Спосіб свердловинної сейсморозвідки

Спосіб свердловинної сейсморозвідки, що включає збудження коливань на денній поверхні або в неглибоких свердловинах нижче підошви зони малих швидкостей, реєстрацію хвиль трикомпонентними сейсмоприймачами довільної орієнтації, обробку даних на основі поляризаційного методу вертикального сейсмічного профілювання та визначення параметрів орієнтації зонда в площинах XY та XZ, який відрізняється тим, що через свердловину задають не менше трьох профілів і в межах кожного встановлюють декілька пунктів збудження, розташованих на різній відстані 3 14089 4 ки прийому в другу в притисненому до стінки сверче підошви зони малих швидкостей, реєстрацію дловини стані на забезпеченому пристроєм вільхвиль трикомпонентними сейсмоприймачами доного обертання кабелі, а компоненти сейсмічних вільної орієнтації, обробку даних на основі полязаписів заданої орієнтації визначають, використоризаційного методу вертикального сейсмічного вуючи просторову орієнтацію стовбура свердлопрофілювання та визначення параметрів орієнтавини і записи в точці прийому з відомою орієнтаціції зонда в площинах XY та XZ, згідно корисної єю зонда. моделі, через свердловину задають не менше Недоліком способу є визначення орієнтації зотрьох профілів і в межах кожного встановлюють нда в обмеженій кількості точок свердловини та декілька пунктів збудження, розташованих на різпереміщення зонда між цими точками із застосуній відстані від гирла свердловини, причому їх кованням пружного прижиму з подальшим матемаординати визначають за умови, що кут падіння тичним перетворенням отриманних даних, що мопроменів в точці знаходження зонда не перевищує же викликати значні похибки, особливо в разі критичного, в подальшому відпрацьовують свердпроведення досліджень в необсажених свердлоловину при установці трикомпонентного зонда в винах. Тому вивчення анізотропних властивостей одній точці та однаковій або близькій відстані пунскладно побудованих колекторів за такими матеріктів збудження від свердловини починаючи з найалами досить проблематично. Крім того способом ближчої групи пікетів і закінчуючи найбільш віддане передбачено залучення при досліджених значленою групою пікетів збудження, після цього зонд ної кількості пунктів збудження, що фактично унекрок за кроком переміщують в наступні точки свеможливлює вивчення об'єктів із складним типом рдловини і повторюють збудження коливань по симетрії відкладів. зазначеній схемі, в подальшому по отриманих Найбільш близьким до запропонованого є спосейсмозаписах в кожній точці установки трикомпосіб вивчення тріщинуватості порід на основі оцінки нентного зонда для кожної групи рівновіддалених анізотропії рухливості пластового флюїду [3]. Спопунктів збудження визначають параметри орієнтасіб ґрунтується на ефекті, який виникає при впливі ції зонда (кути довороту в площинах XY та XZ) і за пружної хвилі на продуктивний пласт. Вимірюючи цими даними в межах кожної групи пунктів збуамплітуду гідрохвиль, що збуджуються при впливі дження та між окремими групами судять про стуна анізотропний (тріщинуватий) пласт, можна пропінь анізотропії геологічного середовища в цілому гнозувати його фільтраційні властивості. У випадку та його окремих інтервалів, а на основі повнохвиколи пласт характеризується азимутальною анізольового моделювання визначають її якісні та кільтропією гідропровідності, то впливаючи на нього кісні характеристики (напрямок переважаючої тріпо різних напрямках, можна виявити ті з них, які щинуватості, параметри Томсена , та інші). відповідають підвищеній та пониженій гідропровідВ порівнянні з прототипом спосіб характеризуності. ється наявністю наступних відмінних ознак: Спосіб дозволяє оцінити проникненість та ви- розміщення декількох (не менше трьох) проявити напрямок підвищеної фільтрації флюїдів філів через свердловину забезпечує багатоазимубезпосередньо в продуктивному пласті. Реєстратальне зондування геологічного середовища сейція коливань в способі здійснюється датчиками смічними хвилями, що є інформаційною базою для тиску (гідрофонами) та