Курсовая геофизика МОГТ Ковенькин Б.. Проект на проведение детальных сейсморазведочных работ могт2D на примере Каралатского лицензионного участка по дисциплине
Скачать 0.71 Mb.
|
Глава 2. Петрофизическая характеристика горных пород площади исследований Сейсмогеологическая характеристика разреза изучена достаточно детально: создана сводная толстослоистая эффективная сейсмическая модель (ЭСМ) Астраханского свода, стратифицированы основные реперные горизонты [6]. В целом территория лицензионного участка покрыта наносными песками, глинами. Уровень грунтовых вод в зависимости от времени года резко изменяется от 4-5м до 20м. Мощность ЗМС не превышает 20м, и резко изменчива по площади. Скорость распространения упругих колебаний в ЗМС варьирует от 300 до 800 м/с, в подстилающих породах – от 1600 до 2000 м/с [9]. Данные о глубинном строении лицензионного участка базируются на результатах сейсморазведочных работ, ВСП и ГИС, проведённых в пределах Астраханского свода, его периферии и кряже Карпинского [9]. Кайнозойские отложения характеризуются небольшими перепадами скоростей. Интервальная скорость, в зависимости от толщин отложений, колеблется в пределах 1590-2500 м/с [12]. Диапазон изменения скорости в верхнемеловых отложениях составляет 3400-4100 м/с. Это обусловлено соотношением песчано-глинистых и карбонатных составляющих разреза. Чёткие сейсмические реперы связаны с кровлей и подошвой известняков этого возраста. Эти реперные границы являются источником интенсивных многократных волн-помех. В нижнемеловых отложениях интервальная скорость изменяется от 3600 до 4000 м/с [12]. В районе исследований, в сейсмическом волновом поле, выделяется горизонт, стратиграфически приуроченный к кровле среднеюрских отложений. Интервальная скорость в среднеюрских отложениях изменяется в диапазоне 2800-3200 м/c [12]. Отложения триасового возраста чаще всего залегают несогласно с вышележащим комплексом осадков и заполняют мульдовые части соляных диапиров. В толще отложений отмечаются значительные перепады скоростей. Интервальная скорость в толще триасовых отложений изменяется от 3520 до 4300 м/с. В пределах территории лицензионного участка эти отложения отсутствуют. В тоже время они широко распространены в пределах центральной части Астраханского свода [12]. Верхнепермские отложения распространены в межсоляных мульдах Астраханского свода. В пределах лицензионного участка отложения верхнепермского возраста имеют незначительную толщину, либо могут отсутствовать. Отложения, как правило, несогласно залегают с выше- и нижележащими породами. Интервальная скорость в толще изменяется от 3550 до 4300 м/с [12]. Отложения кунгурского возраста представлены преимущественно галогенными породами и имеют разнообразную форму и размеры, что затрудняет их прослеживание. Наиболее надёжно выделяются отражения от кровли кунгурских галогенных отложений в сводах соляных куполов. От крутых стенок отражения отсутствуют. В пределах Каралатского лицензионного участка соляные купола не выявлены [12]. В толще кунгурских отложений интервальная скорость в среднем составляет 4550 м/с, хотя для различных соляных диапиров может варьировать в интервале 4400-4700 м/с. Схожими значениями интервальных скоростей обладают толщи нижнекунгурских сульфатно-карбонатных и сульфатно- терригенных отложений [12]. Нижнепермские ассельско-артинские отложения характеризуются изменением интервальной скорости от 3800 до 4300 м/с [12]. Каменноугольные отложения в пределах лицензионного участка имеют чёткое формационное деление, и, соответственно, различные физические (акустические) свойства геологического разреза [9]. В этих отложениях чётко выделяется автохтонный и аллохтонный формационные комплексы. Аллохтонный комплекс представлен двумя формационными объектами: - надвинутые пластины кряжа Карпинского; -надвинутые пластины каменноугольно-нижнепермских отложений (Камызякский вал) [6]. Интервальные скорости аллохтонного комплекса