Технология сейсморазведочных работ МОВ ОГТ 2D на предельном мелководье и в транзитных зонах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат технических наук Шумский, Борис Витальевич

• Шумский, Борис Витальевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шумский, Борис Витальевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ

РАБОТ НА МЕЖОВОДНЫХ АКВАТОРИЯХ.

1.1. Мелководные и транзитные зоны, их определения и характеристики. Особенности транзитных зон морских акваторий, рек и водохранилищ. Ю

1.2. Обзор технологий сейсморазведки прошлых лет на мелководье и в транзитных зонах.

1.2.1. Сейсморазведка на мелководье с применением плавающих и донных кос, возбуждение упругих волн.

1.2.2. «Старт-стопная» технология.

2. ОСОБЕННОСТИ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ПРИЕМА УПРУГИХ ВОЛН

В МЕЛКОМ МОРЕ.

2.1. Влияние интерференционных процессов в водном слое.

2.2. Влияние границ на динамику пульсации полости.

2.3. Влияние близости дна.

2.4. Влияние других факторов.

3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРНО-МЕТОДИЧЕСКОМУ КОМПЛЕКСУ ПРИ СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ В МЕЖОВОДНЫХ И ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ.

3.1. Требования к источнику.

3.2. Требования к приемно-регистрирующей аппаратуре.

3.3. Требования к транспортным средствам.

3.4. Системы наблюдений, обработка данных.

4. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СОВРЕМЕННОГО ЭФФЕКТИВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РАБОТ В МЕЖОВОДНЫХ

И ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ.

4.1. Цифровые телеметрические системы.

4.1.1. Цифровая телеметрическая система XZone® Bottom Fish.

4.1.2. Цифровая телеметрическая система XZone® Marsh Line.

4.1.3. Радиотелеметрическая система «ВОХ» производства компании Fairfield Industries Inc.

4.1.4. Другие регистрирующие системы, применяемые на предельном мелководье и в транзитных зонах.

4.2. Источники сейсмических сигналов.

4.2.1. Источники для мелкого моря.

4.2.2. Источники для предельного мелководья.

4.2.3. Источники для транзитных зон.

4.3. Транспортные средства.

4.4. Навигационно-гидрографическое обеспечение работ.,.И

4.5. Методика работ.

4.6. Контроль качества сейсмических данных. Предварительная-обработка данных.

4.7. Организация сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах.

5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ПРИ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ МОГТ 2D.

5.1. Акватория Азовского моря.

5.2. Акватория Северного Каспия.

5.3. Акватории Северных морей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология сейсморазведочных работ МОВ ОГТ 2D на предельном мелководье и в транзитных зонах»

Мелководье как особый тип сейсмогеологических условий акваторий характеризуется наличием «сверхтонкого» водного слоя с характерным параметром НЛ < 0.2, влиянием которого и обусловлены особые сложности, как в приеме, так и в возбуждении упругих волн при проведении сейсмораз-ведочных работ [13, 39 и др.]. Известно, что многие нефтегазоносные районы находятся в мелководных частях шельфа, в дельтах рек, в мелководных озерах. В различных районах земного шара выявлены многочисленные месторождения углеводородов, продолжающиеся с суши через мелководную зону в глубоководные части морей.

Именно эти мелководные и переходные зоны, прибрежные полосы — ни море, ни суша - во всем мире являются и даром, и тяжелым бременем для нефтяной промышленности. Месторождения мелководных участков, прилегающих к суше, наиболее доступны для поисково-разведочного бурения и эксплуатации разрабатываемых месторождений нефти и газа, не- требуют протяженных морских трубопроводов. Эти факторы делают рентабельной* разработку даже сравнительно мелких месторождений. Вместе с тем, рассматриваемые зоны наименее всего изучены методами сейсморазведки и, несмотря на уже открытые запасы углеводородов, еще большие запасы, согласно прогнозам геологов, предстоит открыть и разведать в переходных зонах.

