Спосіб пошуку покладів вуглеводнів сейсморозвідкою

Предлагаемое изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и применимо к сейсморазведке при поиске залежей углеводородов (УВ). Известен классический способ [1] разведки залежей нефти и газа, предполагающий проведение профильных сейсмических исследований с целью обнаружения антиклинальных ловушек УВ с последующим бурением глубоких дорогостоящих поисковых скважин, при этом только три из каждых десяти антиклинальных ловушек содержат промышленные запасы УВ (коэффициент удачи прогнозирования - около 30%) [1]. Для неантиклинальных ловушек коэффициент удачи поиска составляет около 8%. Известен также способ проведения сейсмических исследований с целью обнаружения антиклинальных ловушек УВ с последующим поиском залежей УВ в этих ловушках геофизическими методами разведки (главным образом, сейсморазведки). Этот способ, как показывает опыт, позволяет производить поиски мощных залежей УВ на глубинах до 2000м при мощности залежи порядка 20% глубины ее залегания (уникальные залежи) [2]. Поэтому данный способ на практике почти не применяется. На неантиклинальных ловушках коэффициент удачи поиска этим способом равен нулю. Способ проведения сейсмических исследований с целью обнаружения антиклинальных ловушек УВ с последующим поиском залежей УВ в этих ловушках с помощью излучения интегральных характеристик поглощения сейсмических волн корреляционным анализом в области предполагаемой залежи [3]. Этот способ применим на малых глубинах (2 - 3км), но не на всех месторождениях в силу наличия больших помех. Коэффициент удачи поиска залежей УВ в антиклинальных ловушках равен около 40%. В отношении неактиклинальных ловушек данных коэффициента поиска залежей УВ нет. Наиболее совершенным и близким техническим решением задачи разведки залежей УВ является способ, предполагающий проведение профильных сейсмических исследований с целью обнаружения антиклинальных ловушек УВ с последующим поиском залежей в этих ловушках с помощью изучения интегральных физических свойств в интервале разреза, несколько превышающем мощность предполагаемой залежи и составляющим обычно порядка 200 миллисекунд сейсмической записи [4]. В соответствии с Правилами составления заявки на выдачу патента Украины на изобретение последний способ [4] является прототипом нашего изобретения. Известно, что над залежами УВ образуется след диффузионного потока (СДП), который фиксируется даже над залежами малой мощности (до 20м), находящимися на больших глубинах (до 5 - 6км) - в случае отсутствия технических помех. Вследствие эффузии и диффузии вещества из залежи УВ вмещающие и покрывающие залежь отложения эпигенетически изменены. Изучаемый способом [4] эффект изменения динамических характеристик сейсмических волн в окне 200 миллисекунд несет на себе информацию как о залежи, в случае ее присутствия в исследуемом интервале разреза, так и об эпигенетически преобразованных отложениях вокруг нее и частично над нею. Коэффициент удачи поиска способом [4] равен 40 - 45% для ловушек антиклинального типа. Для ловушек неантиклинального типа экспериментальных данных нет. Как прототип, так и все вышеперечисленные способы поиска залежей УВ сейсмическими методами, на больших глубинах (3 -5км и более) в плотных породах не эффективны. Недостатки прототипа: 1. Способ-прототип не обеспечивает задачи поиска залежей УВ на глубинах более 2,0 - 3,0км Исследования этим способом проводятся по ранее выполненным рядовым профилям со слабым методическим обеспечением, в результате чего сейсмические материалы имеют большой уровень помех. 2. Исследования по поиску залежей УВ проводятся в интервале продуктивного разреза, включающем саму залежь УВ и вмещающие ее отложения. 3. Недостаточная плотность профилей, проходящих через залежь (обычно это 1 - 2 профиля), что не обеспечивает задачи поиска залежей УВ даже в ловушках антиклинального типа. В случае ловушек неантиклинального типа нужны специальные профили по всей площади. 