Повышение точности сейсмических наблюдений на основе изучения ЗМС и учета волн-спутников в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат геолого-минералогических наук Долгих, Юрий Николаевич

• Долгих, Юрий Николаевич
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Долгих, Юрий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. КОНТРОЛЬ УСЛОВИЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ИЗУЧЕНИЕ

ЗМС В ПРАКТИКЕ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ.

1.1. Существующие подходы к проблеме и преимущества технологии многоуровневой сейсморазведки.

1.2. Обзор результатов контроля условий возбуждения и изучения

ЗМС в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки.

2. РАЦИОНАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ

ДАННЫХ, ОТНОСЯЩИХСЯ К ЗОНЕ ВЗРЫВА И ЗМС.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТОЧНОСТИ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ.

2.1. Контроль условий возбуждения по данным дополнительной приемно-регистрирующей системы.

2.2. Построение модели ЗМС и расчет поправок за ЗМС по данным дополнительной приемно-регистрирующей системы.

2.3. Точность определения параметров, характеризующих зону взрыва и ЗМС, при проведении работ по технологии многоуровневой сейсморазведки.

3. ПРОБЛЕМА ВОЛН-СПУТНИКОВ С МАЛОЙ

ЗАДЕРЖКОЙ. ВОЗМОЖНОСТЬ УЧЕТА ВОЛН

СПУТНИКОВ В РАМКАХ ТЕХНОЛОГИИ

МНОГОУРОВНЕВОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ.

3.1. Эффективность интерференционной системы МОВ-ОГТ в отношении волн-спутников возбуждаемого сигнала.

3.2. Влияние изменений формы сейсмического сигнала на точность сейсмоструктурных построений.

3.3. Математическое моделирование профиля МОВ-ОГТ с целью оценки искажений, вызванных влиянием волн-спутников возбуждаемого сигнала.

3.4. Требования к точности определения параметров модели условий возбуждения для возможности корректного учета волн спутников.

3.5. О применимости модели центрового луча при расчете зондирующего сигнала.

3.6. Об ограничениях модели идеально-упругой среды при расчете зондирующего сигнала.

3.7. Перспективные направления совершенствования технологии многоуровневой сейсморазведки.

3.8. Результаты экспериментальной обработки данных с учетом волн-спутников возбуждаемого сигнала по технологии многоуровневой сейсморазведки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности сейсмических наблюдений на основе изучения ЗМС и учета волн-спутников в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки»

Современные тенденции в экономике и технологии обеспечения прироста запасов нефти и газа [ 1 ].

Западная Сибирь по прогнозу специалистов определена в качестве региона, который в первой половине XXI века будет обеспечивать 65 % - 75 % добычи нефти в Российской Федерации и сохранит лидирующее положение в более отдаленном будущем, т.к. на ее территории сосредоточены основные объемы рентабельных ресурсов [ 3 ]. Сохранение в будущем лидирующего положения Западной Сибири обусловлено тем, что к 2020 году доля добычи нефти из новых месторождений составит 40 % от доли всех новых месторождений на территории Российской Федерации [ 3 ]. Доля Западной Сибири в добыче газа еще более велика.

Отмеченные обстоятельства позволяют обратить особое внимание планирующих органов на связь экономики и технологии обеспечения прироста запасов в специфических условиях Западной Сибири.

С учетом изменения экономико-правового механизма недропользования, при котором ^недропользователи получают в аренду от государства лицензионные участки и выполняют на них за свой счет все работы по выявлению и подготовке к промышленному освоению месторождений нефти и газа" [ 4 ], к планирующим органам, кроме государственных следует относить и экономические структуры частных компаний недропользователей.

Очевидно, что на эффективность геологоразведочных работ по мере освоения территории существенное влияние оказывает изменение параметров нефтегазопоисковых объектов, особенно их размеры, как в плане, так и по амплитуде.

На рис Л приведены гистограммы распределения нефтеперспективных ^ объектов по площади и по амплитуде, выявленных в различные периоды освоения Западной Сибири.

Согласно данным, опубликованным в монографии Н.Я. Кунина в 1981 году [ 2 ] подавляющее большинство, а именно 114 или 85.7 % из всех выявленных до 1976 года в Среднеобской области объектов имели площадь более 20 кв. км. и все 133 выявленных объекта имели амплитуду более 25 метров. ^ По данным проведенных Ю.П. Бевзенко в 1991 г. исследований, из 219 объектов, выявленных в период с 1986 по 1990 годы сейсморазведкой в различных регионах Западной Сибири, 158 или 72.1% имели площадь менее 10 кв. км, и 131 или 59.8 % амплитуду менее 15 м.

Приведенные данные красноречиво свидетельствуют о том, что Западная Сибирь находится в стадии глубокого освоения, и ее оставшиеся неосвоенными ресурсы сосредоточены в объектах, имеющих малые площадные размеры и амплитуды.

Объективно существует общая тенденция к снижению коэффициента успешности поисковых работ, который в целом по России в настоящее время находится на уровне 0.25 - 0.30 [ 5 ]. Одним из существенных факторов, определяющих снижение коэффициента успешности поисковых работ является неподтверждаемостъ объектов выявленных сейсморазведкой [ 5 ]. Основной щ причиной неподтверждаемости является низкая точность сейсморазведки.

