Технология построения объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, доктор технических наук Сысоев, Анатолий Петрович

• Сысоев, Анатолий Петрович
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Сысоев, Анатолий Петрович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВЧР НА ОЦЕНКИ

КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН.

1.1 .Факторизация модели коррекции волнового поля по условиям приема и возбуждения.

1.2. Проблема неединственности решения задачи разделения поверхностных и глубинных факторов.

1.3.Численный метод оценки устойчивости решения.

1.4. Анализ искажений кинематических параметров, обусловленных неоднородностью ВЧР.

1.5. Доопределение модели коррекции статических поправок

1.6. Влияние рельефа на оценки кинематических параметров отраженных волн.

1.6.1. Компенсация рельефа до суммирования.

1.6.2. Компенсация рельефа после суммирования.

1.7. Оценивание остаточных сдвигов для задачи коррекции статических поправок.

1.8. Выводы.

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ФАКТОРНОЙ МОДЕЛИ КОРРЕКЦИИ

ДИНАМИКИ ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН

2.1. Эффект «зигзаг».

2.2. Эффект «зигзаг» в системах наблюдений 3D.

2.3. Дефекты линеаризации мультипликативной модели.

2.4. Анализ результатов.

Глава 3. СОВМЕСТНАЯ КОРРЕКЦИЯ СТАТИЧЕСКИХ ПОПРАВОК ПО СИСТЕМЕ 2D, 3D ДАННЫХ.

3.1. Объяснительная модель невязок вертикальных времен.

3.2. Модель совместной коррекции статических поправок.

3.3. Декомпозиция решения задачи совместной коррекции статических поправок

3.4. Кинематическое согласование временных разрезов.

3.5. Анализ сходимости процесса коррекции низкочастотных составляющих.

3.6. Особенности задачи согласования произвольных систем наблюдения (2D, 3D).

3.7. Выводы.

Глава 4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТРУКТУРНЫХ

ПОСТРОЕНИЙ.

4.1. Априорная структурная модель.

4.2. Линеаризованное представление уравнения средней скорости.

4.3. Подбор скоростной модели.

4.3.1. Модель интервальных скоростей.

4.3.2.Модель парной линейной регрессии.

4.3.3. Проверка гипотезы вертикальной неоднородности среды

4.4. Совместный учет данных сейсморазведки и бурения при структурных построениях.

Ф 4.5. Статистическая параметрическая интерполяция.

4.6. Выводы.

Глава 5. ТЕХНОЛОГИЯ И ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ

РЕГИОНАЛЬНЫХ СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.

5.1. Объемная сейсмогеологическая модель.

5.2. Мегионский региональный проект.

5.2.1. Описание исходных данных

5.2.2. Подбор скоростной модели.

5.3. Самотлорский региональный проект.

5.3.1.Состав и объёмы сейсмических данных.

5.3.2. Формирование базы данных по скважинам.

5.3.3. Проблемы использования данных сейсморазведки в условиях резкой изменчивости ВЧР.

5.3.4. Эффективность использования данных сейсморазведки для структурных построений по Самотлорскому ЛУ.

5.4 Общие принципы формирования региональных сейсмогеологических моделей.

5.5. Выводы.

Глава 6. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЧНЫХ

СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ.

6.1. Опытно-производственные исследования на акватории р.

6.2. Региональный профиль Карлики-Усть-Вах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология построения объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки»

Объектом исследования настоящей работы являются способы обработки и интерпретации данных сейсмических исследований МОГТ на предмет создания региональных геолого-геофизических моделей осадочных бассейнов.

В связи с тем, что основные перспективы поддержки объемов добычи на освоенных территориях связаны с прогнозом нефтеносности новых горизонтов разреза, уточнением моделей эксплуатируемых залежей и открытием малоразмерных объектов, резко возрастают требования к полноте использования геолого-геофизической информации и достоверности прогнозных моделей.

Общеизвестно, что осадочные бассейны представляют сложные системы, в которых свойства «локальных» геологических тел (объектов исследования) закономерным образом взаимосвязаны со свойствами «крупных» (региональных) геологических тел. Поэтому региональные геологические модели играют важную роль в изучении общих закономерностей генезиса и распределения залежей углеводородов, оценке перспектив территории, отдельных геологических комплексов и планировании геологоразведочных работ.

Несмотря на высокую эффективность результатов сейсмических исследований в изучении геологического строения осадочных бассейнов, данные сейсморазведки при решении региональных задач используются преимущественно только для целей структурных построений. Между тем временные сейсмические разрезы МОГТ представляют собой модель импульсной характеристики среды, т.е. по содержанию являются одной из форм отображения изучаемого объекта. Огромный пласт визуальной информации, содержащейся в неформализованных особенностях волнового поля, количественной и качественной связи данных ГИС с элементами волнового поля не используется при построении региональных моделей среды.

В предшествующее десятилетие рост эффективности сейсморазведочных работ и, соответственно, результатов сейсмической интерпретации, обеспечивался внедрением нового поколения технических средств регистрации наблюдений, интерактивных систем обработки и интерпретации сейсмических материалов. Однако успех решения геологических задач не в меньшей степени обеспечивается эффективностью моделей, используемых при обработке и интерпретации сейсмических данных. В первую очередь следует отметить модели, описывающие влияние неоднородности верхней части геологического разреза на динамические и кинематические параметры волнового поля.

Применяемая в настоящее время модель поверхностно-согласованного искажения кинематических и динамических параметров волнового поля является существенным упрощением реальной ситуации. Даже для равнинной территории Западно-Сибирской плиты сейсмогеологические условия верхней части разреза (ВЧР) изменяются в широких пределах, поэтому условия, определяемые указанной моделью, в большей или меньшей степени не выполняются повсеместно. Для успеха в практической деятельности важно уметь оценивать ограничения модели и иметь более широкий спектр технических решений учета влияния ВЧР, выбор которых осуществляется на основе лучшего соответствия конкретным сейсмогеологическим условиям.