в среднем составляют 4850 м/с, хотя в их неоднородной толще встречаются отдельные слои с более высокими и более низкими скоростями [6]. В автохтонном комплексе, являющемся естественным продолжением Астраханского карбонатного массива, прослеживается опорный отражающий горизонт IП(C2b), связанный с кровлей карбонатных отложений. Изменения динамической выразительности отражённой волны связаны, прежде всего, с особенностями строения вышезалегающих отложений [6]. Внутри девонско-башкирского аллохтонного и автохтонного комплексов отложений, в пределах лицензионного участка, прослеживаются отражающие горизонты IIП’(D3f1), IIП”(D2zv) и IIП(O+S), приуроченные к кровле франского яруса верхнедевонской системы, кровле среднего и подошве нижнего девона. Интервальная скорость в подсолевых карбонатных отложениях (толща IП(C2b) – IIП’(D3f1)) составляет 5900-6200м/с. В толще IIП’(D3f1) – IIП”(D2zv) (терригенно-карбонатные отложения) – 6100м/с -6200 м/с. По данным АК (скважина Девонская-2) интервальная скорость в толще IIП”(D2zv) -IIП(O+S) составляет порядка 4300 -5000 м/с [7]. В целом интервальная скорость в девонско-среднекаменноугольной толще (толща IП(C2b) - IIП(O+S)) составляет 5800-6200 м/с [7]. К северо-востоку от лицензионного участка, в толще девонско-каменноугольных отложений, появляется отражающий горизонт Б(C1t), приуроченный к кровле турнейского яруса каменноугольной системы. В области развития соляной тектоники горизонты подсолевого комплекса наиболее уверенно следятся под мульдами или под пологими участками соляных диапиров [7]. Глава 3. Геологические задачи Цель работ: - изучение коммерческих объектов в пределах Каралатского лицензионного участка, которые располагаются вплоть до фундамента Девонских отложений; Планируемый объем работ: Минимум 150 пог. км сейсморазведочных профилей 2D МОГТ; Обработка и интерпретация полученных материалов. Предусматриваемые сейсморазведочные работы должны проводится в полном соответствии с «Инструкцией по сейсморазведке». М. 2003г. Окончательный отчет об изучении недр должен соответствовать требованиям ГОСТа 7.63-90 «Отчёт о геологическом строении изучения недр». Техника и технология проведения работ: Сейсморазведка 2D МОГТ: - максимальная кратность накапливания ОГТ 60 (снижение кратности до 20 в эксклюзивных зонах); - телеметрическая сейсмостанция «Прогресс-Т2»; - комбинированная система наблюдений; - максимальное удаление ПВ – ПП в расстановке - 6000м должно оперативно регулироваться для достижения наибольшей эффективности и регистрироваться как симметричная расстановка сейсмографов; - расстояние между пунктами возбуждения - 100 м; - расстояние между пунктами приёма - 25 м; - база группирования сейсмоприемников - 22,9 м; - число сейсмоприемников в группе - 12 шт., расположенных линейно на расстоянии 2,08 м; - источник возбуждения: 5 вибраторов (СВ-5-150) в группе; - 4 х 15 сек. свипов в пункте возбуждения; - некоррелированное время регистрации - 20-23 сек; - общая длительность свипа в пункте возбуждения -60 сек. - полезная запись - 8 сек; - шаг дискретизации - 2 мс; - сейсморазведка методом преломленных волн (МПВ) или микросейсмокаротаж (МСК) для изучения ВЧР - один зонд МПВ или скважина МСК через 1 - 3 км [18]. Технология проведения работ Отработка профилей производится, в основном, вдоль дорог, рисовых чеков, дамб, лесопосадок и др. по системе криволинейных линий; связующие профили планируется отработать на II этапе (поисковом). Расположение источников возбуждения относительно линии приема смещается от 5 до 300 м. в зависимости от орогидрографических условий (рис.2) [10]. Рис.2 Схема отработанных профилей и скважин МСК При наличии непреодолимых препятствий при раскладке кос и невозможности расположения источников возбуждения проектная кратность уменьшается. С целью частичной компенсации кратности производится отработка дополнительных ПВ с использованием бокового выноса, либо регистрации без перемещения расстановки [10]. Конкретная схема отработки каждого профиля определяется после детального промера линии наблюдения и анализа возможных вариантов размещения пунктов приема и пунктов возбуждения [10]. Зона малых скоростей изучается методом преломленных волн (МПВ) или микросейсмокаротажа неглубоких скважин (МСК). Точки наблюдения МПВ или МСК располагаются через 1-3 км профиля [10]. Параметры расстановки при проведении МПВ следующие: - длина расстановки -100-200 м; - шаг ПП 2-8 м; - количество приборов в группе - 1 шт.; Параметры расстановки при проведении МСК следующие: - глубина скважины - 23 м; - шаг точек возбуждения по стволу скважины -2 м; - приемная расстановка 3 прибора на расстоянии - 2, 2, 5 м от устья скважины [10]. Обработка и интерпретация: - обработка материалов МОГТ с применением оптимизированного графа обработки в рамках технологии VELINK, включая построение глубинных динамических разрезов; - интерпретация данных сейсморазведки, составление результативных отчетных материалов; - Финальная обработка Stack, Migrated Stack and Depth Converted Migrated Stacks; - Обработка материалов МОГТ выполняется с применением оптимизированного графа обработки в рамках комплексов STATPOW, SISD (Роспатент № 2002610847), VELINK с сохранением истинных соотношений амплитуд; - Увязка отчетных материалов с материалами прошлых лет и их частичная переинтерпретация; - Построение глубинных динамических разрезов и структурных карт с учетом материалов прошлых лет [11]. Глава 4. Проект на проведение сейсморазведочных работ 4.1. Основы метода общей глубинной точки Метод общей средней (глубинной) точки ОСТ (ОГТ) был предложен в 1950 г. Н.Мейном (США) в качестве эффективного средства ослабления многократных отражённых волн, которые являются очень сильными и трудно устранимыми помехами [16]. Для подавления кратных волн-помех Мейном была предложена технология Common Depth Point Stacking CDPS - суммирование по общей глубинной точке. Для горизонтальных отражающих границ общие средние и общие глубинные точки совпадают в плане, поэтому правильное название метода МОСТ (по англ. Common Mid Point Stacking - CMPS - суммирование по общей средней точке). Широкое практическое использование этого метода началось после внедрения цифровой обрабатывающей техники. Основным методом исследований в сейсморазведке способ ОСТ стал после полного перехода на работу с цифровой регистрирующей аппаратурой [16]. Сущность метода ОГТ (ОСТ) составляет идея многократного прослеживания отражений от границы при различном взаимном положении источников и приёмников упругих колебаний [16]. Метод ОГТ позволяет многократного отслеживать отражения от границ при различном взаимном положении источников возбуждения и приёмников упругих колебаний. Многоканальная сейсмограмма, объединённая общей точкой отражения, называется сейсмограммой общей глубинной точки. Результатом отработки является сейсмограмма, на которой можно выделить годограф, отражённый от точки D волны. Число позиций относительно точки D, занимаемых на профиле расстановкой «источник — приёмник», называют кратностью перекрытий [16]. Для реализации метода ОГТ работы ведутся по методике непрерывного профилирования конвейерным способом. От одного источника записывается сигнал, поступающий на многоканальную косу с приборами. Приборы располагаются на расстоянии кратном шагу пунктов возбуждения. Шаг ПВ всегда кратен шагу ПП. Полученные сейсмограммы пересортировываются, таким образом, чтобы в каждой из них была одна центральная точка [16]. 