курс_специалитет_2014.doc. курс_специалитет_2014. Лекция 1 Тема Введение Предмет геофизики Геофизика (Ге ge Земля и physike физика основы естествознания)

• Название: Лекция 1 Тема Введение Предмет геофизики Геофизика (Ге ge Земля и physike физика основы естествознания)
• Анкор: курс_специалитет_2014.doc.docx
• Дата: 30.04.2018
• Размер: 341.83 Kb.
• Имя файла: курс_специалитет_2014.docx
• Тип: Лекция; #18694
• страница: 15 из 15

Метод яркого пятна

Рассмотрим простую модель отражающей границы R, являющейся контактом двух пластов – непроницаемой глинистой покрышки с акустической жесткостью γ1 и пористого песчаного водонасыщенного коллектора с акустической жесткостью γ2 .

Обычно эти терригенные породы мало различаются по упругим и плотностным свойствам, поэтому коэффициент отражения границы между ними невелик по модулю: .

Знак коэффициента отражения может быть как положительным, так и отрицательным, поскольку отношение может быть как больше, так и меньше единицы.

При наблюдениях на относительно небольших дистанциях углы падения продольной волны невелики и коэффициенты ее отражения близки к нормальному значению A, которое равно половине относительного изменения на границе величины акустической жесткости:

, где и .

Пусть на некотором участке площади (профиля) природный газ вытеснил пластовую воду из коллектора, акустическая жесткость которого уменьшилась на величину Δγ2. Как отмечалось ранее, такое уменьшение может достигать 20÷30% от исходного значения γ2. Следовательно, коэффициент нормального отражения от рассматриваемой границы изменится примерно на величину

Если у водононасыщенного коллектора акустическая жесткость меньше чем у покрышки (γ2<γ1), то есть исходный коэффициент отражения отрицательный (A<0), то его изменение на ΔA увеличивает контраст сейсмической границы , что проявляется возрастанием амплитуды отраженной волны. В области газовой залежи она может увеличиться в несколько раз. Этот эффект хорошо заметен на волновой картине, за что получил название «яркого пятна».

Если у водонасыщенного коллектора акустическая жесткость больше, чем у покрышки (γ2 >γ1), то есть исходный коэффициент отражения положительный (A>0), то его изменение на на ΔA уменьшает контраст сейсмической границы , что проявляется уменьшением амплитуды отраженной волны. Этот эффект, называется «тусклым пятном».

Когда величина уменьшения положительного коэффициента отражения превосходит его исходное значение , на участке газовой залежи происходит изменение знака коэффициента, что на динамическом разрезе проявляется инверсией полярности отраженной волны.

Процедуру выявления нефтегазовых залежей по аномалиям амплитуд отражающих горизонтов называют методом яркого пятна, метод ярко-тусклого пятна.

Метод мгновенных динамических характеристик

Метод мгновенных динамических характеристик (МДХ) основан на преобразовании Гильберта, который позволяет разложить исходный процесс на две составляющие - амплитудную и фазовую.

Определяется мгновенные динамические характеристики исходной трассы. Получаем три произвольные трассы – мгновенных амплитуд, мгновенных фаз и мгновенных частот. Функция мгновенных амплитуд характеризуют интенсивность волновых импульсов независимо от их фазы.

Функции мгновенных фаз и мгновенных частот фиксируют изменение во времени фаз и частот этих импульсов независимости от их интенсивности.

Преобразуя указанным образом трассы исходного временного разреза u(t,x), получаем три произвольные изображения

- разрез мгновенных амплитуд a(t,x);

- разрез мгновенных фаз φ(t,x);

- разрез мгновенных частот ω(t,x).

На каждом из этих изображений акцентирован соответствующий динамический параметр волновой картины.

Количественная интерпретация амплитуд

Тщательная динамическая обработка полевого материала хорошего качества позволяет получить сейсмические трассы с высоким уровнем амплитудной и временной разрешенности, то есть с преобладанием коротких импульсов однократных отражений. Такие сейсмические трассы близки к импульсной сейсмограмме, на которой амплитуды колебаний пропорциональны коэффициентам отражения соответствующих границ.

На этой зависимости базируются различные метода динамической инверсии волновой картины, преобразующие амплитуды сейсмических колебаний в оценки упругих свойств горных пород.

Рассмотри некоторые из них наиболее часто используемые на практике.
Псевдоакустический каротаж (ПАК)
Исходными данными служат трассы временного разреза ОГТ, обработанные с «сохранением относительных амплитуд».

Предпочтительно использовать мигрированный разрез – по причине его более высокой горизонтальной разрешенности, на котором полезные импульсы приведены к нуль-фазовой форме – по причине ее большой корреляционной устойчивости.

