Главная Поделки Изучение глубинного геологического строения. сейсморазведка могт и мдс

Изучение глубинного геологического строения. сейсморазведка могт и мдс

(основы теории упругости, геометрической сейсмики, сейсмоэлектрических явлений; сейсмические свойства горных пород (энергия, затухание, скорости волн)

Прикладная сейсморазведка берет свое начало из сейсмологии , т.е. науки, занимающейся регистрацией и интерпретацией волн, возникающих при землетрясениях. Ее еще называют взрывной сейсмологией - сейсмические волны возбуждаются в отдельных местах искусственными взрывами с тем, чтобы получить информацию о региональном и локальном геологическом строении.

Т.о. сейсмическая разведка - это геофизический метод исследования земной коры и верхней мантии, а также разведки месторождений полезных ископаемых, основанный на изучении распространения упругих волн, возбуждаемых искусственно, с помощью взрывов или ударов.

Горные породы, в силу различной природы образования, обладают различными скоростями распространения упругих волн. Это приводит к тому, что на границах слоев разных геологических сред образуются отраженные и преломленные волны с различной скоростью, регистрация которых производится на поверхности земли. После интерпретации и обработки полученных данных мы можем получить информацию о геологическом строении района.

Огромные успехи сейсморазведки, особенно в области методики наблюдений, стали просматриваться после 20 годов уходящего столетия. Около 90% средств, затрачиваемых на геофизическую разведку в мире, приходится на сейсморазведку.

Методика сейсморазведки основана на изучении кинематики волн, т.е. на изучении времен пробега различных волн от пункта возбуждения до сейсмоприемников, которые усиливают колебания в ряде точек профиля наблюдений. Затем колебания преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и автоматически регистрируются на магнитограммах.

В результате обработки магнитограмм можно определить скорости волн, глубину залегания сейсмогеологических границ, их падение, простирание. Используя же при этом геологические данные можно установить природу этих границ.

В сейсморазведке различают три основных метода:

метод отраженных волн (МОВ);

метод преломленных волн (МПВ или КМПВ - корреляционный) (это слово упускают для сокращения).

метод проходящих волн.

В этих трех методах можно выделить ряд модификаций, которые в виду особых приемов проведения работ и интерпретации материалов иногда считаются самостоятельными методами.

Это такие методы: МРНП - метод регулируемого направленного приема;

Метод регулируемого направленного приема

Он основан на представлении о том, что в условиях, когда границы между пластами шероховатые или образованы распределенными по площади неоднородностями, от них отражаются интерференционные волны. На коротких приемных базах такие колебания могут быть расщеплены на элементарные плоские волны, параметры которых точнее определяют местоположение неоднородностей, источников их возникновения, чем интерференционные волны. Кроме того, МНРП применяют для разрешения регулярных волн, одновременно приходящих к профилю по разным направлениям. Средствами разрешения и расщепления волн в МРНП является регулируемое разновременное прямолинейное суммирование и переменная частотная фильтрация с подчеркиванием верхних частот.

Метод предназначался для разведки районов со сложно построенными структурами. Применение его для разведки полого залегающих платформенных структур потребовало разработки специальной методики.

Области применения метода в нефтегазовой геологии, где он наиболее широко использовался - это районы с наиболее сложным геологическим строением, развитием сложно построенных складок краевых прогибов, соляной тектоники, рифовых структур.

МРВ - метод рефрагированных волн;

МОГТ - метод общей глубинной точки;

МПОВ - метод поперечных отраженных волн;

МОБВ - метод обменных волн;

МОГ - метод обращенных годографов и т.д.

Метод обращенных годографов. Особенность этого метода заключается в погружении сейсмоприемника в специально пробуренные (до 200 м) или имеющиеся (до 2000 м) скважины ниже зоны (ЗМС) и кратнообразующихся границ. Колебания возбуждают близ дневной поверхности вдоль профилей, располагающихся продольно (по отношению к скважинам), непродольно или по площади. Из общей волновой картины выделяют линейные и обращенные поверхностные годографы волн.

В МОГТ применяют линейные и площадные наблюдения. Площадные системы используют в отдельно стоящих скважинах для определения пространственного положения отражающих горизонтов. Длину обращенных годографов для каждой наблюдательной скважины определяют опытным путем. Обычно длина годографа составляет 1,2 - 2,0 км.

Для целостной картины необходимо, чтобы годографы перекрывались, и это перекрытие зависело бы от глубины уровня регистрации (обычно 300 - 400 м). Расстояние между ПВ составляет 100 - 200 м, при неблагополучных условиях - до 50 м.

Скважинные методы применяют также при поисках нефте- и газовых месторождений. Скважинные методы очень эффективны при изучении глубинных границ, когда из-за интенсивных многократных волн, поверхностных помех и сложного глубинного строения геологического разреза результаты наземной сейсморазведки недостаточно надежны.

Вертикальное сейсмическое профилирование - это интегральный сейсмокаротаж, выполняемый многоканальным зондом со специальными прижимными устройствами, фиксирующими положение сейсмоприемников у стенки скважин; они позволяют избавиться от помех и коррелировать волны. ВСП - эффективный метод изучения волновых полей и процесса распространения сейсмических волн во внутренних точках реальных сред.

Качество изучаемых данных зависит от правильного выбора условий возбуждения и их постоянства в процессе проведения исследований. Наблюдения при ВСП (вертикальном профиле) определяются глубиной и техническим состоянием скважины. Данные ВСП используют для оценки отражающих свойств сейсмических границ. Из отношения амплитудно-частотных спектров прямой и отраженной волн получают зависимость коэффициента отражения сейсмической границы.

Пьезоэлектрический метод разведки основан на использовании электромагнитных полей, возникающих при электризации горных пород упругими волнами, возбуждаемыми взрывами, ударами и другими импульсными источниками.

Воларович и Пархоменко (1953) установили пьезоэлектрический эффект горных пород, содержащих минералы-пьезоэлектрики с ориентированными электрическими осями определенным образом. Пьезоэлектрический эффект горных пород зависит от минералов-пьезоэлектриков, закономерностей пространственного распределения и ориентировки этих электрических осей в текстурах; размеров, форм и строения этих горных пород.

Метод применяют в наземном, скважинном и шахтном вариантах при поисках и разведке рудно-кварцевых месторождений (золота, вольфрама, молибдена, олова, горного хрусталя, слюды).

Одной из основных задач при исследованиях данного метода является выбор системы наблюдения, т.е. взаимного расположения пунктов взрывов и приемников. В наземных условиях рациональна система наблюдений из трех профилей, в которой центральный профиль является профилем взрывов, а два крайних - профилями расстановки приемников.

По решаемым задачам сейсморазведка подразделяется на:

глубинную сейсморазведку;

структурную;

нефтегазовую;

рудную; угольную;

инженерно-гидрогеологическую сейсморазведку.

По методу проведения работ различают:

наземную,

скважинные виды сейсморазведки.

Ключевые слова

CЕЙСМОРАЗВЕДКА МОГТ / ПРЯМОЙ ПОИСК ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ / НАВЕДЕННЫЙ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ ШУМ / КОЭФФИЦИЕНТ УСПЕШНОСТИ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ / CDPM SEISMIC / DIRECT HYDROCARBON EXPLORATION / INDUCED GEODYNAMIC NOISE / PROSPECTING AND EXPLORATORY DRILLING SUCCESS RATIO

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы - Максимов Л.А., Ведерников Г.В., Яшков Г.Н.

Приводятся сведения о технологии пассивно-активной сейсморазведки методом общей глубинной точки (ПАС МОГТ), решающей задачу прямого поиска залежей углеводородов по динамическим параметрам, излучаемых этими залежами наведенного геодинамического шума . Показано, что использование этой технологии позволяет предотвратить бурение непродуктивных скважин. Материалы и методы В предлагаемой технологии ПАС МОГТ комплексируются регистрация и интерпретация излучаемых залежами УВ и отраженных от сейсмических границ волн. Этим обеспечивается высокая эффективность изучения геометрии отражающих границ и регистрации излучаемых залежами УВ наведенных геодинамических шумов . Итоги Технология ПАС МОГТ опробована на десятках месторождений УВ Западной и Восточной Сибири и показала свою эффективность: все месторождения отмечаются аномалиями интенсивности геодинамических шумов и отсутствием таких аномалий вне месторождений. Выводы Указанные выше возможности технологии ПАС МОГТ весьма актуальны в настоящее время, когда кризис в экономике продолжает усиливаться. Данная технологии позволит нефтяникам бурить ловушки УВ, а не структуры, что повысит эффективность геолого-разведочных работ (в разы) при поисках нефти и газа.

Текст научной работы на тему «Геодинамический шум залежей углеводородов и пассивно-активная сейсморазведка мОГТ»

ГЕОФИЗИКА

Геодинамический шум залежей углеводородов и пассивно-активная сейсморазведка мОГТ

Л.А. максимов

к. г.-м.н., ст. преподаватель1 [email protected]

Г.В. Ведерников

д. г.-м.-н., зам. директора по науке2 [email protected]

Г.Н. Яшков

гл. геофизик2 [email protected]

Новосибирский Государственный Университет, Новосибирск, Россия 2ООО «НМТ-Сейс», Новосибирск, Россия

Приводятся сведения о технологии пассивно-активной сейсморазведки методом общей глубинной точки (ПАС мОГТ), решающей задачу прямого поиска залежей углеводородов по динамическим параметрам, излучаемых этими залежами наведенного геодинамического шума. Показано, что использование этой технологии позволяет предотвратить бурение непродуктивных скважин.

материалы и методы

В предлагаемой технологии ПАС МОГТ комплексируются регистрация и интерпретация излучаемых залежами УВ наведенных геодинамических шумов и отраженных от сейсмических границ волн. Этим обеспечивается высокая эффективность изучения геометрии отражающих границ и регистрации излучаемых залежами УВ наведенных геодинамических шумов.

Ключевые слова

сейсморазведка МОГТ, прямой поиск залежей углеводородов, наведенный геодинамический шум, коэффициент успешности поисково-разведочного бурения

Главной задачей применяющихся в настоящее время сейсмических методов является изучение пространственного распределения физических параметров и показателей спонтанной сейсмической активности .

Сейсморазведка сегодня - основной метод подготовки объектов под поисково-разведочное бурение. Она с достаточной степенью достоверности выявляет структуры, которые при определенных благоприятных условиях могут содержать залежи нефти, а могут их и не содержать. Подтвердит эту неопределенность только скважина, но какой ценой?

Успешность поисков залежей нефти и газа как была в пределах 10...30% в прошлом (в СССР и США), так и держится в этих пределах сегодня (рис. 1) . И будет держаться завтра и послезавтра, и до тех пор, пока нефтяники от поисков структур не перейдут к поискам нефтесодержащих ловушек. Смысл повышения эффективности поисково-разведочных работ сводится к очевидной задаче - к разделению структур, выявленных сейсморазведкой, на продуктивные и непродуктивные ловушки нефти и газа. Если решается эта задача, то происходит экономия огромных средств, которые тратятся на поисково-разведочное бурение на заведомо непродуктивных структурах.

Известно, что нефтегазовые залежи, будучи неустойчивыми термодинамическими системами, излучают повышенный уровень спонтанных и наведенных геодинамических шумов . Для анализа таких шумов с целью прямого поиска залежей углеводородов (УВ) может использоваться инновационная технология пассивно-активной сейсморазведки методом общей глубинной точки (ПАС МОГТ), разработанная в ООО «НМТ-Сейс» (аналог активного варианта технологии АНЧАР ).

Современная стандартная сейсморазведка МОГТ по своей сути является пассивно-активной. Действительно, на сейсмической трассе на участке до первых вступлений регулярных волн регистрируются микросей-смы и геодинамические шумы - пассивная составляющая записи. На остальной части записи совместно с микросейсмами и геодинамическими шумами регистрируются колебания регулярных волн - активная составляющая записи, содержащая информацию о геометрии сейсмических границ в земной толще. Пассивная составляющая содержит информацию о наличии (отсутствии) залежей УВ, излучающих геодинамические шумы.