Так, согласно данным HJL Кунина [ 2 ] среднеквадратическая погрешность случайной составляющей сейсмического метода в Среднеобской области Западной Сибири составила с 25 метров (данные до 1976 г). В этой же публикации Н.Я. Кунин приводит таблицу в которой показана зависимость вероятности правильного обнаружения структур от соотношения между среднеквадратической погрешностью сейсморазведки и амплитудами структур. ф Согласно этой таблице вероятность правильного обнаружения структур равных по амплитуде среднеквадратической погрешности составляет 0.41, это означает,

До 1976 г

С 1986 по 1990 гг.

40-J

ДД - Н. Я. Кунин 1981 г.

- Ю П.Бевзенко и др. 1991 г. (количество объектов)

30

20

10кв. км.

I I 1

10 15 20 50 100 200 400 >400 S, кв. До 1976 г

С 1986 по 1990 гг. i 1 I 1 Т-Г

10 15 20 25 30 50 75 100 200 >200 А,

Рис.1. Гистограммы распределения нефтеперспективных объектов по площади и по амплитуде, выявленных сейсморазведкой в различные периоды освоения территории Западной Сибири. что среднестатистически 59 % первые скважин, заложенных по таким данным, будут неудачными. Если погрешность сейсморазведки в два раза меньше амплитуды структуры, то вероятность ее правильного обнаружения составляет 0.66 - 0.7 это значит, что среднестатистически неудачными могут быть лишь 30-34 % первых поисковых скважин. Таким образом, повышение точности съемки в 2 раза приводит к уменьшению количества неудачных первых скважин в 1.84 раза.

Большое количество крупных и уникальных по размерам объектов обусловило на начальном этапе освоения Западной Сибири высокую рентабельность поиска с применением простейших, а нередко и весьма примитивных методик геофизических исследований. Нередко бурение первых поисковых скважин производилось без сейсмического обоснования.

Обратившись к рисунку 1 нетрудно заметить, что с 1976 по 1990 годы площадь наиболее часто встречающихся поисковых объектов уменьшилась более, чем в 7 раз, а амплитуда в 3 раза.

Накопление информации о сейсмогеологическом строении Западной Сибири и использование новых технических средств обеспечило снижение среднеквадратической погрешности в 1.7 раза, и по оценкам специалистов, в настоящее время она составляет с 15 м для районов с благоприятными условиями и с 25 м для сложных районов, характеризующихся развитием мерзлых толщ, обладающих аномальной скоростью распространения сейсмических волн.

Таким образом, если до 1976 года при точности съемки +25 м наиболее часто выявляемая структура амплитудой 50 м обеспечивалась вероятностью правильного обнаружения на уровне 0.7 , то в настоящее время при точности +15 м наиболее часто встречающаяся структура амплитудой 15 м обеспечивается вероятностью правильного обнаружения на уровне 0.41, т.е. вероятность бурения неудачных первых скважин возросла в 1.7 раза.

Уменьшение вероятности правильного обнаружения структур сейсмическим методом приводит к увеличению вероятности бурения неудачно размещенных скважин, что приводит к удорожанию поисковых работ, и к "замораживанию" финансовых вложений на срок, определяемый возможностью бурения последующих скважин. Стоимость бурения одной поисковой скважины примерно равна стоимости исследования сейсмическим методом от 300 до 900 кв. км территории. На такой территории, как правило, подготавливается к поисковому бурению один-два объекта, на которые планируется бурение от одной до пяти скважин. Не подтверждение выявленного объекта первой скважиной увеличивает стоимость поисковых работ в 1.5-2 раза.

Создавшаяся ситуация делает актуальной проблему экономически целесообразного изменения методики сейсморазведочных работ с целью повышения их точности, и на этой основе снижения риска бурения неудачных скважин.

Попытки изменения методики сейсморазведки с целью повышения ее точности ведутся постоянно, их следствием является постепенное увеличение кратности МОВ-ОГТ, которая в производственных проектах настоящего времени достигает 60, а также радикального уплотнения сети путем применения технологии трехмерных многократных наблюдений.

Применение упомянутых методик привело к значительному удорожанию сейсморазведочных работ, однако, пропорциональное повышение точности достигнуто не было.

Произошло это не случайно.

В свое время, в практике сейсморазведочных работ, выполнявшихся на территории Западной Сибири в начальном периоде освоения, сложилось стереотипное представление о несущественном влиянии ВЧР и поверхностных условий на точность результатов сейсморазведки.

Обусловлено это, по-видимому, было упомянутым выше обилием крупных ^ и уникальных объектов, обеспечивших на первом этапе высокую рентабельность поисковых работ с применением простейших технологий.

Представление о реальном положении дел стало меняться к середине 80-х годов, когда многие исследователи вопроса (Козырев B.C., Жданович В.В., Монастырев Б.В., Кондрашков В.В., Бевзенко Ю.П. и др.) убедительно доказали необходимость учета скоростных неоднородностей ВЧР для повышения ^ точности результатов, и предложили свои подходы к решению проблемы [6-12].

