Использование сейсмических атрибутов для изучения особенностей строения зон очаговой трещиноватости

ГЕОЛОГИЯ,

ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ

УДК [550.834.08:550.345.435]:553.98

Ф. Н. Нагиев, О. А. Жуковская, В. В. Пыхалов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ АТРИБУТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ ЗОН ОЧАГОВОЙ ТРЕЩИНОВАТОСТИ

Особенностью строения Астраханского свода является наличие зон очаговой трещиновато-сти в продуктивных отложениях каменноугольного возраста. Развитие методики прогноза таких зон приобретает всё большее значение, т. к. эти зоны характеризуются улучшенными фильтрационно-ёмкостными свойствами и, соответственно, являются перспективными объектами для поисков небольших залежей углеводородов. Для решения задачи по выявлению аномалий, связанных с зонами очаговой трещиноватости, в программном комплексе VisualVoxAt по временным разрезам был произведен расчет следующих сейсмических атрибутов: «акустический импеданс», «мгновенная амплитуда», «спектральная декомпозиция», «мгновенная частота», каждый из которых связан с теми или иными особенностями волнового поля. Атрибуты, основанные на использовании информации об амплитудах записи («мгновенная амплитуда», «акустический импеданс»), отражают прежде всего стратиграфические особенности разреза, а также могут быть связаны с литологическими изменениями на границах пластов, несогласными напластованиями и т. д. Атрибуты, связанные с частотой, отражают особенности вещественного состава среды. Для получения более объективного результата исследований рассчитанные атрибуты были использованы совместно. С помощью программного комплекса SISD-5 была осуществлена дисперсионная оценка однородности рассчитанных атрибутов и построены карты аномалий. Сопоставление всех полученных данных путем наложения карт распределения аномалий с намеченными на них предполагаемыми участками повышенной трещинова-тости позволило наметить контуры зоны очаговой трещиноватости.

Ключевые слова: Астраханский свод, зона очаговой трещиноватости, аномальная сейсмическая запись, пористость, проницаемость, мгновенная амплитуда, спектральная декомпозиция, акустический импеданс, мгновенная частота, дисперсионная оценка.

Введение

Астраханский карбонатный массив является важной ресурсной базой углеводородов российского сектора Прикаспийской впадины. Однако сложные геологические условия залегания продуктивных башкирских отложений, резкая изменчивость их фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) в значительной степени снижают эффективное освоение месторождений.

Исследования разных лет показали, что улучшенными коллекторскими свойствами разрез обладает в пределах зон очаговой трещиноватости (ЗОТ), где породы отличаются повышенной пористостью и проницаемостью.

Основным методом выявления и картирования ЗОТ является сейсмическая разведка методом общей глубинной точки (МОГТ). В сейсмическом волновом поле разрез, соответствующий ЗОТ, характеризуется аномальной сейсмической записью, свойственной так называемым «мутным» средам, существование которых обусловлено наличием большого количества мелких (по сравнению с длиной волны) неоднородностей, а также обилием трещин различной ориентации, раскрытости, неравномерно распределённых по разрезу [1].

Как следует из механизма происхождения ЗОТ, наибольшая трещиноватость характерна для эпицентра этой зоны, к периферии же значения трещиноватости будут уменьшаться. Соответственно этой закономерности будет подчиняться и распределение пористости.

/ввм 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2014. № 2

Таким образом, при изучении особенностей распределения коллекторов важно выявить эпицентр ЗОТ, где можно ожидать наиболее высокие показатели пористости и проницаемости разреза; внешний контур ЗОТ - где в разрезе можно ожидать ФЕС пород со стандартной (типичной) пористостью и проницаемостью; переходную зону, где можно предполагать постепенное ухудшение ФЕС от эпицентра к периферии ЗОТ.

Исследования Астраханского свода

В пределах Астраханского свода выявлено более десяти ЗОТ. Для выявления эпицентра ЗОТ, её переходной зоны и внешнего контура были выполнены исследования в пределах ЗОТ, расположенной на северной периферии левобережной части (географическая привязка - р. Волга) Астраханского свода (ЗОТ № 1).

Зона очаговой трещиноватости № 1 была выявлена по сейсмическим данным в 1996 г. Бурением скважины 1-Г было подтверждено наличие повышенной трещиноватости и улучшение ФЕС карбонатного разреза. Скважина 2-Г вскрыла разрез также в пределах контура ЗОТ, выявленного по данным сейсморазведки, но коллекторские свойства разреза оказались гораздо ниже. Так, если в башкирском разрезе, вскрытом скважиной 1-Г, доля эффективного коллектора достигает 27 %, то в разрезе скважины 2-Г эта величина составляет всего 11 %. Эта величина близка к данным, полученным во вскрытом разрезе скважины 1-Харабалинская, расположенной далеко за пределами ЗОТ. Здесь доля эффективного коллектора в башкирских отложениях не превышает 10 % (суммарная толщина эффективного коллектора составляет не более 10 м). Таким образом, по данным бурения можно считать установленным, что скважина 1-Г вскрыла разрез в пределах эпицентра ЗОТ, скважина 2-Г - в пределах её внешнего контура (периферия ЗОТ).