В предлагаемой технологии ПАС МОГТ комплексируются регистрация и

Рис. 1 - Динамика изменения коэффициента успешности (в %) при бурении поисковых и разведочных скважин в США

Рис. 2 - Временной сейсмический разрез (А), амплитудно-частотный спектр микросейсм (Б) и графики интенсивности спектра в полосах частот (В)

интерпретация излучаемых залежами УВ искусственно наведенных геодинамических шумов и отраженных от сейсмических границ волн. Этим обеспечивается как высокая эффективность изучения геометрии отражающих границ и скоростей между ними за счет многократного прослеживания отраженных от этих границ волн, так и высокая эффективность поиска залежей УВ за счет многократного воздействия на них сейсмическими волнами и регистрации излучаемых ими наведенных геодинамических шумов. Важное достоинство метода заключается в возможности независимого параллельного извлечения информации из волновых полей, имеющих принципиально различную природу и зарегистрированных практически одновременно в одном месте. В принципе, технология ПАС МОГТ является одной из модификаций многоволновой сейсморазведки, в более широком понимании термина «многоволновая сейсморазведка» - то есть, не только волны различной поляризации. Таким образом, проведя совместную интерпретацию отраженных волн и шумов, будем иметь информацию о геометрии границ в среде и наличии в среде УВ, т. е. имеем возможность решать задачу прямых поисков ловушек УВ, а не структур, как делается сегодня. И этот момент весьма принципиальный, поскольку появляется воз-можностьрешатьосновную задачу в поисково-разведочном бурении. При этом резко (в разы) повышается успешность бурения.

Технология ПАС МОГТ опробована на десятках месторождений УВ Западной и Восточной Сибири и показала свою эффективность: все месторождения отмечаются аномалиями

интенсивности геодинамических шумов (рис. 2) и отсутствием таких аномалий вне месторождений (рис. 3).

В течение последних 7 лет были выполнены по Государственным контрактам совместно с ФГУП СНИИГГиМС работы по прогнозу зон нефтегазонакопления в Западной и Восточной Сибири в объеме свыше 13 тыс. пог. км профилей и показана эффективность использования технологии ПАС МОГТ на всех этапах геолого-разведочных работ:

При региональных работах - выявление перспективных участков для поисковых и разведочных работ;

На предразведочном этапе - подготовка пакетов информации для лицензирования участков недр;

При поисково-разведочных работах

Выявление и ранжирование перспективных объектов, особенно неантиклинального типа;

При планировании буровых работ

Принципиальной особенностью технологий ПАС МОГТ является возбуждение колебаний и регистрация микросейсм и регулярных волн по методике многократных перекрытий. Следствием этого являются следующие уникальные достоинства этих технологий по сравнению с технологией АНЧАР: 1. Производится многократное (а не однократное) импульсно-волновое (а не моногармоническое) длительное внешнее

воздействие на залежи УВ волнами, создаваемыми техногенным источником. Кратность такого воздействия равна кратности системы наблюдения МОГТ. Длительность воздействия при среднем интервале времени возбуждения колебаний от ПВ к ПВ, равном 2-3 мин, составляет 60-180 мин (1-3 часа). В итоге на залежи УВ в течение 1-3 ч воздействует непрерывный цуг сейсмических волн с периодически повторяющимся через каждые 2-3 мин повышением их интенсивности. Это обеспечивает более высокую, в полосе частот до 40 Гц, интенсивность наведенного геодинамического шума от залежей УВ, регистрация которого возможна стандартной сейсмической аппаратурой.

2. Регистрация микросейсм производится многоканальной системой наблюдения МОГТ, что обеспечивает высокую плотность ПП на профиле при длительности регистрации микросейсм на каждом ПП около 2-6 часов. Это

на порядок и более увеличивает объем получаемой информации о геодинамических шумах и, повышает надежность и точность их выделения без дополнительных затрат на такие работы.

3. Данную технологию можно осуществлять и по результатам ранее проведенных работ МОГТ, используя фондовые материалы. Это позволило с 2006 по 2014 гг. без затрат на специальные полевые работы обработать по этой технологии данные МОГТ в объеме около 13 000 пог. км, полученных на многих площадях

Рис. 3 - Временной сейсмический разрез (А) и характеристики микросейсм (Б, В) на участке непродуктивных скважин

Рис. 5 - Расположение зон 1-5 геодинамических шумов и структурный план пласта Б10 на Аленкинском ЛУ

Рис. 4 - Типичный пример расположения залежи УВ на крыльях складки. Юг Западно-Сибирской низменности

Рис. 6 - Временной разрез (А) и спектр шумов (Б) в зоне перехода от нефтяной к газовой залежи

Западной и Восточной Сибири, в том числе, на площадях более 30 известных месторождений с наличием более 200 продуктивных и «пустых» скважин. Было установлено, что по местоположению участков (на профиле) и зон (на площади) геодинамических шумов можно определить контуры залежей УВ (рис. 2) и тип ловушек (антиклинальный, неантиклинальный) (рис. 4, 5). По таким особенностям спектра шумов, как общая их интенсивность, преобладающая частота и модальность можно осуществить прогноз относительного объема запасов УВ в объекте и прогноз о наличии типа флюидов (нефть, газ, конденсат) в объекте (рис. 6).

Указанные выше возможности технологии ПАС МОГТ весьма актуальны в настоящее время, когда кризис в экономике продолжает усиливаться. Использование этой технологии позволит нефтяникам бурить ловушки УВ, а не структуры, что повысит эффективность геолого-разведочных работ (в разы) при поисках нефти и газа.

В России пробурено в 2013 г. 6500 поисково-разведочных скважин, в 2014 г. - 5850 скважин. Стоимость бурения одной поисково-разведочной скважины в РФ составляет от

100 до 500 млн руб. в зависимости от географического положения скважины, конструкции, существующей инфраструктуры и т.д.; средняя стоимость около 300 млн руб. При успешности бурения 10..30% в 2013 году из пробуренных 6500 скважин 3900 скважин оказались непродуктивными, на их бурение было затрачено около 1,2 трлн руб.

Технология ПАС МОГТ опробована на десятках месторождений УВ Западной и Восточной Сибири и показала свою эффективность: все месторождения отмечаются аномалиями интенсивности геодинамических шумов и отсутствием таких аномалий вне месторождений.

Указанные выше возможности технологии ПАС МОГТ весьма актуальны в настоящее время, когда кризис в экономике продолжает усиливаться. Данная технологии позволит нефтяникам бурить ловушки УВ, а не структуры, что повысит эффективность геолого-разведочных работ (в разы) при поисках нефти и газа.

Список используемой литературы

1. Пузырев Н.Н. Методы и объекты

сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию. Новосибирск: СО

РАН; НИЦ ОИГГМ, 1997. 301 с.

2. Тимурзиев А.И. Современное состояние практики и методологии поисков нефти - от заблуждений застоя к новому мировоззрению прогресса // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2010. №11.

3. Графов Б.М., Арутюнов С. А., Казаринов

B.Е., Кузнецов О.Л., Сиротинский Ю.В., Сунцов А.Е. Анализ геоакустического излучения нефтегазовой залежи при использовании технологии АНЧАР// Геофизика. 1998. №5. С. 24-28.

4. Патент № 2 263 932 С1 в 01 У/00 Российская Федерация. Способ сейсмической разведки. Заявл. 30.07.2004.

5. Ведерников Г.В. Методы пассивной сейсморазведки //Приборы и системы разведочной геофизики. 2013. №2.

6. Ведерников Г.В., Максимов Л. А., Чернышова Т.И., Чусов М.В. Инновационные технологии. О чем говорит опыт сейсморазведочных работ на Шушукской площади //Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2015. №2 (22). С. 48-56.

Geodynamical noise of hydrocarbon pools and passive and active seismic CDPM

Leonid A. Maksimov - Ph. D., lecturer1; [email protected] Gennadiy V. Vedernikov - Sc. D., deputy of science work2; [email protected] Georgiy N. Yashkov - chief geoscientist2; [email protected]

Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russian Federation 2«NMT-Seis» LLC, Novosibirsk, Russian Federation

The information on the technology of passive and active seismic using the common-depth-point method (hereinafter "the PAS CDPM"), solving the problem of direct exploration of hydrocarbon accumulations using the amplitude information of induced geodynamic noise emitted by these accumulations is containing.

It is shown that the use of this technology can prevent drilling of nonproductive wells.

Materials and methods

The proposed PAS CDPM technology complexes registration and interpretation of induced

geodynamic noises emitted by hydrocarbon accumulations, and waves reflected from the seismic horizons. This provides high efficiency of studying of reflectors geometry and registration of induced geodynamic noises emitted by hydrocarbon accumulations.

The PAS CDPM technology tested in dozens of hydrocarbon accumulations of Western and Eastern Siberia has proven its efficiency, namely all accumulations have displayed intensity anomalies of geodynamic noises, and no such anomalies have been observed outside accumulations.

The above mentioned PAS CDPM technology capability is relevant nowadays, when the economic crisis is gathering pace. The defined technology will make it possible for petroleum experts to drill traps instead of drilling structures that will increase severalfold efficiency of oil and gas geologic exploration.

CDPM seismic, direct hydrocarbon exploration, induced geodynamic noise, prospecting and exploratory drilling success ratio

1. Puzyrev N.N. Metody i ob"ekty seysmicheskikh issledovaniy. Vvedenie v obshchuyu seysmologiyu . Novosibirsk: SO RAN; NITs OIGGM, 1997, 301 p.

2. Timurziev A.I. Sovremennoe sostoyanie praktiki i metodologii poiskov nefti

Otzabluzhdeniyzastoya k novomu mirovozzreniyu progressa . Geologiya,

geofizika i razrabotka neftyanykh i gazovykh mestorozhdeniy, 2010, issue 11, pp. 20-31.

3. Grafov B.M., Arutyunov S.A., Kazarinov V.E., Kuznetsov O.L., Sirotinskiy Yu.V., Suntsov A.E. Analiz geoakusticheskogo izlucheniya neftegazovoyzalezhi pri ispol"zovanii tekhnologiiANChAR . Geofizika, 1998, issue 5, pp. 24-28.

4. Patent Russian Federation №2 263 932 CI G 01 V/00 Sposob seysmicheskoy razvedki . Declared 30.07.2004.

5. Vedernikov G.V. Metody passivnoy ceysmorazvedki . Pribory i sistemy razvedochnoygeofiziki, 2013, issue 2, pp. 30-36.

6. Vedernikov G.V., Maksimov L.A., Chernyshova T.I., Chusov M.V. Innovatsionnye tekhnologii. O chem govorit opytseysmorazvedochnykh rabot na Shushukskoy ploshchadi . Geologiya i mineral"no-syr"evye resursy Sibiri, 2015, issue 2 (22), pp. 48-56.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт природных ресурсов

Курсовой проект

по курсу "Сейсморазведка"

Методика и техно логия сейсморазведочных работ МОГТ

Выполнил: студент гр. 2А280

Севервальд А.В.

Проверил:

Резяпов Г.И.

Томск -2012

Введение
1. Теоретические основы метода общей глубинной точки

1.1 Теория метода ОГТ
1.2 Особенности годографа ОГТ
1.3 Интерференционная система ОГТ

2. Расчет оптимальной системы наблюдений метода ОГТ
2.1 Сейсмологическая модель разреза и ее параметры

2.2 Расчет системы наблюдений метода ОГТ
2.3 Расчет годографов полезных волн и волн-помех
2.4 Расчет функции запаздывания волн-помех
2.5 Расчет параметров оптимальной системы наблюдений

3. Технология полевых сейсморазведочных работ

3.1 Требования к сети наблюдений в сейсморазведке
3.2 Условия возбуждения упругих волн
3.3 Условия приема упругих волн
3.4 Выбор аппаратурных средств и спецоборудования
3.5 Организация полевых сейсморазведочных работ

Заключение
Список литературы

Введение

Сейсморазведка является одним из ведущих методов исследования структуры, строения и состава горных пород. Главной сферой применения является поиск месторождений нефти и газа.