4.2. Задачи, решаемые методом ОГТ Задачей МОГТ – 2D является получение данных для последующего построения модели отложений, которая позволит очертить структуры и подготовить их к бурению [14]. Применение метода ОГТ: получение высококачественных сейсмических разрезов в трудных сейсмологических условиях, в том числе при наличии сильных мешающих многократных отражённых волн; уточнить структурные планы отражающих горизонтов и выделить особенности разреза, влияющие на распределение углеводородов внутри месторождения; выделение однократно-отраженных волн на фоне регулярных и нерегулярных помех; обеспечить набор данных для прикладных исследований, основываясь на всесторонней интерпретации; При выполнении сейсмических работ получаются огромные объёмы информации, для обработки которой требуется мощная компьютерная база. Последовательность выполнения геофизических работ определяется сейсмогеологическими условиями района, видом выполняемой обработки и её конечной целью [14]. 4.3. Типы систем наблюдений Регистрация сейсмических волн от одного источника колебаний, расположенного в пункте взрыва (ПВ), производится несколькими приёмниками/ группами приёмников, находящимися на различном расстоянии от ПВ [20]. Расстановкой ПП называется совокупность ПП, регистрирующих колебания от одного ПВ. Взаимное расположение пунктов приёма (ПП) и возбуждения (ПВ) сейсмических колебаний называют системой наблюдений [20]. В сейсморазведке при исследованиях по линейным профилям наиболее часто используются следующие системы наблюдений: • фланговые - с пунктами возбуждения, расположенными по одну сторону базы приема - линии пунктов приема (ЛПП) - на ее конце или за её пределами (фланговые с выносом); • встречные фланговые - с пунктами возбуждения, расположенными на обоих концах базы приема (ЛПП) или с двух сторон за ее пределами (встречные фланговые с выносом); • центральные - с пунктом возбуждения в центре базы приёма (симметричные) и с пунктом возбуждения, смещённым к одному из краёв (асимметричные) [20]. В настоящее время в 2D-сейсморазведке наибольшее распространение получили центральные системы наблюдений. Применение центральных систем, главным образом, обусловлено возможностью получения высокократных данных при отсутствии трасс с чрезмерно большими удалениями, на которых невозможно выделить полезные волны вследствие интерференции и слабого уровня сигнала. Тем не менее, при необходимости регистрации отражений на большой базе или от крутонаклонённых границ пользуются и фланговыми системами [20]. 4.4. Основные параметры систем наблюдений Система наблюдений 2D характеризуется следующими параметрами: – тип системы определяется положением ПП относительно ПВ. Если ПВ расположен в центре расстановки ПП, то система называется центральной; если ПВ расположен слева или справа от расстановки ПП, система называется фланговой (при расположении приёмной расстановки справа от ПВ правофланговой; при расположении приёмной расстановки слева от ПВ левофланговой); – кратность (n) - число раз, которое прослеживается каждая глубинная точка среды в системе наблюдений; – интервал наблюдений (база) (H) – участок профиля, на котором регистрируются сейсмические волны при возбуждении от фиксированного источника; – канальность сейсмической станции (K) – число каналов, регистрирующих сейсмические волны на интервале наблюдений; xmax – максимальное удаление «возбуждение – приём»; xmin– минимальное удаление «возбуждение – приём», вынос первого регистрирующего канала относительно пункта возбуждения; – шаг наблюдений (∆x) - расстояние между каналами; – расстояние «взрыв – приём» (B); – взрывной интервал (Δl) - расстояние между пунктами возбуждения [19]. 4.5. Выбор оптимальных параметров фланговой системы наблюдений В методе отражённых волн полезные сигналы всегда регистрируются на фоне разнообразных помех. Таким образом, главной задачей, решаемой МОГТ, является увеличение соотношения «сигнал-помеха» в такой степени, чтобы обеспечить уверенное выделение и прослеживание отражённых волн [8]. Как правило, в разрезе формируется две группы волн-помех [8]. Первая группа объединяет разнообразные кратные волны (полно-кратные, частично кратные и волны-спутники), неоднократно отразившиеся от глубинных границ раздела, подошвы ЗМС или дневной поверхности [8]. Ко второй группе помех относятся поверхностные волны – Лява, Рэлея и звуковая, возникающие в верхней неоднородной части разреза (ВЧР). Эти волны отличаются от полезных направлением прихода (под большими углами, чем отражённые), более низкими скоростями и частотами. Поэтому для подавления волн-помех этого типа применяют фильтрацию по признакам направленности (группирование сейсмоприемников) и частотную фильтрацию в процессе регистрации и обработки сейсмических данных [8]. 