На основании вышесказанного актуальность исследования определяется необходимостью построения региональных геологических моделей методами комплексной интерпретации данных сейсмических и скважинных наблюдений на основе выполненных теоретических исследований и с учетом возможностей современных информационно-вычислительных систем.

Цель исследований - повышение достоверности и увеличение полноты извлечения информации по результатам сейсмических исследований путем разработки технологии построения региональных объемных сейсмогеологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки (усовершенствования существующих методик и моделей учета влияния поверхностных неоднородностей, кинематического согласования сейсмических и скважинных данных; разработки новых методик выполнения сейсмических исследований на акваториях внутренних водоемов, разработки алгоритмов и программного обеспечения).

Задачи исследования

1. Разработать технологию построения объемных сейсмогеологических моделей для крупных нефтегазовых провинций на основе кинематического согласования результатов разномасштабных сейсмических исследований с данными бурения.

2. Разработать численные методы коррекции искажений волнового поля, обусловленных неоднородностью верхней части разреза, для повышения достоверности интерпретации кинематических и динамических параметров отраженных волн.

3. Адаптировать методику выполнения сейсмических исследований МОГТ с использованием пневматических источников и донных кос для акваторий рек и оценить ее эффективность по сравнению с результатами наземной сейсмической съемки.

Фактический материал и методы исследования.

Исследования базировались на фактическом материале при выполнении производственных и тематических работ с проверкой точности прогноза по результатам последующего бурения. В работе использовались апробированные математические методы линейной алгебры, Фурье-анализа, разложения Тейлора, статистической интерполяции, линейной минимизации, численного моделирования, а также современные компьютерные системы обработки и интерпретации сейсмических данных.

Теоретической основой для решения задачи кинематического согласования разномасштабной сейсмической информации являются численные методы решения систем линейных уравнений на определение условного минимума. Разработанный пакет программ опробован при формировании обобщающих сейсмических проектов для ряда нефтяных компаний: ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Самотлорнефтегаз», ОАО «Нижневартовское нефтедобывающее предприятие» и других с общим объемом сейсмического материала более 40 ООО км. С 1998г. метод кинематического согласования временных разрезов и кубов 3D включен в стандартный граф интерпретации ГЭЦОИ ОАО «Сибнефтегеофизика». Пользователем пакета является ЗАО «СибГЕО».

Проблема влияния рельефа на результаты кинематической интерпретации выявлена при объяснении эффекта аномального поведения измеренных значений Уогт по материалам Южно-Гальяновской площади (ОАО «Сургутнефтегаз»). Теоретическое исследование проблемы выполнено с использованием дифференциального представления параметров годографа ОГТ.

Задача анализа эффективности факторной модели коррекции динамических и кинематических параметров волнового поля сформулирована по результатам обработки 3D съемки Северо-Юрьевской, Потанайской и другим площадям. Анализ дефектов решения выполнен в линеаризованной постановке относительно пространственных гармонических составляющих решения.

Задача структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных сводится к интерполяции значений глубин по двум типам данных, характеризующихся различной погрешностью: прогнозных значений глубин, определенных в точках сейсмических наблюдений и глубин горизонтов, измеренных в точках скважин. Для оценки погрешности структурных построений использован метод статистической интерполяции, что позволяет получить оценки погрешности прогноза, зависящие от информативности данных сейсморазведки и географического распределения точек сейсмических и скважинных измерений. Профильная методика структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных использована при выполнении обобщающих построений по территориям недропользовательской деятельности ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Самотлорнефтегаз», ОАО «Нижневартовское нефтедобывающее предприятие» и других, которые характеризуются большим объемом скважинной информации и неравномерным распределением по площади исследования сейсмических данных. Прогнозные построения подтверждены результатами бурения поисково-разведочных скважин по рекомендациям и на основе структурных построений, выполненных ОАО «Сибнефтегеофизика» на территории Самотлорского месторождения.

Сейсмические исследования территорий с развитой сетью внутренних водоемов связаны с экологическими и технологическими ограничениями. С использованием разработанной методики речных исследований выполнены опытно-производственные работы по р. Обь на южной части Мегионской площади; отработан региональный профиль по р. Вах протяженностью 600 км.

Защищаемые научные результаты.

1. На основе современных информационных подходов и разработанного программного обеспечения создана и практически реализована технология построения объемных сейсмогеологических моделей в масштабах крупных нефтегазовых провинций. Ее принципиальная особенность заключается в том, что объединяемая в один проект разнородная сейсмическая информация удовлетворяет условию совместной коррекции статических и кинематических параметров по всей совокупности данных.

2. Решения задач коррекции волнового поля:

2.1. При пересчете волнового поля с использованием поверхностно® согласованных статических поправок оценки эффективной скорости и глубины горизонта МОГТ зависят от уровня линии приведения сейсмических наблюдений относительно рельефа дневной поверхности. Предложенные кинематические операторы пересчета волнового поля основаны на оценках глубин, инвариантных относительно уровня линии приведения, что приводит к повышению ^ точности и достоверности структурных построений для районов с переменным рельефом дневной поверхности.

2.2. Разработанная структура модели и способ определения параметров поверхностно-согласованной коррекции динамических характеристик отраженных волн учитывают: неустойчивость оценивания низкочастотных пространственных составляющих; эффекты дискретизации 3D систем наблюдения; аддитивный характер помех относительно мультипликативной полезной составляющей модели.

3. Методика сейсмических работ с использованием пневматических источников и донных кос адаптирована для выполнения сейсмических исследований на акватории рек и доказана ее эффективность по сравнению с результатами наземной сейсмической съемки.

Новизна работы. Личный вклад.