В 1980 — 1990 годы бурное развитие морской сейсморазведки во всем мире сопровождалось не только постоянным увеличением объемов работ, но и непрерывным повышением сложности решаемых задач, что достигалось совершенствованием всего аппаратурно-методического комплекса, в том числе и применительно к мелководью. Если в начале этого периода сейсмо-разведочные работы на предельном мелководье носили исключительный характер, или не проводились вообще, то в последнее десятилетие с появлением необходимых технических средств для возбуждения, приема и регистрации упругих волн, спутниковой навигации и привязки, а также транспортных средств амфибийного класса начинает активно осваиваться не только предельное мелководье, но и наиболее сложная область перехода «суша-море» — транзитная зона. Необходимость разработки и внедрения новой современной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне определяет актуальность настоящей диссертационной работы.

Цель работы: разработка и внедрение современной эффективной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне.

Основные задачи исследований:

1. Анализ особенностей, определения и характеристики мелководных и транзитных зон морских акваторий, рек и водохранилищ.

2. Обзор существующих в мировой практике технологий, а также аппа-ратурно-методического обеспечения сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.

3. Оценка эффективности возбуждения и регистрации упругих волн в мелком море. Теоретическое и экспериментальное обоснование методики работ на мелководье и в транзитной зоне.

4. Разработка современной эффективной технологии сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах. Обоснование требований к основным элементам аппаратурно-методического комплекса.

5. Оценка эффективности разработанной технологии на мелководных акваториях в различных сейсмогеологических условиях.

Методы и объекты исследований. При разработке технологии применялись как теоретические методы расчета интерференционных приемных и излучающих систем, так и методы экспериментального исследования динамических характеристик механических систем, методы гидроакустических измерений при подводных «физических» взрывах, расчетно-конструктивный метод, лабораторные, полигонные и морские функциональные испытания цифровой регистрирующей аппаратуры и других технических средств, объединяемых в единый аппаратурно-методический комплекс.

Фактической основой работы явились результаты, опытно-методических и производственных работ НГШ «Южморгеосейс», а также результаты полевых и морских испытаний макетов, опытных и серийных образцов за период с 2000 г. по 2007 гг., созданных в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», ООО «ПУЛЬС», «СИ Технолоджи» и др. фирмах и организациях.

Объектами исследований являлись пневматические излучатели «11УЛЬС-6», «BOLT LL» и др., составляемые из них линейные и площадные группы, радиотелеметрические системы «BOX» фирмы «Fairfield Industries. Inc.», цифровые телеметрические системы XZone® Bottom Fish и Marsh Line фирмы «СИ Технолоджи», средства связи и спутниковой привязки, специализированные транспортные средства, а также другие элементы технологического комплекса и особенности их взаимодействия;

Лабораторные испытания экспериментальных макетов и опытных образцов проводились на экспериментальных установках и стендах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология». Полигонные и морские испытания, как отдельных элементов, так и всего технологического комплекса вщелом проводились на научно-исследовательских судах й амфибийных транспортных средствах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» на мелководных акваториях Черного, Азовского, Каспийского и Баренцева морей в ходе опытно-методических работ и в порядке опытно-производственного, опробования. ■••-•

Научная новизна выполненнойфаботы заключается в следующем:

1. Теоретически и экспериментально изучены влияния интерференционных процессов в водном слое; границ «воздух-вода», «вода-дно» m других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.

2. Сформулированы требования: ко всем элементам технологического комплекса для проведения сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитной зоне.

3. Разработана современная эффективная технология сейсморазведоч-ных работ для разных климатических и орогидрографических типов мелководных и транзитных зон.

4. Разработаны основные принципы рациональной организации сейсмо-разведочных работ в мелководных и транзитных зонах, определены основные требования к качеству полевого материала.

Практическая значимость и реализация результатов. Выводы и рекомендации, изложенные в настоящее работе, позволяют обосновать рациоv нальный выбор оборудования и технических средств полевых партий, выбор наиболее эффективной методики работ в зависимости от орогидрографических особенностей исследуемой мелководной акватории, а также обеспечить необходимый контроль и определить основные требования к качеству полевых материалов при проведении сейсморазведочных работ.

Предложенная* автором технология сейсморазведочных работ в условиях мелководья и транзитных зон показала высокую эффективность при сейсморазведочных работах MOB ОГТ 2D, проводимых ГНЦ ФГУГП «Южморгео-логия» в период с 2003 по 2007 годы в различных сейсмогеологических'усло-виях в акваториях Азовского, Каспийского морей, Волгоградского водохранилища, Печорской губы Баренцева моря, Обской губы Карского моря и в Камбейском заливе Индийского океана.

