Разработка методики выделения и использования сейсмических волн от дизъюнктивных нарушений с целью повышения надежности и детальности их картирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат технических наук Твердохлебов, Данила Николаевич

• Твердохлебов, Данила Николаевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Твердохлебов, Данила Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ДИЗЪНКТИВНЫЕ НАРУШЕНИЯ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ.

1.1. Геологические представления о дизъюнктивных нарушениях.

1.2. Сейсмогеологические характеристики ДН и их проявление в сейсмическом волновом поле.

1.3. Дифрагированные волны от ДН.

1.4. Дуплексные волны от ДН.

1.5. Построение сейсмических изображений среды.

ГЛАВА 2. ОБЗОР МЕТОДОВ СЕЙСМИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ ДН

2.1. Способы выделения ДН в процедурах сейсмической миграции.

2.2. Способы выделения ДН по мигрированным сейсмическим изображениям.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫДЕЛЕНИЯ ДН ПО ДИФРАГИРОВАННЫМ И ДУПЛЕКСНЫМ ВОЛНАМ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ СЕЙСМОМОДЕЛИРОВАНИЯ.

3.1. Дифрагированные и дуплексные волны на различных сортировках сейсмических трасс.

3.1.1. Дифрагированные волны на подборках ОПВ, ОСТ, РУ и на суммарном разрезе.

3.1.2. Дуплексные волны на подборках ОПВ, ОСТ, РУ и на суммарном разрезе.

3.2. Процедуры для ослабления зеркальной компоненты волнового поля.

3.3. Миграция незеркальной компоненты волнового поля.

3.4. Опробование методики на модельных данных.

ГЛАВА 4. ОПРОБОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ НА

РЕАЛЬНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ.

4.1. Примеры использования незеркальной компоненты поля в условиях горизонтально-слоистого залегания отражающих границ.

4.2. Пример использования незеркальной компоненты поля в условиях негоризонтального залегания отражающих границ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики выделения и использования сейсмических волн от дизъюнктивных нарушений с целью повышения надежности и детальности их картирования»

Ведущую роль в приросте разведанных запасов нефти и газа играет сейсмическая разведка. В общемировых запасах нефти и газа начинают преобладать неантиклинальные ловушки УВ, среди которых значительное место принадлежит комплексным структурно-тектоническим, литолого-тектоническим и тектонически экранированным ловушкам сложного типа, связанным по своему генезису с развитием дизъюнктивных нарушений. Важнейшими задачами становятся: достоверное определение положения дизъюнктивных нарушений, в том числе субвертикальных и малоамплитудных, потенциально связанных с зонами трещиноватости; оценка влияния дизъюнктивных нарушений на распределение емкостных характеристик коллекторских толщ, их экранирующей или проводящей роли. Вопрос выделения и картирования дизъюнктивных нарушений приобретает актуальность при построении детальных геологических моделей месторождений и становится важным условием их успешной разработки и эксплуатации.

С момента появления метода отраженных волн возникла проблема выделения и прослеживания дизъюнктивных нарушений. В благоприятных сейсмогеологических условиях при наличии динамически выраженных опорных отражающих границ вопрос выделения нарушений решается, в основном, путем анализа волновой картины лишь отраженных волн. В современной сейсморазведке существует значительное количество подходов, направленных на выделение дизъюнктивных нарушений, однако основную информацию о нарушениях геологического разреза несут сейсмические волны, образованные в зонах, приуроченных к дизъюнктивным нарушениям -дифрагированные, а иногда и дуплексные волны.

Наличие (выделение) в сейсмическом поле волн, образованных в зонах дизъюнктивных нарушений, является прямым признаком определения (существования) дизъюнктивных нарушений в геологической среде. Их использование является путем к повышению детальности геологического разреза по данным сейсморазведки с целью достоверного выделения разномасштабных дизъюнктивных нарушений - от макроразломов регионального уровня до микронарушений, смыкающихся с трещиноватостью.

Цель работы

Целью работы является исследование и разработка методики выделения и совместного использования сейсмических волн от дизъюнктивных нарушений для повышения геологической эффективности изучения дизъюнктивных нарушений и улучшения надежности локализации плоскостей сместителей по данным сейсморазведки.

Основные задачи исследований:

1. Анализ современного состояния методов изучения дизъюнктивных нарушений сейсморазведкой МОВ, возникающих на них сейсмических волн, и определение эффективности и путей усовершенствования существующих методик изучения дизъюнктивных нарушений.

2. Исследование на основе математического моделирования основных характеристик сейсмических волн, возникающих на дизъюнктивных нарушениях.

3. Разработка методики разделения зеркальных и незеркальных (рассеянных) компонент волнового поля, связанных с дизъюнктивными нарушениями.