1. Проблема минимизации невязок вертикальных времен в точках пересечения профилей (кубов 3D) впервые рассмотрена в причинно-следственной связи с задачей совместной коррекции статических и кинематических поправок по системе пересекающихся профилей (кубов 3D); получено и программно реализовано оригинальное решение данной задачи: доказано, что задача совместной коррекции статических и кинематических поправок для системы профильных наблюдений описывается задачей коррекции слабо сцепленной системы 3D наблюдений, допускающей декомпозицию решения. Традиционное решение, полученное при независимой обработке профилей, дополняется компонентой, согласующей вертикальные времена отражений в точках пересечения; доказано, что согласующая составляющая принадлежит множеству неединственно определяемых компонент решения задачи независимой коррекции статических поправок при дополнительных условиях равенства нулю значений невязок, что позволяет выполнять подбор корректирующих поправок на этапе интерпретации для немигрированных временных разрезов (кубов 3D); модель минимизации невязок дополнена параметрами, описывающими постоянные временные сдвиги между блоками однородных массивов сейсмической информации, в результате чего способ коррекции адаптирован для объединения массивов разнородной сейсмической информации, не согласованной по моделям учета скоростных неоднородностей ВЧР. при определяющем участии соискателя разработан пакет программ кинематического согласования временных разрезов (кубов 3D), повышающий оперативность и достоверность корреляции сейсмических горизонтов, построения структурных карт.

2. Используя формализацию типа рядов Фурье получены новые результаты в оценке устойчивости задачи совместной коррекции поверхностных и глубинных факторов волнового поля: используя численные и аналитические методы анализа показано, что устойчивость решения задачи разделения поверхностных и глубинных факторов волнового поля определяется апертурой системы наблюдений и отношением сигнал/помеха; посредством степенного разложения гармонических функций показано, что неустойчиво определяемые компоненты решения аппроксимируются на базе половины длины расстановки симметричных систем наблюдения степенными полиномами второй степени; используя дифференциальное представление параметров годографа ОГТ получено аналитическое выражение, отображающее влияние низкочастотных компонент статических поправок на кинематические параметры отраженных волн.

3. С применением дифференциального представления эффективной скорости ОГТ доказано, что учет переменного рельефа дневной поверхности с использованием модели поверхностно-согласованных статических поправок приводит к закономерным ошибкам в определении эффективной скорости и глубины горизонта. Разработаны новые алгоритмы расчета поправок для выборок трас с общими ПВ и ГШ, для которых оценки абсолютной глубины горизонта не зависят от уровня линии приведения относительно рельефа местности.

4. С использованием метода статистической интерполяции разработан способ оценки погрешности структурных построений, выполняемых по значениям вертикальных времен (to) отражающих горизонтов и отметок глубин в точках скважин. Объективные ограничения точности прогноза, обусловлены сходимостью глубинной сейсмической модели с данными бурения, объемом скважинной информации и геометрией распределения сейсмических и скважинных данных на площади исследования.

5. Квазипериодические искажения динамики волнового поля кубов 3D впервые определены с учетом неустойчивости оценивания параметров факторной модели коррекции волнового поля и дискретности полевых систем наблюдения.

6. При определяющем участии соискателя методика сейсмических наблюдений с использованием донных кос и пневматических источников возбуждения адаптирована и применена для выполнения работ МОГТ на внутренних водоемах.

Научная и практическая значимость.

В качестве информационной основы для построения региональных геологических моделей нефтегазовых бассейнов различного уровня предложен формат совместного представления сейсмических и скважинных данных в виде объемной сейсмогеологической модели. Эта модель определяется как системное представление результатов наземных и скважинных исследований, полученное на основе трансформации волнового поля и его преобразований в глубинный масштаб, с учетом выявленных в процессе совместной интерпретации ГИС и сейсморазведки зависимостей глубин геологических объектов с вертикальными временами осей синфазности отраженных волн. Технология создания объемной сейсмогеологической модели опробована на материалах Самотлорского участка и рекомендуется для реализации программы по разработке геоинформационных систем по основным перспективным территориям Восточной и Западной Сибири. Автор является одним из инициаторов и исполнителей программы ГРР МПР №11-17 «Создание региональных геолого-геофизических моделей южных районов Сибирской платформы и прилегающих к ним складчатых областей для целей глубинного геологического картирования масштаба 1:1 ООО ООО и оценки минерагенического потенциала территорий» на 2005 - 07 гг.

Способ учета влияния рельефа дневной поверхности, учитывающий невертикальность лучей в верхней части разреза, актуален для территорий с перепадом рельефа местности, превышающим требуемую точность структурных построений. Этот способ использован при интерпретации материалов по Южно-Гальяновской, Айсазской, Усть-Пурпейской площадям.

Выполненные исследования способов оценки параметров поверхностно- согласованных корректирующих фильтров позволяют при построении алгоритмов учесть ряд особенностей, обусловленных дискретностью систем наблюдения, влиянием аддитивных помех и неустойчивостью оценивания низкочастотных пространственных составляющих корректирующих фильтров.

Предложенная методика выполнения речных сейсморазведочных работ эффективна при региональных исследованиях территорий, труднодоступных для наземной сейсморазведки. При реализации ряда производственных проектов по рекам Обь, Вах, Енисей открыты несколько перспективных объектов: Панасинское, Еконемторское, Коралькинское.

Методика оценки погрешности структурных построений, учитывающая информативность сейсмических данных и плотность сейсмических и скважинных наблюдений, внедрена в ОАО «СибНГФ».

Апробация.

Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись на 2-м Научном семинаре стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике (г. Москва 1982 г.), на научно-практических конференциях «Геомодель - 2000» (г. Геленжик, 2000 г.), «Геомодель - 2001» (г. Геленжик, 2001 г.), «Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области» (г. Томск, 2004 г.), на Сибирской конференции по прикладной и индустриальной математике (г. Новосибирск, 1997), на пятой научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала Ханты-Мансийского автономного округа» (г. Ханты-Мансийск, 2002), на международной научной конференции «Сейсмические исследования земной коры» (г. Новосибирск, 2004 г.).

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ в ведущих отечественных научных журналах и изданиях.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН Н.Н. Пузыреву, академику РАН С.В. Гольдину, чл.-корр. РАН М.И. Эпову за неоценимые примеры конструктивного научного подхода к решению практических проблем сейсморазведки; генеральному директору ОАО «Сибнефтегеофизика» Л.П. Мехеду за поддержку творческой атмосферы в руководимом им коллективе; к.ф-м.н. Г.М. Митрофанову, определившему круг научных интересов автора. Благодаря организаторским способностям директора СГ СО РАН д.г-м.н. B.C. Селезнева предложенная методика речных сейсморазведочных работ получила широкое внедрение на производстве.

Автор искренне благодарен своим коллегам - специалистам ОАО «Сибнефтегеофизика» А.В. Новокрещину, К.Н. Зверинскому, Т.Н. Брагиной - за эффективное сотрудничество при разработке программного обеспечения; В.Н. Беспечному, Г.В. Ведерникову, А.А. Евдокимову, B.C. Черняку, С.Н. Варламову, Г.Д. Ухловой, З.И. Громовой, Т.Н. Чернышевой -за неоценимую помощь в обсуждении и внедрении результатов работы.

Автор благодарен В.И. Самойловой за ценные консультации и рекомендации по методическим вопросам подготовки диссертации.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, содержит 255 страниц текста, 60 рисунков и 15 таблиц. Библиография содержит 97 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Сысоев, Анатолий Петрович

5.5. Выводы

В настоящее время существует необходимость и техническая возможность создания для основных нефтегазовых провинций региональных геологических моделей нового поколения, основанных на системном представлении накопленных за предшествующие десятилетия цифровых данных наземных и скважинных исследований. Задача реализуется путем формирования сводных интерпретационных проектов и создания на этой основе объемных сейсмогеологических моделей. Благодаря современным информационным технологиям создаваемые проекты содержат в себе первичную сейсмическую и скважинную й информацию, допускающую взаимный контроль корреляции, оперативный учет новых данных, переинтерпретацию и изменение структуры модели. ^ Опыт создания корпоративных проектов для ряда нефтяных компаний позволяет утверждать, что в настоящее время практически реализуемы проекты с объемом сейсмических данных более 100 ООО км и десятками тысяч скважин.

Глава 6. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЧНЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Западно-Сибирская плита представляет уникальную территорию, по которой перемещение тяжелой техники, необходимой для применения мощных источников возбуждения упругих волн, возможно только в зимний период, когда акватории многочисленных болот, рек и озер скованы льдом. При этом работы должны выполняться по специально подготовленным профилям, обеспечивающим безопасность передвижения. Исполнители поставлены в жесткие условия, которые зависят от природных факторов, требований безопасности, экологических ограничений на взрывы в водоемах, требований качества сейсмической съемки и ограниченности выбора технических средств. Одновременное выполнение всех этих требований не всегда представляется возможным.

В этих условиях несомненный интерес вызывают результаты применения технологий сейсмических исследований, адаптированных к конкретным природным условиям.

6.1. Опытно-производственные исследования на акватории р. Обь

Экватория реки Оби составляет существенную часть территории недропользовательской деятельности ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» (рис.5.6). Река Обь с севера примыкает непосредственно к Покамасовскому и Северо-Кетовскому лицензионным участкам (ЛУ), проходит непосредственно по Северо-Покурскому, Северо-Ореховскому, Ватинскому и Мегионскому ЛУ. В связи с экологическими ограничениями на производство буро-взрывных работ непосредственно экватория р.Оби и примыкающие к ней природоохранные зоны практически недоступны изучению сейсморазведкой МОГТ со взрывными источниками возбуждения. Возможным вариантом исследования является вибрационная и импульсная сейсморазведка в зимний период, но ее проведение представляет высокую опасность для жизни людей, связанной с возможностью разрушения ледового покрытия. В связи с данным обстоятельством значительная часть лицензированной территории ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» до последнего времени осталась практически неизученной сейсмическими методами.

В 2000 г. автором было сделано обоснование, а руководством ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» поддержано предложение выполнить опытно-методические сейсмические исследования на экватории р. Обь по методике работ на шельфе. Непосредственно полевые наблюдения выполнялись вибросейсмической партией ГС СО РАН. Обработка данных выполнялась в ОАО «Сибнефтегеофизика»

В данных условиях проведение работ с использованием пневматических источников возбуждения и погруженных на дно реки приемников представляет интерес по следующим обстоятельствам:

1. Отсутствие экологических ограничений.

2. Принципиальная возможность получения сейсмического материала высокого качества, подтверждаемая мировым опытом проведения работ на шельфе и историческим опытом выполнения исследований по экватории р.Оби на ранней стадии изучения ЗападноСибирского нефтяного бассейна (Шмелев А.К., 1960).

Между тем, условия проведения работ в экватории р. Обь существенно отличаются от условий открытого водного пространства, что исключает прямой перенос опыта морских работ и требует разработки методики, учитывающей ряд определяющих факторов. К последним относятся:

1. Скорость течения реки, величина которой в районе работ составляет около 4-5 м\с.

2. Русло реки резко криволинейно, со сменой направления до 90 градусов. Радиус кривизны русла может составлять до 2 км.

3. Наличие активного судоходства в районе работ.

4. Засоренность дна реки топляками.

Пневматические источники для возбуждения отраженных волн в районе работ использовались впервые. Поэтому имелись определенные сомнения, что мощность выбранных источников окажется достаточной для решения геологических задач. В числе технических трудностей стояла проблема размещения оборудования на малотоннажных речных судах. Поэтому исполнителям работ для решения собственно геологических задач предстояло решить значительные технологические проблемы.

При выборе системы отстрела речных профилей за основу положено требование получения сейсмограмм с минимальным удалением ПП-ПВ = О м и максимальным - не менее 2400 м. Пневматический источник имеет очень высокие технологические показатели, поэтому был выбран обращенный вариант - фиксированная расстановка ОПП с заданным диапазоном изменения положения источников. Длина приемной линии составляла 600 м (25 каналов с шагом 25 м). Длина косы выбиралась из соображения сохранения линейности линии приема и возможностью определения координат приемных элементов по двум ее концевым точкам, координаты которых определялись в момент начала и окончания спуска косы. Поскольку положение источников на плоскости определяется прямым измерением, то принятая система позволяет выполнить описание геометрии с необходимой точностью и сформировать систему наблюдения с заданными характеристиками.

