Лекция  № 23

   Нетрадиционные  сейсмические технологии

   Традиционные  задачи нефтяной сейсмики заключаются  в сейсмическом картировании отражающих горизонтов и выделении продуктивных интервалов в разрезах скважин по данным акустики. Особенности современного развития практической геофизики состоит в переходе к задачам, связанным с изучением и диагностированием геодинамических объектов: трещинных и газонасыщенных зон, волноводов и ослабленных зон, сред со сложным напряженно-деформированным состоянием, а также переход к широкому использованию волновых методов в контроле за разработкой месторождений.

   Технология  комплексного спектрально-скоростного  прогноза

   Технология  комплексного спектрально-скоростного  прогноза (КСПП) направлена на прогнозирование  типов геологического разреза, фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллекторов и их нефтепродуктивность, базирующуюся на спектрально-временном анализе (СВАН) и псевдоакустических преобразованиях данных сейсморазведки 2D, 3D и геофизических исследований скважин (ГИС).

   Выбор спектрально-скоростных атрибутов базируется на известном теоретическом положении об изменении скорости и формы сейсмического импульса при изменении упругих свойств среды, которые связаны с изменениями литолого-фациального состава изучаемых отложений и соответственно их ФЕС.

   Изменение скорости распространения упругих  колебаний в целевых интервалах разреза, как известно, определяется в скважинах по данным АК, а в межскважинном пространстве характеризуется псевдоакустическими скоростями (жескостями, импедансами) по данным сейсморазведки ОГТ.

   СВАН-колонки  получаются путем фильтрации исходной сейсмической трассы временного куба полосовыми трехугольными двухоктавными  фильтрами с расширяющейся в  сторону высоких частот полосой  пропускания.

   Количественная  оценка энергетических спектров СВАН-колонки заключается в определении шести атрибутов (по три по осям частот и времен):

     отношение энергии высоких частот и больших времен к энергии низких частот и малых времен;

     произведение удельной спектральной  плотности энергетических частотного и временного спектров на средневзвешенные или максимальные частоту и время

   Эти атрибуты практически полностью  характеризующих изменение формы сейсмического импульса и скорость распространения продольных отраженных волн при непостоянстве литолого-фациальных характеристик нефтепродуктивных отложений и их ФЕС.

   Атрибуты  коррелируются с удельной емкостью и гидропроводностью коллекторов, а не с пористостью, эффективными толщинами, проницаемостью, потому что  такая корреляция лучше и устойчивее для продуктивных толщ, состоящих из тонких (< 5-10 м) пластов коллекторов и неколлекторов, что чаще всего и бывает в природе.

   В результате применения технологии КССП получают кубы и карты удельной емкости, гидропроводности, коэффициента нефтепродуктивности, а также карты типов геологического разреза.

   Помимо  прогнозирования типов геологического разреза и ФЕС коллекторов, технология КССП позволяет уверенно выявлять и  трассировать малоамплитудные тектонические  нарушения, в зонах которых резко  изменяются геологические характеристики пород и соответственно упругие свойства, а следовательно, форма сейсмического импульса и спектрально-временные атрибуты, независимо от амплитуды тектонических нарушений.

   Распределение гидропроводности в 3-мерном пространстве проявляется максимальными значениями в виде прерывистого пласта в средней части целевого интервала

   Технология поглощения и дисперсии скорости (ПДС)

   Метод поглощения и дисперсии скорости (ПДС) основан на эффекте сейсмической неупругости. Данный эффект заключается в аномальном увеличении в залежах (независимо от типа коллектора) поглощения и дисперсии фазовой скорости сейсмических волн, что позволяет использовать эти атрибуты в качестве индикаторов углеводородов.

   Процессы, связанные с особенностями фазового состояния углеводородов в пластовых термобарических условиях могут приводить к повышенному поглощению, изменениям скоростей, акустической жесткости и появлению дисперсии скорости в сейсмическом диапазоне частот.

   Технология  Анчар

   Технология  АНЧАР относится к новому классу технологий – технологий микросейсморазведки, которые основаны на анализе микросейсмического фона с целью поиска залежей нефти и газа. Пионером технологии прямого микросейсмического поиска нефти и газа является российская инфразвуковая технология микросейсморазведки на нефть и газ АНЧАР. Она была разработана в России, запатентована в начале, в 1992г, а затем в 1998г.

   Неоднократно  представлялась на Международных конференциях в 1993, 1999, 2005, 2006гг,

   Авторами, было показано теоретически и экспериментально:

   1) спектральная мощность фонового  микросейсмического излучения над  залежью углеводородов существенно  превышает спектральную мощность  фонового микросейсмического излучения  вне залежи углеводородов в  диапазоне частот 1 - 30 Гц (спонтанный, «легкий» эффект АНЧАР), (рисунок 8.1.53A);

   2) применение внешнего воздействия  вызывает вынужденное излучение  нефтегазовой залежи, что приводит  к резкому возрастанию спектральной  мощности микросейсмического излучения  над залежью углеводородов в  диапазоне частот 1 - 10 Гц (индуцированный, «тяжелый» эффект АНЧАР).

   Проводимые  авторами [528] исследования позволили сделать ряд эмпирических выводов о свойствах эффекта АНЧАР.

   1) Частотная полоса эффекта АНЧАР  (1-5 Гц) слабо зависит от пластовых давлений, т. е. от глубины залегания.

   2) Увеличение доли тяжелых углеводородов  в месторождении приводит к  сдвигу частотной полосы эффекта  АНЧАР в сторону более низких  частот. Иными словами, в нефтяных  залежах феномен АНЧАР проявляется на несколько более низких частотах, чем в газовых.