Постепенно и не в массовом объеме на этапе обработки стал применяться учет аномалий ВЧР по данным стандартной системы наблюдений МОВ-ОГТ. Распространение получили методы обработки волн первых вступлений, интерактивная коррекция аномалий, использование времен и эффективных скоростей для замещения неоднородного слоя.

К середине 90-х, годов учет ВЧР тем или иным способом по данным стандартного МОВ-ОГТ применялся уже достаточно широко, однако сама технология сейсморазведочных работ не изменилась принципиальным образом в сторону увеличения объема информации об объектах ВЧР.

Постепенно возник разрыв между реальной точностью результатов сейсморазведки и теми требованиями, которые предъявлялись заказчиками исполнителям работ. щ, В настоящее время, хотя положение с фондом перспективных объектов резко изменилось в сторону их уменьшения в несколько раз, технология полевых работ и методы учета ВЧР по своей сути остались на уровне конца 80-х годов. Именно поэтому, до сих пор практически все работы проектируются без выполнения исследований верхней части разреза. В редких случаях выполняются небольшие объемы опытных работ, а в основном учет влияния верхней части разреза производится (если производится) по материалам ф стандартных систем наблюдений МОВ-ОГТ по той или иной технологии [13

22].

Однако применение самых совершенных технологий и программ учета ВЧР, при дефиците информации о самом искажающем объекте, в принципе не может обеспечить точности, необходимой для подготовки малоамплитудных и малоразмерных объектов к глубокому бурению, следствием чего является снижение эффективности поисковых работ.

В течение ряда лет на территории Западной Сибири, и особенно в регионах развития мерзлых толщ, выполнялись исследовательские работы, показывающие возможность радикального повышения точности сейсморазведки.

В 80-е годы большое значение для совершенствования методики, технологии и способов обработки данных, имели работы производственного объединения "Тюменнефтегеофизика" (ТНГФ), где в 1985 г. была организована специальная опытно-методическая партия № 20 (начальник - Бевзенко Ю.П.).

В 1992 г. результаты работ ОМП-20 были обобщены в форме методического руководства "Методика изучения и учета влияния неоднородностей верхней части разреза при сейсморазведке" (разработчик -Бевзенко Ю.П.) [23], где изложены основные принципы проектирования и контроля качества работ, подходы к выбору методики обработки данных.

Упомянутые научные изыскания были продолжены после преобразования ОМП-20 в "дочернюю" фирму ТНГФ - инновационное предприятие АО "ГЕРУС", ставшее в 1996 г. самостоятельной фирмой ЗАО "ГЕРУС" (генеральный директор - Бевзенко Ю.П., заместитель генерального директора по НИР - Долгих Ю.Н.).

Новый этап исследований начался в 1998 г., когда была образована научно-производственная фирма "Сейсмические технологии" (директор - Бевзенко Ю.П., главный геофизик - Долгих Ю.Н.).

Учредителями ОАО НПФ ^Сейсмические технологии" выступили ОАО "СибНАЦ" (генеральный директор Брехунцов A.M.) и ЗАО ТЕРУС" (генеральный директор Бевзенко Ю.П.)

Большое содействие на начальном этапе становления организации оказала Администрация ЯНАО.

В итоге под научным руководством Бевзенко Ю.П. и на основе ряда изобретений, сделанных в ходе предшествующих работ [24-27], был создан аппаратурно-методический комплекс многоуровневой сейсморазведки.

В основе методики, используемой в комплексе, лежит способ сейсмической разведки, предусматривающий одновременное применение нескольких систем наблюдений для исследования разных глубинных этажей геологического разреза. В качестве основного технического средства реализации методики лежит транспортер сейсмических приемников, ^ обеспечивающий быстрое перемещение по профилям приемных систем любой сложности, предназначенных для изучения верхней части разреза.

Аппаратурно-методический комплекс многоуровневой сейсморазведки представляет собой дополнительную приемно-регистрирующую систему, выполненную в виде буксируемой сейсмической косы, постоянно соединенной с сейсмостанцией, размещенной на вездеходном транспортном средстве. Дополнительная система предназначена для приема и регистрации / сейсмических волн, возбуждаемых при работе с основной приемной системой, при этом она обеспечивает не только повышение точности сейсмоструктурных построений, но и контроль за исполнением условий проекта.

Термин и,многоуровневый* (предложен Бевзенко Ю.П.) предполагает существование нескольких уровней наблюдения и изучения свойств среды, при этом каждому уровню ставится в соответствие система наблюдений, параметры которой (диапазон удалений, шаг пунктов приема) оптимальны с точки зрения ц решения задач данного уровня [28-34]. и

Основной принцип обработки данных в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки состоит в последовательном сверху вниз изучении и учете основных аномалиеобразующих объектов ВЧР.

При этом статические поправки, выработанные для вышележащего объекта (уровня! являются априорными для нижележащего.

Можно выделить 4 уровня наблюдения и изучения свойств среды, при этом корректность решения задач каждого последующего уровня находится в прямой зависимости от полноты данных, полученных на предыдущих уровнях.

1-й уровень - зона взрыва.

Задача данного уровня - метрологический контроль взрыва, включающий определение вертикального времени, скорости между точкой взрыва и дневной поверхностью, фактической глубины погружения заряда.