Основные защищаемые положения.

1. Теоретическая и экспериментальная изученность влияния интерференционных процессов в водном слое, границ «воздух-вода», «вода-дно» и других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.

2. Эффективная технология сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах.

3. Принципы рациональной организации и проведения сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах в разных климатических и орогидрографических условиях, включая навигационно-гидрографическое сопровождение работ, контроль качества сейсмических данных на всех этапах полевых работ.

Личный вклад автора. Все основные результаты, представленные в работе, представляющие практическую значимость, были получены лично автором, под его руководством или при его непосредственном участии.

Апробация доб^трьз. Осн сзь.ьх'з положения диссертации докладывались на научно-практической конференции «Геотех» (г. Саратов) в 2005 и 2007 годах, на международной конференции «Нефть и газ юга России» (г. Геленджик) в 2004, 2005, 2006 и 2007 годах, на международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа» (г. Мурманск) в 2005 году, на седьмых геофизических чтениях им. В.В. Федынского (Москва, ГЕОН) в 2005 г., на заседаниях научно-технических советов ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», НИПИокеангеофйзики и кафедры геофизики КубГУ в 2005 — 2007гг. ^ •

Публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований изложены в 8 печатных работах и в производственных отчетах по целому ряду объектов, отработанных с использованием предложенной технологии.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объемом 157 страниц текста, в том числе 5 таблиц, 63 рисунка и библиографического списка из 12 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Шумский, Борис Витальевич

3 А К Л Ю Ч Е H И Е

Изложенные в настоящее работе теоретические основы предлагаемой технологии сейсморазведочных работ и полученные результаты опытных и производственных работ, позволили обосновать рациональный выбор оборудования и технических средств при проведении полевых сейсморазведочных работ в мелководной и транзитной зонах. В период с 2003 по 2007 годы в различных сейсмогеологических условиях в. акваториях Азовского, Каспийского морей, Волгоградского водохранилища, Печорской моря, Обской губы Карского моря и в Камбейском заливе Индийского океана, полевые подразделения ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» применяли данную методику и технологию работ с небольшими изменениями в зависимости от конкретного участка работ.

Исходя из теоретических расчетов и на основании производственного опыта установлено, что основным фактором, определяющим выбор технологии сейсморазведочных работ на мелководье является глубина моря, в зависимости от которой можно отметить следующие варианты:

1. Глубина моря больше 5-7 м. Применяется стандартный аппаратурно-методический комплекс: фланговые системы наблюдений — 2D- или 3D-профилирование MOB* ОГТ с буксируемыми пьезокосами (в том числе цифровыми) и линейными пневматическими источниками.

2. Глубина моря от 2-3 до 5-7 м — мелководье. Применяется 2D-профилиро-вание MOB ОГТ с использованием фланговой системы наблюдений и «старт-стопной» технологии (в зарубежной терминологии «уо-уо»), В качестве источников обычно применяются те же линейные группы пневмои-сточников с глубиной подвески излучателей от 1.5 до 3 м.

3. Глубина моря от 0.5 до 2-3 м — предельное мелководье. Наряду с обычным линейным 20-профилированием с перемещаемой расстановкой (технология «Drag Bottom» с донной косой) широко применяются обращенные системы наблюдения с неподвижным приемным устройством (та же донная телеметрическая коса с геофонами и гидрофонами, или многокомпонентными приборами) и подвижным взрывпунктом, перемещающимся по заданной сети точек возбуждения. В качестве источников применяются обычно небольшие группы пневматических излучателей, устанавливаемые на маломерном плавсредстве (понтон, баржа и т.п.) и буксируемые на поплавках с подвеской на глубине от 1.0 до 1.5-2 м, или волоком по дну (при глубине моря менее 1.0 м). В последнем случае часто применяется накапливание информации.