   Физические  модели эффекта Анчар

   В настоящее время существуют две  основные точки зрения, объясняющие  феноменологию эффекта Анчар

   1) Залежь сама является источником  микросейсм и генерирует собственные  инфразвуковые волны – нефтегазовые микросейсмы, а внешняя шумовая обстановка лишь усиливает это излучение.

   2) Окружающий сейсмоакустический  фоновый шум является исходным  широкополосным сигналом для  процесса фильтрации, а углеводородный  резервуар лишь вносит изменения в спектральную область фонового шума. 

   Технология  Низкочастотного  сейсмического зондирования

   Метод Низкочастотного Сейсмического  Зондирования (НСЗ) возник как следствие  ранее опробованной технологии DISTH, во многом аналогичной пассивному методу АНЧАР. В силу отсутствия общепринятого теоретического обоснования эффекта АНЧАР, татарстанские ученые стали проводить независимые исследования, как по феноменологии, так и по теории явления, а также по выработке комплекса технологических приемов обработки и интерпретации данных низкочастотных микросейсмических исследований.

   Авторы  технологии НСЗ объясняют спектральные аномалии в диапазоне частот 1-10 Гц фильтрацией микросейсмического поля геологической средой. Осадочный  чехол имеет преимущественно  горизонтально-слоистое строение, в котором распространяющиеся микросейсмы испытывают многочисленные отражения и преломления. Известно, что при сопоставимости длин распространяющихся волн и толщин пластов спектр сейсмических волн последних испытывает значительное селективное изменение в различных участках спектра. Для диапазона частот 2-5 Гц, в котором находится значительная часть наблюдаемых спектральных аномалий над залежами углеводородов, длина волны составляет около 1 километра, что сопоставимо с глубиной залегания продуктивных горизонтов. Таким образом, вся осадочная толща от дневной поверхности до залежи представляет собой тонкий слой с точки зрения классической сейсморазведки и неизбежно оказывает воздействие на спектр микросейсм.

   Объяснение  спектральных максимумов в технологии НСЗ осуществляется следующим образом. Естественные сейсмические шумы в неоднородной вязкой среде имеют спектр, убывающий с частотой – фликкер-шум. В силу отсутствия добротных резонансных систем, длины волн которых превышают несколько километров, происходит ограничение спектра микросейсм снизу. В результате на спектре наблюдается лишь один спектральный максимум. В случае наличия в среде высококонтрастной отражающей границы, например, связанной с нефтеносностью, в исходном спектре проявляются моды колебаний – аномалии НСЗ, которые на рисунке 8.1.59, Д2 отмечены красными стрелками.

   Проявление той  или иной моды аномалии на спектре  зависит от ряда факторов, основные из которых это геологическая  обстановка и техногенная нагруженность  территории исследования.

     Технология переобработки  данных МОГТ

   Анализ  микросейсмических колебаний, как  неотъемлемой части метода многократных перекрытий (ОГТ), основанный на исследовании вариаций спектральных компонент шумов (содержащихся на сейсмотрассах до вступления первых волн, и на концах трасс, по мере затухания кратных волн), является новым направлением в сейсмике.

   Этот  способ органично включает в себя преимущества метода многократных перекрытий, обеспечивая:

   а) множество независимых (по времени) записей в одной и той же точке приема;

   б) плотность системы наблюдений, позволяющей  вести корреляцию аномалий геодинамического шума по профилю;

   в) инициирующее воздействие на среду  в результате многократных взрывов  при проведении сейсморазведки МОГТ.

   Поскольку данными являются микросейсмические шумы, генерируемые в геологической среде, а не целевые волны, возбужденные искусственным источником, результаты являются независимыми от результатов структурной сейсморазведки.

   Нефтегазовые  залежи, будучи неустойчивыми термодинамическими системами, являются источниками повышенного уровня геодинамических шумов.

   В период с 2005 по 2007гг за рубежом стали  проводиться исследования по прогнозированию  залежей углеводородов (УВ) с помощью  локации акустической эмиссии. В  основе этих работ лежит SET (Seismic Emission Tomography). Целью ставится получение прямого изображения и нанесения на карту геометрии области проницаемости коллектора, в предположении, что проницаемость является функцией плотности трещин. В основе такого предположения лежит геомеханическая модель Земли, предсказывающая, что изменение давления флюида (например, нагнетаемого в скважину) должно привести к хрупкому разрушению гидравлически связанных трещин.

   Современные исследования изучению сейсмоакустической эмиссии, возникающей при инициирующем воздействии показывают, что при упругом воздействии сейсмическая или акустическая эмиссия усиливается, прежде всего, в нефтегазонасыщенной толще. При этом в водонасыщенной среде наблюдается минимальное изменение эмиссии. Полученный эффект наведенной эмиссии может значительно повысить надежность сейсмических и акустических исследований по обнаружению мест скопления углеводородного сырья.

   Суть  представленной технологии заключается  в том, что для анализа микросейсм в частотном диапазоне 10-200 Гц и выделения локальных участков аномально повышенной интенсивности используются участки сейсмограмм до вступления первых волн (а при длине записи более 4 с - и по концам трасс, по мере затухания кратных волн). Таким образом, из имеющихся сейсмограмм извлекается дополнительная информация без затрат на организацию и проведение полевых работ. Входными данными служат первичные материалы – сейсмограммы, полученные при работах МОВ – ОГТ.

   Лекция  № 24