4. Этот способ применим главным образом в молодых пористых отложениях кайнозоя, в которых четко выражены эпигенетические изменения отложений, связанные с наличием залежей УВ, приводящие к изменениям плотности и скорости пород. Для пород палеозоя, которые в настоящее время в ДДв являются основным источником УВ, этот способ практически мало эффективен, т.к. коллекторами нефти и газа на больших глубинах (3км и более) являются обычно трещиноватые, но плотные, образования (карбонаты, песчаники, аргиллиты), слабо выделяющиеся по физическим характеристикам на фоне вмещающих пород. Заполнение трещинно-порового пространства в ловушках углеводородами в этих условиях практически не сопровождается существенным понижением плотности пород и скорости распространения сейсмических волн в продуктивной толще. Такая ситуация имеет место на Украине, например, в палеозое ДДв и в меловых отложениях Крыма. В основу изобретения положена задача поиска залежей УВ с целью повышения помехоустойчивости способа сейсморазведки следующим образом. 1. Созданием оптимальной сети наблюдений площадных работ или, по крайней мере, плотных систем профилей (что не предусматривалось в прототипе) - в области больших размеров, чем предполагаемая залежь УВ, или перспективной площади больших размеров, обеспечивающих возможность построения карт и разрезов относительных динамических параметров по данным площадной ОГТ и пространственных сейсмических изображений [5, 6]. Сеть наблюдений предполагает систему параллельных оси OX приемных профилей с общей точкой возбуждения, совмещенной с началом координат XOY (для прямой расстановки наблюдений) и систему профилей возбуждения с последовательно перемещающимся источником колебаний и общей точкой приема (для обращенной расстановки наблюдений) при расстоянии между соседними профилями Dy = Dx или 2Dx, размещение на профилях сейсмостанций, сейсмических "кос", продольных и поперечных групп сейсмоприемников [7] для подавления помех, подключенных в точках наблюдений S (xs, ys) площади работ к сейсморегистрирующим волн; регистрацию колебаний, возбужденных в заданной точке площади работ, перемещение установки наблюдений в соседние позиции с заданным перекрытием (или предусматривают на площади работ плотную разбивку по различным направлениям продольных и непродольных профилей в полосах, равных или меньших половины глубины искомой залежи, а залежи малых размеров должны пересекаться как минимум тремя профилями). Далее производится как обычно цифровая обработка сейсмозаписей по известным алгоритмам для устранения помех. Согласно изобретению сейсмические данные берутся в интервалах записи, больших, чем интервал расположения залежи, и вдоль осей синфазности в пределах всего разреза - от дневной поверхности до предполагаемой залежи УВ. 2. Расширением информативной части разреза над залежью почти до дневной поверхности. В прототипе и в других известных способах поиска залежей УВ сейсморазведкой исследования проводятся только вблизи предполагаемой залежи УВ. При этом мощность исследуемого интервала разреза достигает 200 - 250 миллисекунд сейсмической записи, что не намного превышает мощность продуктивного горизонта). При этом считалось, что выше над залежью диффузионный поток постепенно затухает, а эпигенетические изменения отложении уменьшаются. По результатам многочисленных геофизических исследований и керна скважин нами выявлено, что это не так. Изменения динамических параметров отраженных волн (ОВ) в продуктивных разрезах (вблизи продуктивных скважин) вследствие эпигенетического изменения состава и физических свойств отложений вокруг залежей и в области СДП различаются по разрезу, особенно в верхней и нижней частях его, как по характеру, так и по интенсивности и разрешимости записи. По характеру эти изменения динамических параметров различаются согласно различию эпигенеза отложений в различных частях продуктивного разреза. В самой залежи УВ, где происходит повышенное поглощение сейсмических волн, особенно их высокочастотных составляющи х, уменьшаются и частота, и, как правило, амплитуда ОВ. Вокруг залежей - на водо-нефтяных и газо-водных контактах (ВНК и ГВК) - образуется литологоминералогический барьер из акустически жестких эпигенетических минералов - сульфатов, карбонатов, сульфидов и др., который в сейсмическом волновом поле выделяется