Целью данной курсовой работы является закрепление знаний по курсу "сейсморазведка"

Задачами данной курсовой работы являются:

1) рассмотрение теоретических основ метода ОГТ;

2)составление сейсмогеологической модели, на основе которой рассчитываются параметры системы наблюдений ОГТ-2D;

3)рассмотрение технологии проведения сейсморазведочных работ;

1. Теоретические основы метода общей глубинной точки

1.1 Теория метода ОГТ

Метод (способ) общей глубинной точки (МОГТ) -- модификация МОВ, основанная на системе многократных перекрытий и отличающаяся суммированием (накапливанием) отражений от общих участков границы при различных расположениях источников и приемников. Метод ОГТ базируется на допущении о коррелируемости волн, возбужденных удаленными на разное расстояние источниками, но отразившимися от общего участка границы. Неминуемые различия спектров разных источников и погрешности во временах при суммировании требуют понижения спектров полезных сигналов. Основное преимущество метода ОГТ состоит в возможности усиления однократно отраженных волн на фоне многократных и обменных отраженных волн путем уравнивания времен отраженных от общих глубинных точек и их суммирования. Специфические особенности метода ОГТ определяются свойствами направленности при суммировании, избыточностью данных и статистическим эффектом. Они наиболее успешно реализуются при цифровой регистрации и обработке первичных данных.

Рис. 1.1 Схематическое изображение элемента системы наблюдений и сейсмограммы, полученной методом ОГТ.А иА" -- оси синфазности отраженной однократной волны соответственно до и после введения кинематической поправки; В и В" -- ось синфазности многократной отраженной волны соответственно до и после введения кинематической поправки.

Рис. 1.1 иллюстрирует принцип суммирования по ОГТ на примере системы пятикратного перекрытия. Источники упругих волн и приемники располагаются на профиле симметрично проекции на нее общей глубинной точки R горизонтальной границы. Сейсмограмма, составленная из пяти записей, полученных в пунктах приема 1, 3, 5, 7, 9 (счет пунктов приема начинается от своего пункта возбуждения) при возбуждении в пунктах V, IV, III, II, I, показана над линией CD. Она образует сейсмограмму ОГТ, а годографы прокоррелированных на ней отраженных волн -- годографы ОГТ. На обычно применяемых в методе ОГТ базах наблюдения, не превышающих 3 км, годограф ОГТ однократно отраженной волны сдостаточной точностью аппроксимируется гиперболой. При этом минимум гиперболы близок к проекции на линию наблюдения общей глубинной точки. Это свойство годографа ОГТ во многом определяет относительную простоту и эффективность обработки данных.

Для преобразования совокупности сейсмических записей во временной разрез в каждую сейсмограмму ОГТ вводят кинематические поправки, величины которых определяются скоростями сред, покрывающих отражающие границы, т. е. они рассчитываются для однократных отражений. В результате ввода поправок оси синфазностей однократных отражений трансформируются в линии t 0 = const. При этом оси синфазностей регулярных волн-помех (многократных, обменных волн), кинематика которых отличается от введенных кинематических поправок, трансформируются в плавные кривые. После введения кинематических поправок трассы исправленной сейсмограммы одновременно суммируют. При этом однократно отраженные волны складываются в фазе и таким образом подчеркиваются, а регулярные помехи, и среди них в первую очередь многократно отраженные волны, складываемые с фазовыми сдвигами, ослабляются. Зная кинематические особенности волны-помехи, можно заранее рассчитать параметры системы наблюдений методом ОГТ (длину годографа ОГТ, число каналов на сейсмограмме ОГТ, равное кратности прослеживания) при которых обеспечивается требуемое ослабление помехи.

Сейсмограммы ОГТ формируют путем выборки каналов с сейсмограммы от каждого пункта возбуждения (называемых сейсмограммами общего пункта возбуждения - ОПВ) в соответствии с требованиями элемента системы, приведенного на рис. 1., где показаны: первая запись пятого пункта возбуждения, третья запись четвертого и т. д. до девятой записи первого пункта возбуждения.

Указанная процедура непрерывных выборок вдоль профиля возможна лишь при многократном перекрытии. Она соответствует наложению временных разрезов, получаемых независимо от каждого пункта возбуждения, и свидетельствует об избыточности информации, реализуемой в методе ОГТ. Эта избыточность является важной особенностью метода и лежит в основе уточнения (коррекции) статических и кинематических поправок.

Скорости, требуемые для уточнения вводимых кинематических поправок, определяют по годографам ОГТ. Для этого сейсмограммы ОГТ с рассчитанными приблизительно кинематическими поправками подвергаются разновременному суммированию с дополнительными нелинейными операциями. По суммолентам ОГТ, помимо определения эффективных скоростей однократно отраженных волн, находят кинематические особенности волн-помех для расчета параметров приемной системы. Наблюдения методом ОГТ проводят вдоль продольных профилей.

Для возбуждения волн применяют взрывные и ударные источники, которые требуют наблюдений с большой (24--48) кратностью перекрытий.

Обработка данных МОГТ на ЭВМ делится на ряд этапов, каждый из которых заканчивается выводом результатов для принятия решения интерпретатором 1) предварительная обработка; 2) определение оптимальных параметров и построение окончательного временного разреза; З) определение скоростной модели среды; 4) построение глубинного разреза.

Системы многократных перекрытий составляют в настоящее время основу полевых наблюдений (сбора данных) в МОВ и определяют развитие метода. Суммирование по ОГТ является одной из главных и эффективных процедур обработки, которые можно реализовать на базе этих систем. Метод ОГТ является основной модификацией МОВ при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений практически во всех сейсмогеологических условиях. Однако результатам суммирования по ОГТ свойственны некоторые ограничения. К ним относятся: а) существенное снижение частоты регистрации; б) ослабление свойства локальности МОВ за счет увеличения объема неоднородного пространства при больших удалениях от источника, характерных для метода ОГТ и необходимых для подавления многократных волн; в) наложение однократных отражений от близких границ вследствие свойственного им сближения осей синфазности при больших удалениях от источника; г) чувствительность к боковым волнам, мешающим прослеживанию целевых субгоризонтальных границ вследствие расположения основного максимума пространственной характеристики направленности суммирования в плоскости, перпендикулярной к базе суммирования (профилю).

Указанные ограничения в целом обусловливают тенденцию снижения разрешающей способности МОВ. Учитывая распространенность метода ОГТ, их следует учитывать в конкретных сейсмогеологических условиях.

1.2 Особенности годографа ОГТ

Рис. 1.2 Схема способа ОГТ для наклонного залегания отражающей границы.

1. годограф ОГТ однократно-отраженной волны для однородной покрывающей среды представляет собой гиперболу с минимумом в точке симметрии (точке ОГТ);

2. с увеличением угла наклона границы раздела крутизна годографа ОГТ и соответственно приращение времени уменьшаются;

3. форма годографа ОГТ не зависит от знака угла наклона границы раздела (эта особенность вытекает из принципа взаимности и является одним из главных свойств симметричной системы взрыв - прибор;

4. для данного t 0 годограф ОГТ является функцией только одного параметра - v ОГТ, который называется фиктивной скоростью.

Указанные особенности означают, что для аппроксимации наблюденного годографа ОГТ гиперболой необходимо подобрать удовлетворяющее данномуt 0 значение v ОГТ, определяемое по формуле (v ОГТ =v/cosц). Это важное следствие позволяет легко реализовать поиск оси синфазности отраженной волны путем анализа сейсмограммы ОГТ по вееру гипербол, имеющих общее значение t 0 и различные v ОГТ.

1.3 Интерференционная система ОГТ

В интерференционных системах процедура фильтрации состоит в суммировании сейсмических трасс вдоль заданных линий ф(х) с весами, постоянными для каждой трассы. Обычно линии суммирования соответствуют форме годографов полезных волн. Взвешенное суммирование колебаний разных трасс y n (t) является частным случаем многоканальной фильтрации, когда операторы индивидуальных фильтров h n (t) представляют собой д-функции с амплитудами, равными весовым коэффициентам d n:

(1.1)

где ф m - n -разность времен суммирования колебаний на трассе m, к которой относят получаемый результат, и на трассе n.

Соотношению (1.1) придадим более простую форму, учитывая, что результат не зависит от положения точки т и определяется временными сдвигами трасс ф n относительно произвольного начала отсчета. Получим несложную формулу, описывающую общий алгоритм интерференционных систем,

(1.2)

Их разновидности отличаются характером изменения весовых коэффициентов d n и временных сдвигов ф n: те и другие могут быть постоянными или переменными в пространстве, а последние, кроме того, могут изменяться и во времени.

Пусть на сейсмических трассах регистрируется идеально регулярная волна g(t,x) с годографом вступления t(x)=t n:

годограф сейсмологический интерференционный волна

Подставляя это в (1.2), получаем выражение, описывающее колебания на выходе интерференционных системы,

где и n =t n - ф n .

Величины и n определяют отклонение годографа волны от заданной линии суммирования. Найдем спектр профильтрованных колебаний:

Если годограф регулярной волны совпадает с линией суммирования (и n ?0), то происходит синфазное сложение колебаний. Для этого случая, обозначаемого и=0, имеем

Интерференционные системы строят с целью усиления синфазно суммируемых волн. Для достижения такого результата необходимо, чтобы H 0 (щ) было максимальным значением модуля функции H и (щ) .Чаще всего применяют одинарные интерференционные системы, имеющие для всех каналов равные веса, которые можно считать единичными: d n ?1. В таком случае

В заключение отметим, что суммирование неплоских волн можно осуществлять с помощью сейсмических источников путем введения соответствующих задержек в моменты возбуждения колебаний. На практике эти виды интерференционных систем реализуют в лабораторном варианте, вводя необходимые сдвиги в записи колебаний от отдельных источников. Сдвиги можно подбирать таким образом, чтобы фронт падающей волны имел форму, оптимальную с точки зрения повышения интенсивности волн, отраженных или дифрагированных от локальных участков сейсмогеологического разреза, представляющих особый интерес. Такая методика известна как фокусирование падающей волны.

2. Расчет оптимальной системы наблюдений метода ОГТ

2.1 Сейсмологическая модель разреза и ее параметры

Сейсмогеологическая модель имеет следующие параметры:

Рассчитываем коэффициенты отражения и коэффициенты двойного прохождения по формулам:

Получаем:

Задаем возможные варианты прохождения волн по данному разрезу:

На основании этих расчетов строим теоретический вертикальный сейсмический профиль (рис. 2.1) на котором отражаются основные типы волн, возникающих в конкретных сейсмогеологических условиях.

Рис. 2.1. Теоретический вертикальный сейсмический профиль (1 - полезная волна, 2,3 - кратные волны - помехи, 4,5 - кратные волны, не являющиеся помехами).

Для целевой четвертой границы используем волну номер 1 - полезная волна. Волны со временем прихода -0,01-+0,05 от времени "целевой" волны являются интерференционными волнами помехами. В данном случаем, волны номер 2 и 3. Все остальные волнами помехами не будут.

Рассчитаем время двойного пробега и среднюю скорость по разрезу для каждого пласта по формуле (3.4) и строим скоростную модель.

Получаем:

Рис. 2.2. Скоростная модель

2.2 Расчет системы наблюдений метода ОГТ

Амплитуды полезных отраженных волн от целевой границы рассчитываются по формуле:

(2.5)

где А п - коэффициент отражения целевой границы.

Амплитуды кратных волн рассчитываются по формуле:

.(2.6)

При отсутствии данных по коэффициенту поглощения принимаем =1.

Рассчитываем амплитуды кратных и полезной волн:

Наибольшей амплитудой обладает кратная волна 2. Полученные значения амплитуды целевой волны и помехи позволяют вычислить требуемую степень подавления кратной волны.

