Андрей Низьев, Игорь Керусов, к.г.-м.н., ЕвгенийПетров, «ПетроАльянс Сервисис Компани Лимитед»
Сегодняочевидно, что влияние технологий площадной сейсморазведки (3D сейсморазведки)на технологии разведки и разработки углеводородных месторождений превзошло все,даже самые оптимистичные прогнозы. Так, благодаря ее использованию, преждевсего, увеличилось значение такого важного показателя, как процент успешногобурения, существенно возросла извлекаемость сырья и т.д. Все это в результатекардинально скорректировало экономические показатели добычных проектов, сделалоих более привлекательными для недропользователей. Кроме того, 3D сейсморазведкавпервые предоставила геологам, геофизикам и промысловикам возможность получатьинформацию о строении среды в межскважинном пространстве, формируемую порезультатам динамического анализа сейсмического волнового поля, проводимого набазе точной скважинной информации.
Ужена протяжении не одного десятка лет задачи, возникающие при эксплуатацииуглеводородных месторождений, практически не претерпевают изменений.Предложенные в последние годы специалистами методы решения этих задач,базирующиеся в основном на сейсморазведке 3D, и по сей день можно отнести квполне эффективным. В то же время все более жесткие требования к надежностиполучаемых геофизиками результатов, обусловленные, прежде всего, увеличениемсложности строения коллекторов и верхней части разреза, не всегда могут бытьудовлетворены в полной мере. Кроме того, технологии площадной сейсморазведкиограничены физическими пределами сейсмических методов. Данные обстоятельстваобъясняют тот факт, что сегодня внимание исследователей все чащесосредотачивается на других методах, позволяющих описывать пласты болеедетально.
Смомента первого использования многокомпонентная сейсморазведка (3С) динамичновнедряется в производство. По мере развития самой технологии и накопления опытаее использования к исследователям приходит более глубокое пониманиевозможностей многокомпонентных измерений, приводящее к расширению сферыприменения 3С-данных. Безусловно, речь не идет о полной заменемногокомпонентными работами «классической» однокомпонентной сейсморазведки напродольных волнах при решении большинства производственных задач. Таких,например, как выделение структур. Применение уникальной информации, получаемойпри многокомпонентной сейсморазведке 3С, выходит далеко за рамки решения задачструктурных построений. В этом случае мы говорим об информации, характеризующейвнутреннее строение резервуара. Т.е. о внутренних характеристиках резервуара,способных обеспечить не только детальное понимание структуры, но и успех егодальнейшей эксплуатации.
Насегодняшний день многоволновая сейсморазведка уже занимает свою обособленнуюнишу на мировом рынке геофизических услуг. С ее помощью решается целый спектрпроблем, которые невозможно решить посредством «классической» сейсморазведки набазе только продольных волн.
Извсех существующих методов многоволновой сейсморазведки наиболее широкоераспространение получил метод, использующий отраженные обменные волны. Практикапоказывает, что с точки зрения сокращения временных и экономических затрат навыполнение работ его применение наиболее целесообразно для решения большинствапоставленных геологических задач.
Впервую очередь в силу того, что работы на обменных волнах не требуют никакихдополнительных затрат. Они используют направленную вниз продольную Р-волну собменом, изменяющую в самой глубокой точке проникновения свой тип на восходящуюпоперечную S-волну. Тем самым для возбуждения обменной волны требуется лишьисточник продольных волн, а для регистрации — приемники для поперечных волн.Т.е. при многокомпонентных работах, возбуждая продольные волны, регистрируется,помимо продольных волн, поле обменных волн, содержащее в себе информацию опоперечных волнах.
Вполнезакономерно, что одновременно с преимуществами обменные волны имеют и ряднегативных аспектов. Прежде всего, это асимметрия пути луча PS-волны,являющаяся следствием различия величин скоростей сейсмической волны на путивниз и вверх. В первом случае это скорость продольной волны, а во втором —поперечной.
Крометого, обменные волны, по сравнению с продольными и поперечными, лучшепрослеживаются в ином диапазоне удалений и для них важны другие волны-помехи.
Дляпоперечных волн характерно сильное поглощение в верхней разуплотненной частиразреза и присущие S-волнам очень низкие скорости. Это предопределяет большиевеличины статических поправок, которые в ряде случаев невозможно определить сприемлемой точностью.
