Спосіб визначення місцеположення перспективних на нафту та газ геологічних об’єктів за топографією геоїду
Номер патенту: 31244
Опубліковано: 15.12.2000
Текст
МПК - 6: G 01 V 7/16 СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЕПОЛОЖЕННЯ ПЕРСПЕКТИВНИХ НА НАФТУ ТА ГАЗ ГЕОЛОГІЧНИХ ОБ'ЄКТІВ ЗА ТОПОГРАФІЄЮ ГЕОЇДУ Винахід відноситься до нафтогазовидобувої галузі, у частковості, до геологогеофізичної розвідки нафтогазових родовищ. Відомим аналогом винаходу є спосіб, що використовується шведською компанією Петроскан [1], визначення перспективних на нафту та газ районів морського шельфу за аномаліями сили тяжіння, обчисленим по супутниковим радіовисотомірним (альтиметричним) вимірам висот морської поверхні. Спосіб, описаний у прототипі дозволяє виявляти області з пониженими, у порівнянні з фоновими, значеннями сили тяжіння, що відповідають розуплотненим осадовим геологічним породам й можуть бути віднесені до колекторів-накопичувачів вуглеводневої сировини. Розв'язується це шляхом виконання наступної послідовності дій з альтиметричними даними, що у цифровому вигляді розповсюджуються центрами супутникової інформації: 1. Врахування в вимірах по відомій обчислювальній схемі впливу іоносфери, вологості й сухості атмосфери на швидкість розповсюдження радіолокаційного сигналу по трасі від супутника до морської поверхні і назад, дані знаходяться у вхідному файлі вимірів. 2. Виняток з вимірів висоти морського хвилювання, приливу, вітрового згону, піднесення морської поверхні із-за течій і атмосферного тиску, дані знаходяться у вихідному файлі. 3. Розрахунок та вилучення систематичних орбітальних помилок у висотних координатах вимірів із допомогою відомого методу найменших квадратів. 4. Перетворення висот морського геоїду, отриманні в результаті обробки, що передує, до аномалій сили тяжіння певним засобом. 5. Побудова карт ізоліній аномалій сили тяжіння, 6. Виявлення по контурам ізоліній понижених значень аномалій сили тяжіння у порівнянні з навколишніми фоновими величинами. Суттєвою ознакою цього відомого засобу є застосування процедури перетворення висот геоїду у аномалії сили тяжіння, що збільшує погрішність й зменшує спроможність, що розв'язує, просторового подання перспективних геологічних структур на карті аномалій у зв'язки із тим, що одержувані значення аномалій є результатом перетворення супутникових альтиметричних вимірів за допомогою методу середньої квадратичної колокації [2], заснованого на використанні усереднених по простору кореляційних залежностей між топографічними характеристиками геоїду і гравітаційного поля. До основи винаходу поставлена задача визначити місцеположення перспективних на нафту та газ геологічних об'єктів за топографією геоїду шляхом вилучення з висот повного геоїду їх складаючих, зумовлених впливом глибинних шарів Землі, і виділенням, таким чином, верхніх нафтогазоносних шарів, забезпечити підвищення просторового дозволу та точності планового подання перспективних об'єктів на карті різностного геоїду, а також виявити райони несприятливі для скупчення вуглеводів. Суттєвість винаходу полягає у тому, що пропонуємий спосіб визначення місцеположення перспективних на нафту та газ геологічних об'єктів за топографією геоїду, включаючий використання супутникових альтиметричних вимірів, являючих собою найкоротшу відстань між ШСЗ та морською поверхнею, виконання корекції вимірів за рахунок впливу іоносфери і атмосфери на розповсюдження радіолокаційного сигналу, виняток з вимірів висот морського хвилювання та приливів, піднесень морської поверхні ізза течій та атмосферного тиску, зменшення систематичних орбітальних помилок висотних координат ШСЗ за допомогою зрівнювання вимірів в точках перетинання траєкторій за методом найменших квадратів, отримання в результаті обробки, що передує цифрового масиву висот повного геоїду, топографія якого обумовлена гравітаційним впливом всіх мас Землі, і побудова по них карти ізоліній, відрізняющийся тим, що в ньому застосовується автоматичний аналіз виявлення, фільтрування та вилучення помилкових обміряних висот по кожній траєкторії, виділяються місцеві аномалії геоїду, відповідальні за верхн і продуктивні нафтогазоносні шари земної кори шляхом вилучення з висот повного геоїду тієї їхньої частини, що обумовлена силою тяжіння тільки глибинних шарів землі та обчислюється по коефіцієнтам сферичних функцій відомої глобальної моделі геоїду, визначається порядок сферичних функцій по задаваємій глибині шару за допомогою графіка розрахованой поміж ними залежности, визначаються перспективні на нафту та газ геологичні структури по топографичним депресіям на картах ізоліній висотних різностей, для побудови яких на райони морського шельфу використовуються докладні супутникові альтиметричні дані, а для материкових областей, де альтиметричні виміри не провадяться, використовуються сглажені дані моделей геоіду. Для досягнення необхідного результату виконуються наступні дії: J. Використання супутникових альтиметричних вимірів, являючих собою найкоротшу відстань між ШСЗ та морською поверхнею. 2. Урахування впливу іоносфери, вологості та сухості атмосфери на швидкість розповсюдження радіолокаційного сигналу по трасі від супутника до морської поверхні і назад. 3. Виняток з вимірів висот морського хвилювання, приливу, вітрового згону, піднесення морської поверхні із-за течій і атмосферного тиску. 4. Фільтрування випадкового шуму вимірів відомим методом сгладжування по кожній траєкторії. 5. Виявлення і вилучення грубих помилкових радіолокаційних вимірів-викидів шляхом автоматичного аналізу зміряних висот по кожній траєкторії в межах району, що досліджується, основаного на обчисленні об'єктивного ймовірного критерію вірогідності величини окремої розбіжності між сусідніми вимірами. 6. Зменшення систематичних орбітальних помилок висотних координат ШСЗ за допомогою зрівняння вимірів в точках перетинання траєкторій за методом найменших квадратів. 7. Одержання в результаті обробки, що передує цифрового масиву висот повного геоїду, топографія якого обумовлена гравітаційним впливом всіх мас Землі. 8. Побудова карти ізоліній топографи повного геоїду одним з відомих методів. 9. Визначення порядку сферичних функцій розкладу висот геоїду по задаваємій глибині нафтогазоносного шару за допомогою графіка на фіг. 1. 10. Обчислення за коефіцієнтами сферичних функцій моделі геоїду складаючих висот, обумовлених силою тяжіння глибинних шарів Землі. 11. Отримання різностей між висотами повного геоїду, зміряними для акваторій методом супутникової альтиметрії (п. 7), і висотами глибинних складаючих, обчислених по моделі геоїду (п. 10). 12. Побудова по різностям, отриманим на попередньому кроці (п. 11), карти ізоліній різностного геоїду, топографія якого відбиває розподіл щільностних мас у верхніх шарах землі. 13. Виявлення перспективних на нафту та газ геологічних структур на морському шельфі по локальним депресіям на карті ізоліній висотних різностей (п. 12). Для материкових областей, де альтиметричні виміри не провадяться, у даному способі за допомогою глобальних моделей геоїду також забезпечується визначення перспективних на нафту та газ великомасштабних осадових басейнів. 14. Замість висот повного геоїду у п. 7, провадиться обчислення висот по всім коефіцієнтам сферичних функцій обраної моделі. 15. Побудова карти ізоліній топографії геоїду по висотам, отриманим у п. 14 (фіг. 2). 16. Визначення порядку сферичних функцій розкладу висот геоїду по задаваємій глибині нафтогазоносного шару за допомогою графіка на фіг. 1. 17. Обчислення по коефіцієнтам сферичних функцій складаючих висот геоїду, обумовлених силою тяжіння глибинних шарів Землі. 18. Одержання висотних різностей між висотами, обчисленими у п. 14 та висотами глибинних складаючих у п. 16. 19. Побудова по висотам, отриманим на попередньому кроці п. 17, карти ізоліній різностного геоїду, топографія якого відбиває розподіл різноманітних по щільності геологічних структур в верхніх шарах землі. 20. Виявлення перспективних на нафту та газ великомасштабних осадових басейнів на материках по регіональним топографічним депресіям різностного геоїду (фіг. 3). Технічним результатом, що може бути досягнутий при впровадженні винаходу, є отримання даних про місцеположення нафтогазоносних структур для будь-якого району Землі та Світового океану без попереднього виконання традиційних трудомістких і дорогих геофізичних зйомок, визначення несприятливих на скупчення вуглеводів районів, де не слідує провадити детальні дослідження для уточнення місця буріння, зменшення трудомісткості і скорочення витрат на етапі пошуку родовищ завдяки застосуванню комп'ютерних технологій прогнозування. Перелік рисунків. Фіг. 1. Графік відповідності глибини шару і порядку гармонійного розкладу топографії геоїду по сферичним функціям. По осі ординат в логарифмічному масштабі відкладені номери гармонік розкладу, що характеризують порядок та ступінь сферичних функцій моделі геоїду, по осі абсцис глибина шару у км в логарифмічному масштабі, що відраховується від поверхні геоїду. Фіг. 2. Карта топографії повного геоїду чорноморсько-каспійського регіону. Ізолінії проведені через 3 м. Карта побудована по висотам, розрахованим за допомогою коефіцієнтів сферичних функцій від 2 до 360 порядку і ступеню розкладу висот геоїду гравітаційної моделі EGM96. Відзначається загальний схил геоїду із зменшенням висот з заходу на схід більш 50 м. Фіг. 3. Карта топографії різностного геоїду чорноморсько-каспійського регіону. Карта побудована по значенням різності висот повного геоїду при п=2*360 та складаючей висот, відповідних глибинним шарам при п=2-180. - пониження топографії геоїду, співпадаючі з відомими нафтогазоносними областями (1 - Бакинський шельф, 2 - Тенгізська зона, 3 - Грозненська зона, 4 - північнозахідний шельф Чорного моря, 5 - Індоло-Кубанський прогин) та з глибоководними зонами (6). v__^ - підвищення геоїду - гірські області (7 - Гірський Крим, 8 - Кавказ). Можливість досягнення зазначеного вище технічного результату визначається сукупністю наведених дій над супутниковими даними за допомогою відомих та оригінальних комп'ютерних технологій, що дозволять отримати нові характеристики і нове призначення відомого об'єкту - гравітаційного потенціалу Землі - геоїду. На більшої частини Землі в акваторіях морів та океанів геоїд майже співпадає із водною поверхнею. Тому супутникові альтиметричні виміри є важливою інформацією для визначення топографії геоїду. Разом з тим, висоти фізичної (вільної) морської поверхні обумовлені суперпозицією як сил тяжіння геологічної природи, так і іншими негеологічними факторами (морське хвилювання, приливи, гідродинаміка водного середовища, атмосфера), що в нашої постановці відносяться до завад і повинні бути виключені. Результати вимірів висот морської поверхні відносно референц-еліпсоїду (п. 1), поправки до вимірів за рахунок вплив у середовища і обчислювальна схема їхнього врахування (п.п. 2.3) приводяться в вихідних даних у цифровому вигляді на різноманітних типах магнітних носіїв і в проводах, що до них додаються [3]. Після первинної обробки вимірів (п.п. 1-3) виконується етап редагування та точностного аналізу вимірів по п.п. 4-6. Фільтрування шумової складаючої провадиться методом сковзкого сгладжування із оцінкою остаточної середньої квадратичної помилки по кожній траєкторії (п. 4). Інтервал сгладжування обирається настільки малим, щоб автокореляційна та спектральна функції короткохвильової компоненти, що виділяється після сгладжування, відповідали білому шуму. Такий підхід до фільтрування дозволяє виділити і виключити тільки випадкову частину з вимірів та залишити топографічні варіації, що можуть бути віднесені до інформативних аномалій геоїду. Радіолокаційні альтиметричні дані із-за випадкового впливу завад на корисний сигнал ускладнені інколи грубими помилковими вимірами, подібно «викидам». В процедурі їх оцінення (п. 5) припускається, що набір різниць між сусідніми вимірами має нормальний розподіл. Тоді максимальна різниця наражається на аналіз по наступному ймовірному критерію: сумісна чи вона з іншими різницями досліджуємих траєкторії. В частковості, знаходиться чи відхилення максимальної різниці від середньої у межах довірчих границь дисперсії даного набору. В основі цього аналізу знаходиться відомий у статистиці метод виявлення і оцінки «сумнівних» вимірів з використанням об'єктивного ймовірного підходу [4]. Виявлені таким чином «викиди» виключаються або замінюються на інтерпольовані значення. Погрішність сучасних радіовисотомірних вимірів значно менш орбітальних помилок, особливо радіальних помилок висотної координати, що визначається для кожного виміру. Для зменшення останньої (п. 6) використовується статистичний метод найменших квадратів, за допомогою якого оптимальним образом мінімізуються розбіжності між зміряними висотами в точках перетинання траєкторій [5]. В результаті зрівняння визначаються поправки до вимірів для кожної траєкторії, завдяки урахуванню яких середня квадратична величина по всіх розбіжностях в точках пересічень зменшується в декілька разів. Одержані таким чином висоти повного геоїду (п. 7) вільні від завад негеологічної природи, обумовлені тільки силою тяжіння мас землі та можуть використовуватися для вирішення задачі виявлення перспективних геологічних об'єктів. Основний вклад в висоти повного геоїду вносять великомасштабні геологічні тіла, розташовані на великих глибинах і перевищують по своїй масі континенти. Тому на карті повного геоїду (п. 8), що може бути збудована за допомогою одного з відомих методів [6], локальні топографічні особливості геоїду, як правило, не виявляються на фоні планетарних довгохвильових змін. Для визначення і вилучення останніх, складаюча висот, обумовлена глибинними великомасштабними структурами, розраховується по гармонікам низьких порядків глобальної гравітаційної моделі геоїду. Визначення порядку гармоніки (п. 9) виконується по задаваємій глибині нафтогазоносного шару за допомогою графіка на фіг. 1, характеризуючого залежність між ними, виведену з рішення відомої в теорії геопотенціалу [7] гармонійної функції де г - відстань що задається від досліджуємої точки на поверхні геоїду до верхньої мєжі глибинного шару, що включає геологічні маси, обурюючі сили тяжіння та визначальні висоти геоїду; Рп (cos \\J) - полином Лежандра ступіню п; \|/ - центральний кут з центру Землі між напрямками на точку, що досліджується та масу, що обурює. Розрахунки для побудови графіка по формулі виконані за умови vj/=O, т.б. враховуються маси, що обурюють тільки у вертикальному стовпі під точкою, що досліджується, створюючи основний вклад в значення висоти геоїду. При означеній умові поліноми для всіх порядків рівні одиниці. Складаюча висоти геоїду глибинних шарів (п. 10) розраховується по коефіцієнтам сферичних функцій (гармонікам) [7] глобальних моделей геоїду, що публікуються у вигляді таблиць [8]. Діапазон порядків сферичних функцій, відповідний потужності шару від центру Землі до заданої глибини г, приймається від мінімального для використовуємо'! моделі порядку (як правило, він рівний 2) до номера, певного на кроку, що передує п. 9. Інформативна частина топографії геоїду для прогнозування нафтогазових родовищ характеризує структуру щільностних неоднорідностей верхніх шарів літосфери від латерального рівня глибинних розломів та кристалічного фундаменту земної кори включаючи нафтогазоносні шари, доступні для буріння. Після одержання різностних висот геоїду (п. 11) та побудови по них карти (п. 12), по локальним депресіям, оконтуреним ізолініями, визначаються межі перспективних на скупчення вуглеводів геологічних об'єктів (п. 13). Для континентальних областей за допомогою пропонуємого у винаході методу можуть бути одержані регіональні оцінки нафтогазоносності шляхом виявлення великомасштабних осадових басейнів. Вихідною інформацією у цьому випадку є не супутникові альтиметричні виміри, а висоти геоїду, обчислені із використанням усіх сферичних гармонік моделі (п. 14). Наступні дії (п.