Допустим, что в результате предшествующей динамической обработки временной разрез превращен в последовательность трасс коэффициентов отражения.

Каждый амплитудный отсчет uk такой трассы равен соответствующему коэффициенту отражения Ak при нормальном падении плоской волны на плоскую границу k раздела двух слоев с акустическими жесткостями γk-1 и γk. Известное для такого случая соотношение:

позволяет найти акустическую жесткость подстилающего слоя по жесткости покрывающего слоя при заданном коэффициенте отражения разделяющей их границы:

.

При геологической интерпретации обычно используют оценки не акустической жесткостей, а сейсмических скоростей, поскольку они непосредственно определяют по скважинам и полевым наблюдениям. Как отмечалось ранее в осадочных породах влияние изменений плотности на величины коэффициентов отражения значительно меньше, чем изменение скорости. К тому же в большинстве случаев в большинстве случаев между плотностью и скоростью продольных волн существует положительная корреляционная зависимость.

Получаем:

.

Формула позволяет дискретно заданную трассу коэффициентов отражения A(t)=A(nΔt) пересчитать в трассу соответствующих интервальных скоростей.

Получаемый результат подобен кривой акустического каротажа, что объясняет название этого преобразования – псевдоакустический каротаж (ПАК). Таким образом, трассы исходного разреза u(t,x) превращают во временной разрез ПАК v (t,x), по которому выполняют геологическую интерпретацию, выявляя и прослеживая низкоскоростные слои с благоприятными коллекторскими свойствами.

Для реализации метода ПАК непременным условием является наличие вблизи сейсмического профиля скважины с данными акустического каротажа.

По кривой АК пересчитанной в функции v(t), вычисляют импульсную трассу коэффициентов отражения . Из нее путем свертки с заданным волновым импульсом получают синтетическую трассу. Форму импульса полезной волны находят по ближайшим к скважине трассам исходного разреза: по ним строят осредненную опорную трассу . Сопоставляя опорную трассу с синтетической находят величину и знак масштабного коэффициента, Этот коэффициент используют для масштабирования трасс исходного разреза, которые затем преобразуют во временной разрез ПАК.

Определять пластовые скорости можно в интервале мощностей от до .

В нефтепоисковой сейсморазведке:

Примем в качестве скоростей, характерные для терригенных разрезов, значения 2 - 4 км/с. В таких условиях амплитудная инверсия в сейсмических слоях мощностью от 8 до 15 до 50-100 м.

Минимальные мощности пластов, выделяемые методом ПАК, примерно на порядок больше, чем в реальном акустическом каротаже (1м). Максимальная мощность не более 100 м.

Обычно ПАК–преобразование проводят в целевом интервале времен. Локальные понижения скорости приурочены к залежам углеводородов.
Амплитудные вариации отражения (АВО)

При характерных для терригенных коллекторов небольших коэффициентов отражения (|A|<0.2), типичных отношений скоростей поперечных и продольных волн и умеренных углах падения –отражения (α<30) имеет место следующая приближенная формула:

,

где A – «нормальная» составляющая коэффициента отражения, равная его значению при нулевом угле падении (α=0); «пуассоновская» составляющая коэффициента отражения, зависящая от изменения на границе коэффициента Пуассона σ, который по формуле:

определяет отношение продольной и поперечной волн. Параметры А и В принято называть параметрами «пересечения» и «градиентом».

При малых углах величина A_P определяется нормальной составляющей. С возрастанием угла падения-отражения значительно сказывается пуассоновская составляющая.

Пуассоновская составляющая более чувствительная к изменениям флюидного состава коллектора.

Изучение по экспериментальным данным зависимости A_P(α)составляет основу метода амплитудных вариаций отражений (АВО), который в оригинале имеет название AmplitudeVariationwithOffset (AVO). Применительно к АВО предложена классификация газонасыщенных песчаников, подразделяющая их на 4 класса в зависимости от характера функции A_P(α), который определяется сочетанием величин и знаков параметров «пересечения» и «градиента».

Для коллектора известно класса можно выбрать такую комбинацию А и В, которые в случае его газонасыщенности дает наибольший аномальный эффект по сравнению с фоновыми значениями при водонасыщенности того же пласта.

В АВО – преобразовании исходными данными служат динамически обработанные сейсмограммы с введенными динамическими поправками, на которых оси синфазности однократных отражений горизонтальны.

Для индикации аномалий АВО, наряду с раздельными оценками параметров А и В используют производные от них варианты А+В, АхВ, аА+вВ, а и в – эмпирически определяемые коэффициенты, зависящие от петрофизических свойств исследуемых отложений.