швидкості зміщення (геовивчення анізотропії порід; фонами). - встановлення декількох пунктів збудження на Приведений спосіб вивчення тріщинуватості кожному профілі дозволяє оптимізувати польові (анізотропії) гірських порід має ряд недоліків. Осроботи, виконувати зондування середовища в меновні з них полягають в наступному: жах однієї променевої площини та досягти необ- обмеженість в застосуванні, обумовленій нехідної кратності в кожній точці спостережень, крім обхідністю мати продуктивний пласт з достатньою того відпадає потреба в наявності продуктивного потужністю; пласта безпосередньо в свердловині та виконання - необхідність виконання перфорації обсадної її перфорації; колонки та застосування спеціальних приладів- розташування пунктів збудження на однакогідрофонів (датчиків тиску) і геофонів (датчиків вій або близькій відстані від свердловини в межах швидкості зміщення) ускладнює проведення однієї групи пікетів дозволяє виключити при аналіпольових робіт; зі даних ефект розходження та різних кутів підходу - невизначеність з положенням пунктів збусейсмічних хвиль; дження відносно свердловини не дозволяє оптимі- розрахунок місцерозташування пунктів збузувати методику польових робіт та їх вартість. дження за умови, що кут падіння променів в точці В основу корисної моделі поставлене завданустановки зонда не перевищує критичного, забезня удосконалити методику вивчення анізотропних печує виконання обробки даних при найбільш властивостей гірських порід на основі удосконасприятливому співвідношенні сигнал/завада; лення поляризаційного методу вертикального сей- відпрацювання свердловини при установці смічного профілювання (ПМ В СП) шляхом викотрикомпонентного зонда в одній точці, починаючи ристання спеціальної схеми збудження коливань з найближчої до свердловини групи пікетів і закінна денній поверхні та спеціалізованої обробки дачуючи найбільш відділеною групою пікетів дає них. змогу отримати сейсмозаписи, що сумісно обробПоставлене завдання вирішується тим, що у ляються і аналізуються, в короткому часовому запропонованому способі свердловинної сейсмовікні, а це покращує якість результативних матерірозвідки, що включає збудження коливань на деналів; ній поверхні, або в неглибоких свердловинах ниж- переміщення трикомпонентного зонда крок 5 14089 6 за кроком по свердловині забезпечує вивчення ту зонда для пункту збудження, розташованого на анізотропних властивостей середовища в заплапрофілі І-І, буде дорівнювати , то для пункта, нованому діапазоні глибин, крім того, в порівнянні розміщеного на профілі ІІ-ІІ, він становитиме з прототипом, це спрощує польові роботи; 2= 1+ 1 (тут ( 1 - азимутальний кут між профіля- визначення параметрів орієнтації зонда по ми І-І та ІІ-ІІ), а для пункта збудження, встановлезаписах в кожній точці його стоянки, порівняння і ного на профілі ІП-ІІІ - 3= 1+ 1+ 2 ( 2 - азимутааналіз цих даних дає підстави судити про ступінь льний кут між профілями ІІ-ІІ та ІІІ-ІІІ). анізотропії середовища; Для випадку, приведеного на Фіг.1б, азимута- проведення повнохвильового моделювання льні кути доворота зонда складуть 1=330°, (з наперед заданими параметрами анізотропії) 2=330°-60°=270°, 3=330°-60°-60°=270°. Відповіддозволяє наблизити модельні та експериментальний графік зображений на Фіг.1г. ні дані, і на цій основі встановити (або уточнити) На Фіг.1в показана орієнтація зонда в точці 16. кількісні параметри анізотропії середовища. При відсутності анізотропного шару азимутальні Сукупність перелічених ознак у взаємодії з вікути довороту зонда визначають аналогічним чидомими ознаками дозволяють вирішити поставленом і складають (для даного випадку) 130°, 70° та не завдання. 