2-й уровень - зона малых скоростей

Задача уровня - построение модели ЗМС, расчет поправок за ЗМС.

3-й уровень - толща мерзлоты.

Задача уровня - построение модели приповерхностной и (или) реликтовой мерзлоты, расчет поправок за мерзлоту.

4-й уровень - глубинные геологические объекты

Задача - построение моделей глубинных геологических объектов.

Совместная обработка материалов основной и дополнительной системы наблюдений (в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки) обеспечивает построение детальной сейсмогеологической модели верхней части разреза и корректировку на ее основе первичных сейсмограмм основной системы с целью приближения их к форме, отвечающей требованиям теории обработки.

Учет всех этих данных при обработке материалов основной приемной системы обеспечивает существенное повышение точности сейсмоструктурных построений.

Первый опытно-промышленный образец разработанного аппаратурного комплекса применен на Северо-Часельской площади, которая характеризуется очень сложными поверхностными условиями и малыми амплитудами нефтегазоперспективных объектов [35].

Сложность строения верхней части разреза в районе работ, расположенном на водоразделе к востоку от п. Старый Уренгой, обусловлена наличием зоны малых скоростей мощностью до 30 м и двух слоев мерзлоты мощностью до 200 ф м, разделенных межмерзлотным таликом толщиной до 150 м.

На исследуемой площади выполнено более 600 км 32-кратного MOB ОГТ по технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки.

Полученный сейсмический материал был обработан по стандартной технологии, т.е. без применения дополнительной информации. При этом среднеквадратическая невязка (с данными бурения) структурной карты по сеноманскому ярусу, определенная по 18 скважинам, составила + 15 м. Затем была выполнена обработка с использованием материалов дополнительной системы наблюдений, предусмотренной технологией многоуровневой сейсморазведки. При этом была построена детальная сейсмогеологическая модель верхней части разреза и получены данные по фактическим глубинам взрывов.

Среднеквадратическая погрешность соответствующей структурной карты иг по сеноманскому ярусу составила + 7 м .

Одновременно осуществлен контроль условий возбуждения сейсмических волн, в результате которого выявлено завышение фактических глубин взрывов в указанных первичной документации в среднем на 30 %.

В настоящее время на Северо-Часельской площади пробурено еще 4 разведочных скважины. Предельные невязки бурения с картой, полученной по технологии многоуровневой сейсморазведки, не превысили 7 м.

Таким образом, производственным примером, подкрепленным последующей проверкой бурением, показана возможность более чем двукратного повышения точности за 10-15 % стоимости сейсморазведочных работ.

Опираясь на отмеченное выше стоимостное равенство между бурением одной разведочной скважины, исследованием по обычной сейсмической технологии 300 - 900 кв. км. площади и вероятностью бурения неудачных скважин при обычной точности, можно сделать вывод, что обеспечение двукратного повышения точности снизит риск неудачного бурения первых скважин в 1.7 раза, что может обеспечить значительное повышение эффективности поисковых работ.

Уникальным аспектом технологии многоуровневой сейсморазведки, помимо метрологического контроля условий возбуждения, изучения и учета скоростных неоднородностей ВЧР (ЗМС и мерзлоты), является принципиальная возможность корректного решения такой "тонкой" задачи, как учет изменений формы сейсмического сигнала, обусловленных влиянием волн-спутников с малой задержкой [36-39].

Если проблема учета скоростных неоднородностей ВЧР обсуждается в настоящее время достаточно широко, практикуются и демонстрируются разнообразные методические приемы учета ЗМС и мерзлоты, то тема корректного учета изменений формы сейсмического сигнала практически не поднимается.

Причина, по-видимому, заключаются в том, что на фоне других не вполне разрешенных проблем, связанных с неоднородностями ВЧР, искажения, связанные с изменениями формы сейсмического сигнала представляются несущественными.

Действительно, по сравнению с другими искажающими сейсмоструктурные построения факторами ВЧР эффекты изменения формы сейсмического сигнала - достаточно малы.

Однако технология многоуровневой сейсморазведки позволяет резко повысить точность учета скоростных неоднородностей ВЧР.

Кроме того, повышение точности сейсморазведочных работ является объективной необходимостью и следует ожидать усложнения и совершенствования как технологии полевых работ, так и способов обработки данных.

Точность результатов сейсморазведочных работ, в этом случае, будет определяться как точностью учета скоростных неоднородностей ВЧР, так и эффектами, связанными с изменениями формы сейсмического сигнала.

Отсюда, учет изменений формы сейсмического сигнала в недалеком будущем может оказаться актуальной проблемой на пути дальнейшего повышения точности сейсморазведочных работ.

Именно из таких соображений, помимо обзора технологии и опыта метрологического контроля условий возбуждения и изучения ЗМС, значительный акцент в данной диссертационной работе сделан на проблеме волн-спутников с малой задержкой и на возможности решения этой проблемы в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки.

Научная новизна работы состоит в обосновании возможностей и преимуществ многоуровневой сейсморазведки, как точного и эффективного метода контроля условий возбуждения, изучения ЗМС, учета волн-спутников возбуждаемого сигнала, и, как следствие, повышения точности сейсморазведочных работ.

