місH tg 1 L H tg кр дозволяє будувати залежності церозташуванням пунктів збудження відносно A=f(x) в стабільній частині хвильового поля; свердловини, а також напрямком профілів збу- проектування профілів з азимутальним кутом 5 63379 6 в 45° дає змогу встановлювати напрямок впорядВ разі потреби підвищення точності визначенкованої тріщинуватості з точністю, що дорівнює ня напрямку впорядкованої тріщинуватості гірсьполовині азимутального кута між сусідніми профіких порід відпрацьовують два допоміжні профілі, лями; один з яких розташовують в секторі з установле- реєстрація сигналів в межах інтервалу глиною впорядкованою тріщинуватістю відкладів, а бин, що визначається співвідношенням другий профіль розміщують ортогонально до нього. H-2 1 Hp H+m+2 2, забезпечує реєстрацію падаДля отримання стійких залежностей амплітуди ючих поздовжніх хвиль не менше ніж на 5 трасах прохідних обмінних SV-хвиль від відстані збудженвище тріщинуватого інтервалу та прохідних обміння коливань виконують в межах деякої області, що них SV-хвиль також не менш ніж на 5 трасах нижузгоджується з особливостями реєстрації прохідче від нього, що цілком достатньо для надійного них обмінних SV-хвиль. Остання може бути визнавиділення зазначених хвиль; чена згідно виразу: - побудова по кожному радіальному профілю (1) графіків залежності амплітуди прохідних обмінних H tg 1 L H tg кр SV-хвиль від відстані та співставлення їх з даними тут 1=6-8°, повнохвильового моделювання дозволяє попереH - глибина тріщинуватого інтервалу за данидньо встановлювати напрямок впорядкованої тріми буріння; щинуватості гірських порід; кр - критичний кут падіння променів на грани- відпрацювання двох допоміжних профілів цю, що відповідає тріщинуватому інтервалу один з яких прокладають в секторі, де по даних ( кр=arcsin V/Vг). первинних досліджень встановлена впорядкована Пункти збудження коливань на профілях розтріщинуватість гірських порід, а другий - ортогонаміщують по обидва боки від свердловини з метою льно до нього в сукупності з обробкою і аналізом підвищення достовірності отримуваних результаматеріалів забезпечує остаточне визначення натів. Відстань між пунктами збудження знаходять з прямку впорядкованої тріщинуватості порід. виразу: Поетапна реалізація перелічених операцій до(2) ХПЗ=L/N-1 зволяє вирішити поставлене завдання. де N 4. Суть способу пояснюється кресленням (Фіг.1, З цього витікає, що стійкі графіки залежності 2), на якому показані в плані схема проведення амплітуди прохідних обмінних SV-хвиль від відсдосліджень в околі свердловини (Фіг.1) та графік тані будуть отримані лише в разі відпрацювання відношення амплітуд прохідних обмінних SV-хвиль не менш ніж чотирьох пунктів збудження в кожний в залежності від кута падіння променів на границю бік від свердловини. поблизу тріщинуватого інтервалу при розташуванВажливим моментом проведення досліджень є ні профілів вподовж та впоперек тріщинуватості за визначення інтервалу спостережень у свердловирезультатами повнохвильового моделювання ні. З врахуванням необхідності згладження сигна(Фіг.2). лів в процесі обробки даних спостережень інтерДля пояснення креслення (Фіг.1) прийняті навал реєстрації коливань встановлюють таким, що ступні позначки: свердловина 1, зона впорядковазадовольняє умові: ної тріщинуватості 2, область розміщення пунктів (3) H-2 1 Hp H+m+2 2 збудження 3, внутрішня 4 та зовнішня 5 границі тут 1 - довжина поздовжніх сейсмічних хвиль, збудження коливань, основні 6 та допоміжні 7 2 - довжина прохідних обмінних SV-хвиль, профілі збудження коливань, пункти збудження m - потужність тріщинуватого інтервалу за даколивань 8 на основних профілях, пункти збуним буріння та геофізичних досліджень свердлодження коливань 9 на допоміжних профілях. вини, Запропонований спосіб ґрунтується на резульH - глибина тріщинуватого інтервалу. татах повнохвильового моделювання, що привеВерхня межа інтервалу реєстрації суттєвого дені на Фіг.2. Як видно з креслення, амплітуда значення не має і важлива переважно з точки зору прохідних обмінної SV-хвилі, що прив'язана до прив'язки хвиль та контролю ідентичності умов верхньої границі тріщинуватого інтервалу порід, збудження коливань. Стосовно нижньої межі репри розташуванні профілю вподовж