10° (Фіг.1д). Суть способу пояснюється рисунком (Фіг.1), де Різниця в довороті зонда при збудженні колиприйняті наступні позначення: вань на кожному з профілів складе 1=330°бурова вишка 1; геологічне середовище 2; ані130°=200°, і 2=270°-70°=200° 2=210°зотропний інтервал 3; верхня 4 та нижня 5 границі 10°°=200°, тобто 1= 2= 3. анізотропного інтервалу; свердловина 6; денна При наявності в розрізі між точками прийому поверхня 7; профілі збудження коливань 8; ближколивань 15 та 16 анізотропного шару 3 картина ній пункт збудження 9; виносні пункти збудження буде відрізнятись і величина на профілях може 10; відстань 11, 12 від гирла свердловини до близмінюватись від точки до точки. По характеру цих жнього та дальнього пунктів збудження відповідно; змін можна судити про напрямок основних вісей круги 13 та 14, що об'єднують ближні та дальні анізотропії (тріщинуватості) в горизонтальній плопункти збудження відповідно; верхня 15 та нижня щині. На Фіг.1д пунктирною лінією зображена по16 точки реєстрації коливань; промені 17, 18 паведінка азимутального кута довороту зонда у видаючої хвилі в точках прийому 15 та 16 відповідно падку тріщинуватості порід, орієнтованої при збудженні коливань на профілі I-І. ортогонально до профіля ІІ-ІІ (Фіг.1в). Аналогічним З рисунка Фіг.1а видно, що в разі трансверсачином можуть аналізуватись кути довороту зонда льно-ізотропного середовища з вертикальною вісв площині XZ. сю симетрії при виконанні досліджень з зондом Сумісний аналіз хвильових полів Z і Хдовільної орієнтації, якими переважно укомплеккомпонент, кутів довороту зонда в горизонтальній товані польові загони, можна виконувати доворот та вертикальній площинах у сукупності з повнохзонда математичним способом шляхом залучення вильовим моделюванням дозволяють встановити прямої падаючох хвилі і отримувати необхідні анізотропні інтервали в розрізі та визначити їх фікомпоненти хвильового поля - X, Y, Z. зичні характеристики в т.ч. ємнісно-фільтраційні В разі більш складної будови відклади хараквластивості. теризуються значною анізотропією, що ускладнює Спосіб реалізується наступним чином. шляхи розповсюдження сейсмічних хвиль та виПеред постановкою досліджень вивчають наякликає анізотропію швидкостей, зміну часів пробігу вний геолого-геофізичний матеріал (часові динахвиль і т. інш. Якщо допустити, що між точками 15 мічні розрізи, дані ВСП, результати буріння свердта 16 (Фіг.1) буде розташований анізотропний інловини і т. інш.) та встановлюють вірогідні тервал 3, то обчислення довороту зонда по прямій анізотропні інтервали, що можуть викликати заціхвилі може не забезпечити отримання очікуваних кавленість з точки зору пошуку скупчень вуглеводкомпонент хвильового поля в межах анізотропного нів. Попередньо відпрацьовують (досліджують) шару та нижче від нього, що унеможливлює вирісвердловину 6 з ближнього пункту збудження 9 та шення тонких геолого-геофізичних завдань, зокотримують вертикальні сейсмограми, по яких бурема, таких як визначення параметрів анізотропії дують відповідні годографи та вивчають швидкісну середовища, проведення детального атрибутного характеристику розрізу. На основі цих даних та аналізу і т. інш. аналізу апріорної інформації уточнюють перспекПроте цей факт може бути використаний для тивні інтервали розрізу. знаходження анізотропних інтервалів середовища, Через пробурену свердловину задають декільа в ідеальному випадку для визначення параметка профілів (не менше трьох) в залежності від вирів анізотропії Томсена ( та ). мог детальності досліджень. На рисунках Фіг.1б та Фіг.1в показана орієнтаНа кожному із профілів встановлюють декілька ція трикомпонентного (1, 2, 3) зонда у свердловині пунктів збудження (по кожну сторону свердловини) по відношенню до профілів збудження коливань (Ів межах інтервалу, де кут падіння променів 17, 18 І, ІІ-ІІ, ІІІ-ІІІ) відповідно для верхньої 15 та нижньої в точках 15 та 16 не перевищує критичного. Міні16 точок реєстрації коливань. Визначений азимумальну відстань 11 від свердловини до пункта тальний кут довороту зонда со по сейсмозаписах в збудження визначають за умови надійного визнаточці 15 (Фіг.1г) дозволяє отримати три компоненчення параметрів орієнтації зонда (зазвичай, ця ти хвильового поля (X, Y, Z), що відповідають ловідстань повинна забезпечувати кут падіння прокальній системі координат для кожного з профілів менів величиною в четверть або половину критичзбудження. Тобто, якщо азимутальний кут доворо 