4. Создание графа обработки 2Д и ЗД незеркальных данных для повышения качества выделения дизъюнктивных нарушений.

5. Опробование предложенной методики и графа обработки на модельных и реальных сейсмических данных в различных геологических условиях.

Методы исследования

К методам исследования относятся: законы формирования и распространения дифрагированных и дуплексных волн, их кинематические и динамические характеристики миграция волн, образованных на ДН, с целью повышения качества выделения нарушений математическое моделирование для изучения характеристик дифрагированных и дуплексных волн обработка сейсмических данных реальных месторождений, находящихся в различных сейсмогеологических условиях, с целью повышения качества выделения ДН на основании использования волн, образованных в зонах ДН.

Научная новизна:

1. Разработан способ выделения малоинтенсивной незеркальной информации, связанной с дизъюнктивными нарушениями, на фоне интенсивной энергии отраженных волн от границ с различными наклонами при помощи пространственной фильтрации на этапе домиграционной обработки.

2. Впервые доказано, что в случае нормального расположения сместителя дизъюнктивного нарушения относительно отражающих границ, кинематика дуплексных волн близка к кинематике краевых дифрагированных волн, и они могут быть использованы, как и дифрагированные, в качестве незеркальной компоненты.

3. Разработана методика и граф совместного использования дифрагированных и дуплексных волн на основе их совместной миграции после суммирования и дополнительной постмиграционной обработки горизонтальных срезов для повышения качества выделения дизъюнктивных нарушений.

4. Получены новые результаты от использования незеркальной информации применительно к 2Д модельным и ЗД реальным данным сейсморазведки на отдельных площадях Западной Сибири, Тимано-Печоры и юга России, позволившие выделить дизъюнктивные нарушения малой амплитуды даже при неявных относительных сдвигах отражающих границ.

Основные защищаемые положения:

1. Разработанная методика и модернизированный граф обработки, обеспечивающие предварительное ослабление зеркальных компонент волнового поля и использование остаточных незеркальных компонент для выделения и прослеживания дизъюнктивных нарушений.

2. Способ определения параметров миграции и постмиграционной обработки незеркальных данных ЗД сейсморазведки, позволяющий повысить помехоустойчивость выделения дизъюнктивных нарушений на горизонтальных срезах.

3. Полученные новые геологические результаты на основании обработки с применением разработанной методики данных сейсмомоделирования и реальных данных, позволяющие повысить надёжность выделения малоамплитудных дизъюнктивных нарушений.

Практическая значимость

Уверенное картирование дизъюнктивных нарушений по сейсмическим данным позволяет повысить качество выделения потенциальных геологических нефтегазонасыщенных объектов, детальность сейсмогеологических моделей месторождений, определения фильтрационно-емкостных характеристик и достоверность схемы разработки месторождений.

Разработанная методика выделения волн, образованных в зонах дизъюнктивных нарушений, позволила реализовать возможность совместного использования дифрагированных и дуплексных волн и сформировать новый граф обработки сейсмических данных, ориентированный на выделение дизъюнктивных нарушений. Методика полностью осуществима в рамках традиционных процедур математического обеспечения для обработки сейсмических данных и может быть использована в работе сервисных геофизических и нефтяных компаний. Разработанные методические приемы выделения и картирования дизъюнктивных нарушений использованы в практике работ ООО "Парадайм Геофизикал".

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях: VIII Международная научно-практическая конференция «Геомодель», Геленджик, 2006; Всероссийская конференция молодых специалистов «Геоперспектива», Москва 2007; 71 Международная научная конференция EAGE, Амстердам, 2009; XI Международная научно-практическая конференция «Геомодель», Геленджик, 2009; Всероссийская конференция молодых специалистов «Геоперспектива», Москва 2010; XII Международная научно-практическая конференция «Геомодель», Геленджик, 2010.

Публикации

По диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 135 страниц, в том числе 81 рисунок. Список литературы включает 69 наименований, в том числе 32 на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Твердохлебов, Данила Николаевич

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Сделан анализ современного состояния методов изучения ДН сейсморазведкой MOB, определены пути усовершенствования существующих сейсмических методик изучения ДН и требования к ним.

2. На основе математического моделирования показана возможность использования дуплексных волн в качестве незеркальной компоненты, как и дифрагированных волн, для построения сейсмических изображений ДН.

3. Разработана методика выделения незеркальной компоненты волнового поля на фоне интенсивных отраженных волн перед миграцией, основанная на предварительной оценке наклонов отражений по суммарным разрезам/кубам или разрезам/кубам РУ и применении к ним последующей пространственной фильтрации.