тріщинуватосєстрації коливань, то вона може бути суттєво збіті в 6-10 разів більша в порівнянні з амплітудою льшена у відповідності до умов слідкування прохітієї ж хвилі в разі розташування профілю впоперек дних обмінних SV-хвиль. По мірі збільшення тріщинуватості. Причому стійкі ефекти проявляінтервалу реєстрації буде збільшуватись область ються в межах майже всієї докритичної частини вивчення характеру тріщинуватості в плані. хвильового поля при кутах падіння від 6-8° до криТаким чином, приведене обґрунтування свідтичних. Зазначені сейсмічні ефекти можуть бути чить про перспективність застосування запропоотримані шляхом вивчення залежності амплітуди нованого способу свердловинної сейсморозвідки прохідних обмінних SV-хвиль від відстані, що адедля вивчення середовищ, що характеризуються кватно зміні кутів падіння променів на сейсмічну впорядкованою тріщинуватістю гірських порід. До границю, пов'язану з тріщинуватим інтервалом. таких можуть бути віднесені розущільнені ділянки Побудова відповідних залежностей може бути кристалічних порід, тріщинуваті пісковики та вапвиконана при наявності радіальних профілів, що няки, апікальні та приштокові частини структур, перетинають свердловину, з азимутальним кроком тощо. не меншим за 45°. В цьому випадку може бути Реалізація способу проводиться в такій послідосягнута азимутальна точність, що дорівнює подовності. ловині цієї величини. 7 63379 8 На першому етапі детально вивчають дані гевпорядкованості тріщинуватості гірських порід з офізичних досліджень свердловини і встановлюточністю, яка дорівнюватиме половині кута між ють перспективний, з точки зору наявності тріщин, сусідніми профілями, тобто 22,5°. інтервал розрізу. Найбільш інформативними меДля остаточного визначення напрямку тріщитодами, що дозволяють встановлювати тріщинунуватості відпрацьовують допоміжні профілі 7 (пуватість на основі вивчення петрофізичних параменкти збудження 9), причому один з них розміщують трів порід, являються кавернометрія, посередині між основними профілями в секторі, де радіоактивний каротаж, боковий і мікробоковий за даними попередніх досліджень уже визначено каротажі, потенціал самодовільний та акустичний напрямок впорядкованої тріщинуватості гірських каротаж. порід. Другий допоміжний профіль розміщують під Складають швидкісну модель розрізу та задапрямим кутом до першого. В подальшому проводять обробку даних по ють вірогідні параметри тріщинуватості порід ( N раніше окресленій схемі, аналізують отримані дані та T), визначені за даними геофізичних досліі остаточно встановлюють в плані напрямок вподжень свердловини. рядкованої тріщинуватості гірських порід на ділянВиконують повнохвильове моделювання при ці досліджень. різних виносах пунктів збудження від свердловини Приклад реалізації способу. та будують графіки залежності амплітуди прохідВипробування способу проводилось по матених обмінних SV-хвиль від кута падіння променів ріалах поляризаційного методу вертикального на сейсмічну границю, що відповідає верхній чассейсмічного профілювання, проведеного на Півтині встановленого тріщинуватого інтервалу. Подіденно-Гніденцівській свердловині 1 (Фіг.3), яка бні побудови виконують для різних азимутів пробула закладена в центральній частині пастки з філів (пікетів) збудження. Найбільш доцільно, з метою пошуку несклепінних покладів нафти і газу огляду на скорочення часу на моделювання, виков нижньовізейських та турнейських відкладах. В нувати поворот системи збудження відносно вірорезультаті проведених геолого-геофізичних дослігідного напрямку тріщинуватості на 45°. Наступним джень, випробування свердловини в процесі букроком є побудова графіка (Фіг.2), що характериріння та вивчення кернового матеріалу в зазначезує відношення амплітуд (коефіцієнтів відбиття) них вище відкладах не встановлено впорядкованої прохідних обмінних SV-хвиль в разі розташування тріщинуватості вапняків. При випробуванні пластів профілів збудження вподовж та впоперек тріщинуза технологією ВПТ (випробування пласта на труватості. Цей графік є основним для проектування бах) припливів не отримано. системи відпрацювання свердловини (Фіг.1) по Виконаний амплітудний аналіз по прохідній методиці поляризаційного методу вертикального