7 14089 8 ного). При заданні пунктів збудження контролю(2449м-2451м), башкирського (2805м-2809м, ють, щоб вони розміщувались концентричними 2842м-2844м) та візейського (3262м-3264м, 3300мкругами 13, 14. Свердловину 6 відпрацьовують 3302м, 3672м-3680м, 3683-3696м, 3700м-3708м) починаючи з найбільш глибокої точки установки ярусів карбону. зонда 16 (нижче найбільш глибокого анізотропного Останні три інтервали, що входять в склад ниінтервалу 3) і завершують в точці 15, що знахожньовізейської карбонатної "плити" випробовувадиться вище найбільш мілкого анізотропного інтелись за допомогою випробувача пласта та трубах рвалу, тобто в межах ізотропної частини розрізу. (ВПТ), проте припливів флюїдів практично не Причому тут відпрацьовують декілька установок отримано. У зразках керна, що відбирався з цих зонда (до 7-10 точок). Кожну точку установки триінтервалів, на сколах відчувався лише легкий закомпонентного зонда відпрацьовують починаючи з пах вуглеводнів. найбільш близької групи пікетів (круг 13) і заверВ розрізі відкладів нижньої пермі (інт. 1768мшують найбільш віддаленою групою пікетів (круг 1792м) за даними деталізаційного комплексу ГДС 14). Потім зонд переміщують в наступну точку і пласти з характеристиками можливо тріщинуваті, відпрацювання повторюють в тій же послідовності. або можливо тріщинувато-кавернозні виділяються Обробку інформації проводять в межах систев інтервалах 1768,4м-1769м, 1770м-1771,4м, 1780ми VSP-PC, що забезпечує визначення параметрів 178ІМ, 1785,2м-1788м. В колоні, в інтервалі 1767морієнтації трикомпонентного зонда (азимутального 1771м, проверено випробування горизонту П-3 і отримано приплив пластової води з невеликою кута (в площині XY) та вертикального кута (в кількістю нафти. площині XZ)). З метою визначення впорядкованої тріщинуНа основі отриманих даних будують графіки ватості порід був проведений аналіз амплітуд про=F(NПЗ) (Фіг.1г, 1д) та графіки =F(NПЗ). ходячих обмінних SV-хвиль в інтервалі глибин Для кожної пари суміжних точок стоянки зонда 1800м-1830м та 3800м-3830м. За результатами встановлюють відносний кут повороту в горизонцих досліджень було підтверджено наявність впотальній та вертикальній площинах за даними всіх рядкованої тріщинуватості в інтервалі, що відповіпунктів збудження та обчислюють усереднені знадає породам нижньої пермі та її відсутність на чення цих кутів (вертикальні кути усереднюють в глибинах залягання нижньокам'яновугільних відкмежах однієї групи пікетів). ладів. Причому напрямок переважаючої тріщинуПорівнюють усереднені показники із фактично ватості нижньопермських пісковиків та вапняків спостережними на кожній точці і визначають різідентифікувався близьким до азимуту пунктів збуницю цих величин та і на цій основі роблять дження 2 та 5 (відповідно їх азимути 11 °та 186°). заключення про характер анізотропії відкладів в Виконаний аналіз азимутальних кутів довороту тому або іншому інтервалі свердловини. зонда засвідчив про те, що більш-менш надійно По характеру еліпса анізотропії задають вихівони можуть аналізуватися до глибини 3200м. дні параметри Томсена та для моделювання Глибше за цю глибину співвідношення сигхвильових полів та їх поступового наближення до нал/завада погіршується і похибки суттєво зросреально спостережених. тають. Реалізація способу. Крім того, в зв'язку з обмеженою кількістю Для реалізації способу в повному обсязі необджерел коливань можна аналізувати азимутальні хідно мати достатню кількість джерел сейсмічних кути довороту зонда (поляризації хвиль) лише по коливань, які б дозволяли досить швидко відпрадвох сейсмозаписах (пунктах збудження) в кожній цьовувати кожну установки трикомпонентного зонточці прийому коливань у свердловині, що виклюда у свердловині. За браком необхідної кількості чає можливість визначення кількісних характерисджерел коливань відпрацювання свердловин, затик анізотропії. Згідно умов виконання польових звичай, виконують при декількох підйомах зонда. В спостережень різниця між кутами довороту зонда з переважній більшості свердловину відпрацьовупунктів збудження 