Поскольку

2.3 Расчет годографов полезных волн и волн-помех

Расчет годографов кратных волн ведется при упрощающих предположениях о горизонтально-слоистой модели среды и плоских границах. В этом случае многократные отражения от нескольких границ раздела можно заменить однократным отражением от некоторой фиктивной границы.

Средняя скорость фиктивной среды вычисляется по всему пути вертикального пробега кратной волны:

(2.7)

Время определяется по схеме образования кратной волны на теоретическом ВСП или суммированием времен пробега во всех пластах.

(2.8)

Получаем следующие значения:

Годограф кратной волны вычисляется по формуле:

(2.9)

Годограф полезной волны рассчитывается по формуле:

(2.10)

Рис 2.3 Годографы полезной волны и волны-помехи

2.4 Расчет функции запаздывания волн-помех

Введем кинематические поправки, рассчитанные по формуле:

?tк(х, to) = t(х) - to(2.11)

Функцию запаздывания кратной волны (х) определяют по формуле:

(х) = t кр(хi) - t окр (2.12)

где t кр(хi) - исправленное за кинематику время и t окр -время при нулевом удалении пункта приема от пункта возбуждения.

Рис 2.4 Функция запаздывания кратной волны

2.5 Расчет параметров оптимальной системы наблюдений

Оптимальная система наблюдений должна обеспечивать наибольший результат при низких материальных затратах. Необходимая степень подавления помех D=5, нижняя и верхняя частоты спектра волны помехи составляют 20 и 60 Гц соответственно.

Рис. 2.5 Характеристика направленности суммирования по ОГТ при N = 24.

По набору характеристик направленности минимальное число кратности N=24.

(2.13)

Зная P снимаем y min =4и y max =24,5

Зная минимальную и максимальную частоту, 20 и 60 Гц соответственно рассчитаем ф max .

f min *ф max =4ф max =0,2

f max *ф max =24,5ф max =0,408

Величина функции запаздывания ф max =0,2, что соответствует x max =3400 (см. рис.2.4). После выноса первого канала от пункта возбуждения, x m in =300,cтрела прогиба Д=0,05, Д/ф max =0,25 что удовлетворяет условию. Это говорит об удовлетворительности выбранной характеристики направленности, параметрами которой являются величины N=24, ф max =0,2,x m in =300 м и максимальное удаление x max =3400 м.

Теоретическая длина годографа H*= x max - x min =3100м.

Практическая длина годографа Н = K*?х, где K - число каналов, регистрирующей сейсмостанции и?х- шаг между каналами.

Возьмем сейсмостанцию с 24 каналами (K=24=N*24), ?х =50.

Пересчитаем интервал наблюдения:

Рассчитаем интервал возбуждения:

В итоге, получаем:

Система наблюдений на развернутом профиле представлена на рис.2.6

3. Технология полевых сейсморазведочных работ

3.1 Требования к сети наблюдений в сейсморазведке

Системы наблюдений

В настоящее время в основном применяют системы многократных перекрытий (СМП), обеспечивающей суммирование по общей глубинной точке (ОГТ), и тем самым резкое повышение соотношения сигнал/помеха. Применение не продольных профилей сокращает затраты на полевые работы и резко повышает технологичность полевых работ.

В настоящее время практически используются только полные корреляционные системы наблюдений, позволяющие проводить непрерывную корреляцию полезных волн.

При рекогносцировочной съемке и на стадии опытных работ с целью предварительного изучения волнового поля в районе исследований применяют сейсмозондирования. Система наблюдений при этом должна обеспечивать получение информации о глубинах и углах наклона исследуемых отражающих границ, а также определение эффективных скоростей. Различают линейные, представляющие собой короткие отрезки продольных профилей, и площадные (крестовые, радиальные, круговые) сейсмозондирования, когда наблюдения производят на нескольких (от двух и более) пересекающихся продольных или не продольных профилях.

Из линейных сейсмозондирований наибольшее применение получили зондирования общей глубинной точки (ОГТ), представляющие собой элементы системы многократного профилирования. Взаимное расположение пунктов возбуждения и участков наблюдений выбирают таким образом, чтобы записывались отражения от одного итого же участка изучаемой границы. Получаемые при этом сейсмограммы монтируют.

На системах многократного профилирования (перекрытия) основан метод общей глубинной точки, при котором используют центральные системы, системы с изменяющимся пунктом взрыва в пределах базы приема, фланговые односторонние без выноса и с выносом пункта взрыва, а также фланговые двухсторонние (встречные) системы без выноса и с выносом пункта взрыва.

Наиболее удобны для производственных работ и обеспечивают максимальную производительность системы, при реализации которых база наблюдений и пункт возбуждения смещаются после каждого взрыва в одном направлении на равные расстояния.

Для прослеживания и определения элементов пространственного залегания крутопадающих границ, а также трассирования тектонических нарушений целесообразно применить сопряженные профили. которые почти параллельны, а расстояние между ними выбирают из расчета обеспечения непрерывной корреляции волн, они составляют 100-1000 м.

При наблюдении на одном профиле ПВ располагают на другом, и наоборот. Такая система наблюдений обеспечивает непрерывную корреляцию волн по сопряженным профилям.

Многократное профилирование по нескольким (от 3 до 9) сопряженным профилям составляет основу способа широкого профиля. Пункт наблюдения при этом располагают на центральном профиле, а возбуждения производят последовательно с пунктов, находящихся на параллельных сопряженных профилях. Кратность прослеживания отражающих границ по каждому из параллельных профилей может быть различной. Общая кратность наблюдений определяется произведением кратности по каждому из сопряженных профилей на их общее число. Увеличение затрат на проведение наблюдений по столь сложным системам оправдывается возможностью получения информации о пространственных особенностях отражающих границ.

Площадные системы наблюдений, построенные на основе крестовой расстановки, обеспечивают площадную выборку трасс по ОГТ за счет последовательного перекрытия крестообразных расстановок, источников и приемников, Если шаг источников дy и сейсмоприемников дx одинаков, а сигналы, возбуждаемые в каждом источнике, принимаются всеми сейсмоприемниками, то в результате такой обработки формируется поле из 576 средних точек. Если последовательно смещать расстановку сейсмоприемников и пересекающую ее линию возбуждения вдоль оси x на шаг дx и повторить регистрацию, то в результате будет достигнуто 12-кратное перекрытие, ширина которой равна половине базы возбуждения и приема вдоль оси y на шаг дy достигается дополнительное 12-кратное перекрытие, а общее перекрытие составит 144.

На практике применяют более экономичные и технологичные системы, например 16-кратную. Для ее реализации используют 240 каналов записи и 32 пункта возбуждения, Показанное на рис.6 фиксированное распределение источников и приемников называют блоком, После приема колебаний от всех 32 источников блок смещают на шаг дx, вновь повторяют прием от всех 32 источников и т.д. Таким образом, отрабатывают всю полосу вдоль оси x от начала идо конца площади исследований. Следующую полосу из пяти линий приема размещают параллельно предыдущей таким образом, чтобы расстояние между соседними (ближайшими) линиями приема первой и второй полос равнялось расстоянию между линиями приема в блоке. В этом случае линии источников первой и второй полос перекрываются на половину базы возбуждения и т.д. Таким образом, в данном варианте системы линии приема не дублируются, а в каждой точке источника сигналы возбуждаются дважды.

Сети профилирования

Для каждой разведочной площади существует предел числа наблюдений, ниже которого невозможно построение структурных карт и схем, а также верхний предел, выше которого точность построений не увеличивается. На выбор рациональной сети наблюдений влияют следующие факторы: форма границ, диапазон изменения глубин залегания, погрешности измерения в точках наблюдения, сечения сейсморазведочных карт и другие. Точные математические зависимости пока не найдены в связи с чем пользуются приближенными выражениями.

Различают три стадии сейсморазведочных работ: региональную, поисковую и детальную. На стадии региональных работ профили стремятся направлять в крест простирания структур через 10-20 км. От этого правила отступают при проведении связующих профилей и увязке со скважинами.

При поисковых работах расстояние между соседними профилями не должно превышать половины предполагаемой длины большой оси исследуемой структуры, обычно оно составляет не более 4 км. При детальных исследованиях густота сети профилей в разных частях структуры различна и не превышает обычно 4 км. При детальных исследованиях густота сети профилей в разных частях профилей различна и не превышает обычно 2 км. Сеть профилей сгущают в наиболее интересных местах структуры (свод, линии нарушения, зоны выклинивания и т.д.). Максимальное расстояние между связующими профилями не превышает удвоенного расстояния между разведочными профилями. При наличии разрывных нарушений на площади исследования в каждом из крупных блоков усложняют сеть профилей для создания замкнутых полигонов. Если размеры блоков небольшие, то проводят только связующие профили, Соляные купола разведывают по радиальной сети профилей с их пересечением над сводом купола, связующие профили проходят по периферии купола, связующие профили проходят по периферии купола.

При проведении сейсмических на площади, где ранее выполнялись сейсмические исследования, сеть новых профилей должна частично повторять старые профили для сопоставления качества старого и нового материалов, При наличии на изучаемой площади скважин глубокого бурения они должны быть увязаны в общей сети сейсмических наблюдений, и пункты взрыва и приема должны располагаться вблизи скважин.

Профили должны быть по возможности прямолинейными с учетом минимальных сельскохозяйственных потрав. При работах по МОГТ на угол излома профиля должны быть изложены ограничения, поскольку угол наклона и направление падения границ могут быть оценены до начала полевых работ лишь приблизительно, а учет и корреляция этих величин в процессе суммирования представляют значительные трудности. Если принимать во внимание только искажение кинематики волн, то допустимый угол излома можно оценить по соотношению

б=2arcsin(vср?t0/xmaxtgf),

где?t=2?H/vср - приращение времени по нормали к границе;xmax - максимальная длина годографа; f - угол падения границы. Зависимость величины б как функции обобщенного аргумента vсрt0/tgf для различных xmax (от 0,5 до 5 км) показана на (рис.4), который можно использовать как палетку для оценки допустимых значений угла излома профиля при конкретных предположениях о строении среды. Задавшись допустимой величиной расфазирования слагаемых импульсов (например, ј периода T), можно рассчитать значение аргумента для максимально возможного угла падения границы и минимально возможной средней скорости распространения волн. Ордината прямой с xmax при этом значении аргумента укажет величину максимально допустимого угла излома профиля.

Для установления точного расположения профилей еще во время проектирования работ проводят первую рекогносцировку. Детальную рекогносцировку осуществляют в период полевых работ.

3.2 Условия возбуждения упругих волн

Возбуждение колебаний осуществляется с помощью взрывов (заряды ВВ или линии ДШ) или невзрывных источников.

Способы возбуждения колебаний выбираются в соответствии с условиями, задачами и методикой проведения полевых работ.

Оптимальный вариант возбуждения выбирается на основании практики предшествующих работ и уточняется путём изучения волнового поля в процессе опытных работ.

Возбуждение взрывными источниками

Взрывы производятся в скважинах, шурфах, в щелях, на поверхности земли, в воздухе. Применяется только электрический способ взрывания.

При взрывах в скважинах наибольший сейсмический эффект достигается при погружении заряда ниже зоны малых скоростей, при взрыве в пластичных и обводненных породах, при укупорке зарядов в скважинах водой, буровым раствором или грунтом.

Выбор оптимальных глубин взрыва осуществляется по наблюдениям МСК и результатам опытных работ

В процессе полевых наблюдений на профиле следует стремиться поддерживать постоянство (оптимальность) условий возбуждения.

С целью получения разрешенной записи масса одиночного заряда выбирается минимальной, но достаточной (с учетом возможного группирования взрывов) для обеспечения необходимой глубинности исследований. Группирование взрывов следует применять при недостаточной эффективности одиночных зарядов. Правильность выбора массы зарядов периодически контролируется.