С учетом особенностей русла реки задавалась линия профиля, вдоль которой на дно реки опускалась сейсмическая коса и осуществлялось челночное движение источника. Один цикл работ включал в себя установку косы и отстрел расстановки при движении корабля-источника вдоль линии профиля: от первого канала расстановки до удаления 2400 м от его последнего канала. Т.е. корабль-источник проходил около 3000 м на скорости ~ 3.6 км\час с интервалом 30 с осуществляя «взрыв». Интервал между ПВ при этом составлял около 30 м. По завершении отстрела расстановки происходила смотка косы и ее установка по профилю со смешением 600 м относительно предыдущей. В это время судно возвращалось к первому каналу расстановки и выполнялся отстрел следующей расстановки.

В данной системе работы регулярным параметром является только расстановка приборов в пределах одной косы, все остальные параметры: координаты ОГТ, ПВ - образуют хаотическое множество точек, имеющих близкое к равномерному распределение в пределах некоторой окрестности профиля.

На рис. 6.1 представлены схема отработанных профилей и атрибуты одного из линейных профилей. Как видно из приведенной схемы, в тех местах реки, где фарватер прижимается к крутому берегу, подмываемому течением, линия профиля заходит на берег, что свидетельствует о том, что русло реки с момента составления топографической карты (1942 г.) существенно изменило свое положение.

В процессе выполнения полевого эксперимента были получены сейсмические материалы высокого качества (рис.6.2,а,б). На первичных сейсмограммах отмечается значительный уровень низкочастотных помех, эффективно устраняемый применением полосовой фильтрации.

Обработка речных сейсмических данных проводилась на ВЦ ОАО "Сибнефтегеофизика". Материал обрабатывался в комплексе ASPIS (разработка ОАО "Сибнефтегеофизика") под руководством А.А.Евдокимова. Обработка выполнялась по стандартному графу. Отклонение от стандарта связано с дополнительным требованием тщательного позиционирования приемников, поскольку при погружении на дно реки положение последних отличается от расчетного. Данная задача решалась подгонкой координат приемника до совпадения расчетного и фактического годографов прямой волны в водном слое. Кроме того, б)

675703 («}

ЗДОР |6000 (№)

Поле средних точек (А), сисктри удаления (В), кратности (С) по профилю River 1-00.

Рис. 6.1. Схема расположения пунктов возбуждения (а); Атрибуты системы наблюдения по профилю 1 (б).

Рис. 6.2. Сейсмограмма ОГТ до (а) и после (б) корректирующей фильтрации. Фрагмент окончательного временного разреза (в). кривизна реки приводит к рассеиванию поля срединных точек, поэтому при формировании профилей использовалась элементарная площадка ОГП с поперечным размером 500 м, продольным - 12.5 м. В результате была достигнута кратность ОГТ равная в среднем 50.

Результаты работ представлены временными разрезами качество которых сопоставимо с данными наземной сейсморазведки (рис.6.2,в).

6.2. Региональный профиль Карлики-Усть-Вах

Успешно проведенные сейсмические исследования на экватории р. Обь позволили Геофизической службе СО РАН в 2001 году получить заказ Департамента по нефти, газу и минеральным ресурсам Ханты-Мансийского автономного округа на выполнение речного регионального профиля по акватории реки Вах (рис.6.3, 6.4). Обоснованием для постановки работ послужила низкая степень геолого-геофизической изученности восточной части территории ХМАО. Отработка регионального профиля МОГТ Корлики-Усть-Вах общей длиной 609 км выполнена в период с 7 июня по 8 сентября.

Основные технические данные оборудования, применяемого при производстве работ, приведены в таблице 6.1.

Для перемещения источников возбуждения, сейсмических кос и сейсмостанций использовались речные суда буксиры - толкачи с водометными двигателями типа БМ и БТ. Наблюдения вдоль профиля проводились с использованием двух или одной сейсмостанций. Уже на начальном этапе работ выяснилась целесообразность применения достаточно

Основные технические характеристики аппаратуры и оборудования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы являете^ технология создания региональных сейсмогеологических моделей, базирующаяся на: а) современных методах комплексной интерпретации данных сейсмических и скважинных исследований; б) кинематическом согласовании результатов разномасштабных сейсмических исследований; в) подборе трехмерной скоростной модели среды для кинематического согласования сейсмических и скважинных данных. Представление сейсмических и скважинных данных в едином информационном пространстве позволяет получить более ясную и достоверную информацию о геологическом строении недр, оперативно выполнять многовариантный подбор геологических моделей и включать новые данные. Результаты этой работы имеют непосредственное отношение к оценке ресурсной базы территорий, планированию геологоразведочных работ, разработке методов прогнозирования залежей неструктурного типа.

Технология создания обобщающих сейсмогеологических моделей успешно опробована на материалах ряда нефтяных компаний, в том числе: ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Самотлорнефтегаз», ОАО «Хантымансийснефтегазгеология», ОАО «ЮКОС». При участии автора задачи создания объемных сейсмогеологических моделей для территорий Восточной и Западной Сибири нашли отражение в планах исследовательских работ МПР на 2005-2007 г.г.