4. Глубина моря менее 0.5-0.7 м - транзитная зона. В этих, самых сложных условиях, применение как чисто морских источников, так и любых наземных источников поверхностного типа неэффективно. В таких условиях наиболее эффективным было бы применение в качестве источников возбуждения линий детонирующего шнура (ЛДТТ1), или небольших зарядов ВВ в скважинах, однако использование зарядов конденсированных ВВ в любом виде в этой зоне запрещено. Компромиссным решением является использование пневматических источников погружного типа, возбуждающих сигналы в мелких скважинах и обычно работающих в режиме накапливания.

При этом в качестве приемных устройств в отечественной практике все чаще применяют телеметрические донные косы с геофонами и гидрофонами или многокомпонентными приборами, иногда даже установленные на металлических штырях геофоны, а весь аппаратурный комплекс, включая сейсмо-станцию или центральную регистрирующую систему, компрессор и шнеко-вую буровую установку или гидромонитор, размещают на транспортных средствах амфибийного класса, имеющих повышенную проходимость.

В последние годы в практике сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитной зоне с применением телеметрических систем сбора сейсмической информации как кабельных (цифровые телеметрические косы), так и с передачей данных по радиоканалу проводятся работы и по методике ЗБ с использованием пространственных систем наблюдения. По стоимости такие работы почти на порядок дороже работ, выполняемых по стандартной методике на глубоком море.

Перспективы дальнейшего развития технологий сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах связаны с общим прогрессом теории и практики сейсморазведки. Тем не менее, можно наметить следующие его направления в рамках рассмотренных нами вопросов [62 и ДР-]

В области возбуждения колебаний: совершенствование существующих и создание новых эффективных невзрывных источников колебаний, позволяющих полностью отказаться от применения ВВ в транзитных зонах, опробовать морские вибраторы и оценить перспективы их применения при работах в транзитных зонах России.

В области приема колебаний: широкое применение многокомпонентных, в том числе погружных, приемников скорости и ускорения смещения; применение сверхмногоканальных регистрирующих систем с переходом на проведение работ со сверхплотными системами наблюдений без группирования приемников.

В области систем наблюдений: использование систем, в наибольшей степени соответствующих задачам и условиям работ, а также особенностям строения разведываемых объектов; широкое применение скважинных исследований (прямое, обращенное и многоволновое ВСП, в том числе в процессе бурения) и их комплексирование с наземными съемками.

В области обработки данных: совершенствование способов и алгоритмов, обеспечивающих оптимальное согласование записей, полученных при возбуждении колебаний импульсными и вибрационными источниками и зарегистрированных приемниками скорости и ускорения.

Использование погружных многокомпонентных приемников колебаний при сейсморазведочных работах в транзитных зонах в связи с резким по сравнению с сушей ослаблением поверхностных волн-помех открывает широкие возможности для совершенствования технологий многоволновой сейсморазведки, различных модификаций прямого и обращенного ВСП, а также других аналогичных технологий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шумский, Борис Витальевич, 2008 год

1. Аглямова A.B., Марышева Е.И., Кузнецова Н.Ф. и др. Отчет по объекту 57/85 «Опытно-производственные сейсморазведочные работы в мелководной северной части Каспийского моря» — г. Геленджик, трест ЮМНГ, 1986, 139 с.

2. Архипов A.A. Приемные системы для морской многоволновой сейсморазведки в России. К вопросу о приоритетах // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 2 2002 г. С. 16-17.

3. Архипов A.A. К методике сейсмической разведки мелководных и транзитных зон // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 1 — 2005 г. С.14-16.

4. Балашканд М.И., Ловля С.А. Источники возбуждения упругих волн при сейсморазведке на акваториях. М.: Недра, 1977, 128 с.

5. Балашканд М.И., Векилов Э.Х. и др. Новые источники сейсморазведки, безопасные для ихтиофауны. -М.: Наука, 1980, 78 с.

6. Баленко С.Н., Крутов А.Л. Система Marsh Line — от испытаний до производственной эксплуатации // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 1 2005 г. С.20-22.

7. Бондарев В.И. Сейсморазведка: Учебник для вузов. В трех книгах. Книга 2, 105-322 с. Екатеринбург: Издательство УГТУ, 2006.

8. Бяков Ю.А. и др. Об использовании импульсного реактивного источника при сейсмических исследованиях в зоне мелководного шельфа. — Э.И. Освоение ресурсов нефти и газа морских месторождений, 1982, №2, с.4-6.