Заряд ВВ должен опускаться на глубину, отличающуюся от заданной не более чем на 1 м.

Подготовка, погружение и взрывание заряда производятся после соответствующих распоряжений оператора. Об отказе или неполном взрыве взрывник обязан немедленно сообщить оператору.

По окончании взрывных работ оставшиеся после взрыва скважины, котлованы и ямы должны быть ликвидированы в соответствии с "Инструкцией по ликвидации последствий взрыва при сейсморазведочных работах"

При работах с линиями детонирующего шнура (ЛДШ) источник целесообразно размещать вдоль профиля. Параметры такого источника - длина и число линий - выбираются исходя из условий обеспечения достаточной интенсивности целевых волн и допустимых искажений формы их записей (длина источника не должна превышать половины минимальной кажущейся длины волны полезного сигнала). В ряде задач параметры ЛДШ выбираются с целью обеспечения нужной направленности источника.

Для ослабления звуковой волны рекомендуется линии детонирующего шнура заглублять; зимой - присыпать снегом.

При проведении взрывных работ должны соблюдаться требования, предусмотренные "Едиными правилами безопасности при взрывных работах".

Для возбуждения колебаний в водоемах применяются только невзрывные источники (установки газовой детонации, пневматические источники и др.).

При невзрывном возбуждении используются линейные или площадные группы синхронно работающих источников. Параметры групп - количество источников, база, шаг перемещения, число воздействий (на точке) - зависят от поверхностных условий, волнового поля помех, необходимой глубины исследований и выбираются в процессе опытных работ

При проведении работ с невзрывными источниками необходимо соблюдать идентичность основных параметров режима каждого из работающих в группе источников.

Точность синхронизации должна соответствовать шагу дискретизации при регистрации, но быть не хуже 0,002 с.

Возбуждение колебаний импульсными источниками производится по возможности на плотных утрамбованных грунтах с предварительным выполнением уплотнительного удара.

Глубина "штампа" от ударов плиты при рабочем возбуждении источников не должна превышать 20 см.

При проведении работ с невзрывными источниками должны неукоснительно соблюдаться правила техники безопасности и ведения работ, предусмотренные соответствующими инструкциями по безопасному ведению работ с невзрывными источниками и техническими инструкциями по эксплуатации.

Возбуждение поперечных волн осуществляется с помощью горизонтально либо наклонно направленных ударно-механических, взрывных или вибрационных воздействий

Для реализации селекции волн по поляризации в источнике на каждом пункте производят воздействия, различающиеся направлением на 180 о.

Отметка момента взрыва или удара, а также вертикального времени должна быть четкой и устойчивой, обеспечивающей определение момента с погрешностью не более шага дискретизации.

Если на одном объекте работы проводятся с различными источниками возбуждения (взрывы, вибраторы и пр.), должно быть обеспечено дублирование физических наблюдений с получением в местах смены источников записей от каждого из них.

Возбуждение импульсными источниками

Многочисленный опыт работ с поверхностными импульсными излучателями показывает, что необходимый сейсмический эффект и приемлемые соотношения сигнал/помеха достигаются при накоплении 16-32 воздействий. Это число накоплений эквивалентно взрывам зарядов тротила массой всего 150-300 г. Высокая сейсмическая эффективность излучателей объясняется большим коэффициентом полезного действия слабых источников, что делает перспективным их применение в сейсморазведке, особенно в способе ОГТ, когда на этапе обработки происходит N-кратное суммирование, обеспечивающее дополнительное повышение соотношения сигнал/помеха.

Под действием многократных импульсных нагрузок при оптимальном числе воздействий в одной точке упругие свойства грунта стабилизируются и амплитуды возбуждаемых колебаний остаются практически неизменными. Однако при дальнейшем приложении нагрузок разрушается структура грунта и амплитуды уменьшаются. Чем больше давление на грунт д, тем при большем числе воздействий Nк амплитуда колебаний достигает максимума и тем меньше пологий участок кривой А=?(n). Число воздействий Nк, при котором начинает уменьшаться амплитуда возбуждаемых колебаний, зависит от структуры, вещественного состава и влажности пород и для большинства реальных грунтов не превышает 5-8. При импульсных нагрузках, развиваемых газодинамическими источниками, особенно велика разница амплитуд колебаний, возбуждаемых первым (А1) и вторым (А2) ударами, величина отношения которых А2/А1 может достигать значений 1,4-1,6. Отличия между величинами А2 и А3, А3 и А4 и т.д. значительно меньше. Поэтому при использовании наземных источников первое воздействие в заданной точке не суммируется с остальными и служит лишь для предварительного уплотнения грунта.

Перед производственными работами с использованием невзрывных источников на каждой новой площади проводят цикл работ по выбору оптимальных условий возбуждения и регистрации сейсмических волновых полей.

3.3 Условия приема упругих волн

При импульсном возбуждении всегда стремятся создать в источнике резкий и короткий по времени импульс, достаточный для образования интенсивных волн, отраженных от исследуемых горизонтов. Сильными средствами воздействия на форму и длительность этих импульсов во взрывных и ударных источниках мы не располагаем. Не располагаем мы также высокоэффективными средствами воздействия на отражающие, преломляющие и поглощающие свойства горных пород. Однако сейсморазведка располагает целым арсеналом методических приемов и технических средств, позволяющих в процессе возбуждения и особенно регистрации упругих волн, а также в процессе обработки полученных записей наиболее ярко выделить полезные волны и подавить мешающие их выделению волны-помехи. С этой целью используются различия в направлении прихода волн разного типа к земном поверхности, в направлении смещения частиц среды за фронтами приходящих волн, в частотных спектрах упругих волн, в формах их годографов и т. п.

Упругие волны регистрируются комплектом достаточно сложной аппаратуры, монтируемой в специальных кузовах, устанавливаемых на высоко проходимых транспортных средствах - сейсмических станциях.

Комплект приборов, регистрирующих колебания почвы, вызванные приходом упругих волн в той пли иной точке земной поверхности, называют сейсморегистрирующим (сейсмическим) каналом. В зависимости от числа точек земной поверхности, в которых одновременно регистрируется приход упругих волн, различают 24-, 48-канальные и более сейсмостанции.

Начальным звеном сейсморегистрирующего канала является сейсмоприемник, воспринимающий колебания почвы, обусловленные приходом упругих волн и преобразующий их в электрические напряжения. Так как колебания почвы очень малы, электрические напряжения, возникающие на выходе сейсмоприемника, перед регистрацией усиливаются. С помощью пар проводов напряжения с выхода сейсмоприемников подаются на вход усилителей, смонтированных в сейсмостанции. Для соединения сейсмоприемников с усилителями используется специальный многожильный сейсмический кабель, который обычно называют сейсмической косой.

Сейсмический усилитель представляет собой электронную схему, усиливающую подаваемые на его вход напряжения в десятки тысяч раз. Он может с помощью специальных схем полуавтоматических либо автоматических регуляторов усиления или амплитуд (ПРУ, ПРА, АРУ, АРА) усиливать сигналы. Усилители включают специальные схемы (фильтры), позволяющие необходимые частотные составляющие сигналов усиливать максимально, а другие - минимально, т. е. осуществлять их частотную фильтрацию.

Напряжения с выхода усилителя поступают на регистратор. Используется несколько способов регистрации сейсмических волн. Ранее наиболее широко использовался оптический способ регистрации волн на фотобумаге. В настоящее время упругие волны регистрируются на магнитной пленке. В том и другом способе перед началом регистрации фотобумага либо магнитная пленка приводятся в движение с помощью лентопротяжных механизмов. При оптическом способе регистрации напряжение с выхода усилителя подается на зеркальный гальванометр, а при магнитном способе - на магнитную головку. Когда на фотобумаге или на магнитной пленке производится непрерывная запись, волнового процесса способ записи называют аналоговым. В настоящее время наибольшее применение получает дискретный (прерывистый) способ записи, который обычно называют цифровым. В этом способе в двоичном цифровом коде регистрируются мгновенные значения амплитуд напряжений на выходе усилителя, через равные интервалы времени?t изменяющиеся от 0,001 до 0,004с. Такая операция носит название квантования по времени, а принятую при этом величину?t называют шагом квантования. Дискретная цифровая регистрация в двоичном коде дает возможность использовать для обработки сейсмических материалов универсальные ЭВМ. Аналоговые записи могут быть обработаны на ЭВМ после их преобразования в дискретную цифровую форму.

Запись колебаний почвы в одной точке земной поверхности обычно называют сейсмической трассой или дорожкой. Совокупность сейсмических трасс, полученных в ряде смежных точек земной поверхности (либо скважины) на фотобумаге, в наглядной аналоговой форме составляет сейсмограмму, а на магнитной пленке - магнитограмму. В процессе записи на сейсмограммах и магнитограммах наносятся марки времени через 0,01с, и отмечается момент возбуждения упругих волн.

Любая сейсморегистрирующая аппаратура вносит некоторые искажения в записываемый колебательный процесс. Для выделения и отождествления однотипных волн на соседних трассах необходимо, чтобы вносимые в них искажения на всех трассах были одинаковыми. Для этого все элементы регистрирующих каналов должны быть идентичны друг другу, а вносимые ими искажения в колебательный процесс - минимальными.

Магнитные сейсмические станции снабжаются аппаратурой, позволяющей воспроизвести запись в форме, пригодной для ее визуального рассмотрения. Это необходимо для визуального контроля за качеством записи. Воспроизведение магнитограмм производится на фото, обычную либо электростатическую бумагу с помощью осциллографа, перописца либо матричного регистратора.

Кроме описанных узлов сейсмостанции снабжаются источниками питания, проводной или радиосвязью с пунктами возбуждения, различными контрольными панелями. В цифровых станциях имеются преобразователи аналог-код и код-аналог для преобразования аналоговой записи в цифровую и наоборот и управляющие их работой схемы (логика). Для работы с вибраторами станция имеет коррелятор. Кузова цифровых станций делаются пыленепроницаемыми и снабжаются оборудованием для кондиционирования воздуха, что особенно важно для качественной работы магнитных станций.

3.4 Выбор аппаратурных средств и спецоборудования

Анализ алгоритмов обработки данных метода ОГТ определяет основные требования к аппаратуре. Обработка, предусматривающая выборку каналов (формирование сейсмограмм ОГТ), АРУ, введение статических и кинематических поправок, может выполняться на специализированных аналоговых машинах. При обработке, включающей операции определения оптимальных статических и кинематических поправок, нормирование записи (линейное АРУ), различные модификации фильтрации с вычислением параметров фильтров по исходной записи, построение скоростной модели среды и преобразование временного разреза в глубинный, аппаратура должна обладать широкими возможностями, обеспечивающими систематическую перенастройку алгоритмов. Сложность перечисленных алгоритмов и, что особенно важно, их непрерывное видоизменение в зависимости от сейсмогеологической характеристики исследуемого объекта обусловили выбор универсальных электронно-вычислительных машин в качестве наиболее эффективного инструмента для обработки данных метода ОГТ.

Обработка данных метода ОГТ на ЭВМ позволяет оперативно реализовать полный комплекс алгоритмов, оптимизирующих процесс выделения полезных волн и их преобразование в разрез. Широкие возможности ЭВМ в значительной степени определили применение цифровой регистрации сейсмических данных непосредственно в процессе проведения полевых работ.

Вместе с тем в настоящее время значительная часть сейсмической информации регистрируется аналоговыми сейсмическими станциями. Сложность сейсмогеологических условий и связанный с ними характер записи, а также тип аппаратуры, используемый для регистрации данных в поле, определяют процесс обработки и тип обрабатывающей аппаратуры. В случае аналоговой регистрации обработка может выполняться на аналоговых и цифровых машинах, при цифровой регистрации - на цифровых машинах.