При объединении разнородных сейсмических временных разрезов и кубов 3D задача построения скоростной модели среды требует предварительной коррекции данных, предполагающей согласование временных разрезов по параметрам модели пересчета волнового поля на единую линию приведения. Единственной информацией, характеризующей несогласованность скоростных моделей верхней части разреза, используемых при обработке сейсмических данных, являются невязки времен отраженных волн в точках пересечения профилей. Поэтому задача кинематического согласования временных разрезов и кубов 3D сформулирована в работе с позиции минимизации невязок вертикальных времен отраженных волн в точках пересечения сейсмических профилей. Доказано, что задача минимизации невязок является составляющей общей задачи коррекции статических поправок по системе пересекающихся профилей (кубов) данных. Практическая важность данного результата определяется возможностью корректного объединения в один проект разномасштабной сейсмической информации, накопленной за все годы исследования. Разработанный способ коррекции реализован в пакет программ, который широко применяется в повседневной практике, так как объединение любых, независимо обработанных блоков сейсмической информации, требует согласования результатов.

Вопросы совершенствования способов коррекции влияния ВЧР рассмотрены в работе в рамках классической модели поверхностно-согласованных поправок динамических и остаточных кинематических параметров волнового поля. Представление латеральных вариаций параметров модели совместной коррекции поверхностных и глубинных факторов рядами Фурье позволило выполнить аналитическое исследование проблемы устойчивости оценивания низкочастотных пространственных составляющих решения, описать характер взаимного влияния неустойчиво определяемых составляющих поверхностных и глубинных факторов и предложить способы стабилизации решения.

Модель поверхностно-согласованных статических поправок для пересчета наблюдений на линию приведения в настоящее время доминирует в практике цифровой обработки. Указанная модель предполагает вертикальность лучей в области ВЧР, что позволяет получить достоверные оценки вертикальных времен отраженных волн. Исследовано влияние на результаты кинематической интерпретации практически важного вида модельных несоответствий - переменного по профилю наблюдений рельефа местности. Установлено, что для модели поверхностно-согласованных статических поправок оценка глубины горизонта в рамках эффективной модели зависит от вариаций рельефа. Получены аналитические выражения коррекции эффективной скорости за «рельеф» и доказано, что решение проблемы корректного учета рельефа существует при определении поправок для выборок трасс ОПВ и ОПП, зависящих от удаления источник-приемник.

Разработка принципиально нового способа компенсации поверхностных неоднородностей разреза существенно расширяет область применимости эффективных параметров для целей структурных построений, что особенно актуально для районов правобережья р. Обь и территорий Восточной Сибири со значительным перепадом рельефа дневной поверхности. Полученные в диссертационной работе результаты привели к более глубокому пониманию роли скоростных и структурных моделей ВЧР и способов пересчета волнового поля на уровень стабилизации скоростей для последующего решения задач кинематической интерпретации с использованием эффективных параметров отраженных волн. Учитывая важность проблемы и полученные эффективные результаты, разработку технологии создания скоростных моделей ВЧР, включающей три вида неоднородностей: рельеф, зону малых скоростей, зону многолетне-мерзлых пород необходимо выполнить в ближайшее время.

Приведенные в работе результаты сейсмических исследований, выполненных по акватории сибирских рек, показывают, что с учетом технологичности, экономической эффективности, высокой степени идентичности источников и приемников, а также субгоризонтального уровня наблюдений, разработанная методика выполнения речных сейсмических исследований имеет безусловные перспективы для региональных исследований территории Восточной Сибири.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Сысоев, Анатолий Петрович, 2005 год

1. Аронов В.И. Методы построения карт геолого-геофизических признаков и геометризации залежей нефти и газа на ЭВМ, М, Недра, 1990.

2. Аронов В.И., Пороскун В.И. К вопросу о построении карт ошибок интерполяции // Геофизика, 2002, № 2, с. 39-40.

3. Бевзенко Ю.П., Брехунцов A.M., Долгих Ю.Н. Результаты производственного применения технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки // Нефть и газ, 2002, № 1, с. 59-64.

4. Бляс Э.А., Левит А.Н., Ференци В.Н.Метод учета неоднородностей верхней части разреза при обработке данных ОГТ// Направление и методика поисков и разведки нефти и газа (юго-восток Русской платформы), М, Наука, 1985, с. 71-74.

5. Бовенко В.Г. Решение пространственной задачи по криволинейным профилям // Прикладная геофизика, М., Недра, 1966, вып. 48.

6. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике, М., Наука, 1986.

7. Булгакова И.А., Данилов В.И., Короленков М.Т., Орлович М.Т. // Опыт применения способа «замещения слоя» для учета искажающего влияния скоростных неоднородностей, Разведочная геофизика, 1986, Вып. 102.

8. Винер Н. Кибернетика, пер. с англ., М, Наука, 1983.

9. Воеводин В.В. Линейная алгебра, М., Наука, 1980.

10. Володин В.М., Глоговский В.М., Кивелиди В.Х. Количественные методы оценки погрешности сейсморазведки, М., ВНИИОЭНГ, 1975.

11. Гандин Л.С., Каган Р.Л. Статистические методы интерпретации метрологических данных, Л.,Гидрометеоиздат, 1976.

12. Гольцман Ф.М. Статистические модели интерпретации // М., Наука, 1971.

13. Глотов O.K., Косов В.М. Оценка точности построений отражающих горизонтов // Разведочная геофизика, М., Недра, 1972, вып.46, с. 24-31.

14. Глоговский В.М., Хачатрян А.Р., Татаренко Ю.А. Проблема статики анализ существующих методов и новых возможностей // Сборник 2-го научного семинара стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике, т.1, 1982, с. 105-115.

15. Глоговский В.М., Хачатрян А.Р., Татаренко Ю.А. К оценке дефекта системы уравнений коррекции статических поправок // Нефтегазовая геология и геофизика, М, 1983, № 11.

16. Глоговский В.М., Хачатрян А.Р. Коррекция статических поправок без искажения кинематических параметров отраженных волн: Геология и геофизика, 1984, № 10, с. 54-63.

17. Глебов А.Ф. Увязка сейсмических параметров, полученных по системе произвольно расположенных профилей // Геология и геофизика, 1995, №9, с. 112-117.

18. Гольдин С.В., Митрофанов Г.М. Спектрально-статистический метод учета поверхностных неоднородностей в системах многократного прослеживания отраженных волн // Геология и геофизика, 1975, №6, с. 102112.