На защиту в рамках этой диссертационной работы выносятся следующие положения: преимущества многоуровневой сейсморазведки по сравнению с традиционными методами контроля условий возбуждения и изучения ЗМС; методические приемы обработки данных, относящихся к зоне взрыва и ЗМС; количественные оценки обусловленных искажающим влиянием ^ волн-спутников погрешностей времен, эффективных скоростей, структурных построений; теоретическое обоснование точности определения параметров, характеризующих зону возбуждения и ЗМС, необходимой для корректного учета волн-спутников; теоретические доказательства и практические свидетельства возможности корректного учета волн-спутников в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки.

Фактический материал диссертации составляют изложенные в соответствующих отчетах результаты производственных работ, выполненных при непосредственном участии автора (в должности главного геофизика ОАО НПФ "Сейсмические технологии") в 1998-2003 гг. на 11 площадях, расположенных в различных районах севера Тюменской области.

Частично использовались материалы отчетов ОМП-20 производственного объединения "Тюменнефтегеофизика" (начальник партии - к.г.-м.н. Бевзенко Ю.П.).

Исследования, касающиеся вопросов точности определения ключевых параметров, рациональной технологии обработки данных, проблем волн-спутников возбуждаемого сигнала - планировались и выполнялись автором самостоятельно, научным консультантом являлся к.г.-м.н. Бевзенко Ю.П.

Апробация работы - основные результаты, излагаемые в диссертации, докладывались на: геолого-геофизической научно-практической конференции ЗапСибОЕАГО (19-20 апреля 2000 г.), геолого - геофизической научно -практической конференции ТюменьОЕАГО (16-17 октября 200! г.), совещании-семинаре по теме "Проблемы качества и эффективности геофизических исследований, выполняемых на территории Ямало-Ненецкого автономного ч* округа", организованном Администрацией ЯНАО (г. Салехард, 10-11 октября

2002 г.).

Материалы, включенные в состав диссертационной работы, опубликованы ** в 11 статьях, докладах и тезисах.

Благодарности.

Автор выражает искреннюю признательность Ю.П. Бевзенко за его поддержку, а также замечания и советы, позволившие существенно повысить качество диссертационной работы.

Реализация работы была бы невозможной без активной поддержки Сибирского научно-аналитического центра в лице А. М. Брехунцова, Ю. М. Ильина, А. П. Корикова и Администрации Ямало-Ненецкого автономного округа в лице С. В. Гмызина и С. Г. Кекуха.

Диссертационная работа состоит из 3 глав и заключения.

В первой главе содержится обзор проблем с контролем условий возбуждения и изучением ЗМС в традиционной практике сейсморазведочных работ и обоснование преимуществ технологии многоуровневой сейсморазведки; приводятся обобщенные данные, характеризующие условия возбуждения и ЗМС - по результатам пятилетнего опыта применения многоуровневой сейсморазведки.

Во второй главе излагается сформировавшаяся за годы применения многоуровневой сейсморазведки технология обработки данных, относящихся к зоне взрыва и ЗМС; приводятся теоретические расчеты и практические доводы, обосновывающие точность параметров, определяемых по данным дополнительной системы наблюдений.

Самая значимая в данной работе третья глава целиком посвящена проблеме волн-спутников с малой задержкой и возможности решения данной проблемы в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки.

В заключении содержится краткий итог обобщений и исследований, ^ выполненных в рамках диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Долгих, Юрий Николаевич

ВЫХОД

AJfp /вход

3.9)

Под волной-помехой в нашем случае понимается волна, эффективная скорость которой на времени to отличается от эффективной скорости целевой волны. к

Nk = X Pi - нормирующий к "1" характеристику коэффициент, равный i = 1 сумме весов элементов интерференционной системы, что при равенстве амплитуд сигнала и помехи на входе системы МОВ-ОГТ соответствует кратности "к".

Pi = {Pi-., Рк} - веса элементов интерференционной системы, для МОВ-ОГТ имеющие смысл отношений амплитуд помехи и сигнала на базе наблюдения. f - частота (0,1,2,. гц.)

Ti = { Ti,. Тк } - приращения времени помехи между 1-ми i-м элементом системы МОВ-ОГТ. Для кратной волны-помехи Ti можно определить как разность времен годографов кратной и целевой волны, наблюденных на времени to.

3.10) to - двойное время пробега до целевой границы, Li,.Lk - дистанции, формирующие ОГТ, Уц - скорость целевой волны, Укр - скорость кратной волны.

Представленная в координатах {H(f ), f } - такая характеристика является весьма удобной для оценки эффективности интерференционной системы, т.к. рассчитывается по конкретным параметрам системы наблюдений, с учетом кинематики и амплитуды сигнала и помехи.

Недостатком описанного способа расчета является упомянутое допущение о монохроматическом характере колебаний, т.к. реальные сейсмические колебания являются квазигармоническими, имеют ограниченную длительность и ограниченный спектр. По этой причине частотные характеристики рассчитывались не по формуле 3.8, а методом математического моделирования процесса интерференционного суммирования импульсов постоянного затухания, временные сдвиги между которыми определялись по закону остаточного годографа, а частота последовательно менялась от 2 до 100 гц. Для каждого значения частоты определялась максимальная амплитуда суммарного колебания - Афпомеха, а затем рассчитывался аргумент характеристики H(f)= Афпомеха / А(1)сигнал.