Система для цифровой обработки включает универсальную ЭВМ и ряд специализированных внешних устройств. Последние предназначены для ввода - вывода сейсмической информации, выполнения отдельных непрерывно повторяющихся вычислительных операций (свертка, интеграл Фурье) со скоростью, существенно превышающей скорость основного вычислителя, специализированных графопостроителей и просмотровых устройств. В ряде случаев весь процесс обработки реализуется двумя системами, использующими в качестве основных вычислителей ЭВМ среднего класса (препроцессор) и ЭВМ высокого класса (основной процессор). Система, базирующаяся на ЭВМ среднего класса, применяется для ввода полевой информации, преобразования форматов, записи и ее размещения в стандартной форме на накопителе магнитной ленты (НМЛ) ЭВМ, воспроизведения всей информации с целью контроля полевой записи и качества ввода и ряда стандартных алгоритмических операций, обязательных для обработки в любых сейсмогеологических условиях. В результате обработки данных на выходе препроцессора в двоичном коде в формате основного процессора могут быть записаны исходные сейсмические колебания в последовательности каналов сейсмограммы ОПВ и сейсмограммы ОГТ, сейсмические колебания, исправленные за величину априорных статических и кинематических поправок. Воспроизведение трансформированной записи помимо анализа результатов ввода позволяют выбрать алгоритмы последующей обработки, реализуемой на основном процессоре, а также определить некоторые параметры обработки (полосу пропускания фильтров, режим АРУ и т. д.). Основной процессор, при наличии препроцессора, предназначен для выполнения главных алгоритмических операций (определение скорректированных статических и кинематических поправок, вычисление эффективных и пластовых скоростей, фильтрация в различных модификациях, преобразование временного разреза в глубинный). Поэтому в качестве основного процессора используются ЭВМ с большим быстродействием (10 6 операций в 1 с), оперативной (32-64 тыс. слов) и промежуточной (диски емкостью 10 7 - 10 8 слов) памятью. Использование препроцессора позволяет повысить рентабельность обработки за счет выполнения ряда стандартных операций на ЭВМ, стоимость эксплуатации которой существенно ниже.

При обработке на ЭВМ аналоговой сейсмической информации обрабатывающая система оснащается специализированной аппаратурой ввода, главным элементом которой является блок преобразования непрерывной записи в двоичный код. Дальнейшая обработка полученной таким образом цифровой записи полностью эквивалентна обработке данных цифровой регистрации в поле. Использование для регистрации цифровых станций, формат записи которых совпадает с форматом НМЛ ЭВМ, исключает необходимость в специализированном вводном устройстве. Фактически процесс ввода данных сводится к установке полевой магнитофонной ленты на НМЛ ЭВМ. В противном случае ЭВМ оснащается буферным магнитофоном с форматом, эквивалентным формату цифровой сейсмостанции.

Специализированные устройства цифрового обрабатывающего комплекса.

Прежде чем переходить к непосредственному описанию внешних устройств, рассмотрим вопросы размещения сейсмической информации на лепте ЭВМ (магнитофона цифровой станции). В процессе преобразования непрерывного сигнала амплитудам отсчетных значений, взятых через постоянный интервал дt, приписывается двоичный код, определяющий ее численную величину и знак. Очевидно, что число отсчетных значений c на данной t трассе с длительностью полезной записи t равно с = t/дt+1, а общее число с" отсчетных значений на m-канальной сейсмограмме с" = сm. В частности, при t = 5 с, дt = 0,002 с и m = 2, с = 2501, а с" = 60024 чисел, записанных в двоичном коде.

В практике цифровой обработки каждое числовое значение, являющееся эквивалентом данной амплитуды, принято именовать сейсмическим словом. Число двоичных разрядов сейсмического слова, называемое его длиной, определяется числом разрядов преобразователя аналог - код цифровой сейсмостанции (устройства ввода при кодировании аналоговой магнитной записи). Фиксированное число двоичных разрядов, которым оперирует цифровая машина, выполняя арифметические действия, принято именовать машинным словом. Длина машинного слова определяется конструкцией ЭВМ и может совпадать с длиной сейсмического слова либо превышать его. В последнем случае при вводе в ЭВМ сейсмической информации в каждую ячейку памяти, емкостью в одно машинное слово, заносится несколько сейсмических слов. Такая операция именуется упаковкой. Порядок размещения информации (сейсмических слов) на магнитной ленте накопителя ЭВМ либо магнитной ленте цифровой станции определяется их конструкцией и требованиями алгоритмов обработки.

Непосредственно процессу записи цифровой информации на ленту магнитофона ЭВМ предшествует этап ее разметки на зоны. Под зоной понимается определенный участок ленты, рассчитанный на последующую запись k слов, где k = 2, а степень n = О, 1, 2, 3. . ., причем 2 не должно превышать емкость оперативной памяти. При разметке на дорожках магнитной ленты записывается код, обозначающий номер зоны, а последовательность тактовых импульсов отделяет каждое слово.

В процессе записи полезной информации каждое сейсмическое слово (двоичный код отсчетного значения) регистрируется на отделяемый серией тактовых импульсов участок магнитной ленты в пределах данной зоны. В зависимости от конструкции магнитофонов применяется запись параллельным кодом, параллельно-последовательным и последовательным кодом. При параллельном коде число, являющееся эквивалентом данной отсчетной амплитуды, записывается в строке, поперек магнитной ленты. Для этого используется многодорожечный блок магнитных головок, число которых равно числу разрядов в слове. Запись параллельно-последовательным кодом предусматривает размещение всей информации о данном слове в пределах нескольких строк, располагаемых последовательно одна за другой. Наконец, при последовательном коде информация о данном слове записывается одной магнитной головкой вдоль магнитной ленты.

Количество машинных слов K 0 в пределах зоны магнитофона ЭВМ, предназначенной для размещения сейсмической информации, определяется временем t полезной записи на данной трассе, шагом квантования дt и количеством сейсмических слов r, пакуемых в одно машинное слово.

Таким образом, первый этап обработки на ЭВМ сейсмической информации, зарегистрированной цифровой станцией к мультиплексной форме, предусматривает ее демультиплексирование, т. е. выборку отсчетных значений, соответствующую их последовательному размещению на данной трассе сейсмограммы вдоль оси t и их запись в зону НМЛ, номер которой программно приписан данному каналу. Ввод аналоговой сейсмической информации в ЭВМ в зависимости от конструкции специализированного вводного устройства может выполняться как по канально, так и в мультиплексном режиме. В последнем случае машина по заданной программе выполняет демультиплексирование и запись информации в последовательности отсчетных значений на данной трассе в соответствующую зону НМЛ.

Устройство ввода аналоговой информации в ЭВМ.

Главным элементом устройства ввода аналоговой сейсмической записи в ЭВМ является аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выполняющий операции преобразования непрерывного сигнала в цифровой код. В настоящее время известно несколько систем АЦП. Для кодирования сейсмических сигналов в большинстве случаев используются преобразователи поразрядного взвешивания с обратной связью. Принцип действия такого преобразователя основан на сравнении входного напряжения (отсчетной амплитуды) с компенсирующим. Компенсирующее напряжение Uk изменяется поразрядно в соответствии с тем, превышает ли сумма напряжений входную величину U x . Одним из основных узлов АЦП являются цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), управляемый но определенной программе нуль-органом, сравнивающим преобразуемое напряжение с выходным напряжением ЦАП. При первом тактовом импульсе на выходе ЦАП возникает напряжение U K , равное 1/2Uэ. Если оно превышает суммарное напряжение U x , тогда в положении "нуль" окажется триггер старшего разряда. В противном случае (U x >U Kl) триггер старшего разряда окажется в положении единица. Пусть в первом такте выполнялось неравенство U x < 1/2Uэ и в первом разряде выходного регистра записан нуль. Тогда во втором такте U x сравнивается с эталонным напряжением 1/4Uэ, соответствующим единице следующего разряда. Если U x >Uэ, то во втором разряде выходного регистра запишется единица, а в третьем такте сравнения U x будет сопоставляться с эталонным напряжением 1/4Uэ + 1/8Uэ, соответствующим единице в следующем разряде. В каждом очередном i-том такте сравнения, если в предыдущем была записана единица, напряжение Uki-1 увеличивается на величину Uэ /2 до тех пор, пока U x не окажется меньше Uki. В этом случае выходное напряжение U x сравнивается с Uki+1 = Uэ/2 Uэ/2 и т. д. В результате сравнения U x с поразрядно изменяемым U K в положении "нуль" окажутся триггеры тех разрядов, включение которых вызвало перекомпенсацию, а в положении "единица"-триггеры разрядов, обеспечивших наилучшее приближение к измеряемому напряжению. При этом в выходном регистре запишется число, эквивалентное входному напряжению,

Ux = ?aiUэ/2

С выходного регистра через блок сопряжения вводного устройства по команде ЭВМ цифровой код пересылается в ЭВМ для дальнейшей программной обработки. Зная принцип работы аналого-цифрового преобразователя, нетрудно понять назначение и принцип работы основных блоков устройства ввода аналоговой информации в ЭВМ.

Подобные документы

Методика и технология проведения полевых сейсморазведочных работ. Сейсмогеологическая модель разреза и ее параметры. Расчет функции запаздывания волн-помех. Условия возбуждения и приема упругих волн. Выбор аппаратурных средств и спецоборудования.

курсовая работа , добавлен 24.02.2015

Сейсмология и теория метода общей глубинной точки - МОГТ. Расчет оптимальной системы наблюдений. Технология полевых сейсморазведочных работ: требования к сети наблюдений в сейсморазведке, условия возбуждения и приема упругих волн, спецоборудование.

курсовая работа , добавлен 04.02.2008

Географо-экономическая характеристика района. Сейсмогеологическая характеристика разреза. Краткая характеристика предприятия. Организация проведения сейсморазведочных работ. Расчет системы наблюдения продольной сейсморазведки. Технология полевых работ.

дипломная работа , добавлен 09.06.2014

Техника и методика проведения сейсморазведочных работ на примере территории Кондинского района Тюменской области. Метод общей глубинной точки. Геолого-геофизическая характеристика района работ. Полевые наблюдения, обработка сейсмических материалов.

курсовая работа , добавлен 24.11.2013

Геолого-геофизическая характеристика участка проектируемых работ. Сейсмогеологическая характеристика разреза. Обоснование постановки геофизических работ. Технологии полевых работ. Методика обработки и интерпретации. Топографо-геодезические работы.

курсовая работа , добавлен 10.01.2016

Проектирование поисковых сейсморазведочных работ методом отраженных волн общей глубинной точки 3D масштаба 1:25000 для уточнения геологического строения Февральского лицензионного участка в Сургутском районе. Применение псевдоакустической инверсии.

дипломная работа , добавлен 05.01.2014

Физико-геологические основы метода отраженных волн. Способ общей глубинной точки, обработка материалов. Геологические основы сейсморазведки. Наблюдение и регистрация сейсмического волнового поля. Методика многократных перекрытий. Прием упругих волн.

реферат , добавлен 22.01.2015

Методика полевых работ. Базовая обработка сейсмических данных. Итеративное уточнение скоростного закона и статических поправок. Поверхностно-согласованная амплитудная коррекция. Подавление волн-помех. Миграция в глубинной области до суммирования.

дипломная работа , добавлен 27.07.2015

Полевые сейсморазведочные работы. Геолого-геофизическая изученность строения территории. Стратиграфия и сейсмогеологическая характеристика района. Параметры сейсморазведочных работ МОГТ-3D на Ново-Жедринском участке. Основные характеристики расстановки.

дипломная работа , добавлен 19.03.2015

Метод преломленных волн. Общий обзор методов обработки данных. Принципы построения преломляющей границы. Ввод параметров системы наблюдений. Корреляция волн и построение годографов. Сводные годографы головных волн. Определение граничной скорости.