На практике, для выявления и картирования ЗОТ, используется математический аппарат (алгоритм), основанный на определении изменения флуктуации сейсмических атрибутов в исследуемом интервале разреза по площади относительно эталона - участка, где свойства разреза известны [2]. Аппарат позволяет выявлять участки с различным распределением флуктуации сейсмических атрибутов в плане и оценивать степень такого отличия. В качестве меры флуктуации сейсмического атрибута послужила его дисперсия в пределах интервала исследования, а мерой соответствия изучаемого разреза эталонному - дисперсионная оценка критерия однородности Родионова [3].

В качестве сейсмических атрибутов были рассчитаны и исследованы следующие сейсмические параметры: мгновенная частота, мгновенная амплитуда, акустический импеданс, амплитуда сигнала, полученная в результате спектральной декомпозиции временного поля.

Эталонным участком был принят интервал волнового поля, соответствующий эпицентру ЗОТ (вблизи скважины 1-Г).

Анализ расчётов распределения дисперсионной оценки однородности показал, что при использовании атрибута «мгновенная частота» выявить аномалию, соответствующую ЗОТ, не представилось возможным в связи с тем, что диапазон видимой частоты очень мал.

Расчёт атрибута «спектральная декомпозиция» проводился в диапазоне 10-55 Гц, но чувствительными к выделению аномалий оказались частоты 10 и 20 Гц. При использовании атрибутов «спектральная декомпозиция» с частотой амплитуды сигнала 10 Гц и «мгновенная амплитуда» была выявлена аномалия, охватывающая как район скважины 1-Г, так и район скважины 2-Г. Полученная оценка оказалась близкой к результатам 1996 г., когда на основе визуального определения контура и была закартирована ЗОТ № 1. Это даёт основания считать, что параметры атрибутов «мгновенная амплитуда» и «спектральная декомпозиция» позволяют выделить общий контур аномального разреза, включающий как эпицентр ЗОТ, так и переходную зону.

При совместном использовании атрибутов «акустический импеданс» и «мгновенная амплитуда» была выявлена аномалия в пределах скважины 1-Г, такая же аномалия была выделена при расчёте атрибута «спектральная декомпозиция» с частотой амплитуды сигнала 20 Гц. Сопоставление результатов расчёта по этим атрибутам позволило оконтурить общую аномалию, соответствующую эпицентру ЗОТ. На севере исследуемой площади в пределах переходной зоны выявленной ЗОТ была оконтурена эллипсовидная аномалия, происхождение которой достоверно определить затруднительно. Её существование может быть обусловлено искажающим влиянием соляных тел, либо данная аномалия имеет глубинную природу и представляет собой самостоятельную ЗОТ.

На рисунке показаны контуры аномалий, полученные в результате использования вышеуказанных сейсмических атрибутов:

- внешний контур ЗОТ; ' "*" - внутренний контур ЗОТ; - трещиноватость,

связанная с грабеном; ' - область, связанная с влиянием соляных тел или отдельная ЗОТ;

Г1')

1 - ^ - контур аномалии, выделенный по атрибутам «мгновенная амплитуда» и «спектральная

гЧ

Л

декомпозиция» с частотой амплитуды сигнала 10 Гц; ^ " - контур аномалии, выделенный

по атрибуту «спектральная декомпозиция» с частотой амплитуды сигнала 20 Гц; - ' - контур аномалии, выделенный при совместном использовании атрибутов «акустический импеданс» и «мгновенная амплитуда»;

- грабен.

Схема распределения контуров аномалий, связанных с ЗОТ

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что такие сейсмические атрибуты, как «мгновенная амплитуда», «акустический импеданс», «спектральная декомпозиция» (на частотах 10 и 20 Гц) являются достаточно информативными и их можно применять для решения задач по выделению внутренних и внешних контуров ЗОТ.

Заключение

Учитывая, что улучшенными коллекторскими свойствами разрез обладает в пределах зон очаговой трещиноватости (ЗОТ), где породы отличаются повышенной пористостью и проницаемостью, для выявления эпицентра ЗОТ, её переходной зоны и внешнего контура нами были выполнены исследования в пределах ЗОТ, расположенной на северной периферии левобережной части (географическая привязка - р. Волга) Астраханского свода (ЗОТ № 1).