В качестве модели входного сигнала использовался импульс Пузырева.

Теперь следует остановиться на подходе к оценке эффективных скоростей волн-спутников возбуждаемого сигнала.

При расчете характеристики направленности интерференционной системы МОВ-ОГТ, для количественной оценки скорости полнократно - отраженной волны, соответствующей to однократно-отраженной, часто используется так называемый способ to/2. Суть способа состоит в следующем: по вертикальному спектру эффективных скоростей ОГТ однократно-отраженных волн определяются значения скоростей, соответствующие временам to и to/2. После этого полагают скорость кратной волны на времени to равной скорости отраженной волны на времени to/2.

Если применить указанный принцип к схеме формирования зондирующего сигнала, то получится примерно следующее правило: эффективная скорость кратной волны, являющейся спутником однократной с временем to, равна скорости однократной волны с временем to - dt, где dt - временная задержка сигнал-спутник.

Теперь, задавшись конкретными значениями временных задержек сигнал-спутник, значениями to опорных сейсмических горизонтов, скоростным законом Voir, и параметрами системы наблюдений (минимальное и максимальное удаление, кратность) можно в определенном частотном диапазоне рассчитать частотные характеристики направленности системы МОВ-ОГТ снять для конкретных частот значения характеристики, рассчитать их обратные значения, и тем самым оценить степень подавления интерференционной системой соответствующей волны-спутника.

Так, на рис.3.1.3 показаны частотные характеристики направленности системы МОВ-ОГТ при различных временных задержках (dt) сигнал-спутник для уровня горизонта Б. Необходимый для определения эффективных скоростей сигнала и волн-помех априорный скоростной закон Voir (to), значения минимального и максимального удаления, кратность, to опорных сейсмических горизонтов - были использованы по опыту работ одной из сейсмических партий на Северо-Часельской площади (район Старого Уренгоя).

Расчеты были произведены для 3-х опорных сейсмических горизонтов - Г, М, Б при 4-х значениях временной задержки сигнал-спутник - 20,40, 80,160 мс.

Ниже в виде таблицы представлены результаты расчета степени подавления помех (волн-спутников) в диапазоне частот 10 -100 гц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Актуальность темы диссертации обусловлена имеющей место тенденцией повышения требований к точности результатов сейсморазведочных работ на фоне постоянного уменьшения амплитуд и площадей вводимых в эксплуатацию перспективных объектов. Западная Сибирь находится в стадии глубокого освоения, и ее оставшиеся неосвоенными ресурсы сосредоточены в объектах, имеющих малые площадные размеры и амплитуды. Создавшаяся ситуация делает актуальной проблему экономически целесообразного изменения методики сейсморазведочных работ с целью повышения их точности и на этой основе снижения риска бурения неудачных скважин.

Многоуровневая сейсморазведка представляется наиболее теоретически обоснованным и экономически предпочтительным направлением изменения технологии полевых сейсморазведочных работ.

Научная новизна работы состоит в обосновании возможностей и преимуществ многоуровневой сейсморазведки, как точного и эффективного метода контроля условий возбуждения, изучения ЗМС, учета волн-спутников возбуждаемого сигнала, и, как следствие, повышения точности сейсморазведочных работ.

В работе изложены основанные на 5-летнем опыте применения технологии многоуровневой сейсморазведки методические приемы обработки данных, относящихся к зоне взрыва и ЗМС.

Обоснована точность определения параметров, характеризующих зону возбуждения и ЗМС, необходимая для корректного учета волн-спутников в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки.

Рассмотрены варианты методик полевых работ, обеспечивающих возможность корректного учета волн-спутников.

Разработана и адаптирована в известную обрабатывающую систему SDS-РС программа учета волн-спутников по заданной модели условий возбуждения.

Приведены теоретические и практические (по результатам опытной обработки данных) свидетельства возможности корректного учета волн-спутников в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки.

Показано, что изменение формы сейсмического сигнала оказывает заметное влияние на точность и однозначность получаемых результатов.

Показано, что технология многоуровневой сейсморазведки позволяет точно, оперативно, с минимальными экономическими и техническими затратами контролировать условия возбуждения, изучать строение ЗМС, учитывать изменение формы сейсмического сигнала - для материалов основного вида работ МОВ-ОГТ.

Экономический эффект технологии - в снижении числа неудачных скважин, вследствие повышения точности результатов сейсморазведочных работ на основе получения дополнительной информации.

Повышение точности и достоверности, основанное на учете изменений формы сейсмического сигнала (в пакете непосредственного изучения и учета влияния ВЧР по технологии многоуровневой сейсморазведки) является важным условием успешного решения задач выявления и картирования малоразмерных малоамплитудных объектов в сложных поверхностных условиях северных районов.

Основные научные результаты диссертационной работы.

1. Впервые (для практики наземных сейсморазведочных работ) разработана методика учета изменений формы зондирующего сигнала на основе изучения ЗМС и метрологического контроля условий возбуждения, являющаяся углублением разработки технологии многоуровневой сейсморазведки.

2. Выполнена обоснованная количественная оценка влияния волн-спутников на точность структурных построений - для реальных поверхностных условий северных районов.