Очевидно, что главными задачами сейсморазведки при существующем уровне аппаратуры являются:
1. Повышение разрешающей способности метода;
2. Возможность прогнозирования литологического состава среды.
В последние 3 десятилетия в мире создана мощнейшая индустрия сейсмо-разведки нефтяных и газовых месторождений, основой которой является метод общей глубинной точки (МОГТ). Однако по мере совершенствования и развития технологии МОГТ все более отчетливо проявляется неприемлемость этого метода для решения детальных структурных задач и прогнозирования состава среды. Причинами такого положения является высокая интегральность получаемых (ре-зультативных) данных (разрезов), некорректное и, как следствие, неправильное в большинстве случаев определение эффективных и средних скоростей.
Внедрение сейсморазведки в сложнопостроенных средах рудных и нефтяных районов требует принципиально нового подхода, особенно на этапе машинной обработки и интерпретации. Среди новых развивающихся направлений к одному из наиболее перспективных следует отнести идею управляемого локального ана-лиза кинематических и динамических характеристик сейсмического волнового поля. На ее основе и ведется разработка методики дифференциальной обработки материалов сложнопостроенных сред. Основой метода дифференциальной сейсморазведки (МДС) являются локальные преобразования исходных сейсмических данных на малых базах — дифференциальные по отношению к интегральным преобразованиям в МОГТ. Использование малых баз, приводящее к более точному описанию кривой годографа, с одной стороны, селекция волн по направлению прихода, позволяющая обрабатывать сложноинтерферирующие волновые поля, с другой стороны, создают предпосылки использования дифференциального метода в сложных сейсмогеологических условиях, повышают его разрешенность и точность структурных построений (рис. 1, 3). Важным достоинством МДС является высокая параметрическая оснащенность, позволяющая получать петрофизические характеристики разреза — основы для определения вещественного состава среды.
Широкое апробирование в различных регионах России показало, что МДС существенно превышает возможности МОГТ и является альтернативой послед-нему при исследованиях сложнопостроенных сред.
Первым результатом дифференциальной обработки сейсмических материалов является глубинный структурный разрез МДС (S — разрез), который отображает характер распределения отражающих элементов (площадок, границ, точек) в изучаемой среде.
Кроме структурных построений, в МДС имеется возможность анализа кине-матических и динамических характеристик сейсмических волн (параметров), что в свою очередь позволяет перейти к оценке петрофизических свойств геологического разреза.
Для построения разреза квазиакустической жесткости (А — разреза) используются значения амплитуд отраженных на сейсмических элементах сигналов. Получаемые А — разрезы используются в процессе геологической интерпретации для выявления контрастных геологических объектов («яркое пятно»), зон тектонических нарушений, границ крупных геологических блоков и других геологических факторов.
Параметр квазипоглощения (F) является функцией частоты принимаемого сейсмического сигнала и используется для выявления зон высокой и низкой консолидации горных пород, зон высокого поглощения («темное пятно»).
Свою петрофизическую нагрузку несут разрезы средней и интервальной скоростей (V, I — разрезы), характеризующие петроплотностные и литологические различия крупных региональных блоков.

СХЕМА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ:

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ (МНОГОКРАТНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ)

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ СЕЙСМОГРАММ

РЕДАКЦИЯ ПАРАМЕТРОВ (A, F, V, D)

ГЛУБИННЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ

КАРТЫ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (S, A, F, V, I, P, L)

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И СИНТЕЗ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ КАРТ (ФОРМИРОВАНИЕ ОБРАЗОВ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ)

ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СРЕДЫ

Петрофизические параметры
S — структурный, A — квазижесткость, F — квазипоглащение, V — средняя скорость,
I — интервальная скорость, P — квазиплотность, L — локальные параметры

Временной разрез МОГТ после миграции

Глубинный разрез МДС

Рис. 1 СОПОСТАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОГТ И МДС
Западная Сибирь, 1999 г.

Временной разрез МОГТ после миграции

Глубинный разрез МДС

Рис. 3 СОПОСТАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОГТ И МДС
Северная Карелия, 1998 г.

На рисунках 4-10 показаны характерные примеры обра-ботки по методу МДС в различных геологических условиях.

Временной разрез МОГТ

Разрез квазипоглощения Глубинный разрез МДС

Разрез средних скоростей

Рис. 4 Дифференциальная обработка сейсмических данных в условиях
сложных дислокаций горных пород. Профиль 10. Западная Сибирь

Дифференциальная обработка позволила расшифровать сложное волновое поле в западной части сейсмического разреза. По данным МДС обнаружен надвиг, в области которого наблюдается «смятие» продуктивного комплекса (ПК ПК 2400-5500). В результате комплексной интерпретации разрезов петрофизических характеристик (S, A, F, V) установлены зоны повышенной проницаемости.

Глубинный разрез МДС Временной разрез МОГТ

Разрез квазиакустической жесткости Разрез квазипоглощения

Разрез средних скоростей Разрез интервальных скоростей

Рис. 5 Специальная обработка сейсмических данных при поисках
углеводородов. Калининградская область

Специальная обработка на ЭВМ позволяет получать серию параметрических разрезов (карт параметров). Каждая параметрическая карта характеризует определенных физические свойства среды. Синтез параметров служит основой для формирования «образа» нефтяного (газового) объекта. Результатом комплексной интерпретации является Физико-Геологическая Модель среды с прогнозом на залежи углеводороды.

Рис. 6 Дифференциальная обработка сейсмических данных
при поисках медно-никелевых руд. Кольский полуостров

В результате спецобрабртки выявлены области аномальных значений различных сейсмических параметров. Комплексная интерпретация данных позволила определить наиболее вероятное местоположение рудного объекта (R) на пикетах 3600- 4800 м, где наблюдаются следующие пертофизические особенности: высокая акустическая жесткость над объектом, сильное поглощение под объектом, снижение интервальных скоростей в области объекта. Данный «образ» соответствует полученным ранее R-эталонам на участках глубокого бурения в районе Кольской сверхглубокой скважины.

Рис. 7 Дифференциальная обработка сейсмических данных
при поисках месторождений углеводородов. Западная Сибирь

Специальная обработка на ЭВМ позволяет получать серию параметрических разрезов (карт параметров). Каждая параметрическая карта характеризует определенные физические свойства среды. Синтез параметров служит основой для формирования «образа» нефтяного (газового) объекта. Результатом комплексной интерпретации является физико-геологическая модель среды с прогнозом на залежи углеводородов.

Рис. 8 Геосейсмическая модель Печенгской структуры
Кольский полуостров.

Рис. 9 Геосейсмическая модель северо-западной части Балтийского щита
Кольский полуостров.

Рис. 10 Разрез квазиплотности по профилю 031190 (37)
Западная Сибирь.

К благоприятному типу разреза для внедрения новой технологии следует отнести нефтеносные осадочные бассейны Западной Сибири. На рисунке приведен пример разреза квазиплотности, построенного по программам МДС на ПЭВМ Р-5. Полученная интерпретационная модель хорошо согласуется с данными бурения. Литотип, обозначенный темно-зеленым цветом в области глубин 1900 м соответствует аргиллитам баженовской свиты, на глубинах более 2 км - породами доюрского основания (фундамента), т.е. Наиболее плотным литотипам разреза. Желтые и красные разновидности - кварцевые и аргиллитовые песчаники, светло-зеленые литотипы соответствуют алевролитам. В призабойной части скважины под водонефтяным контактом вскрыта линза кварцевых песчаников с высокими коллекторскими свойствами.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПО ДАННЫМ МДС

На этапе поисково-разведочных работ МДС является неотъемлемой частью геологоразведочного процесса, как при структурном картировании, так и на стадии вещественного прогнозирования.
На рис. 8 показан фрагмент Геосейсмической модели Печенгской структуры. Базисом ГСМ являются сейсмические материалы Международных экспериментов KOLA-SD и 1-ЕВ в районе Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 и данные поисково-разведочных работ.
Стереометрическое сочетание геологической поверхности и глубинных структурных (S) разрезов МДС в реальных геологических масштабах позволяет получить правильное представление о пространственной структуре Печенгского синклинория. Основные рудовмещающие комплексы представлены терригенными и туфо-генными породами; их границы с окружающими базитами являются сильными сейсмическими границами, что обеспечивает надежное картирование рудоносных горизонтов в глубинной части Печенгской структуры.
Полученный сейсмический каркас используется в качестве структурной осно-вы Физико-Геологической модели Печенгского рудного района.
На рис. 9 представлены элементы геосейсмической модели северо-западной части Балтийского щита. Фрагмент геотраверса 1-ЕВ по линии СГ-3 — Лиинаха-мари. Кроме традиционного структурного разреза (S) получены параметрические разрезы:
А — разрез квазижесткости характеризует контрастность различных геологических блоков. Высокой акустической жесткостью отличаются Печенгский блок и блок Лиинахамари, наименее контрастна зона Питкяярвинской синклинали.
F — разрез квазипоглощения отображает степень консолидации горных
пород. Наименьшим поглощением характеризуется блок Лиинахамари, а наибольшее отмечено во внутренней части Печенгской структуры.
V, I — разрезы средних и интервальных скоростей. Кинематические характе-ристики заметно неоднородны в верхней части разреза и стабилизируются ниже уровня 4-5 км. Повышенными значениями скоростей отличаются Печенгский блок и блок Лиинахамари. В северной части Питкяярвинской синклинали в I — разрезе наблюдается «корытообразная» структура с выдержанными значениями ин-тервальных скоростей Vi=5000-5200 м/с, соответствующая в плане области распространения гранитоидов позднего архея.
Комплексная интерпретация параметрических разрезов МДС и материалов других геолого-геофизических методов является основой для создания Физико-Геологической модели Западно-Кольской области Балтийского щита.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛИТОЛОГИИ СРЕДЫ

Выявление новых параметрических возможностей МДС связано с изучением взаимосвязей различных сейсмических параметров с геологическими характеристиками среды. Одним из новых (осваиваемых) параметров МДС является квазиплотность. Этот параметр может быть выявлен на основе изучения знака коэффициента отражения сейсмического сигнала на границе двух литофизиче-ских комплексов. При несущественных изменениях скоростей сейсмических волн знаковая характеристика волны определяется, в основном, изменением плотности горных пород, что позволяет в некоторых типах разрезов изучать с помощью нового параметра вещественный состав среды.
К благоприятному типу разреза для внедрения новой технологии следует отнести нефтеносные осадочные бассейны Западной Сибири. Ниже на рис. 10 приведен пример разреза квазиплотности, построенного по программам МДС на ПЭВМ Р-5. Полученная интерпретационная модель хорошо согласуется с данными бурения. Литотип, обозначенный темно-зеленым цветом в области глубин 1900 м соответствует аргиллитам баженовской свиты, на глубинах более 2-х км — породам доюрского основания (фундамента), т.е. наиболее плотным литотипам разреза. Желтые и красные разновидности — кварцевые и аргиллитовые песча-ники, светло-зеленые литотипы соответствуют алевролитам. В призабойной части скважины под водонефтяным контактом вскрыта линза кварцевых песчаников
с высокими коллекторскими свойствами.

КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ ДАННЫХ МОГТ И МПВ

При проведении региональных и поисково-разведочных работ МОГТ не всегда возможно получить данные о строении приповерхностной части разреза, что затрудняет привязку материалов геологического картирования к материалам глубинной сейсморазведки (рис. 11). В такой ситуации целесообразно применение профилирования МПВ в варианте ОГП, либо обработка имеющихся мате-риалов МОГТ по специальной технологии МПВ-ОГП. На нижнем чертеже приведен пример совмещения данных МПВ и МОГТ по одному из сейсморазведочных профилей МОГТ, отработанному в Центральной Карелии. Полученные материалы позволили увязать глубинную структуру с геологической картой и уточнить местоположение раннепротерозойских палеовпадин, перспективных на рудные месторождения различных полезных ископаемых.

common depth point , CDP ) - метод сейсморазведки.

Сейсморазведка - метод геофизического исследования земных недр - имеет множество модификаций. Здесь мы рассмотрим только одну из них, метод отраженных волн, и, более того, обработку материалов, полученных методом многократных перекрытий, или, как он обычно называется, методом общей глубинной точки (МОГТ или CDP).