3 та 5 в разі ізотропного розрізу ють одночасно з двох пунктів збудження і так поповинна складати 280 -186 =94 . Виходячи з цього вторюють декілька разів. були проаналізовані два інтервали свердловини Однією з таких свердловин є Південно(1730м-1820м та 2370м-2520м), що відповідають Гнідинцівська-1, яка відпрацьовувалась в три привідкладам нижньої пермі та московського ярусу йоми: одночасно пункти збудження 1 і 2, потім 3 і 5 середнього карбону. і окремо пункт збудження 4. Тому можна аналізуДля отримання фонових значень довороту зовати лише дані по пунктах збудження 3 і 5, які віднда, що відповідали б ізотропній частині розрізу, працьовані з достатнім виносом. Дирекційні кути до аналізу залучались також сейсмозаписи, що розміщення цих пікетів дорівнювали відповідно знаходяться вище та нижче ділянок виявленої за 280° і 186°, а відстань від свердловини складає даними ГДС тріщинуватості порід. Відповідні циф1320м і 1480м, тобто можна аналізувати переважрові дані наведені в таблиці, де прийняті такі позно азимутальні кути довороту зонда (в системі начки: VSP-PC). Н - глибина; 3, 5 - азимутальні кути довороту Свердловина закладена в центральній частині зонда з пунктів збудження 3 та 5 відповідно; несклепінної пастки в межах північно-західної час- різниця азимутальних кутів довороту при тини ДДЗ. Мета буріння - пошуки покладів нафти і одній установці зонда; газу в карбонатних породах нижньовізейського і турнейського ярусів карбону. За даними ГДС, трі( ) - приріст різниці азимутальних кутів між щинуваті інтервали(з невпорядкованою тріщинніссусідніми точками по глибині. тю порід) відмічаються у відкладах московського 9 14089 Н 1730 213 121 92 1740 195 118 77 1750 127 65 62 1760 119 40 79 1770 328 237 91 1780 133 209 -76 10 227 98 2380 340 241 99 2390 175 83 92 2400 184 96 88 2410 224 128 96 2420 215 113 102 2430 111 355 -244 2440 44 302 -258 2450 317 220 97 2460 241 148 93 319 235 84 301 230 71 2490 106 6 100 2500 110 4 106 2510 277 184 93 2520 )Hi+1-Hі 325 2480 ( 5 Н 2370 2470 3 320 222 98 3 ( 5 -15 +1 -15 -7 +17 -4 +12 +8 167 154 1790 196 118 78 -21 1800 171 114 57 177 105 72 +36 1820 203 95 108 +6 ч 346 14 355 +15 1810 )Hi+1-Hі -1 -4 -9 -13 +29 +6 -13 +5 З приведених даних можна зробити висновок, що найбільші зміни азимутального кута доворота зонда спостерігаються на глибині 1770м-1790м. На цій глибині, як зазначалось вище, отримані припливи води з невеликою кількістю нафти. Другий інтервал, де виконаний аналіз азимутальних кутів доворота зонда, свідчить про наявність аномалії на глибині 2420м-2450м, тобто в межах інтервалу, де відмічаються тріщинуваті породи. Таким чином, проведений аналіз свідчить про можливість виявляти тріщинуваті інтервали в розрізі на основі аналізу азимутальних кутів довороту зонда (поляризації хвиль). Для визначення кількісних параметрів анізотропії (тріщинуватості) необхідна постановка спеціальних польових спостережень, спеціалізована обробка даних, що включає визначення абсолютних та відносних параметрів довороту зонда, встановлення на цій основі переважаючого напрямку тріщинуватості гірських порід та залучення повнохвильового моделювання. Ітераційне наближення результатів моделювання (через варіації параметрів Томсена та ) до фактично зареєстрованих сейсмозаписів дозволяє вирішити поставлене завдання. Впровадження способу в повному обсязі дозволить підвищити ефективність пошуковорозвідувальних робіт на нафту і газ в умовах присутності колекторів складного типу (тріщинних, тріщинно-порових, тріщинно-кавернозних та інш.) Джерела інформації: 1. "Методические рекомендации по применению поляризационного метода сейсмической разведки" под ред. Гальперина Е.И., Певзнера Л.А. Алма-Ата, 1984. 2. Патент СРСР, N 1575744. G 01 V1/40, опубл. 30.12.1993. 3. Амиров А.Н., Терехин А.А. "Изучение трещиноватости горных пород в прискважинной зоне по параметрам низкочастотных гидроволн" в кн. "Технологии сейсморазведки", стр.80-82, 2004, (прототип). 11 Комп’ютерна верстка В. Мацело 14089 Підписне 12 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