3. Теоретически обоснована точность определения параметров, характеризующих условия возбуждения и ЗМС, необходимая для корректного учета волн спутников.

4. Приведены теоретические доказательства и практические (по результатам опытной обработки) свидетельства возможности корректного учета изменений формы зондирующего сигнала - в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки.

5. Разработана и адаптирована в обрабатывающую систему SDS-PC программа учета изменений формы зондирующего сигнала на основе модели условий возбуждения.

Практическая и научная значимость диссертационной работы.

1. Разработанные методические приемы способствовали повышению точности и надежности результатов при выполнении работ по технологии многоуровневой сейсморазведки.

2. Технологические разработки автора позволили внедрить в практику наземных сейсморазведочных работ МОВ-ОГТ методику учета изменений формы сейсмического сигнала.

3. Результаты исследований составили базу для дальнейшего совершенствования технологии многоуровневой сейсморазведки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Долгих, Юрий Николаевич, 2004 год

1. Брехунцов А.М., Бевзенко Ю.П. Об экономике и технологии поисков нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири / Геология нефти и газа. 2000 г. - № 3. - с. 58-62.

2. Кунин НЛ. Подготовка структур к глубокому бурению для поисков залежей нефти и газа. М., Недра, 1981.- 304 с.

3. Назаров В.И., Наливкин В.Д., Сверчков Г.П. (ВНИГРИ). Экономическая оценка ресурсов нефти и газа в России. /Геология нефти и газа. 1997 г. № 10, с.15-25.

4. Немченко Н.Н, Зыкин МЛ., Порос кун В.И., Гутман И.С. Проблемы оценки промышленных запасов нефти и газа в России, // Геология нефти и газа. 1998 г. №4с.4-9.

5. Плотников А.А., Медведев Н.Ф., Плотников Д.А. К методике оценки результатов и планирования геолого-поисковых работ. // Геология нефти и газа. 1997 г. № 7, с.39-42.

6. Козырев В.С., Королев В.К. Определение и коррекция статических поправок в методе многократного профилирования при наличие протяженных неоднородностей. //Обзор ВИЭМС, Региональная разведочная и промысловая геофизика, М., 1979,с.66-70.

7. Жданович В.В., Монастырев Б.В., Борисов Г.Б., Шаталов Г.Г. Способы и методика решения кинематических задач сейсморазведки в условиях сложного строения ВЧР. //Труды 28 Международного геофизического симпозиума. Балатонсемеш, Венгрия. 1983., с.219-235.

8. Монастырев Б.В. Оптимизация глубинных построений по площади на основе подбора модели ВЧР. //Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири. Тюмень. 1985., с.43-45.

9. П.Кондрашков В.В. Теория и методика эллиптической развертки отражений (ЭРО) для построения временных разрезов в сложных сейсмогеологических условиях. //Автореферат дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1986.

10. Бевзенко Ю.П. Особенности методики сейсморазведочных работ на нефть и газ в районах развития криолитозоны. //Геокриологические исследования в арктических районах. Международный симпозиум СССР. Ямбург, 1989 г. Выпуск 4. с.122-129.

11. Спасский Б.А., Митюнина И.Ю. Использование первых волн в сейсморазведке методом отраженных волн для изучения верхней части разреза. //Разведочная геофизика, 5\1992, Геинформмарк.

12. Козырев B.C., Королев Е.К. Интерактивная методика коррекции статических поправок для условий сложного строения ВЧР. //Геофизика, 3/1993, с.13-19.

13. Близнецов М.Т. Исключение реакции верхней части разреза по сейсмограммам общего пункта приема. //Геофизика 5/1997., с.32-37.

14. Гинодман А.Г. Об изучении ВЧР при сейсморазведочных работах 2D и 3D. //Геофизический вестник, 8\1999, с.15-18.

15. П.Захарова Г.А., Колесов С.В., Потапов О.А., Иноземцев А.Н. Определение среднечастотной компоненты остаточных статическихсдвигов сигналов по фрагментам отраженных волн. //Геофизика, № 1 2000, стр.19-24.

16. Логовской В.И., Говоров С.С. Повышение достоверности сейсморазведочных данных в зонах развития многолетнемерзлых пород // Геофизический вестник. ЕАГО, № 2 2000 г., с. 8-13.

17. Лаврик А.С., Гениогга А.Н. Интерпретационный подход к учету неоднородностей ВЧР при обработке 2D- и ЗО-сейсморазведки ОГТ на территории Западной Сибири. //Геофизика, 1/2001, с.61-63.

18. Монастырев Б.В., Козак В.Б., Базаев А.И., Монастырев В.Б. Технология учета приповерхностных неоднородностей и результаты ее применения на севере Западной Сибири. //Геофизика 5/2002., с. 15-20.

19. Гинодман А.Г., Тимофеев В.В. Об изучении ВЧР при площадных работах МОГТ. //Геофизический вестник 8/2002., с.5-8., ВНИИгеофизика.

20. Иоспа В.М., Баринова Е.А., Васильев В.В., Игуменов В.М. Применение современных методов учета скоростных аномалий с целью повышения достоверности структурных построений. //Геофизика спец. вып. 2002 г., с. 13-16.