4. Даны рекомендации по выбору минимальной апертуры миграции для фокусировки незеркальных компонент волнового поля.

5. Предложено использовать полосовую фильтрацию применительно к горизонтальным срезам кубов незеркальной компоненты с целью ослабления следов систем наблюдений и высокочастотных шумов.

6. Разработана методика и граф обработки 2Д и ЗД данных, включающие выделение незеркальных компонент волнового поля на фоне регулярных отраженных волн, использование совместной миграции дифрагированных и дуплексных волн после суммирования или миграции этих волн по отдельности и постмиграционную обработку выходных данных. Методика включает общедоступные, известные стандартные процедуры, существующие во всех известных системах обработки сейсмических данных, что облегчает ее практическое применение.

7. Геологическая эффективность и достоверность предложенной методики показана на 2Д модельных и ЗД реальных данных на отдельных площадях Западной Сибири, Тимано-Печоры и юга России. Использование незеркальных компонент волнового поля позволило подтвердить охватывающие большой стратиграфический диапазон ДН, выделяемые по другим сейсмическим признакам, и обнаружить неизвестные ранее .малоамплитудные,, охватывающие меньшие стратиграфические диапазоны ДН, а также малые седиментационные тела в виде палеорусел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Твердохлебов, Данила Николаевич, 2011 год

1. Берзон И.С. О некоторых вопросах кинематики распространения дифрагированных сейсмических волн. "Тр.Геофиз.ин-та АН СССР", 1950, №9 (136), с. 67-83.

2. Воскресенский Ю.Н. Построение сейсмических изображений. Учебное пособие для вузов. М.: РГУ нефти и газа, 2006. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975.

3. Гольдин С. В. Динамический анализ изображений в сейсмологии: Геология и геофизика, 1987, 28, 2, с. 84 90.

4. Горняк З.В, Костюкевич A.C., Линк Б., Мармалевский Н.Я. , Мерщий В.В. , Роганов Ю.В. , Хромова И.Ю. Изучение вертикальных неоднородностей с использованием миграции дуплексных волн, Технологии Сейсморазведки Тверь, 2008, №1, с. 3-13.

5. Епинатьева A.M. О некоторых типах дифрагированных волн, регистрируемых при сейсмических наблюдениях. "Изв. АН СССР. Сер. геоф. и географ.", 1950, т. 14, с. 89-95.

6. Забродин В.Ю. Системный анализ дизъюнктивов. М.: Наука, 1981. Завалишин Б.Р. О размерах участка границы, формирующего отраженную волну. Прикладная геофизика, 1975, 77, с. 67-74.

7. Клем-Мусатов К.Д. Теория краевых волн и ее применение в сейсмике, Новосибирск: Наука, 1980.

8. Козлов Е.А. Миграционные преобразования в сейсморазведке, 1986, М., Недра.

9. Козлов Е.А. Модели среды в разведочной сейсмологии -Тверь: Издательство ГЕРС, 2006.

10. Костюкевич A.C., Мармалевский Н.Я., Горняк З.В., Роганов Ю.В., Мерщий В.В. Конечно-разностное моделирование дуплекс волн, отраженных от субвертикальных границ: Геофизический журнал, 2001, 23, 3, с. 110-114.

11. Кузин A.M. О некоторых особенностях интерпретации волновых полей в зонах разрывных нарушений (продольные волны), Геофизика, 2001, №4.

12. Кузнецов O.JL, Чиркин И.А., Курьянов Ю.А., Шленкин С.И. , Арутюнов C.JL, Дыбенко В.П., Рогоцкий Г.В. Сейсмоакустика пористых и трещиноватых геологических сред: В 3 т. Т.З, М.: "Центр информационных технологий в природопользовании", 2007, с. 434.

13. Луценко Б. Н. Интерпретация сейсмических волн в сложных средах. М.: Недра, 1987.

14. Птецов С.Н., Матусевич В.Ю., Калугин A.A., Птецов P.C., Твердохлебов Д.Н. Интерпретация кубов сейсмических атрибутов волн при геологическом моделировании пластов. Технологии Сейсморазведки. Тверь, 2007, №1, с. 56-62.

15. Пузырев Н. Н. Интерпретация данных сейсморазведки методом отраженных волн. Л., Гостоптехиздат, 1959.

16. Рапопорт М. Б. Автоматическая обработка записи колебаний в сейсморазведке. М., Недра, 1973.

17. Старобинец А.Е. Использование дифрагированных волн в сейсморазведке. Обзор. Региональная разведочная и промысловая геофизика. М., ВИЭМС, 1978.

18. Тарасов Ю. А., Шленкин С. И., Раевский Ю. Г., Лавриненко А. Б. и др. Трансформация волнового поля по алгоритму ФПВ: Грозный, ГНИ, ВИНИТИ, 3053деп. 1985.