высокоградиентными максимумами амплитуд и частот ОВ. За ВНК и ГВК залежей УВ создается среда с повышенным окислительным потенциалом пластовых вод вследствие биохимического окисления фильтрующи хся сюда УВ, в которой хорошо проницаемые жесткие песчаники и химически активные карбонаты легко разрушаются, способствуя ослаблению и потере отражений, образованию "слепых" пятен в волновых сейсмических полях. Над залежью образуется след диффузионного потока (СДП) вследствие миграции сюда путем диффузии и эффузии УВ и изменения геохимического потенциала пластовых вод и соответствующего эпигенеза отложений (фиг.1, фи г.2). Непосредственно над залежью образуется восстановительная зона области СДП с повышенной литолого-минералогической и физической (в том числе и акустической) дифференциацией отложений и повышенной акустической жесткостью эпигенетически минерализованной покрышки залежи, которая в сейсмическом поле выделяется повышением интенсивности ОВ - образованием "яркого пятна" вследствие увеличения значений амплитуд и частот ОВ. Выше по разрезу среда постепенно приобретает окислительные свойства за счет пополнения пластовых вод продуктами разрушения, окисления УВ - CO, CO2 и др. органическими кислотами. Образуется окислительная зона области СДП, в которой различные по составу и физическим свойствам отложений акустически "мягкие" пластичные непроницаемые глины и акустически "жесткие" карбонаты и песчаники изменяют свои свойства в противоположном направлении, что приводит к уменьшению коэффициента отражения сейсмической волны от границ раздела этих о тложений и появлению в сейсмическом поле ослабленных отражений, пунктирных осей синфазности, "бледных" и "слепых" пятен. Между восстановительной и окислительной зонами области СДП возникает переходная зона, в пределах которой геохимический потенциал не отличается от такового за пределами области СДП, вследствие чего заметного изменения состава и физических свойств отложений здесь может не наблюдаться. Мо щность восстановительной зоны над газовыми месторождениями (500 - 600м и больше) превышает таковую над нефтяными месторождениями (200 - 300м) вследствие большей миграционной способности газовых компонент по сравнению с жидкими. Это обстоятельство дает возможность определения типа УВ в искомой залежи. Распределение динамических параметров на уровне продуктивного горизонта повторяется в окислительной зоне области СДП, в том числе в верхней части разреза осадочного чехла, где дошедшие сюда диффундирующие из залежи УВ полностью разрушаются, окисляются, изменяя геохимический потенциал пластовых вод и приводя к эпигенезу отложений. Вследствие этого верхние горизонты в продуктивных разрезах являются весьма информативными при решении задачи поиска глубинных залежей УВ по результатам сейсмических (и вообще гео физических) методов разведки. Поэтому существенной частью предполагаемого изобретения является использование карт динамических параметров OВ по различным отражающим горизонтам, в том числе - в верхней части разреза осадочного чехла. В нижней же части разреза, на глубинах более 3,0 - 3,5км, где слишком высок уровень технических помех, изменения динамических параметров ОВ вблизи залежи УВ могут быть соизмеримы с помехами и не быть достоверно выявленными. Факт различной выраженности эффекта до проведения наших исследований не был известен и ни в одном из известных способов поиска залежей УВ сейсморазведкой не учитывался. Предложенный нами новый способ поиска залежей нефти и газа позволяет эффективно обнаруживать окислительную и восстановительную зоны образовавшейся области СДП над залежами УВ, что позволило резко расширить информативную часть разреза (примерно в 20 раз). В прототипе это отсутствуе т. Предлагаемый нами способ позволяет производить поиски залежей УВ по отображению эпигенеза в сейсмических полях не только в нижней части разреза - на уровне залежи, но и в верхней части осадочного чехла. Таким образом, если нижняя часть разреза осадочного чехла, в которой может быть залежь УВ, закрыта в волновом поле помехами, то новый способ позволяет обнаружить скопление глубоко залегающих УВ по результатам исследований динамических параметров ОВ в верхней части разреза. Это также в прототипе отсутствует. Предложенный способ позволяет производить поиски залежей УВ на глубинах 5 - 7км (например, проведены исследования на площади Сребненского прогиба ДДв, где продуктивные отложения залегают на глубине свыше 5км). 