9. Бяков Ю.А., Димза А.Я, Иванов H.A. Особенности морской сейсморазведки в условиях мелководья на примере модельных исследований. — Морская геофизика. Сборник научных трудов. Рига: ВНИИМоргео, 1984, с.59-63.

10. Бяков Ю.А., Гуленко В.И. Особенности возбуждения упругих волн в условиях мелководья* и переходной зоны суша-море (Научно-методический обзор). Геленджик, ГП НИПИокеангеофизика, 1999. — 60 с.

11. Гагельганц A.A., Серебренников Г.П. и др. Отчет по теме 105-80Н.: Совершенствование методики сейсмических исследований на мелководном шельфе (в 2-х частях). Мурманск, НИИМоргеофизика ВМНПО «Союз-моргео», 1983.

12. Галикеев Т. Регистрация сейсмических данных точечным 3-х компонентным цифровым приемником: практические аспекты // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 3 2005 г. С. 18-20.

13. Гуленко В.И. Теоретическое и экспериментальное исследование некоторых типов источников упругих волн на основе водородо-кислородной газовой смеси. Дисс. на соискание уч. степени канд. геол.-мин. наук. — М.: МГУ, 1982, 218 с.

14. Гуленко В.И. и др. Невзрывные источники упругих волн для морской сейсморазведки. Обзорная информация, вып.4. Серия: Геология» и разведка морских нефтяных и газовых месторождений. — М.: ВНИИЭГазпром, 1983, 44 с.

15. Гуленко В.И., Карпенко В.Д., Шлыков В.А. Влияние внешнего акустического поля и границ водного слоя на акустические характеристики пневматического излучателя. — Сб. «Разведочная геофизика», вып.110.— М.: Недра, 1989, с.98-105.

16. Гуленко В.И., Михайленко В.Н., Романенко Ю.Л., Якуш Е.Ю. Отчет по теме 40-91: Поисковые и научно-исследовательские работы по созданию скважинных источников возбуждения сейсмических сигналов. г. Краснодар, НПО «Нефтегеофизприбор», 1992, 119 с.

17. Гуленко В.И. Пневматические источники упругих волн для морской сейсморазведки: Монография. Краснодар: КубГУ, 2003. - 313 с.

18. Гуленко В.И., Бадиков Н.В. Акустические характеристики пневматических излучателей «Пульс-5» и различных вариантов линейных групп на их основе // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2001. №1. с.23-32.

19. Гуленко В.И., Шумский Б.В. Технологии морской сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне: Монография. — Краснодар: КубГУ, 2007.-111 с.t

20. Жгенти С.А. Сбор сейсмических данных и телеметрия переходных зон // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 3 — 2005 г. С.10-12.

21. Запорожец В.В; Земноводные машины для переходных зон // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 1 2005 г. С.27-28.

22. Запорожец Б.В., Лисунов О.М., Особенности регистрации сейсмического волнового поля в мелководных и переходных зонах // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 3 2005 г. С.42-43.

23. Земцова Д.П., Наконечная Л.В., Кравченко Н.И., Трофимов В.В. Способ морской сейсмической разведки мелководного шельфа. A.c. № 1241877. Опубликовано в бюлл. № 24, 1986 г.

24. Исмагилов Д.Ф, Харитонов В.М. и др. Отчет по объекту 57/89Г «Сейсмические работы в Каламкасской антиклинальной зоне» — г. Геленджик, трест ЮМНГ, 1991, 128 с.

25. Исмагилов Д.Ф, Козлов В.Н. и др. Отчет по объекту 58/90 «Опытно-производственные геофизические работы на акватории Северного Каспия» (в 3-х книгах) — г. Геленджик, трест ЮМНГ, 1992.

26. Москаленко Ю.А. Отчет по теме 17-84: Разработка линейного пневматического источника для арктического шельфа. — г. Мурманск, НИИМорге-офизики ВМНПО «Союзморгео», 1985, 164 с.

27. Пекерис К. Теория распространения звука в мелкой воде. В кн.: Распространение звука в океане. — М.: ИЛ, 1967, с.48-157.40.