19. Твердохлебов Д.Н, Козлов Е.А. Сравнение методов изучения рассеянных волновых полей и разработка методики локализации нарушений геологического разреза. Научно-практическая конференция и выставка Геомодель, тезисы докладов, 2009.

20. Твердохлебов Д.Н, Королев Е.К.Практика использования 1-ой зоны Френеля в сейсморазведке. Научно-практическая конференция и выставка Геомодель, тезисы докладов, 2009.

21. Шалимов Б. П. Использование цифрового моделирования для изучения сложнопостроенных структур (методические рекомендации). Тр. НВ НИИГГ. Саратов, 1983, с. 8-28.

22. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: В 2-х т. Т.2. Обработка и интерпретация данных. М.: Мир, 1987.

23. Bahorich M., Farmer S. 3-D seismic discontinuity for faults and stratigraphie features: The coherence cube. The Leading Edge, 1995, 14, p.1053-1058. Baysal E., Kosloff D.D., Sherwood J.W.C. Reverse time migration. Geophysics, 1983,48, p. 1514-1524.

24. Berryhill J.R. Diffraction response for nonzero separation of source and receiver. Geophysics, 1977, v.42, №6, p. 1158-1176.

25. Chang W. F., McMechan G. A. Three-dimensional acoustic, pre-stack, reversetime migration: Geophys. Prosp, 1990, №38, p. 737 755.

26. Claerbout J. F. Coarse grid calculations of waves in inhomogeneous media with applications to delineation of complicated seismic structure. Geophysics, 1970, № 35, p. 407-418.

27. Dengliang G. Volume texture extraction for 3D seismic visualization and interpretation. Geophysics, 2003, №. 4, p. 1294-1302.

28. Deregowski S. M. Common-offset migrations and velocity analysis. First Break, 1990, №8, p. 225-234.

29. Farmer P.A., Jones I.F., Zhou H., Bloor R.I., Goodwin M.C. Application of reverse time migration to complex imaging problems. First Break, 2006, 24, p. 6573.

30. Favretto-Cristini N., Cristini P, and Eric de Bazelaire. What is a seismic reflector like? Geophysics, 2009, № 1, p. T13-T23.

31. Gersztenkorn A., and Marfurt K. Eigenstructure-based coherence computation as an aid to 3-D structural and stratigraphic mapping. Geophysics, 1999, 64, p. 14681479.

32. Gulunay N. FXDECON and complex Wiener prediction filtering, 56th Annual Internat. Mtg., SEG, Expanded Abstracts, 1986, p. 279-28.

33. Hail D., Hill N.R., Stefani J. Imaging salt with turning seismic waves: Geophysics, 1992, 57, p. 1453-1462.

34. Hakami, A., and Marfurt, K.J. Curvature attributes and seismic interpretation: Case study from Fort Worth Basin, Texas: USA, SEG 74th Ann. Int. Mtg., 2004, Expanded Abstracts, p. 2-8.

35. Hilterman P.J. Three-dimensional seismic modeling. Geophysics, 1970, № 6, p.1020-1037.

36. Hilterman PJ. Amplitudes of seismic waves-quick look. Geophysics, 1975, № 5, p.745-762.

37. Jin S., Xu S., Walraven D., One-return wave equation migration: Imaging of duplex waves, 76th Ann. Internat. Mtg., 2006, SEG. Expanded Abstract, p. 23382341.

38. Marmalevskiy N., Roganov Y.,Gornyak Z., Kostyukevych A., Mershchiy V. Migration of Duplex Waves: 75th Ann. Internat. Mtg., SEG., 2005, Expanded Abstract, p. 2025-2028.

39. McMechan G.A. Migration by extrapolation of time-depended boundary values. Geophhys. Prosp., 1983, 31, p. 412-420.

40. Sheriff, R.E. Nomogram for Fresnel-zone calculation, Geophysics, 1980, V 45, p. 968-972.

41. Taner M., Kochler F., Sheriff R. Complex seismic trace analysis — Geophysics, 1979, №6, p. 1041-1063.

42. Taner M. Turhan, Fomel S, Landa E, Separation and imaging of seismic diffractions using plane-wave decomposition SEG/New Orleans 2006 Annual Meeting Abstracts.

43. Trorey A.W. A simple theory for seismic diffractions. Geophysics, 1970, №5, p. 762-784.

44. Yilmaz, O. Seismic data analysis. Soc. Expl. Geophys., 2001.

45. Zavalishin, B.R. Difraction problems of 3D seismic imaging. Geophysical

46. Prospecting, 2000,V 48, p. 631-645.