21. Бевзенко Ю.П. Методика изучения и учета влияния неоднородностей верхней части разреза при сейсморазведке (методическое руководство). //Тюмень: ПО Тюменнефтегеофизика АО Герус, 1992 г.

22. Бевзенко Ю.П. "Способ сейсмической разведки". Патент РФ № 1323989, кл. G01V1/16, опубл. 1987 г., бюлл. № 26.

23. Бевзенко Ю.П. "Транспортер сейсмических приемников". Патент РФ № 2096811, кл. G01V1/16, опубл. 1997 г., бюлл. № 32.

24. Бевзенко Ю.П. "Сейсмоприемник". Патент РФ № 2092873, кл. G01V1/16, опубл. 1997 г., бюлл. № 28.

25. Бевзенко Ю.П., Брехунцов А.М., Долгих Ю.Н., Кориков А.П. Станция взрывного пункта. Патент РФ № 2142149 кл. G01V1/104, опубл. 1999 г., бюлл. № 33.

26. Бевзенко Ю.П., Брехунцов А.М., Долгих Ю.Н. Результаты производственного применения технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки. Геолого-геофизическая научно-практическая конференция ЗапСибОЕАГО, Тюмень, 2000 г., Тезисы докладов и выступлений.

27. Бевзенко Ю.П., Долгих Ю.Н. О проблеме объективной оценки точности сейсморазведочных работ. Геолого-геофизическая научно-практическая конференция ТюменьОЕАГО, Тюмень, 2001 г., Тезисы докладов и выступлений.

28. Бевзенко Ю.П., Долгих Ю.Н. Верное оружие геолога многоуровневая высокоточная сейсморазведка. Журнал "Территория НЕФТЕГАЗ", № 4, 2003.

29. Бевзенко Ю.П., Брехунцов А.М., Долгих Ю.Н. Результаты производственного применения технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки. Журнал "Нефть и газ", № 1,2002.

30. Бевзенко Ю.П., Долгих Ю.Н. Многозональная обработка сейсмических данных в сложных поверхностных условиях. Международная конференция и выставка в г. Санкт-Петербург, 1995. Тезисы докладов, т.З.

31. Долгих Ю.Н. Эффективность интерференционной системы МОВ-ОГТ в отношении волн-спутников возбуждаемого сигнала. Журнал "Нефть и газ", № 2, 2001.

32. Долгих Ю.Н. О возможности учета волн-спутников возбуждаемого сигнала в рамках технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки. Геолого-геофизическая научно-практическая конференция ЗапСибОЕАГО, Тюмень, 2001. Тезисы докладов и выступлений.

33. Долгих Ю.Н. Влияние изменений формы сейсмического сигнала на точность сейсмоструктурных построений. Журнал "Нефть и газ", № 2, 2003.

34. Палагин В.А., Попов АЛ., Дик П.И. Сейсморазведка малых глубин. //Москва, "Недра", 1989 г., 300 е., ил.

35. Сейсморазведка. Справочник геофизика, т.4. Под ред. И.И. Гурвича, В.П. Номоконова.

36. Шернфф Р., Гелдарт JL Сейсморазведка: В 2-х т. Т.1. Пер. с англ. М.: Мир, 1987,448 е., ил.

37. Шерифф Р., Гелдарт JI. Сейсморазведка: В 2-х т. Т.2. Пер. с англ. М.: Мир, 1987, 400 е., ил.

38. Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. //Москва, "Недра", 1980 г.

39. Потапов О.А. Технология полевых сейсморазведочных работ. //Москва, "Недра", 1987 г. 309 е., ил.

40. Гальперин Е.И. К вопросу о влиянии дневной поверхности и верхней части разреза на характер и структуру сейсмограмм. Сб. "Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн", вып.7. ЛГУ, 1964 г.

41. Авакян А.Н., Гасанов В.А. О влиянии зоны малых скоростей на структуру сейсмограмм отраженных волн. //Разведочная геофизика, вып. 28. Москва, "Недра", 1968 г., с.3-5.

42. Гамбурцев А.Г., Кузнецов В.В., Исаев В.С. О возможности определения фильтрующих свойств верхней части разреза. В кн.: Модели реальных сред и сейсмические волновые поля. //Москва, "Наука", 1967 г., с.209-220.

43. Кузнецов В.В., Гамбурцев А.Г. Методика регистрации прямых продольных волн на поверхности и во внутренних точках среды. В кн.: Модели реальных сред и сейсмические волновые поля. //Москва, "Наука", 1967 г., с.197-219.

44. Чернявский В.Е. Использование частотных характеристик направленности сейсмического излучателя для определения динамических параметров отраженных волн. Разведочная геофизика, вып.91. М.: Недра, 1980 г., с.7-12.

45. Сейсморазведка: Справочник геофизика. (2 том) Под ред. В.П. Номоконова. //Москва, "Недра", 1990 г., 400 е., ил.

46. Сейсморазведка: Справочник геофизика. (1 том) Под ред. В.П. Номоконова. //Москва, "Недра", 1990 г., 336 е., ил.

47. А.Н.Телегин. Методика сейсморазведочных работ MOB и обработка материалов. Л.: Недра, 1991 г. - 239 е.: ил.