3. В связи с резким расширением информативной части разреза строятся карты и разрезы относительных динамических параметров ОВ по различным отражающим горизонтам, по которым определяются мощности окислительной и восстановительной зон области СДП над залежами УВ, по размерам которых определяется тип флюида: нефть или газ. В прототипе это полностью отсутствует (фиг.3, 4), Особо следует отметить, что рассматриваемый в заявке способ поиска залежей УВ сейсморазведкой на больших глубинах позволил подтвердить наличие даже малых залежей УВ на исследуемой части площади Сребненского прогиба на глубинах свыше 5км в ловушках антиклинального и неантиклинального типов. На исследованном участке, где на относительно небольшой площади пробурено 16 скважин глубокого бурения, 6 из которых - продуктивные, 10 - непродуктивные, результаты поиска предлагаемым способом подтвердились на 90% (см. фиг.3). Таким образом, преимущества нового способа поиска залежей УВ состоят в том, что: 1) благодаря площадным сейсмическим исследованиям (или плотной разбивке продольных и непродольных профилей на площади) в области больших размеров, чем сама залежь, или в пределах новых перспективных площадей, и использованию продольного и поперечного группирования сейсмоприемников увеличивается информативность и достоверность разведки и поиска залежей УВ; 2) построение достоверных карт и разрезов относительных динамических параметров ОВ по различным отражающим горизонтам и профилям повышает возможность поиска залежей УВ: карты и разрезы позволяют находить коррелирующиеся по площади и глубине аномалии относительных динамических параметров сейсмических волн, положение которых позволяет оценивать мощности окислительной и восстановительной зон области СДП. По размерам последних определяется вид флюида; 3) при наличии помех в нижней част разреза (например, в палеозое ДДв) поиски глубинных залежей УВ (более 3,0км) можно осуществи ть по верхней части разреза; 4) поиски залежей УВ по СДП осуществляются для ловушек любого типа - антиклинальных и неантиклинальных, в том числе на больших площадях; 5) поиски залежей УВ по СДП, по относительным значениям динамических параметров ОВ, возможно для больших глубин - до 5 - 6км и больше. Построение разрезов и карт относительных динамических параметров ОВ по различным горизонтам от дневной поверхности до предполагаемой залежи предложено при поисках впервые. Возможность определения вида углеводородов - нефть или газ - по оценке мощности окислительной и восстановительной зон области СДП - также предложена впервые. Предложенный новый метод поиска залежей нефти и газа сейсморазведкой по всех регионах не только Украины, но и всего мира, является самым эффективным. Кроме тех регионов, где сейсморазведка неприменима, как, например, в пределах Внутренней зоны Предкарпатского прогиба. Предлагаемое изобретение сопровождается чертежами (фиг.1, 2, 3 и 4), на которых представлены модель залежи нефти и газа, распределение геохимического потенциала по продуктивному разрезу и фактическое распределение относительных значений амплитуд ОВ по площади и отражающего горизонта и по разрезу профиля. На фиг.1 представлена модель поиска нефти и газа, где: 1 - песчанистые отложения, 2 - глинистые отложения, 3 - залежь нефти и газа, 4 - водо-нефтяные и газоводные контакты (ВНК и ГВК), 5 - восстановительная зона области следа диффузионного потока (СДП), 6 окислительная зона области СДП, 7 - переходная зона, 8 - участки эпигенетически измененных отложений за контуром залежи. На фиг.2 представлено распределение окислительного (-ГП) и восстановительного (+ГП) геохимического потенциала в разрезе осадочного чехла с залежью УВ, где: 9 - региональное распределение геохимического потенциала (ГП) в разрезе осадочного чехла, 10 распределение ГП внутри области СДП над залежами УВ, 11 - суммарное распределение ГП