Изменяя на сейсмограмме значения t0 с шагом дискретизации Δt и вычисляя каждый раз величины А и В , получаем их последовательности в виде двух трасс атрибутов A(t0) и В(t0).

Строится специфический временной разрез АВО –атрибутов, на котором тем или иным способом изображается из аномальные значения.


Лекция № 12

Тема: Сейсмическая стратиграфия

Сейсмическая стратиграфия – метод геологической интерпретации сейсмической волновой картины путем воссоздания по ее структурно-динамическим особенностям тектонической истории и условий образования осадочных отложений с целью прогнозирования из фациально-литологического состава и поисковых перспектив.

В основу сейсмо-стратиграфического анализа положены проверенные на практике представления о том, как структурно-литологическое строение осадочной толщи отображается в геометрии отражающих горизонтов, характере их прослеживаемости и рисунке сейсмических колебаний. Такой анализ требует от интерпретатора глубоких знаний тектонических, стратиграфических, литодинамических и фациальных аспектов в геологии осадочных пород, а также реальных оценок геологической значимости и разрешающей способности сейсмических изображений.

Основным материалом для сейсмостратиграфической интерпретации служат мигрированные сейсмические кубы или совокупность глубинных разрезов по изучаемой площади, что обусловлено трехмерным характером изучаемых геологических объектов.

На этапе рекогносцировочных исследований сейсмо-стратиграфический анализ может выполнять по отдельным региональным профилям.

Сейсмостратиграфическую модель строят последовательно из двух основных элементов: сейсмических комплексов и сейсмических фаций

Сейсмический комплекс - часть разреза, которая ограничена поверхностями несогласия и объединяет относительно согласные и генетически связанные отложения.

Выделенные сейсмокомплексы коррелируют в пространстве и идентифицируют в возрастном отношении, используя привязку к скважинным наблюдениям.

Руководящий принцип сейсмостратиграфии заключается в том, что сейсмические горизонты на разрезах отображают возрастные поверхности раздела, которые в общем случае могут не совпадать с литологическими границами и даже пересекать их.

Сейсмические границы указывают положение структурных и стратиграфических несогласий в осадочном покрове, в том числе - некоторых скрытых перерывов осадконакопления и неявных поверхностей размыва. Тем самым отражающие горизонты преимущественно фиксируют в разрезе границы отдельных тектонических циклов изменения условий осадкообразования.

По характеру прекращения прослеживаемости осей синфазности отражений на границах сейсмокомплексов установлен ряд типовых схем несогласия - налегание, кровельное и подошвенное прилегание, эрозионный срез и др. Границы сейсмокомплекса, найденные благодаря угловым несогласиям, удается экстраполировать в области согласного залегания слоев на основе синхронности и сингенетичности его отложений.

Трансгрессии и регрессии моря, вызывающие перемещение береговой линии, проявляются в закономерных изменениях мощностей и состава прибрежных отложений, имеющих с поверхностью ложа несогласие типа налегания. Осадочные комплексы бокового наращивания создают клиноформиые отложения по схеме подошвенного прилегания к склону шельфа. При последующем перекрытии этих наклонных слоев пологими отложениями образуется несогласие типа кровельного прилегании. Размыв пород в области континентального шельфа в результате относительного понижения уровня моря создает несогласие типа эрозионного среза.

Указанные схемы относятся к случаям наиболее простых и однозначных отображений па сейсмических разрезах процессов образования и разрушения осадочных отложений. В целом из-за сложности сочетания многообразных тектонических, геоморфологических и литологических факторов осадкообразования их оценка по сейсмическим данным является сложной и не всегда однозначно решаемой задачей.

Эффективным приемом сейсмостатиграфического анализа является построение палеосейсмического разреза. При этом выполняют структурную палеореконструкцию исходного разреза, выравнивая на нем один из сейсмических горизонтов путем введения в трассы относительных статических сдвигов. Процедура исходит из допущения, что в свое время отложение осадков этого горизонта происходило на практически горизонтальном дне морского бассейна. Такое выравнивание исключает из всего разреза тектонические деформации осадочных слоев, которые имели место после образования данного горизонта. В результате в более глубоких частях разреза восстанавливаются структурные формы, существовавшие до его образования. Последовательная палеореконструкция по нескольким горизонтам позволяет воссоздавать тектоническую историю формирования структур современного геологического разреза.