п. 15-20) аналогічні операціям п.п. 8-13. Просторовий дозвіл такого прогнозу менш, ніж по альтиметричним вимірам і обмежується максимальним порядком розкладу обраної моделі [9]. Можливість реалізації винаходу підтверджується практичною доступністю супутникової альтиметричної інформації та гравітаційних моделей геоїду, що розповсюджуються споживачам центрами космічних даних. 1. High resolution satellite survey bring South Atlantic into focus Intern Edition Vol 53, N 7, 1993 Pp 50,51,78 2. Papp G A comparative study on the prediction of free-air gravity anomalies by the method of leastsquares collocation - Sopron, Hungary, 1992 - 75 p - (Geod and Geoph Res Inst Reports, Geo detic series, N 1) 3. Altimeter & Microwave Radiometer ERS Products. User Manual Ref C2-MUT-A-01-IF, Version 2 2 1996 IFREMER, CERSAT, CLS 4. Справочник по вероятностным расчетам. М., Воениздат, 1970. 5. Knudsen P , Brovelli M Collinear and Cross-over Adjustment of Geosat ERM and Seasat Altimeter Data in the Mediterranean Sea Proc Euro Geophys Soc VI Gen Assembly, Wiesbaden 1991. 6. Старостенко В.И., Дядюра В.А., Легостаева О.В. О компьютерном построении геофизических карт по произвольной сети исходных данных// Геофизический журнал. 1996.- Т. 18.-№ 3.- С. 3- 11. 7. Шимбирев Б.П. Теория фигуры Земли. М.: Недра, 1975. - 432 с. 8. Rapp RH The Earth's gravity field to degree and order 180 used Seasat altimeter data, terrestrial gravity data, and other data Rep N 322 of the Ohio State Univ Columbus, Ohio, 1981, 52 p p 9. Rapp RH The relationship between mean anomaly block sizes and spherical harmonic representa tions Journ Geophys Res , v 82, 1977 P 5360-5365 Підписи винахідників: Греку Рудольф Харитонович Греку Дмитро Рудольфович 'Jp £^w Спосіб визначення місцеположення перспективних на нафту та газ геологічних об'єктів за топографією геоіду 100000 4 ч 10000 9 .' 1 s V Ч • ri о 1000 Nч s > е 1 г s ь N 10 0 2 9 s о К \ 1 0 5 ж 2 3 4 5 6 789 10 2 3 4 56789 100 «Г 2 3 4 5 6 789 1000 2 3 4 5 6 789 10000 Г л и б и н а шару, кім ФІГ. 1 Підписи винахідників: Греку Рудольф Харитонович Греку Дмитро Рудольфович Спосіб визначення місцеположення перспективних на нафту та газ геологічних об'єктів за топографією геоїду Підписи винахідників: Греку Рудольф Харитонович Греку Дмитро Рудольфович
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for determination of promising by oil and gas geological objects by topography of geoid
Автори англійськоюHreku Rudolf Kharytonovych, Hreku Dmytro Rudolfovych
Назва патенту російськоюСпособ определения местоположения перспективных по нефти и газу геологических объектов по топографии геоида
Автори російськоюГреку Рудольф Харитонович, Греку Дмитрий Рудольфович
МПК / Мітки
МПК: G01V 7/00
Мітки: геоїду, перспективних, газ, спосіб, об'єктів, визначення, топографією, геологічних, нафту, місцеположення
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-31244-sposib-viznachennya-miscepolozhennya-perspektivnikh-na-naftu-ta-gaz-geologichnikh-obehktiv-za-topografiehyu-geodu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення місцеположення перспективних на нафту та газ геологічних об’єктів за топографією геоїду</a>
Попередній патент: Спосіб консервативного лікування раку шлунку
Наступний патент: Полімерна композиція
Випадковий патент: Ізольований цирковірус свиней, композиції та способи для імунізації свиней проти цирковірусу свиней