4.6. Подготовка исходных данных На основе геолого-геофизической характеристики разреза были выбраны исходные данные (рис.3) [10]. Рис. 3 Геолого-геофизическая характеристика разреза Астраханского свода [10] Целевой границей задана наиболее сильная ОГ с максимальным перепадом пластовых скоростей [10]. В таблицу 2 заносятся: мощности пластов (Н), пластовые скорости (Vпл), плотностные характеристики (σ), акустические жесткости (γ), коэффициенты отражения (А), коэффициенты двойного прохождения (С), средняя скорость (Vср), время выхода отражённых волн (tо) [10]. Таблица 1 Расчет импульсных сейсмограмм [10]
Отражающая способность границы оценивается коэффициентом отражения (А), который при нормальном падении волны на границу оценивается через волновые сопротивления сред, формирующих отражающую границу: , (1) Коэффициент двойного прохождения: , (2) Время выхода отражённой волны (t0), при условии нормального падения луча на границу раздела: (3), где (3.1); (4) 4.7. Выбор кратной волны В методе отражённых волн полезные сигналы регистрируются на фоне разнообразных помех. Главной задачей при проведении работ МОГТ является улучшение соотношения «сигнал-помеха» в такой степени, чтобы обеспечить уверенное выделение и прослеживание отражённых волн (рис.4). К наиболее интенсивным и многочисленным волнам-помехам относятся кратные волны, которые на своём пути от источника к приёмнику претерпевают неоднократное отражение от глубинных границ раздела и подошвы ЗМС или дневной поверхности. В реальных геологических разрезах всегда существует кратная волна, которая имеет такое же время выхода, как и однократная (полезная). В результате волны интерферируют, образуя сложное временное поле. С целью разделения этих двух волн необходимо выбрать такие параметры системы наблюдений, которые обеспечат запаздывание помехи по отношению к сигналу на величину фазового сдвига. Таким образом, подбирается кратная волна, для которой время выхода равно сигналу (to,кр = to,с), допускается расхождение Δt = 0,002 с. [9]. to,кр = to,с = 1,2 с. 4.8. Построение модели волнового поля. Рис. 4 Модель волнового поля По результатам вычислений выбираются границы с наибольшим коэффициентом отражения и составляется упрощённая модель среды (модель волнового поля). Используя мощности и времена пробега волны в пластах, строятся теоретические годографы ВСП. Вначале следует построить вертикальный годограф падающей волны, затем построить восходящие годографы волн, отражённых от всех границ модели. Далее все волны следует последовательно «отражать и преломлять» на границах, следя за тем, чтобы в пределах каждого пласта все падающие волны имели параллельные между собой годографы. Аналогично, годографы восходящих волн также параллельны между собой и имеют наклон, равный наклону годографов падающих волн по абсолютной величине, но обратной по знаку. Далее в волновое поле отражённой волны от целевой границы вписывается кратная волна [9]. 4.9. Расчёт амплитуд волн и соотношения «сигнал-помеха» В общем случае для расчёта амплитуд волн надо учитывать коэффициенты отражения и двойного прохождения на границах раздела, поглощение и рассеивание волн, а также геометрическое расхождение волн, возбуждённых точечным источником. Для учёта поглощения и рассеяния необходимо знать величины коэффициентов поглощения α для всех пластов разреза. Обычно такие сведения отсутствуют. Поэтому приходится проводить расчёт приблизительно, считая, что поглощение во всех пластах одинаково. Ослабление всех типов волн, вызываемое поглощением и рассеиванием, характеризуется