Поскольку для выявления и картирования ЗОТ на практике используется алгоритм, основанный на определении изменения флуктуации сейсмических атрибутов в исследуемом интервале разреза по площади относительно эталона - участка, где свойства разреза известны, были рассчитаны и исследованы следующие сейсмические атрибуты: «мгновенная частота», «мгновенная амплитуда», «акустический импеданс», «спектральная декомпозиция». Полученные ре-

ISSN 1812-9498. ВЕСТНИК АГТУ. 2014. № 2

зультаты дают основания полагать, что такие сейсмические атрибуты, как «мгновенная амплитуда», «акустический импеданс» и «спектральная декомпозиция» (на частотах 10 и 20 Гц) являются достаточно информативными, вследствие чего их можно применять для решения задач по выделению внутренних и внешних контуров ЗОТ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бродский А. Я. Развитие разрывных нарушений и зон очаговой трещиноватости и их влияние на распределение ФЕС девонско-каменноугольных отложений Астраханского свода / А. Я. Бродский, В. В. Пыхалов, О. В. Тинакин, А. К. Токман, А. Ю. Комаров // Газовая промышленность. 2010. № 5. С. 22-25.

2. Бродский А. Я. Выделение зон повышенной трещиноватости в карбонатном разрезе по данным сейсмо- и гравиразведки / А. Я. Бродский, В. В. Пыхалов, В. А. Лыгин, В. Я. Пъянков // Геофизика. 2011. № 3. С. 57-63.

3. Родионов Д. А. Статические решения в геологии / Д. А. Родионов. М.: Недра, 1981. 231 с.

Статья поступила в редакцию 26.05.2014

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Нагиев Фархат Назирович - Россия, 414056, Астрахань; Астраханская геофизическая экспедиция; геофизик; faric2010@mail.ru.

Жуковская Оксана Андреевна - Россия, 414056, Астрахань; Астраханская геофизическая экспедиция; геофизик; zhu.ok@yandex.ru.

Пыхалов Виктор Владимирович - Россия, 414056, Астрахань; Астраханская геофизическая экспедиция; канд. техн. наук; главный геофизик; faric2010@mail.ru.

F. N. Nagiev, O. A. Zhukovskaya, V. V. Pykhalov

USING OF SEISMIC ATTRIBUTES FOR THE STUDY OF THE PECULIARITIES OF THE ZONES WITH FOCAL FRACTURING

Abstract. Feature of the structure of the Astrakhan arch is the presence of the zones with focal fracturing in productive measures of carboniferous period. Development of the methodology of the forecast of such zones gets greater role, as these zones are characterized by enhanced porosity and permeability and, accordingly, are promising objects for exploration of small hydrocarbon deposits. For solving the task of detection of anomalies associated with the areas of focal fracturing in the software complex VisualVoxAt on time sections the following seismic attributes: "instantaneous amplitude", "acoustic impedance", "spectral decomposition", "instantaneous frequency" were calculated, each of these is connected with the appointed features of the wave field. Attributes, based on the using the information about amplitude recording ("instantaneous amplitude", "acoustic impedance"), reflect, first of all, stratigraphic features of the section and can be linked also with lithologic changes on the borders of the formations, or with the discordant bedding etc. Attributes, associated with the frequency, reflect the characteristics of the material composition of the environment. To get more objective result of the research, the calculated attributes were used jointly. With the help of software complex SISD-5 the dispersion homogeneity of the calculated attributes was made and the maps of anomalies were constructed. Comparison of the obtained data by overlaying maps of distribution of anomalies with the marked probable zones of increased fracturing, allowed to draw the contours of the focal fracturing zone.

Key words: Astrakhan arch, zones with focal fracturing, anomalous seismic recording, porosity, permeability, instantaneous amplitude, spectral decomposition, acoustic impedance, instantaneous frequency, dispersion assessment.

REFERENCES

1. Brodskii A. Ia. Razvitie razryvnykh narushenii i zon ochagovoi treshchinovatosti i ikh vliianie na raspredelenie FES devonsko-kamennougol'nykh otlozhenii Astrakhanskogo svoda [Development of the faults, and focal areas of fracture and their influence on the distribution of reservoir properties of devonian and carboniferous deposits of the Astrakhan arch]. Gazovaiapromyshlennost', 2010, no. 5, pp. 22-25.

2. Brodskii A. Ia. Vydelenie zon povyshennoi treshchinovatosti v karbonatnom razreze po dannym seismo-i gravirazvedki A. Ia. Brodskii, V. V. Pykhalov, V. A. Lygin, V. Ia. P"iankov [Allocation of zones of the increased fractures in carbonate reservoir accords to seismic and gravity prospecting]. Geofizika, 2011, no. 3, pp. 57-63.

3. Rodionov D. A. Staticheskie resheniia v geologii [Static solution in geology]. Moscow, Nedra Publ., 1981. 231 p.

Nagev Farkhat Nazirovich — Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan geophysical expedition; Geophysicist; faric2010@mail.ru.

Zhukovskaya Oksana Andreevna - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan geophysical expedition; Geophysicist; zhu.ok@yandex.ru.

Pykhalov Viktor Vladimirovich - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan geophysical expedition; Candidate of Technical Sciences; Leading geophysicist; faric2010@mail.ru.

The article submitted to the editors 26.05.2014

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS