СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЗОН ТРЕЩИНОВАТОСТИ
INVESTIGATION METHOD OF VERTICAL ZONES OF ROCK FRACTURES

Изобретение относится к сейсмическим и геологическим методам исследования Земли, сейсморазведке и может быть использовано при разработке месторождений нефти, газа и других полезных ископаемых.
Известен способ сейсморазведки, включающий возбуждение сейсмических колебаний в пластах горных пород исследуемой зоны посредством источника колебаний, регистрацию приемниками отраженных продольных волн, измерение их когерентности и определение степени трещиноватости по величине когерентности продольных волн. [Тезисы международной конференции «Геомодель-2008», Геленджик, 2008, стр.49-53. «Результаты геологического моделирования пермских резервуаров с учетом данных 3D сейсморазведки», Птецов С.Н. и др.]
Недостатками данного способа являются низкая точность определения местоположения исследуемых зон и идентификации выявленных аномалий -невозможность отличить трещиноватые зоны от литологических границ, тектонических нарушений, низкая точность определения степени трещиноватости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ исследования вертикальных зон трещиноватости, включающий возбуждение сейсмических колебаний в пластах горных пород исследуемой зоны посредством источника колебаний, регистрацию приемниками отраженных волн, выделение из них дуплексных волн, вынесение суждения по величине их амплитуды о наличии вертикальной границы, разделяющей среды с различными свойствами. [Технология сейсморазведки, 2008, №8, стр.14-26. «Изучение вертикальных неоднородностей при помощи миграции дуплексных волн», Б.Линк и др.]
Недостатком данного способа является низкая точность исследования вертикальных зон трещиноватости за счет менее достоверного определения местоположения, конфигурации субвертикальных неоднородностей, заключенных между двумя вертикальными границами, и отсутствия определения степени их трещиноватости.
Техническим результатом является повышение точности исследования вертикальных зон трещиноватости за счет более достоверного определения местоположения, конфигурации субвертикальных неоднородностей, заключенных между двумя вертикальными границами, и степени их трещиноватости.
Технический результат достигается в способе исследования вертикальных зон трещиноватости, включающем возбуждение сейсмических колебаний в пластах горных пород исследуемой зоны посредством источника колебаний, регистрацию приемниками отраженных волн, выделение из них дуплексных волн, вынесение суждения по величине их амплитуды о наличии вертикальной границы, разделяющей среды с различными свойствами, дополнительные сейсмические измерения с помощью установки, содержащей по меньшей мере две пары «источник - приемник», размещенные на одинаковом расстоянии с противоположных сторон выявленной вертикальной границы, измерение расстояния от каждого источника и каждого приемника до выявленной вертикальной границы, выделение дуплексных волн, отраженных от точек, расположенных на выявленной вертикальной границе, определение их скорости и амплитуды, выявление зоны, ограниченной двумя вертикальными границами, определение конфигурации указанной зоны с последующим ее картированием, отнесение выделенной зоны к зоне трещиноватости при расстоянии между двумя вертикальными границами, ее ограничивающими, меньшем длины дуплексной волны, оценку степени трещиноватости в выявленной зоне путем сравнения амплитуд дуплексных волн, зарегистрированных при дополнительных сейсмических измерениях, с их эталонными значениями. Регистрацию дуплексных волн при основных и дополнительных сейсмических измерениях проводят послойно и раздельно для слоев, характеризующихся различными интенсивностью и преобладающими направлениями трещиноватости. Шаг послойного измерения дуплексных волн не менее их длины.
Отличительными признаками предлагаемого способа являются дополнительные сейсмические измерения с помощью установки, содержащей по меньшей мере две пары «источник - приемник», размещенные на одинаковом расстоянии с противоположных сторон выявленной вертикальной границы, измерение расстояния от каждого источника и каждого приемника до выявленной вертикальной границы, выделение дуплексных волн, отраженных от точек, расположенных на выявленной вертикальной границе, определение их скорости и амплитуды, выявление зоны, ограниченной двумя вертикальными границами, определение конфигурации указанной зоны с последующим ее картированием, отнесение выделенной зоны к зоне трещиноватости при расстоянии между двумя вертикальными границами, ее ограничивающими, меньшем длины дуплексной волны, оценка степени трещиноватости в выявленной зоне путем сравнения амплитуд дуплексных волн, зарегистрированных при дополнительных сейсмических измерениях, с их эталонными значениями, проведение регистрации дуплексных волн при основных и дополнительных сейсмических измерениях послойно и раздельно для слоев, характеризующихся различными интенсивностью и преобладающими направлениями трещиноватости, равенство шага послойного измерения дуплексных волн не менее их длины.
Проведение дополнительных сейсмических измерений с помощью установки, содержащей по меньшей мере две пары «источник - приемник», выделение дуплексных волн, отраженных от точек, расположенных на выявленной вертикальной границе, с последующим выявлением зоны, ограниченной двумя вертикальными границами, позволяет более точно определить ее местоположение. Размещение пары «источник - приемник» на одинаковом расстоянии с противоположных сторон выявленной вертикальной границы позволяет исследовать зоны трещиноватости за счет получения отражения дуплексных волн с обеих ее сторон. Измерение расстояния от каждого источника и каждого приемника до выявленной вертикальной границы необходимо для измерения времени прихода дуплексной волны. Определение скорости и амплитуды дуплексных волн необходимо для определения степени трещиноватости исследуемой зоны. Определение конфигурации указанной зоны с последующим ее картированием позволяет отнести ее по признаку линейности к зоне трещиноватости. Отнесение выделенной зоны к зоне трещиноватости при расстоянии между двумя вертикальными границами, ее ограничивающими, меньшем длины дуплексной волны позволяет отличить их от других вертикальных неоднородностей, не имеющих второй границы или имеющих вторую границу, расположенную на большом расстоянии от первой, связанных, например, с тектоническими нарушениями или литологическими границами. Оценка степени трещиноватости в выявленной зоне путем сравнения амплитуд дуплексных волн, зарегистрированных при дополнительных сейсмических измерениях, с их эталонными значениями позволяет количественно и качественно определить степень трещиноватости. Проведение регистрации дуплексных волн при основных и дополнительных сейсмических измерениях послойно и раздельно для слоев, характеризующихся различными интенсивностью и преобладающими направлениями трещиноватости, необходимо для создания объемной модели зоны трещиноватости. Равенство шага послойного измерения дуплексных волн не менее их длины увеличивает достоверность измерений.
Способ исследования вертикальных зон трещиноватости осуществляется следующим образом.
Возбуждают сейсмические колебания в пластах горных пород исследуемой зоны посредством источника колебаний. Регистрируют приемниками отраженные волны. Выделяют из них дуплексные волны. Дуплексными волнами называются волны, отраженные дважды: последовательно - от горизонтальной границы, затем - от вертикальной или наоборот. Выносят суждения по величине их амплитуды о наличии вертикальной границы, разделяющей среды с различными свойствами. Дополнительно проводят сейсмические измерения с помощью установки, содержащей по меньшей мере две пары «источник - приемник», размещенные на одинаковом расстоянии с противоположных сторон выявленной вертикальной границы. Измеряют расстояния от каждого источника и каждого приемника до выявленной вертикальной границы. Выделяют дуплексные волны, отраженные от точек, расположенных на выявленной вертикальной границе, и определяют их скорости и амплитуды. Выявляют зону, ограниченную двумя вертикальными границами, и определяют конфигурацию указанной зоны с последующим ее картированием. Относят выделенную зону к зоне трещиноватости при расстоянии между двумя вертикальными границами, ее ограничивающими, меньшем длины дуплексной волны. Оценивают степень трещиноватости в выявленной зоне путем сравнения амплитуд дуплексных волн, зарегистрированных при дополнительных сейсмических измерениях, с их эталонными значениями. Регистрацию дуплексных волн при основных и сейсмических измерениях проводят послойно и раздельно для слоев, характеризующихся различными интенсивностью и преобладающими направлениями трещиноватости. При этом шаг послойного измерения дуплексных волн не менее их длины.
Конкретный пример осуществления способа исследования вертикальных зон трещиноватости.
На нефтяном месторождении были проведены полевые сейсмические работы. В пластах горных пород исследуемой зоны возбуждали сейсмические колебания посредством источника колебаний. Источниками упругих колебаний служила группа из трех вибраторов (частота возбуждения 10-90 Гц; длительность 15 с; конусность 250 мс; 2 накопления). Регистрировали приемниками отраженные волны. Приемниками служила сейсмостанция системы I/O System II, количество активных каналов 672. Расстояние между источниками и приемниками минимальное 56 м, максимальное 3913 м. Группирование вибраторов линейное на базе 44 м, расстояние между линиями приема 200 м, расстояние между точками возбуждения на линии 120,5 м, расстояние между линиями возбуждения 200 м (форма ZIG - ZAG). При производстве работ использовалась полосовая система наблюдений с перекрытием линий приема. Количество приемных линий в полосе отработки 6. Количество каналов в одной линии приема 112. Данная система позволила получить плотность средних точек приема 25×50 м по осям Х и Y соответственно.
Объемы сейсморазведочных работ составили:
площадь съемки общая:
201.76 км<sup>2</sup>;
количество линий возбуждения:
132;
количество линий приема:
133;
общее количество пунктов приема:
20361;
общее количество пунктов возбуждения:
10108.
В ходе регистрации в составе всего набора принятых отраженных волн (продольных, поперечных, обменных и т.д.) были выделены дуплексные волны, отличающиеся от всех остальных формой, временем прихода. В результате чего было получено поле вертикальных отражений, характеризующихся амплитудами. По совокупности точек отражения, характеризующихся амплитудами и формирующих плоскость в пространстве, было вынесено суждение о наличии вертикальной границы, разделяющей среды с различными свойствами. Затем была расположена установка, содержащая по меньшей мере две пары «источник-приемник», размещенные на одинаковом расстоянии с противоположных сторон выявленной вертикальной границы, с помощью которой были проведены дополнительные сейсмические измерения. После чего измеряли расстояние от каждого источника и каждого приемника до выявленной вертикальной границы. Данное расстояние составило 100 метров. В результате возбуждения сейсмических колебаний были зарегистрированы дуплексные волны, отраженные от точек, расположенных на выявленной вертикальной границе. Определили время их прихода. Оно изменялось от 1400 до 1500 мс.
Определили амплитуды и скорости исходя из расстояния между источниками и приемниками и временем прихода дуплексных волн. Скорости изменялись от 2650 до 2950 м/с. Амплитуды изменялись от -27 до 27.
Выявили зону, ограниченную двумя вертикальными границами, определили ее конфигурацию с последующим картированием. Измерили расстояние между границами, равное 40 метрам, и сравнили его с длиной дуплексной волны, равной 50 метрам. Поскольку расстояние между двумя вертикальными границами, ограничивающими выделенную зону, меньше длины дуплексной волны, то отнесли ее к зоне трещиноватости. Сравнили амплитуды дуплексных волн с эталонными амплитудами и оценили степень трещиноватости в выявленной зоне. Эталонные значения амплитуд - от 20 до 27, что соответствует степени трещиноватости 15-20 1/м. Амплитуды дуплексных волн, измеренные в исследуемой зоне, равны 25, что соответствует степени трещиноватости 18 1/м. Исследуемая зона относится к высокопроницаемой трещиноватой зоне.
Регистрацию дуплексных волн при дополнительных сейсмических измерениях проводили послойно и раздельно для слоев, характеризующихся различными интенсивностью и преобладающими направлениями трещиноватости. Шаг послойного измерения дуплексных волн составил 100 м, что не менее их длины.
Предлагаемый способ исследования вертикальных зон трещиноватости позволяет повысить точность исследования вертикальных зон трещиноватости и определения их местоположения, повышает эффективность разработки месторождений нефти, газа и других полезных ископаемых за счет сокращения затрат на бурение непродуктивных скважин.