в области над залежью УВ (пунктирные линии - реальное распределение ГП в среде над залежью УВ), 12, 12' - граница между восстановительной и окислительной зонами области СДП, 13 - зона свободной аэрации, 14 - зона свободного водообмена, 15 - глинистые отложения, 16 - карбонаты. Информативной частью разреза осадочного чехла для поиска глубинных залежей УВ является широкий диапазон глубин. Однако, большей информативностью характеризуются отдельные участки разреза, в том числе и верхние отражающие горизонты. Поэтому приводим пример использования информации о распределении изменения амплитуд ОВ по отражающему горизонту на времени примерно 600мс (от горизонта в верхнемеловых отложениях, залегающих на глубине около 400м), находящемся в окислительной зоне областей СДП над залежами УВ, вскрытыми скважинами глубокого бурения в пределах юго-западной части Сребненского прогиба ДДв в отложениях верхнего визе - нижнего турне нижнего карбона, залегающих на исследуемой территории на глубинах свыше 5 - 6км. На фиг.3, где 17 - изогипсы отражающего горизонта УВз в нижнекарбоновых отложениях, 18 тектонические нарушения, 19 - скважины продуктивные или с проявлениями УВ, 20 - скважины, непродуктивные, 21 - рекомендуемые поисковые скважины, 22 - контуры отрицательных аномалий DA% ОВ по отражающему горизонту на T » 500 - 600мс, 23 - поля повышенных значений DA%. Участки пониженных значений амплитуд, являющиеся перспективными на встречу залежей УВ, расположены в сводовых частях Восточно-Озерянского поднятия и в пределах Западно-Шостаковской, Янтарной и Тонкалевской моноклиналей. В пределах этих участков отрицательных значений A% (или на их границе) скважинами 3, 312, 360, 387, 396 и 5 (Луценковская) встречены продукция или ее проявление. В то же время непродуктивные скважины располагаются в пределах повышенных полей A% (либо на границе их). Поэтому в пределах перспективных участков (расположенных в нашем примере не в окраинной части исследованных сейсмопрофилей, которые по техническим причинам для анализа не пригодны) рекомендованы скважины для поискового бурения. На фиг.4, где 24 - изолинии DA%, 25 - график изменения средних значений амплитуд вдоль верхнего отражающего горизонта, 26 - продуктивные скважины, представлен разрез DA% ОВ по профилю, пересекающему Тростянецкую газовую залежь. Залежь, вскрытая скважинами 2 и 3, отмечена относительным понижением амплитуд ОВ по нижнему отражающему горизонту на времени » 1900мс в пределах расстановок приборов 13 - 16. Область повышенных значений DA% непосредственно над отрицательными аномалиями, соответствующими отдельным участкам залежи, отмечает восстановительную зону области СДП, которая значительная по мощности. Понижение DA% над залежью на верхнем отражающем горизонте соответствует окислительной зоне области СДП. Участки ГВК отмечены максимумами DA%, а законтурные участки - относительным понижением DA%. В северной части профиля (левая часть фиг.4) в пределах расстановок приборов 3 - 6, на глубине 4-го отражающего горизонта, по распределению изменения амплитуд ОВ по всему разрезу нами определяется еще одна залежь УВ. Таким образом, фиг.3 и 4 иллюстрируют, что как по площади верхнего отражающего горизонта, приходящегося к интервалам разреза в верхней части осадочного чехла, где располагается окислительная зона областей СДП над залежами УВ, так и по разрезам сейсмопрофилей, секущим залежи УВ, есть, вопервых, возможность поиска залежей УВ с любых глубин, во-вторых, возможность поиска залежей УВ в ловушках любого типа - антиклинальных и неантиклинальных, и в-третьих, по структуре области СДП возможность определения типа флюида. Способ поиска залежей УВ по распределению динамических параметров ОВ по площади отражающих горизонтов и по разрезам профилей, отображающих в сейсмических полях самих залежей и эпигенетически измененных отложений вокруг них и над ними - в области следа диффузионного потока - позволяет производить поиск скоплений УВ, во-первых, в ловушках любого типа (антиклинального и неантиклинального), во-вторых, расположенных на любых глубинах (вплоть до 5 - 6км и больше) и, в-третьих, определять тип флюида - нефть или газ.