СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ПОРОД
METHOD TO DETECT AZIMUTHAL DIRECTION OF ROCKS JOINTING

Предложенное изобретение относится к области изучения анизотропии и трещиноватости пород методами скважинной сейсморазведки, в частности - к способу определения азимутального направления трещиноватости пород по данным многолучевого трехкомпонентного НВСП.
Предшествующий уровень техники.
Широко известные в настоящее время классические способы изучения анизотропии и трещиноватости пород методами МВС-МВПС предусматривают применение источников поперечных волн с управляемым направлением воздействия (Кузнецов В.М., Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Введение в сейсмическую анизотропию: теория и практика // Тверь, ООО «Издательство ГЕРС», 2006, с.57-84), либо применения специальной скважинной аппаратуры с дополнительным геофоном, установленным вне герметичного корпуса скважинного прибора (Амиров А.Н., Гальперин Е.И. Опыт и результаты применения ВСП для оценки фильтрационных свойств коллекторов // Нефтегазовая геология и геофизика: Экспресс-информ, 1990, Вып.3, с.25-31).
Известный способ анализа околоскважинного пространства основан на выявлении преобразования/отражения акустических волн на плоскости трещин. Для возникновения таких акустических волн необходимы либо инициализация процесса образования/раскрытия трещин, либо достаточно большие для образования отражений размеры трещин с большой величиной их раскрытия. Наибольшее значение этот способ имеет для контроля развития трещин, возникающих при гидроразрыве пласта.
В практике нефтедобычи больший интерес представляет изучение возникших естественным образом трещиноватых интервалов с густыми системами мелких трещин. Наличие мелкой трещиноватости пород-коллекторов является показателем их высокой продуктивности. При этом преобладающее направление ориентации системы мелких трещин предопределяет направление потока флюидов и направление развития трещин при гидроразрыве, что имеет важное значение как для планирования дальнейшего эксплуатационного бурениия (в том числе горизонтальных скважин), так и для планирования гидроразрыва пласта.
Но поскольку трещиноватые интервалы при сейсмическом воздействии на них не вызывают отдельных преобразований/отражений акустических волн, описанный выше метод не может быть применен для определения азимутального направления трещиноватости пород по данным многолучевого трехкомпонентного НВСП.
Известен способ формирования изображения подповерхностных трещин (патент РФ №2346297, G01V 1/28, 2006 г.), основанный на определении обратных скоростей волны сжатия P или волны сдвига S, либо оценке величины, обратной скорости волны сжатия и/или сдвига в породе, выражаемой в виде ST-плоскости, который включает операции
а) вычисления местоположения точки отражения исследуемого признака;
б) нанесение ST-плоскости для точки отражения на местоположение точки отражения;
в) повторение операций а) и б) по глубине скважины или ее отдельных интервалов;
г) оценку углов падения падающих акустических волн относительно приемников исходя из кажущихся и действительных величин ST;
д) оценку местоположения трещин в зависимости от времени распространения волн и угла падения.
Известный способ основан на анализе разнополяризованных поперечных волн, возникающих в анизотропной среде (при ориентированной трещиноватости) и позволяет выделить трещиноватые интервалы, а также определить преобладающую ориентацию системы мелких трещин, но для его реализации необходимо обязательное наличие направленного источника излучения поперечных волн.
Таким образом, известные методы либо не позволяют получить информацию о трещиноватых интервалах с ориентированными системами густо распределенных мелких трещин, либо требуют дополнительного применения направленного источника излучения поперечных волн, что увеличивает трудоемкость и стоимость работ, проводимых методом многолучевого НВСП.
Для уточнения строения околоскважинного пространства в настоящее время широко применяется метод многолучевого непродольного вертикального сейсмического профилирования (НВСП) с применением трехкомпонентной скважинной аппаратуры и с использованием традиционных ненаправленных источников излучения продольных волн. Этот метод менее затратный по сравнению с известными, но и менее информативный.
Задачей настоящего изобретения является повышение информативности изучения строения околоскважинного пространства методом многолучевого трехкомпонентного НВСП с традиционными ненаправленными источниками излучения продольных волн за счет анализа параметров обменных волн, возникающих в среде на промежуточных границах между источником излучения и приемником акустических волн.
Поставленная задача решается следующим образом.
