СПОСОБ РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКИХ ПОПРАВОК
STATIC CORRECTIONS CALCULATION METHOD

Изобретение относится к комплексу методов геофизической разведки, включающему сейсморазведку методом отраженных волн общей глубинной точки (MOB ОГТ) и электроразведку методом малоглубинных зондирований становлением поля в ближней зоне (мЗСБ), и может быть использовано для учета скоростных аномалий верхней части разреза (ВЧР).
При обработке и интерпретации материалов сейсморазведочных работ на территориях Сибири и Арктики, где развиты многолетнемерзлые породы (ММП), необходимо учитывать их влияние на материалы сейсморазведки. Источником такого влияния выступают скоростные аномалии, сосредоточенные в относительно тонком, но неоднородном по толщине приповерхностном интервале залегания слоев ММП. Недоучет влияния ММП на форму отражающих горизонтов может привести к значительным ошибкам в структурных построениях и ухудшению волновой картины во всем временном диапазоне.
Известен способ скважинной сейсморазведки (см. патент РФ на изобретение №2292063, МПК G01V 1/40), в котором определяют скоростные характеристики верхней части разреза - зоны малых скоростей (ЗМС). Сущность способа: в процессе бурения возбуждают упругие колебания путем воздействия породоразрушающего инструмента мобильной буровой установки на исследуемую среду. Одновременно регистрируют упругие колебания датчиком опорного сигнала, состоящим из четырех преобразователей, равномерно распределенных по периметру площадки рамы буровой установки, и наземным приемным устройством. Наземное приемное устройство устанавливают на дневной поверхности на расстоянии от устья скважины не менее 5-10 м на стержнях, заглубленных в грунт на глубину, превышающую мощность почвенного слоя. Выбирают диапазон рабочих частот от 100 Гц до 350 Гц, в пределах которого выделяют полезные сигналы. Формируют взаимокорреляционные функции и определяют по ним сейсмические скорости и положение сейсмических границ. Технический результат: повышение точности и достоверности построения скоростной характеристики исследуемой среды. Для проведения данного способа необходимо наличие скважины глубокого бурения.
Известны способы определения статических поправок методом регистрации волны, преломленной на подошве зоны малых скоростей (см. патент Великобритании №32090405, МПК G01V 1/28 и Шариф Р., Гелгарт Л., Сейсморазведка, т. 1, М.: Мир, 1987). Однако данный способ дает усредненное значение физических характеристик ВЧР до подошвы зоны малых скоростей и не учитывает наличие локальных неоднородностей в ней, а это крайне важно в случае мощной зоны ММП (400-600 м).
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ определения статических поправок (см. патент РФ на изобретение №2411547, МПК G01V 1/36, G01V 11/00), который принят нами за прототип, в котором прогнозирование статических поправок включает проведение сейсморазведки, обработку и интерпретацию полученных данных, отличающийся тем, что дополнительно на совмещенных профилях проводят электроразведку для изучения строения верхней части разреза в зоне малых скоростей, регистрируют изменения электромагнитного поля и годографы электромагнитной волны, определяют продольное электрическое сопротивление, по полученным данным выделяют единые стратиграфически увязанные геоэлектрические комплексы, строят геоэлектрическую модель верхней части разреза, затем с использованием данных геофизических исследований скважин или микросейсмического каротажа устанавливают взаимосвязь между временами регистрации электромагнитного и сейсмического полей, в каждой точке электроразведочных наблюдений пересчитывают электромагнитные годографы в псевдосейсмические, по ним в пределах каждого геоэлектрического комплекса рассчитывают значения прогнозных интервальных скоростей, для выбранного интервала разреза строят схемы распределения прогнозных значений интервальных скоростей и его толщины, рассчитывают значения статических поправок. Данный способ имеет недостаток, связанный с тем, что представленный способ не дает достаточной глубинности изучения верхней части разреза, а охватывает лишь ЗМС (глубины от дневной поверхности до 100 м). Также ввиду того, что сигнал становления электромагнитного поля является гладкой экспоненциальной функцией, использование кривых мЗСБ для расчета скоростных моделей приводит к тому, что резкие изменения разреза (аномалии ВЧР) не детектируются.
Задачей заявленного авторами способа является разработка эффективного подхода к расчету скоростной модели ВЧР на основе данных зондирования становлением поля в ближней зоне в малоглубинной модификации (мЗСБ) с глубинностью от дневной поверхности до 400-600 м.
Технический результат заявляемого решения заключается в повышении точности, информативности способа определения статических поправок за счет учета локальных неоднородностей строения ВЧР в мощной зоне ММП до 600 м.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения статических поправок, включающем в себя возбуждение сейсмического сигнала, регистрацию волновой картины сейсмического поля, обработку и интерпретацию полученных данных, проведение дополнительно на совмещенных профилях электроразведки для изучения строения верхней части разреза в зоне малых скоростей, регистрируют изменение электромагнитного поля, при этом электроразведку выполняют методом малоглубинного зондирования становлением поля в ближней зоне по высокоплотным сетям наблюдений, после обработки данных малоглубинного зондирования становлением поля в ближней зоне выполняют инверсию полученных данных, по результатам инверсии определяют продольное электрическое сопротивление, затем по полученным данным выделяют единые стратиграфически увязанные геоэлектрические комплексы, проводят структурную интерпретацию верхней части разреза и строят геоэлектрическую модель верхней части разреза, затем используя эмпирическую зависимость Фауста, коэффициенты которой определяются на основе данных геофизических исследований скважин или вертикального сейсмического профилирования, геоэлектрические модели, полученные в результате инверсии данных малоглубинного зондирования становлением поля в ближней зоне, пересчитывают в акустические модели, по полученным акустическим моделям строят куб скоростей верхней части разреза, по которому рассчитывают статические поправки для последующего использования при обработке данных сейсморазведки метода отраженных волн общей глубинной точки.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами:
Фиг. 1. Граф расчета статических поправок.
Фиг. 2. График анализа ошибки определения скорости продольных волн Vp, иллюстрирующий подбор коэффициентов уравнения Фауста с использованием данных ВСП.
Фиг. 3. График сходимости скоростей продольных волн, иллюстрирующий подбор коэффициентов уравнения Фауста с использованием данных ВСП.
Фиг. 4. Результат ввода статических поправок в сейсмограммы ОГТ, при этом статические поправки вводились в двух вариантах: вариант, рассчитанный по методу первых вступлений (традиционная методика), график «Статические поправки по первым вступлениям» и вариант, полученный на основе скоростной модели по данным мЗСБ (заявляемый способ), график «Статические поправки по данным мЗСБ».
Фиг. 5. Временной сейсмический разрез, иллюстрирующий в сравнении вариант расчета статических поправок по методу первых вступлений (традиционная методика), график «Временной сейсмический разрез (статика по первым вступлениям)» и вариант согласно заявляемому способу, график «Временной сейсмический разрез (статика по данным мЗСБ)».
На основе полученных геоэлектрических моделей строят геолого-геоэлектрическую модель верхней части разреза, проводят структурную интерпретацию.
Следующим шагом необходимо осуществить переход от удельного электрического сопротивления разреза к скорости продольных волн. Для того чтобы от геоэлектрических свойств пород перейти к акустическим, возможно использование эмпирических зависимостей. Зависимость между удельным электрическим сопротивлением и скоростью продольных волн впервые была представлена Л. Фаустом в 1951 г. (фиг. 1 Граф расчета статических поправок). Актуальность работы была обусловлена необходимостью расчета карт средних скоростей продольных сейсмических волн для решения задачи структурных построений.
В результате подбора параметров модели была получена следующая эмпирическая зависимость:
где α - константа, Z - глубина залегания, Т - возраст пород изучаемого разреза. По данным, приведенным в работе, погрешность вычислений скорости продольных сейсмических волн по приведенной выше зависимости составила 2-5%.
В 1953 г. Л. Фауст описывает результаты вычислений скорости уже с учетом влияния литологической составляющей [Faust, 1953]. Для учета литологии использовались данные электрического каротажа. В ходе экспериментов сопоставлялись значения скорости продольных волн, полученных по данным сейсмического каротажа, и значения удельного сопротивления горной породы. В результате анализа была получена формула:
где R - удельное сопротивление пласта (Ом⋅м). Оценка погрешности прогноза скорости по данному уравнению составила 1-2.5%.
В упрощенном виде зависимость Фауста можно представить, как:
где sonic - интервальное время пробега продольной волны, TVD - глубина в футах, resistivity - удельное электрическое сопротивление, const и ехр - эмпирические коэффициенты уравнения.
Далее выполняется расчет и калибровка эмпирических коэффициентов уравнения Фауста. Д ля расчета коэффициентов необходимо наличие акустического каротажа или данных вертикального сейсмического профилирования (ВСП). Первым шагом формируется литологически-генерализованная модель, в рамках каждой литологической разности производится многократный перебор эмпирических коэффициентов уравнения (1). Результатом является уникальная пара коэффициентов для каждой литологической разности. При достижении суммарного коэффициента корреляции r=0.9 и более коэффициенты считаются подобранными (на графике на фиг. 2. показан пример подбора коэффициентов зависимости Фауста).
Далее выполняется преобразование геоэлектрических моделей* полученных по данным мЗСБ, в акустические модели.
Благодаря тому, что метод мЗСБ является надежным инструментом для изучения структурных особенностей разреза, с его помощью возможно достоверно восстанавливать структуру ММП. Владея информацией о распределении скоростей ВЧР и достоверной структурной моделью, возможно с высокой степенью достоверности прогнозировать статические поправки.
Существенными отличиями заявляемого способа в сравнении с известными техническими решениями являются:
- дополнительно с сейсморазведкой на совмещенных профилях проводят электроразведку в мЗСБ с глубинностью до 400-600 м, но по высокоплотным сетям наблюдений, комплексно интерпретируют полученные данные, строят геоэлектрическую модель ВЧР;
- с использованием данных геофизических исследований скважин (ТИС) или вертикального сейсмического профилирования (ВСП) производят расчет эмпирических коэффициентов уравнения Фауста;
- для расчета статических поправок используется комплексная геоэлектрическая и структурная модель ВЧР в совокупности с распределением скоростей ВЧР, полученных по данным мЗСБ.
Способ реализуется следующим образом:
В пределах изучаемой площади одновременно (либо последовательно) с сейсморазведкой проводят электроразведку в малоглубинной модификации зондированием становлением поля (мЗСБ) по линиям сейсмических профилей, с высокой пространственно-временной плотностью.
Выполняют обработку и инверсию сигналов мЗСБ. Строят геоэлектрическую модель ВЧР. Восстанавливают скоростную модель ВЧР за счет применения эмпирической зависимости Фауста.
На основе полученных данных рассчитывают статические поправки.
Заявляемый способ был опробован в различных геологических условиях. Положительный опыт при геологоразведочных работах получен в пределах Западной и Восточной Сибири.
ПРИМЕР.
Заявляемый способ был опробован на одном из месторождений углеводородов юга Сибирской платформы.
На участке исследований была выполнена сейсмическая съемка методом MOB ОГТ 3D по широкоазимутальной сети наблюдений. Параллельно выполнена электроразведка методом мЗСБ, проведена обработка, инверсия, получена геоэлектрическая модель. На исследуемом участке выполнено ВСП в одной из скважин.
Следующим шагом согласно графу, изображенному на фиг. 1, выполнялась калибровка коэффициентов уравнения Фауста. С использованием данных ВСП производился подбор коэффициентов уравнения Фауста, результат подбора иллюстрируют графики на фиг. 2 и фиг. 3. В таблице 1 представлены результаты расчета эмпирических коэффициентов на основе уравнения Фауста, где УЭС - удельное электрическое сопротивление, Vp - скорость продольных волн).
Далее, согласно полученным коэффициентам, выполнен пересчет всего объема геоэлектрических моделей в скоростные модели. Рассчитаны статические поправки.
Следующим шагом был выполнен ввод статических поправок в сейсмограммы ОГТ (фиг. 4). Статические поправки вводились в двух вариантах:
1. Вариант, рассчитанный по методу первых вступлений (традиционная методика).
2. Вариант, полученный на основе скоростной модели по даннйм мЗСБ.
Анализ временных разрезов показывает, что на этапе учета статики за рельеф и среднечастотных поправок отмечается существенное улучшение прослеживаемости отражающих горизонтов при использовании модели по данным мЗСБ. На разрезе, полученном с использованием модели по данным преломленных волн (по методу первых вступлений), отмечается наличие аномалий-теней, проходящих через весь разрез. На разрезе, полученном по данным мЗСБ, такие аномалии удается в значительной степени подавить.
После учета высокочастотной составляющей на разрезе, полученном с учетом данных мЗСБ, наблюдается улучшение динамики и прослеживаемости отражающих горизонтов (см. фиг. 5).
Полученные экспериментальные данные показывают высокую эффективность предложенного способа расчета статических поправок и фактическое повышение достоверности структурных построений при проведении сейсморазведочных работ на участках со сложным строением верхней части разреза.