RUS

ENG

г.Саратов, 410069

ул. Песочная 4, офис 253

тел/факс: (8452) 311-633

моб.тел.: +7-906-152-1643

e-mail: amelchenkonv@prognozt.ru

Физические основы метода раздельного частотного анализа

Геологический разрез представляет собой систему дискретных объектов, находящихся в неодинаковых напряжённых состояниях и обладающих различными физическими параметрами по ряду характеристик. В результате взаимодействия с сейсмическим волновым фронтом каждый элемент разреза формирует отклик, имеющий индивидуальные свойства, присущие данному элементу. Эксперимент Г.М. Голошубина на физической модели наглядно демонстрирует, как меняется амплитуда и частота сигналов отражённых волн в зависимости от вещественного состава флюида, заполняющего однородный пласт коллектор (Рис. 1).

Рис. 1.  Зависимость частотного состава отражённой волны от типа флюида в пласте

Рис. 1.  Зависимость частотного состава отражённой волны от типа флюида в пласте [5].

В левой части пласт-коллектор «сухой», в центральной части заполнен водой и в правой части - нефтью. Через данную модель был проложен сейсмический профиль, позволивший получить временной разрез отражённых волн. Затем полученная волновая картина была обработана полосовым фильтром в нескольких частотных диапазонах. В результате полосовой фильтрации получены временные разрезы в различных частотных диапазонах. На фрагментах волновых полей временных разрезов можно наблюдать, что максимальная энергия отражённых волн сконцентрирована в различных интервалах спектра и зависит от  флюидонасыщения пласта. Энергия отклика от «Сухого» пласта  сконцентрирована в высокочастотном диапазоне спектра, от пласта с водяным флюидом - в среднечастотном и от пласта с нефтью - в низкочастотном. Таким образом,  энергия отражённых волн в интервале пласта-коллектора  дифференцирована по частоте, и частотный диапазон зависит от вещественного состава флюида.

Исследования характеристик восходящих волн от нефтегазовых резервуаров выявили ряд закономерностей в формировании сигналов-откликов. В работах [6-8] показано, что сейсмическое воздействие на пласт сопровождается выделением дополнительной энергии. Данный феномен называют сейсмической эмиссией, сейсмическим резонансом, сейсмической люминесценцией. Выделение энергии нефтегазовой залежью отмечено в ограниченных частотных диапазонах, с периодическим шагом по шкале частот.

В.М. Курленя описан результат измерения сейсмической энергии при вибрационном воздействии на продуктивный пласт в скважине [7]. На рисунке 2. показан график зависимости спектральной плотности излучения от частоты колебаний. «Огибающая» спектральной плотности осложнена чередой локальных всплесков высокой амплитуды, которые сменяются низкоамплитудными промежутками. Частота смены гармоник обладает периодичностью. Подобные флуктуации амплитуд характерны для нефтяных, газовых и газоконденсатных залежей.

Рис. 2. Изменение спектральной плотности сейсмической эмиссии продуктивного пласта

Рис. 2. Изменение спектральной плотности сейсмической эмиссии продуктивного пласта  [7].

Таким образом, оба эксперимента демонстрируют связь динамических характеристик сейсмических отражений с вещественным составом флюида пластов коллекторов. При этом, цуги восходящих волн от нефтегазовых резервуаров обладают рядом специфических свойств, которые могут быть использованы в качестве поисковых признаков месторождений [4, 9]. К таким признакам можно отнести высокоамплитудные флуктуации, возникающие в узких частотных диапазонах с постоянным шагом по частоте. Исследуя распределения энергии в частотном диапазоне отражённых волн от поверхности отражателя и анализируя периодичность возникновения локальных флуктуаций амплитуд, можно выделить фрагменты сейсмической записи, отвечающие перечисленным поисковым свойствам.

Данный принцип изучения разреза лежит в основе алгоритма метода раздельного частотного анализа, который реализуется следующем образом:

Рассчитываются спектральные плотности мощности волнового поля индивидуально для каждого значения частоты спектра. По полученным частотным декомпозициям выделяются участки максимальных флуктуаций амплитуд. Из совокупности декомпозиций выбираются те, которые на выделенных участках содержат амплитуды выше заданного порогового значения. Выбранные декомпозиции суммируются. Полученная сумма проверяется на существование амплитудных аномалий, троекратно превышающих трендовое значения на заданной базе (участке профиля). Если на локальном участке выполняется заданное условие, принимается решение о существовании залежи. Граф обработки предусматривает несколько этапов.

На первом этапе анализируются временные интервалы в широком окне. В результате выделяются отрезки профиля, удовлетворяющие критерию «залежь». Затем производится поинтервальное сканирование выделенной аномалии в переменном временном окне, для локализации местоположения предпологаемого объекта по шкале времени Т0.

На рисунке 3 изображён в общем виде граф обработки сейсмических данных методом раздельного частотного анализа. Основные этапы обработки предусматривают следующие преобразования.