обмінній SV-хвилі, пов'язаній з тріщинуватим інтесейсмічного профілювання. рвалом візейської "плити", показав, що середні Профілі збудження 6 розташовують таким чизначення амплітуд досить близькі при різних азином, щоб перший з них співпадав з напрямком мутах профілів, що в цілому підтверджує резульвірогідної тріщинуватості гірських порід перспектитати буріння та випробування. вного інтервалу розрізу, а решту профілів зміщуДля отримання більш наочних матеріалів було ють на 45° один відносно одного. Пункти збудженвирішено провести випробування способу по хвиня 8 на кожному профілі розташовують в межах льовому полі, що відповідає нижньопермським області 3, визначеної за даними побудови графіків відкладам. (Фіг.2) та вивчення характеристики хвильової карЯк відомо, свердловина перетнула нижньопетини, зокрема SV-хвиль, в процесі моделювання. рмські породи в інтервалі глибин 1708-1792м, де В якості обмежувальних на план наносять внутріза даними геофізичних досліджень попередньо шню 4 та зовнішню 5 границі збудження коливань, були встановлені вірогідно тріщинуваті породи: що визначаються графічно (Фіг.2) або аналітично глинисто-карбонатні пісковики, тріщинуватозгідно (1). кавернозні глинисті вапняки та тріщинуваті вапняВідстань між пунктами збудження XПЗ по коки і доломіти. У відповідності до цього була прожному профілю обчислюють згідно (2). У випадку аналізована хвильова картина з різних пунктів дослідження одного тріщинуватого інтервалу резбудження (Фіг.4-7) і на Y-компоненті виділена SVєстрація коливань може виконуватись в мінімальхвиля, що, згідно прив'язки до свердловини, відпоних границях згідно (3). Проте для розширення в відає верхній частині вказаного вище інтервалу. В плані масштабів слідкування тріщинуватості інтерподальшому по цій хвилі був проведений амплітувал реєстрації коливань збільшують у відповідносдний аналіз, результати якого приведені на Фіг.8. ті до реальних умов слідкування прохідних обмінЗ графіків максимальних амплітуд SV-хвилі них SV-хвиль. видно, що в інтервалі глибин 1800-1830м значення Обробка інформації проводиться у відомих амплітуд по пунктам збудження ПЗ 2 та ПЗ 5, що системах, наприклад VSP-PC, та спеціальних пророзташовані практично на одній лінії, досить блиграмах і зводиться до отримання фіксованих комзькі, а відхилення від середнього значення не пепонент хвильового поля і виділення на сейсмозаревищує 10%. писах прохідних SV-хвиль та побудови графіків Значення амплітуди по пункту збудження ПЗ 3 залежності амплітуди хвиль від відстані, азимуту майже в два рази, а по пункту збудження ПЗ 4 профілів та кута падіння променів на сейсмічну більш ніж в 3 рази нижчі в порівнянні з попередніграницю, а також графіків, що характеризують відми даними. Звідси можна зробити висновок про ношення найбільш інтенсивних амплітуд до найнаявність впорядкованої тріщинуватості гірських більш слабих. Вважається, що в результаті цих порід в нижньопермських відкладах. Напрямок досліджень буде визначено попередній напрямок 9 63379 10 тріщинуватості, згідно даних амплітудного аналізу та газу. та моделювання, вважається близьким до азимуту Джерела інформації. пунктів збудження ПЗ 2 та ПЗ 5. 1. Li Xiang-Yang "Аналіз нормальних часових При випробуванні свердловини в процесі бузсувів за даними морської сейсморозвідки з метою ріння з інтервалу глибин 1767-177м, (горизонт П-3 вивчення тріщин", 60th EAGE Conf. and Techn. на Фіг.1) було отримано приплив пластової води з Exhib., Leipzig, 8-12 June, 1998: Oral and Poster невеликою кількістю нафти. Present. Geophis.Div.: Extend. Abstr. Book. Vol.1. Таким чином, результати випробування заLeipzig, 1998. -с. р154. -Англ. пропонованого способу можуть бути розцінені як 2. Патент 4933913 США, G01V1/00, Hkj 367/75, позитивні, що дає підставу рекомендувати його публ. 12.06.90. для вивчення впорядкованої тріщинуватості піско3. Патент 5010527 США, G01V1/40, з виків, вапняків, розущільнених кристалічних порід, №277559, публ. 23.04.91. апікальних та приштокових частин структур, тощо, 4. Міжнародний патент 9429750 A1 G01V1/28, в навколосвердловинному просторі і на цій основі публ. 1996. підвищити ефективність пошуків родовищ нафти Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601