19. Гольдин С.В. К теории спектрально-статистического метода обработки сейсмограмм // Геология и геофизика, 1976, №1, с. 109-120.

20. Гольдин С.В. Интерпретация данных сейсмического метода отраженных волн, Недра, 1979.

21. Гольдин С.В., Киселева Л.Г., Пашков В.Г., Черняк B.C. Двумерная кинематическая интерпретация сейсмограмм в слоистых средах // Труды ИГФ, вып.808, Новосибирск, Наука, 1993.

22. Дж.С.Девис. «Статистический анализ данных в геологии», Кибернетика, пер. с англ., М., Недра, 1990.

23. Доугерти К. «Введение в эконометрику», Кибернетика, пер. с англ., ООО «Издательский дом ИНФРА-М», Москва, 1999.

24. Завьялов В.А. Об учете неоднородностей верхней части разреза по данным сейсморазведки в широтном приобье // Геофизика, 2004, № 6, с. 611.

25. Зенов А.К. Автоматическое построение и применение корректирующих фильтров по сейсмограммам ОГТ // Сборник 2-го научного семинара стран-членов СЭВ по нефтяной геофизике, Сейсморазведка, 1982, с. 152-169.

26. Жданович В.В., Ознобихин Ю.В., Монастырев Б.В. Изучение и компенсация искажающих свойств верхней части разреза в сейсморазведке // Геофизика, 1997, № 6, с. 22-36.

27. Интерпретация данных сейсморазведки // справочник, под ред. О.А.Потапова, М., Недра, 1990.

28. В.Х.Кивелиди, М.Е.Старобинец, В.М.Эскин Вероятностные методы в сейсморазведке, М., Недра, 1982, 247 с.

29. Клаербоут Дж.Ф. Теоретические основы обработки геофизической информации с приложением к разведке нефти. Пер. с англ., М., Недра, 1981.

30. Козлов Е., Боуска Дж., Медведев Д., Роденко А. Лучше сейсмики 3D только сейсмика 3D, хорошо спланированная// Геофизика, 1998, № 6, с. 3-15.

31. Козырев B.C., Королев Е.К. Определение и коррекция статических поправок в методике многократного профилирования при наличии протяженных неоднородностей // Регион, пром. и разв. геоф, Обзор ВИЭМС,М, 1979.

32. Козырев B.C., Жуков А.П., Королев Е.К., А.А.Жуков, Шнеерсон М.Б. Учет неоднородностей верхней части разреза в сейсморазведке. М., Недра, 2003, 227 с.

33. Кочнев В.А. Адаптивные методы интерпретации сейсмических данных. Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1988, 152 с.

34. Лаврик А.С, Граништа А.Н. Интерпретационный подход к учету неоднородностей ВЧР при обработке 2D- и 3D- сейсморазведки ОГТ на территории Западной Сибири // Геофизика, 2001, № 1, с. 61-63.

35. Маловичко А.А. Влияние динамических характеристик сейсмической записи на точность определения кинематических параметров отраженных волн // Геофизические методы поисков и разведки нефти и газа, Пермь, 1983, с. 49-60.

36. Масюков В.В., Шленкин В.И., Федоров В.В., Масюков А.В. Методика объективного сравнения методов интерполяции // Геофизический вестник, 2005, № 1,17-21.

37. Милашин В. А. Почему необходимо переобработать и переинтерпретировать данные сейсморазведки, полученные в Западной Сибири в предыдущие годы // Геофизика, 2000, № 4, с. 26-28.

38. Митрофанов Г.М. Анализ влияния поверхностных неоднородностей на спектр сейсмического сигнала // Геология и геофизика, 1975, № 5, с. 133137.

39. Митрофанов Г.М. Совместная оценка линейных факторов в системах наблюдения МОГТ// Применение методов вычислительной математики и математической статистики при цифровой обработке данных сейсморазведки, Новосибирск, ИГиГ СО РАН, 1975, с. 166-186.

40. Митрофанов Г.М. Последовательное уточнение оценок линейных факторов при интерпретации данных сейсморазведки // Геология и геофизика, 1978, № 2.

41. Митрофанов Г.М. Эффективное представление волнового поля в сейсморазведке // Геология и геофизика, 1980, № 4, с. 135-144.

42. Митрофанов Г.М. Псевдоаприорная информация в задаче коррекции частотно-зависимой статики // Математические проблемы интерпретации данных сейсморазведки, Новосибирск, Наука, 1988, с. 57-68.

43. Моисеев Н.Н., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации, М.,Наука, 1978.

44. Мушин И.А., Пожев В.М., Рябухина М.Д., Феллер Г.И. Адаптивный многошаговый алгоритм коррекции статических поправок // Прикладная геофизика, 1978, Вып. 93, с. 59-68.

45. Скидан С.А. О точности сейсмических карт // Прикладная геофизика, вып. 40, М., Недра, 1965, с.84-99.

46. Скидан С.А. Методика оценки точности данных сейсморазведки по сопоставлению с данными бурения // Экспресс-информация / Сер. Регион., разведочная и промысловая геофизика, М., ВНИИОЭНГ, 1971, вып. 87, с. 54-68.

47. Сысоев А.П., Евдокимов А.А. Коррекция формы сейсмического сигнала в MOB на основе спектрально-статистического метода (ССМ) // Геология и геофизика, 1986, № 5, с.94-103.

48. Сысоев А.П. Анализ устойчивости оценивания статических и кинематических параметров в MOB // Математические проблемы интерпретации данных сейсморазведки, Новосибирск, Наука, 1988, с. 169174.

49. Сысоев А.П., Митрофанов Г.М. Коррекция статических поправок при обработке многократных площадных систем наблюдения МОГТ // Геология и геофизика, 1989, № 12, с. 114-121.

50. Сысоев А.П. Коррекция статических поправок по системе пересекающихся профилей // Геофизика, 1998, № 4, с.30-41.

51. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Милокумов Ю.В., Кузнецов В.А. Статистические модели кинематической интерпретации по системе скважинных данных // «Геомодель 2000», Тез. докл. науч.-практ. конф, М., изд-во МГУ, 2000, с. 34-36.

52. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Кузнецов В.А. Анализ эмпирических зависимостей h(t) для повышения точности структурных построений // Геофизика, 2001, спец. Выпуск, с.67-72.

53. Сысоев А.П., Новокрещин А.В. Статистические модели интерпретации по совокупности сейсмических и скважинных данных // Геофизика, 2001, № 1, с. 31-41.

54. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Громова З.И. Методика структурных построений в условиях латеральной скоростной неоднородности ВЧР Самотлорского лиценционного участка // «Геомодель 2001», Тез. докл. науч.-практ. конф, М., изд-во МГУ, 2001, с. 27-29.

55. Сысоев А.П., Новокрещин А.В., Милокумов Ю.В., Кузнецов В.А. Статистические модели кинематической интерпретации по системе скважинных данных // «Геомодель 2000», Тез. докл. науч.-практ. конф, М., изд-во МГУ, 2000, с. 34-36.

56. Сысоев А.П., К вопросу о моделях коррекции динамики сейсмических наблюдений МОГТ // Геофизика, 2004, № 4, с. 7-12.

57. Сысоев А.П., Янивец Р.Б. Влияние рельефа на оценки кинематических параметров отраженных волн // Геофизический Вестник,2004, № 12, с.10-15.

58. Сысоев А.П. Метод кинематического согласования временных разрезов обобщающих сейсмических проектов // Геофизический Вестник,2005, № 3, с.8-14.

59. Сысоев А.П. Внутренний критерий точности структурных построений по системе сейсмических и скважинных данных // Геофизический Вестник, 2005, № 6, с.7-13.

60. Сысоев А.П., Ухлова Г.Д. Объемные сейсмогеологические модели -современный формат представления геологических моделей регионального уровня // ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА и разработка нефтяных месторождений, М., ВНИИОЭНГ, 2005, № 11, с.22-28.

61. Пузырев Н.Н. О связи между густотой сети наблюдений и сечением геофизических карт // Прикладная геофизика, Гостоптехиздат, 1957, вып. 18.

62. Пузырев H.H. Двумерные временные поля отраженных волн// Геология и геофизика, 1973, № 1, с.94-103.

63. Пузырев Н.Н. О моделях в разведочной сейсмологии // Геофизика, 2001, № 5, с.10-19.

64. Турчин В.Ф., Козлов В.П., Малкевич М.С Использование методов математической статистики для решения некорректных задач // Успехи физических наук, 1970, Т. 102, вып.З.

65. Урупов А.К., Кондратович Д.В. Основы теории комбинированной обработки спектров сейсмических записей для определения свойств геологического разреза//Прикладная геофизика, 1976, вып. 82, с. 27-44.

66. Фуркалюк Ю.В., Дьяконов Г.В. Влияние локальных неоднородностей среды на результаты погоризонтного анализа скоростей // Прикладная геофизика, 1978, Вып. 93, с. 26-34.

67. Хачатрян А.Р. О свойствах интерполяционной модели при коррекции статических поправок // Нефтегазовая геология, геофизика и бурение, 1984, № 5.

68. Шварцман Ю.П. Алгоритм определения статических временных сдвигов сейсмических трасс // Прикладная геофизика, 1978, вып. 93, с. 6467.

69. Шварцман Ю.П. Коррекция длиннопериодных составляющих статических поправок при сейсморазведке по методу МОГТ // Геология и геофизика, 1979, № 6, с. 88-98.

70. Шленкин В.И. Федоров В,В„ Масюков А.В., Масюков В.В., Об оценке точности корреляционного прогнозирования параметров геологического разреза // Геофизический вестник, 2004, № 4, с. 19-22.

71. Шмелев А.К. Методика сейсморазведочных работ на реках //Геофизическая разведка, Госпоптехиздат, 1960, вып.1, с. 13-25.

72. Berryhill J.R. Wave equation datuming before stack // Geophysics, 49, 1984, P. 2064-2067.

73. Cary P.W. Lorenz G.A. Four component surface-cosistent deconvolution // Geophysics, 58,1993, P. 383-392.

74. Berryhill J.R. Submarine canyons: velocity replacement by wave equation datuming before stack// Geophysics, 51, 1986, P. 1572-1579.

75. Gesbert S. From acquisition footprint to true amplitude // Geophysics, 2002, 67, 3, P. 830-839.

76. Hileman J.A. Embree P., Pflueger J.C. Automated static correction// Geophysical Prospecting, 16, 1968, P. 326-368.

77. Cuimbois G. Stoffa P.L. Surface-consistent deconvolution in the log\Fourier domain // Geophysics, 57,1992, P. 823-840.

78. Bevs D. Data parallel wave equation datuming with irregular acquisition topography, In 63th Ann. Int Mtg. SEG, Expandet Abstracts, 1993, P. 197-200.

79. Booker A.H. Linville,A.F., Wason C.B. Long wavelength static estimation // Geophysics, 41, 1976, P. 823-840.

80. Doornenbal H. Atlas project reveals subsurfase of the Netherlands // First Break, EAGE, V.23, 2005, P. 87-89.

81. Disher D.A. Naquin P.J. Statistical automatic atatics analysis// Geopgysics, 35, 1970, P. 574-585.

82. Levin, S. Surface-consistent deconvolution // Geophysics, 54, 1989, P. 1123-1133.

83. Morley L. Claerbout J. Predictive deconvolution in shot-receiver space // Geophysics, 48, 1983, P. 515-531.

84. Pebesma E.J. Mapping Groundwater Quality in the Netherlands // volume 199 of Netherlands Geographical Studies, Utrecht University, 1996, //www.geog.uu.nl./ngs/ngs.html.

85. Taner M.T. Larner K., Alhilali K.A. Estimation and correction of nearsurfase time anomalies // Geophysics, 39, 1974, P. 1513-1516.