По способу определения азимутального направления трещиноватости пород, включающему анализ данных с получением следящих компонент проходящих продольных P-волн, проходящих обменных PS-волн в лучевой плоскости и трансверсальной компоненты поля, согласно изобретению дополнительно
- выделяют трещиноватые интервалы по уменьшению амплитуды PS-волны на следящей компоненте и/или по образованию на кровле трещиноватого интервала интенсивных регулярных падающих и отраженных волн поперечного типа на трансверсальной компоненте, а также
- участки с поляризацией проходящих обменных PS-волн не в лучевой плоскости;
- рассчитывают в выделенных интервалах азимутальные графики амплитуд падающих PS-волн, выделяют по полученным графикам более близкую к линейной поляризации и более динамичную волну S1, и
- определяют азимутальное направление трещиноватости по величине отклонения поляризации выделенной волны S1 от лучевой плоскости и по совпадению результатов для различных положений источника излучения, при этом
- уточняют положение трещиноватых интервалов и азимутальное направление трещинноватости по анализу интервальных скоростей Vs, Vp, отношения скоростей Vs/Vp и поглощения волн в трещиноватых интервалах и во вмещающих породах для различных азимутов лучевой плоскости.
Предложенный Способ определения азимутального направления трещиноватости пород основан на анализе параметров обменных волн, возникающих в среде на промежуточных акустических границах между источником излучения и приемником акустических волн (в отличие от известных методов, где производится анализ параметров обменных волн, возникающих на плоскости), что позволяет с достаточно высокой точностью выделить в породе и/или околоскаважинном пространстве возникшие естественным образом трещиноватые интервалы с густыми системами мелких трещи и определить пространственную ориентацию таких трещиноватых интервалов, повышая тем самым информативность исследований по выявлению наиболее продуктивных нефтесодержащих коллекторов.
По совокупности признаков предложенный Способ определения азимутального направления трещиноватости пород позволяет обеспечить планирование дальнейшего эксплуатационного бурения, в том числе и горизонтального бурения, и/или планирование гидроразрыва пласта.
Принимая во внимание известные методы из области информационного обеспечения проектов разработки залежей нефти и газа в нефтедобывающей промышленности, заявляем, что заявителю и авторам не известны отличительные признаки, сформулированные в отличительной части предлагаемой формулы изобретения, и считаем, что наличие новых признаков формулы изобретения предложенного Способа определения азимутального направления трещиноватости пород соответствует критерию «изобретательский уровень».
Практическая реализация предложенного Способа определения азимутального направления трещиноватости пород отличается высокой оперативностью и низкой стоимостью получения информации, при этом обеспечивается возможность его применения при многолучевом НВСП с использованием традиционных ненаправленных источников излучения продольных волн. Таким образом, предложенное изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».
На практике предложенный Способ определения азимутального направления трещиноватости пород реализуется следующим образом.
В процессе проведения скважинных исследований производят поляризационную обработку полученных данных трехкомпонентного НВСП с получением следящих компонент проходящих продольных волн (P-волн), обменных волн (PS-волн) в лучевой плоскости и трансверсальной компоненты поля.
В процессе анализа получаемых данных по уменьшению амплитуды PS-волны на кровле трещиноватых пород на следящих компонентах и/или по появлению на кровле трещиноватых пород достаточно интенсивных регулярных падающих и отраженных волн поперечного типа на кровле трещиноватых пород выявляют трещиноватый интервал и выделяют интервал с поляризацией проходящих обменных PS-волн не в лучевой плоскости, и в выделенных интервалах производят расчет азимутальных (полярных) сейсмограмм в горизонтальной плоскости ниже выделенной кровли трещиноватого интервала и в покрывающих отложениях.
По полученным графикам азимутальных сейсмограмм (по выявленным амплитудам наиболее интенсивной обменной падающей PS-волны и величине отклонения поляризации волны PS от лучевой плоскости) производят количественную оценку направления главных элементов симметрии, при этом по азимуту поляризации быстрой волны S1, как наиболее динамически выраженной и имеющей более близкую к линейной поляризацию, определяют азимутальное направление трещиноватости (плоскости симметрии).
Трещиноватый интервал может быть выделен по анализу различий интервальных скоростей P- и S-волн и их поглощения для различных азимутов лучевой скорости, а также по понижению интервальной скорости S-волны и отношения Vs/Vp.
Далее (аналогично) производится анализ изменения интервальных скоростей P- и S-волн и их поглощения для различных положений источника излучения. При этом,
- если число источников с различными азимутальными направлениями позволяет успешно выполнить эллиптическую аппроксимацию полученных данных, определяется преобладающее направление трещин;
- если идентификация главных осей симметрии ранее не была выполнена, то по минимальным значениям скорости поперечной волны, отношению Vs/Vp и максимальным значениям поглощения как продольных, так и поперечных волн определяется положение плоскости симметрии (преобладающее направление системы мелких трещин).
При этом интервалы с хаотической или субгоризонтальной трещиноватостью выделяются по резкому повышению поглощения P- и S-волн и отсутствию закономерного изменения других параметров.
Таким образом, предложенный Способ определения азимутального направления трещиноватости пород позволяет оперативно выделить трещиноватые интервалы, определить тип трещиноватости (ориентированная или хаотическая) и определить преобладающее направление системы мелких трещин при традиционных исследованиях известными методами в том числе - методом многолучевого НВСП с ненаправленным источником излучения продольных волн.