Приработе с данными обменных волн, в отличие от продольных, сложной задачейявляется разделение этапов обработки и интерпретации. Это связано с тем, чтообработка является многоитерационным процессом, и по результатам каждойитерации обработки и последующей интерпретации данных строится модельраспределения упругих параметров в среде. На следующем этапе обработкипостроенная модель выполняет функции входных параметров, обеспечивая тем самымвсе большее уточнение кинематической модели.
Дополнительнымфактором, усложняющим использование сейсмических методов на базе обменных волн,является неустойчивость и несамодостаточность процесса обработки иинтерпретации полученных данных. Это требует привлечения априорной информации ораспределении скоростей продольных и поперечных волн в среде.
Однаковсе же преимущества от практического использования методов многокомпонентнойсейсморазведки в значительной степени компенсируют имеющиеся трудности работы собменными волнами. Остановимся коротко на основных из них.
Получениеповерхностей акустически слабоконтрастных для продольных волн, но ссущественными изменениями для поперечных волн
Разрезыразных типов волн отображают несколько различные свойства геологической среды,поэтому формирующиеся волновые пакеты отличаются даже при оптимальных длякаждого типа волн условиях наблюдения. Добавление в анализ сдвиговой компонентыувеличивает информативность регистрируемого сейсмического волнового поля. В немпроявляются новые, не видимые в области РР-волн геологические объекты, авидимые объекты включают дополнительные кинематические и динамическиехарактеристики (рис. 1).
/>
Вряде случаев в поле продольных волн (например под газовой шапкой) формируетсязона тени, и построение структурных поверхностей не представляется возможным.На поперечную волну, в отличие от продольной, насыщение практически неоказывает влияния, предоставляя тем самым возможность структурных построений вгазонасыщенных интервалах.
Добавление дополнительных параметров при интерпретации
Преждевсего следует говорить о добавлении скоростей продольной и поперечной волн, атакже динамики поперечной волны. Такая информация необходима для устойчивогорешения задач прогнозирования литологии, коллекторских свойств продуктивныхпластов, оценки насыщения и типа флюида. Использование методов динамическогоанализа сейсмических полноволновых данных, в частности AVO-анализа по обменнымволнам, позволяет производить прогноз песчанистости и пористости продуктивныхпластов (рис. 2). Степень достоверности прогноза с использованием динамикиобменной волны высока. Как видно из представленного на рис. 2 примера,коэффициент корреляции результатов прогноза по сейсмическим данным соскважинными данными высок. Это объясняется тем, что динамика обменной волнынесет в себе информацию о поперечных волнах, отражая внутренние характеристикиколлектора, его строения.
/>
Разделениев волновом поле эффектов, связанных с насыщением и изменением внутреннегостроения коллектора за счет совместного использования AVO-анализа дляпродольных и обменных волн
Различныевариации в коллекторе, связанные с изменением свойств или изменением насыщения,формируют различные динамические эффекты в волновых полях продольных и обменныхволн. Опираясь на различные характерные особенности в поведении динамикипродольных и обменных волн, можно выделять и разделять различные эффекты.Например, проводить так называемую разбраковку «ярких пятен», формирующихся вполе продольных волн. Кроме того, данная возможность повышает достоверностьполучаемых результатов.
Привлечениепоперечных волн позволяет определять несколько иные свойства коллектора, чемтолько по продольным волнам. В результате сочетание продольных и поперечныхволн позволяет извлечь ту информацию, которая недоступна каждой из них вотдельности.
Интерпретация соотношения Vp/Vs
СоотношениеVp/Vs, полученное путем анализа времени прохождения продольной и обменной волнчерез одноименный интервал разреза между выделенными реперами в волновых поляхразличных типов волн, в основном используется при обработке. Однако егоприменение возможно и для прогноза литологии. Например, определения соотношенияглинистости и песчанистости исследуемого интервала. В этом случае следуетучитывать, что получение информации о распределении Vp/Vs в конкретномпласте-коллекторе становится невозможным в силу интегрального характераповедения функции Vp/Vs.