История

Родившись в начале 60-х годов прошлого века, он на многие десятилетия стал основным методом сейсморазведки. Бурно развиваясь как количественно, так и качественно, он полностью вытеснил простой метод отраженных волн (МОВ). С одной стороны это связано с не менее бурным развитием методов машинной (сначала аналоговой а потом цифровой) обработки, с другой - возможностью увеличения производительности полевых работ путем применения больших баз приема, невозможных в методе МОВ. Не последнюю роль сыграло здесь и удорожание работ, т.е повышение прибыльности сейсморазведки. Для оправдания удорожания работ были написаны множество книг и статей о пагубности кратных волн, которые с тех пор стали основой обоснования применения метода общей глубинной точки.

Однако этот переход от осциллографного МОВ к машинному МОГТ не был таким уж безоблачным. Метод МОВ был основан на увязке годографов во взаимных точках. Эта увязка надежно обспечивала отождествление годографов, принадлежащих одной отражающей границе. Метод не требовал для обеспечения фазовой корреляции никаких поправок - ни кинематических ни статических (dynamic and static corrections). Изменения формы коррелируемой фазы были напрямую связаны с изменениями свойствам отражающего горизонта, и только с ними. На корреляцию не влияли ни неточное знание скоростей отраженных волн, ни неточные статические поправки.

Увязка во взаимных точках невозможна на больших удалениях приемников от пункта возбуждения, поскольку годографы пересекаются цугами низкоскоростных волн помех. Поэтому обработчики МОГТ отказались от визуальной увязки взаимных точек, заменив их получением для каждой точки результата достаточно устойчивой формы сигнала путем получения этой формы суммированием примерно однородных составляющих. Точная количественная увязка времен заменена качественной оценкой формы получаемой суммарной фазы.

Процесс регистрации взрыва или любого другого, кроме вибросейса источника возбуждения аналогичен получению фотоснимка. Вспышка освещает окружающую среду и отклик этой среды фиксируется. Однако отклик на взрыв значительно сложнее, чем фотоснимок. Основная разница заключается в том, что фотоснимок запечатлевает отклик единственной, хотя и как угодно сложной поверхности, а взрыв вызывает отклик множества поверхностей, одна под или внутри другой. Причем каждая вышележащая поверхность накладывает свой отпечаток на изображение нижележащих. Этот эффект можно увидеть, если посмотреть сбоку на ложечку, погруженную в чай. Она кажется изломанной, в то время как мы твердо знаем, что излома нет. Сами по себе поверхности (границы геологического разреза) никогда не являются плоскими и горизонтальными, что и проявляется на их откликах - годографах.

Обработка

Суть обработки материалов МОГТ состоит в том, что каждая трасса результата получается суммированием исходных каналов таким образом, чтобы в сумму попадали сигналы, отраженные от одной и той же точки глубинного горизонта. Перед суммированием необходимо было ввести поправки во времена записи, чтобы преобразовать запись каждой отдельной трассы, привести ее к виду, аналогичному трассе на пункте взрыва, т.е преобразовать ее в форму t0. Такой была первичная задумка авторов метода. Разумеется, выбрать нужные каналы для суммирования, не зная строения среды, невозможно, и авторы поставили условием применения метода наличие горизонтально-слоистого разреза с углами наклона не выше 3 градусов. При этом координата отражающей точки достаточно точно равна полусумме координат приемника и источника.

Однако практика показала, что при нарушении этого условия ничего страшного не происходит, результативные разрезы имеют привычный вид. То, что при этом нарушается теоретическое обоснование метода, что суммируются уже не отражения от одной точки, а от площадки, тем большей, чем больше угол наклона горизонта, никого не волновало, ведь оценка качества и достоверности разреза была уже не точной, количественной, а приблизительной, качественной. Получается непрерывная ось синфазности, значит, все в порядке.

Поскольку каждая трасса результата - сумма некоторого набора каналов, а оценка качества результата производится по стабильности формы фазы, достаточно иметь стабильный набор наиболее сильных составляющих этой суммы, независимо от природы этих составляющих. Так, суммируя одни низкоскоростные помехи, мы получим вполне приличный разрез, примерно горизонтально-слоистый, богатый динамически. Конечно, он не будет иметь ничего общего с реальным геологическим разрезом, но вполне будет соответствовать требованиям к результату - устойчивости и протяженности фаз синфазности. В практической работе всегда в сумму попадает некоторое количество таких помех, и, как правило, амплитуда этих помех намного превышает амплитуду отраженных волн.

Вернемся к аналогии сейсморазведки и фотографии. Представим себе, что на темной улице нам встречается человек с фонарем, которым он светит нам в глаза. Как нам его рассмотреть? По-видимому, мы постараемся прикрыть рукой глаза, заслонить их от фонаря, тогда появляется возможность рассмотреть человека. Таким образом, мы разделяем суммарное освещение на составляющие, удаляем ненужное, сосредоточиваемся на нужном.

При обработке материалов МОГТ мы поступаем прямо наоборот - суммируем, объединяем нужное и ненужное, надеясь, что нужное само пробъется вперед. Более того. Из фотографии нам известно, что чем меньше элемент изображения (зернистость фотоматериала), тем лучше, подробнее снимок. Часто можно видеть в документальных телефильмах, когда нужно скрыть, исказить изображение, оно преподносится крупными элементами, за которыми можно увидеть некоторый объект, видеть его движения, но детально разглядеть такой объект просто невозможно. Именно это и происходит при суммировании каналов во время обработки материалов МОГТ.

Для того, чтобы получить синфазное сложение сигналов даже при идеально плоской и горизонтальной отражающей границе, необходимо обеспечить ввод поправок, идеально компенсирующих неоднородности рельефа и верхней части разреза. Так же идеально необходимо скомпенсировать кривизну годографа, чтобы переместить фазы отражения, полученные на удалениях от пункта возбуждения на времена, соответствующие времени прохождения сейсмического луча до отражающей поверхности и обратно по нормали к поверхности. И то, и другое невозможно без детального знания структуры верхней части разреза и формы отражающего горизонта, что обеспечить невозможно. Поэтому при обработке используются точечные, фрагментарные сведения о зоне малых скоростей и аппроксимация отражающих горизонтов горизонтальной плоскостью. Последствия этого и методы извлечения максимальной информации из богатейшего материала, предоставляемого МОГТ рассматриваются при описании «Доминантной обработки(Способ Байбекова)».

Изучение глубинного геологического строения. сейсморазведка могт и мдс

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы - Максимов Л.А., Ведерников Г.В., Яшков Г.Н.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы - Максимов Л.А., Ведерников Г.В., Яшков Г.Н.

Текст научной работы на тему «Геодинамический шум залежей углеводородов и пассивно-активная сейсморазведка мОГТ»

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Введение

1. Теоретические основы метода общей глубинной точки

1.1 Теория метода ОГТ

Для возбуждения волн применяют взрывные и ударные источники, которые требуют наблюдений с большой (24--48) кратностью перекрытий.

1.2 Особенности годографа ОГТ

Рис. 1.2 Схема способа ОГТ для наклонного залегания отражающей границы.

1.3 Интерференционная система ОГТ

(1.1)

где ф m - n -разность времен суммирования колебаний на трассе m, к которой относят получаемый результат, и на трассе n.

(1.2)

Пусть на сейсмических трассах регистрируется идеально регулярная волна g(t,x) с годографом вступления t(x)=t n:

годограф сейсмологический интерференционный волна

Подставляя это в (1.2), получаем выражение, описывающее колебания на выходе интерференционных системы,

где и n =t n - ф n .

Величины и n определяют отклонение годографа волны от заданной линии суммирования. Найдем спектр профильтрованных колебаний:

Если годограф регулярной волны совпадает с линией суммирования (и n ?0), то происходит синфазное сложение колебаний. Для этого случая, обозначаемого и=0, имеем

2.2 Расчет системы наблюдений метода ОГТ

Амплитуды полезных отраженных волн от целевой границы рассчитываются по формуле:

(2.5)

где А п - коэффициент отражения целевой границы.

Амплитуды кратных волн рассчитываются по формуле:

.(2.6)

При отсутствии данных по коэффициенту поглощения принимаем =1.

Рассчитываем амплитуды кратных и полезной волн:

Поскольку

2.3 Расчет годографов полезных волн и волн-помех

Средняя скорость фиктивной среды вычисляется по всему пути вертикального пробега кратной волны:

(2.7)

Время определяется по схеме образования кратной волны на теоретическом ВСП или суммированием времен пробега во всех пластах.

(2.8)

Получаем следующие значения:

Годограф кратной волны вычисляется по формуле:

(2.9)

Годограф полезной волны рассчитывается по формуле:

(2.10)

Рис 2.3 Годографы полезной волны и волны-помехи

2.4 Расчет функции запаздывания волн-помех

Введем кинематические поправки, рассчитанные по формуле:

?tк(х, to) = t(х) - to(2.11)

Функцию запаздывания кратной волны (х) определяют по формуле:

(х) = t кр(хi) - t окр (2.12)

где t кр(хi) - исправленное за кинематику время и t окр -время при нулевом удалении пункта приема от пункта возбуждения.

Рис 2.4 Функция запаздывания кратной волны

2.5 Расчет параметров оптимальной системы наблюдений

Рис. 2.5 Характеристика направленности суммирования по ОГТ при N = 24.

По набору характеристик направленности минимальное число кратности N=24.

(2.13)

Зная P снимаем y min =4и y max =24,5

Зная минимальную и максимальную частоту, 20 и 60 Гц соответственно рассчитаем ф max .

f min *ф max =4ф max =0,2

f max *ф max =24,5ф max =0,408

Теоретическая длина годографа H*= x max - x min =3100м.

3. Технология полевых сейсморазведочных работ

3.1 Требования к сети наблюдений в сейсморазведке

Системы наблюдений

В настоящее время практически используются только полные корреляционные системы наблюдений, позволяющие проводить непрерывную корреляцию полезных волн.

При наблюдении на одном профиле ПВ располагают на другом, и наоборот. Такая система наблюдений обеспечивает непрерывную корреляцию волн по сопряженным профилям.

Сети профилирования

б=2arcsin(vср?t0/xmaxtgf),

3.2 Условия возбуждения упругих волн

Возбуждение колебаний осуществляется с помощью взрывов (заряды ВВ или линии ДШ) или невзрывных источников.

Способы возбуждения колебаний выбираются в соответствии с условиями, задачами и методикой проведения полевых работ.

Оптимальный вариант возбуждения выбирается на основании практики предшествующих работ и уточняется путём изучения волнового поля в процессе опытных работ.

Возбуждение взрывными источниками

Взрывы производятся в скважинах, шурфах, в щелях, на поверхности земли, в воздухе. Применяется только электрический способ взрывания.

Выбор оптимальных глубин взрыва осуществляется по наблюдениям МСК и результатам опытных работ

В процессе полевых наблюдений на профиле следует стремиться поддерживать постоянство (оптимальность) условий возбуждения.

Заряд ВВ должен опускаться на глубину, отличающуюся от заданной не более чем на 1 м.

Для ослабления звуковой волны рекомендуется линии детонирующего шнура заглублять; зимой - присыпать снегом.

При проведении взрывных работ должны соблюдаться требования, предусмотренные "Едиными правилами безопасности при взрывных работах".

Для возбуждения колебаний в водоемах применяются только невзрывные источники (установки газовой детонации, пневматические источники и др.).

При проведении работ с невзрывными источниками необходимо соблюдать идентичность основных параметров режима каждого из работающих в группе источников.

Точность синхронизации должна соответствовать шагу дискретизации при регистрации, но быть не хуже 0,002 с.

Глубина "штампа" от ударов плиты при рабочем возбуждении источников не должна превышать 20 см.

Возбуждение поперечных волн осуществляется с помощью горизонтально либо наклонно направленных ударно-механических, взрывных или вибрационных воздействий