Сейсмическая фация - фрагмент волновой картины сейсмокомплекса, который выделяется рисунком сейсмической записи, отображающим условия образования отложений и их фациально-литологический состав.Этот рисунок обусловлен конфигурацией и устойчивостью осей синфазности отраженных волн, их относительной интенсивностью, особенностью и стабильностью формы колебаний. С одной стороны, сейсмофацию определяет общая ориентировка осей синфазности относительно границ сейсмокомплекса, т. е. схема несогласия. С другой стороны, сеисмофация характеризуется взаимным расположением отражений внутри нее, которое может быть параллельным и субпараллельным, расходящимся и косослоистым, сигмовидным и бугристым, почти произвольным и вовсе хаотическим.

Однозначной зависимости рисунка сейсмической записи от вещественного состава отложений не существует, однако в конкретных сейсмогеологических условиях на основе привязки к скважинным данным нередко удается установить более или менее устойчивую корреляцию между палеорежимами седиментации и тонкими особенностями наблюдаемой волновой картины.

Выделив сейсмофации в пределах сейсмокомплексов по отдельным разрезам или вертикальным сечениям кубов, затем составляют карты, характеризующие мощности сейсмофации и области их распространения на исследуемой площади.

При сейсмостратиграфическом анализе оценивают относительные изменения уровня моря путем палеореконструкций условий осадкообразования, прежде всего - по особенностям налегания прибрежных отложений. В ряде случаев региональные изменения уровня моря во времени удается увязать с графиками глобального изменения уровня мирового океана

Известные ограничения сейсмостратиграфического анализа обусловлены его субъективно-качественным характером и недостатком количественных критериев в характеристиках волновой картины. Этот недостаток стремятся преодолеть в подходах структурно-формационной интерпретации (СФИ).

Для нее геологический разрез есть иерархически организованная система разномасштабных геологических тел надпородного уровня, называемыхформационными объектами.

Распространенными формационными объектами упорядоченной структуры являются циклиты. Они характеризуются закономерными изменениями мощности и литологии составляющих слоев, а следовательно - акустических свойств отражающих пачек.

Различают трансгрессивные и регрессивные серии морских отложений, известные как проциклиты и рециклитысоответственно. Сейсмическая волновая картина отображает направленность изменения свойств циклитов и их связь с перерывами седиментации. Последние характеризуются более или менее резкой сменой состава и свойств отложений либо выдержанными маломощными прослоями - породно-слоевыми ассоциациями.

Согласно концепции СФИ, следует отказаться от случайной модели импульсной сейсмограммы типа «белого шума» и выявлять скрытую закономерность в распределении коэффициентов отражения по исследуемому разрезу.

С этой целью предложен метод спектралыно-временного анализа (СВАН), основанный на детальном частотном сканировании волновой картины.

Она может быть представлена одной трассой временного разреза или его небольшим фрагментом протяженностью несколько сот метров. Волновую картину фильтруют рядом нуль-фазовых полосовых фильтров с короткими временными операторами. Их частотные характеристики имеют треугольную форму и с небольшими сдвигами смешаются по оси частот в пределах спектрального диапазона регистрируемых колебаний. Таким путем получают набор из многих вариантов фильтрации исходной волновой картины, называемый СВАН-колонкой.

С ее помощью выявляют систематические изменения со временем спектрального состава отраженных волн.

В пределах циклита происходит направленное изменение гранулометрического состава и характера слоистости отложений, что сказывается на их сейсмоакустичсских свойствах. В проциклитах тонкозернистость и тонкослоистость осадков возрастают по разрезу снизу вверх и в этом же направлении, т. е. с уменьшением времени прихода соответствующих отраженных волн увеличивается преобладающая частота их спектров. Для рециклитов, отличающихся противоположными направлениями изменения свойств осадков, характерна обратная закономерность в спектральном составе наблюдаемых отраженных волн. Перерывы в осадконакоплении и наличие породно-слоевых ассоциаций между циклитами проявляются на СВАН-колонках нарушениями плавности изменения во времени спектров отражений и присутствием колебаний, устойчивых к вариациям фильтрации.

Имеющийся опыт свидетельствует о том, что количественные оценки спектрально-временного анализа служат объективной основой построения структурно-формационной модели разреза на базе историко-геологического подхода к интерпретации сейсморазведочных данных. При нефтепоисковых работах СВАН в комплексе с ГИС применяют для районирования исследуемых площадей по степени прогнозной продуктивности целевых отложений терригенного и карбонатного состава. С этой целью по СВАН-колонкам эталонных трасс временного разреза, полученных вблизи глубоких скважин, вычисляют количественные показатели, называемые спектрально-временными параметрами (СВП). Их значения сопоставляют со степенью продуктивности соответствующих отложений, вскрытых скважинами. На этом основании по сейсмическим данным выполняют прогнозирование нефтеносности целевых горизонтов на межскважинных участках.