Получение информации о строении верхней части разреза
Вусловиях, когда на многих хорошо изученных территориях объектами поискаявляются малоамплитудные поднятия и краевые части месторождений, точноевосстановление структурной поверхности глубоких горизонтов становитсячрезвычайно важной задачей. Обычно препятствием здесь является высокаяизменчивость свойств относительно тонкого, с точки зрения традиционных методовсейсморазведки, интервала отложений в верхней части разреза, искажающаяреальные структурные планы. Оборудование для многокомпонентных работ позволяетиспользовать методику полевых наблюдений волнового поля с любым сколь угодномалым шагом между точечными датчиками. Эта особенность обеспечивает детальноерасчленение волнового поля в ВЧР и достижение высокой кратности (рис. 3). Такиеволновые поля продольных и обменных волн содержат информацию о распределении скоростейпродольных и поперечных волн на малых глубинах, в условиях вечной мерзлоты. Ееиспользование позволяет достигать точной временной геометрии горизонтов верхнейчасти и детально восстановливать значения скоростей продольной и поперечнойволн (рис. 4).
/>
Регистрацияполного волнового поля
Порезультатам работ исследователи получают все проекции волнового поля (X, Y, Z).Известно, что, имея полное волновое поле, можно выделять или подавлять любойтип волн — продольную, обменную или поверхностную. Разработанные алгоритмыадаптивной фильтрации избавляют от поверхностных волн. При этом сама адаптивнаяфильтрация не только является единственным инструментом борьбы с поверхностнымиволнами, но и не искажает динамику отраженных волн в конусе поверхностных волн.Подавление поверхностных волн на ближних выносах для продольных волн расширяетполезный диапазон удалений.
/>
Расширение спектра сигнала полезных волн
Использованиеоборудования нового поколения на основе технологии микроэлектромеханическихсистем (МЭМС) характеризуется постоянной во всем диапазоне амплитудной ифазовой характеристиками, что расширяет динамический диапазон. Кроме того,точное восстановление вектора поляризации, присущее такому оборудованию, даетчеткое изображение с высокой разрешенностью. Зачастую качество продольных волнвыше, чем качество сигнала, получаемого при использовании стандартных группприемников.
Повышение производительности съемки за счеттехнологичности используемого оборудования
Припроведении полевых работ используются точечные датчики, более универсальные какпо характеристикам, так и по размерам. Шаг между датчиками определяетсярешаемыми задачами и составляет, как правило, 5 м или 10 м. В итоге отказ отгруппирования существенно сокращает объемы транспортируемого оборудования.
Исследование анизотропии, ориентации и плотноститрещин
Исследованиетрещиноватых коллекторов базируется на изучении поляризации поперечных волн.Поляризация возникает в результате взаимодействия поля поперечных волн соструктурой трещиноватости в породе и приводит к расщеплению поперечной волны набыструю и медленную волны. Подвергая горизонтальные компоненты обменной волны Xматематической ротации, определяется поляризация поперечной волны. Направлениявекторов быстрой и медленной волн указывают на направление трещин, а разностьмежду быстрой и медленной волной — на их количество, т.е. плотность трещин.
Следуетзаметить, что проведение подобного анализа возможно и с помощьюоднокомпонентной сейсмической съемки, но для этого ее необходимо проводить наоснове специально спроектированной и довольно дорогой, по сравнению смногокомпонентными работами, съемки. Кроме того, было установлено, чтоизмерение компонент поперечных волн дает значительно более надежный результат.На ряде месторождений резкие изменения свойств трещиноватости предполагаютключевые изменения в свойствах коллекторов, контролирующих движение флюидов, которыебыло бы трудно или даже практически невозможно прогнозировать только поскважинным данным.
Всевышеперечисленные преимущества многоволновой регистрации точечными датчикамиочевидны и общепризнанны. Опыт практического применения данной технологии вусловиях Западной Сибири доказывает ее эффективность в реальных условиях.Включение результатов работ в объемную геологическую модель месторожденияпоказывает, что в этом случае уточняются параметры продуктивных резервуаров иожидается повышение эффективности разведки и разработки залежей углеводородов(рис. 5).
/>
Всилу недостаточных объемов проведенных работ сегодня остается открытым вопроспромышленного внедрения и определения реального места многоволновойсейсморазведки в последовательности работ по построению геологической моделиместорождений на современном этапе. Наиболее сдерживающим моментом такоговнедрения является относительно более высокая стоимость работ. Однако можнообоснованно предположить, что данный фактор будет преодолен уже в ближайшиегоды. Динамичное накопление опыта и демонстрация уникального информационногонаполнения геологической модели в совокупности с непрерывно проводимымсовершенствованием оборудования, методов обработки и интерпретации, безусловно,приведет к бурному росту объемов многокомпонентных съемок.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.oilcapital.ru/