множителем е-2Σα h [9]. Для учёта геометрического расхождения подсчитывают путь волны, суммируя мощности всех пластов, через которые волна проходит, и умножают амплитуду на множитель 1/2Σhi, где: i – количество пластов, h – мощность пластов [7]. Амплитуды вычисляют, перемножая коэффициенты отражения А всех границ, от которых волна отражается (с учётом знаков коэффициента), и коэффициенты двойного прохождения C всех границ, через которые волна проходит: , (5) При расчёте амплитуд частично-кратных волн необходимо учитывать волны – аналоги, умножая амплитуду на число аналогов. Если кратные волны, имеющие разные схемы образования, приходят к дневной поверхности практически одновременно (допускается расхождение ± 0,002 с), то амплитуды этих волн надо складывать, учитывая их знаки. Подсчитав амплитуды всех кратных волн, надо выбрать волну с максимальной амплитудой и считать её основной, доминирующей помехой: , (6) Полученные значения амплитуды «сигнала» (волны, отраженной от «целевого» горизонта) и «помехи» (амплитуда кратной волны) позволяют вычислить отношение «сигнал- помеха» по следующей формуле: , (7) Величина, обратная отношению «сигнал-помеха» (1/D), называется степенью подавления кратной волны. Она является основным параметром, определяющим выбор кратности системы наблюдения в МОГТ-2D [9]. 4.10. Расчёт оптимальной системы наблюдений МОГТ Задача конструирования оптимальной системы наблюдений методом ОГТ заключается в подборе таких параметров системы наблюдения МОГТ, которые обеспечивают подавление кратной волны в D раз во всём диапазоне частот спектра полезной волны (fн < f < fв) [10]. Граничные частоты (fн, fв) спектра полезной отражённой волны должны определяться в результате спектрального анализа колебаний. В качестве нижней границы спектра волны обычно выбирают частотный диапазон 15-20 Гц, верхнюю граничную частоту выбирать, исходя из общих соображений, на уровне 70-80 Гц. [10]. Для расчёта параметров оптимальной системы наблюдений необходимы также следующие исходные данные: 1/D – требуемая степень подавления кратной волны; δ – относительный фазовый сдвиг. 4.11. Расчёт функции запаздывания Для нахождения относительного фазового сдвига, необходимо рассчитать: годограф ОГТ полезной волны, годограф ОГТ кратной волны, кинематические поправки, остаточный годограф, функцию запаздывания (рис.5) [10]. Годограф ОГТ рассчитывается по следующей формуле: , (8) где х задаётся с шагом 100 м до xmax = Нц,гр, где t0 = 1,2 (c) – время полезной волны. Годограф кратной волны имеет вид: , (9) Для определения средней скорости кратной волны надо просуммировать мощности всех пластов, через которые проходит кратная волна, и поделить суммарный путь на время t0кр: , м/с (10) 3880,65 (м/с) Рис. 5 Годографы ОГТ и кратной волны В процессе обработки сейсмозаписей в методе ОГТ необходимо ввести кинематические поправки, рассчитанные в зависимости от средней скорости Vср и времени t0ц. Расчёт кинематических поправок производится по формуле: , (11) После ввода кинематических поправок исправленное время однократно отраженной волны равно: , (12) Остаточный годограф кратной волны рассчитывается по формуле: , (13) Функцию запаздывания кратной волны τ(x) (рис.6) определяют как разность между исправленным за кинематику временем tост(x) и временем t0кр на пункте возбуждения: , (14) Рис.6 Функция запаздывания кратной волны Таблица 2
Результаты расчётов τmax = 0,06 Xmax = 1000 При x = 0,5*Xmax , Δτ = 0,025 Ϭ = 0,42 Глава 5. Ожидаемые результаты геофизических работ. В результате проведения работ можно ожидать следующие результаты: детальное уточнение геологического строения участка недр; тектоническое строение района; выделение продуктивных участков; выделение продуктивных горизонтов; скоростная характеристика разреза. По результатам сейсморазведочных работ будут построены геологический разрез по линии I-II (Приложение), а также будет составлен окончательный геологический отчёт. |