  • Отбеливание и выравнивание амплитуд
  • На сейсмических трассах распознаются и выравниваются случайные единичные высокоамплитудные  флуктуации. Для МОГТ 2Д в точках пересечения профилей, сравниваются амплитуды трасс на пересекающихся профилях, рассчитываются нормировочные коэффициенты и приводятся значения амплитуд к одному уровню. В случае нескольких точек пересечений на одном профиле коэффициенты между точками интерполируются.
  • Подавление регулярных волн
  • На временном разрезе распознаются и вычитаются когерентные оси синфазности, ослабляя их амплитуду и подчёркивая, таким образом, внутриформационные особенности волнового поля.
  • Расчёт спектральных декомпозиций для последовательности единичных частот
  • По временным разрезам или сейсмическому кубу рассчитываются спектральные плотности мощности с помощью быстрого преобразования Фурье для единичных значений частоты в диапазоне, выбранном пользователем. Результат представляет собой частотные декомпозиции распределения амплитуд для заданных значений единичных частот.
  • Анализ распределения амплитуд
  • Из полученных декомпозиций спектральных плотностей для единичных значений частот выделяются те, на которых соотношение  локальных и фоновых значений амплитуд выше заданного коэффициента.
  • По выбранной композиции частот рассчитывается суммарное распределение амплитуд.
  • На основании результатов обработки и сейсмостратиграфического анализа сейсмических разрезов принимается решение о наличии или отсутствии углеводородной залежи.

Для наблюдений МОГТ 2Д выбирается сеть взаимопересекающихся профилей. Обработка проводится индивидуально для каждого профиля. Полученные результаты увязываются на пересечениях по нескольким признакам:  значение частоты в выбранной композиции, величина отношений максимальной и средней амплитуд на заданной базе, местоположение выделенной аномалии по оси Т0. По результатам обработки строятся схемы нефтегазоносности для изучаемой площади, выбираются наиболее благоприятные в нефтегазоносном отношении точки заложения скважин.

На базе разработанной технологии выполняются следующие виды работ:

  • обнаружение нефтяных и газовых залежей по данным сейсморазведки  МОГТ 2Д и 3Д.
  • оценка нефтегазовой продуктивности объектов, выделенных сейсморазведкой, до бурения первой поисково-оценочной скважины;
  • поиск нефтяных и газовых залежей по результатам сейсморазведочных работ прошлых лет;
  • создание геологической модели месторождения, оценка перспективных ресурсов, выбор оптимальных точек заложения разведочных и эксплуатационных скважин.

По сравнению с аналогичными технологиями МРЧА имеет ряд преимуществ:

  • метод не требуют проведения специальных полевых сейсморазведочных работ;
  • объект изучения МРЧА - это физические характеристики волнового поля, связанные непосредственно с углеводородной залежью;
  • отсутствие бурения на площади исследований не является ограничением применимости МРЧА; 
  • метод обеспечивает обнаружение неструктурных ловушек УВ;
  • позволяет  выделять зоны фациальных замещений пластов-коллекторов;
  • результат прогноза не зависит от ошибок  структурных построений;
  • применим на различных этапах геологоразведочного процесса, как для поиска месторождений нефти и газа, так и для уточнения строения залежей разрабатываемых месторождений.
Рис. 3.  Граф обработки сейсмических данных методом раздельного частотного анализа.

Рис. 3.  Граф обработки сейсмических данных методом раздельного частотного анализа.

Литература:

  1. Амельченко Н.В. Матаева А.С. Прямой прогноз залежей углеводородов по данным сейсморазведки // Нефть. Газ. Новации. № 2. 2010. С. 41-46.
  2. Амельченко Н.В., Матаева А.С. Способ геофизической разведки при поиске нефтегазовых месторождений:  Патент Российской Федерации № 2396577 от 10 августа 2010.
  3. Ампилов Ю.П. Сейсмическая интерпретация:  опыт и проблемы // Геоинформмарк. 2004.
  4. Бутенко Г.А Новые способы сейсморазведки для прогнозирования нефтегазоносности геологического разреза:  Дис. ... канд. геол.-минерал. наук : 04.00.12. Саратов. 1999.
  5. Голошубин Г.М., Амельченко Н.В. Аржиловский А.А.,Прямой прогноз нефтенасыщенных  коллекторов по данным технологии ВСПБ. // Труды четвёртой научно-практической  конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» 2000.
  6. Корчагин В.А. Механизм низкочастотных резонансов в пористой среде. // Геофизика. 2000. № 6.
  7. Курленя В.М, Сердюков С.В. Низкочастотные резонансы сейсмической люминисценции горных пород в вибросейсмическом поле малой энергии // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. № 1. 1999. С. 3-7.
  8. Крауклис П.В., Голошубин Г.М., Крауклис Л.А., Медленная волна в слое с конечной  пористостью // Математические вопросы теории распространения волн. 23. Зап. науч. семин. ПОМИ.  1994. С. 146-153.
  9. Соболев Д.М., Соболев И.Д., Бехтерев И.С., Бехтерев В.И. Способ сейсморазведки для прямого поиска и изучения нефтегазовых месторождений по данным регистрации, преобразования, обработки и анализа энтропии упругих волновых полей в частотной области:  Патент Российской Федерации № 2169381. Кл. GOIV 1/00  от 20.10.2001.
Главная   Виды работ   Технологии   Результаты   Подтверждения   Предложения