Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ И МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230

Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ И МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кубанский государственный университет, ФГБОУ ВПО «КубГУ»

Факультет геологический

Кафедра геофизических методов поисков и разведки

Специальность: 020302 Геофизика

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА

Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ И МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230

Работу выполнил А.В. Пуденко

Научный руководитель,

доцент, к.т.н. наук. Е.И. Захарченко

Краснодар 2013

РЕФЕРАТ

Дипломная работа 85 с., 6 раздела, 45 рис., 2 табл., 6 источников.

Скважина, поляризационный метод, вертикальное сейсмическое профилирование, метод отраженных волн, пункт взрыва, куманская свита, нефтекумская свита

Объектом исследования является скважина Ачикулакская №230.

Цель работы - детальное изучение геологического строения околоскважинного пространства, в том числе возможного нефтегазонасыщения.

В процессе работы проведена комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ и МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230.

В результате исследования рассмотрена сейсмогеологическая характеристика района работ, методика и техника полевых работ, проведена методика обработки и интерпретация материалов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Геологическое строение района и месторождения

.1 Литолого - стратиграфическое строение месторождения

.2 Тектоническое строение

. Сейсмогеологическая характеристика района работ

. Методика и техника полевых работ

. Методика обработки и интерпретации материалов

.1 Качество полевых материалов

.2 Обработка и интерпретация материалов ПМ ВСП

.3 Обработка многократных уровенных наблюдений ПМ СОГ

. Результаты выполненных исследований

.1 Состав и особенности волнового поля. Поляризация в Р волне

.2 Скоростные, упруго-деформационные и поглощающие свойства среды

.3 Стратиграфическая привязка волн и геосейсмическое моделирование, прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

.3.1 Стратиграфическая привязка волн

.3.2 Цифровое моделирование

.3.3 Прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

.3.4 Связь параметров поляризации с неоднородностями геологического разреза

. Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ и МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Сокращение объемов непродуктивного бурения - основной резерв повышения геолого-экономической эффективности разведочных работ.

Главные направления реализации этого резерва - повышение достоверности результатов сейсмической разведки и увеличение геологической информативности каждой скважины.

Оптимальное использование буровых работ за счет более широкого применения сейсморазведки на детальных стадиях позволяет увеличить разрешающую способность сейсмического метода.

Комплексирование скважинных наблюдений на вертикальных и уровенных профилях с поверхностными наблюдениями метода отраженных волн (МОВ) общей глубинной точки (ОГТ) явилось предпосылкой широкого использования метода не только на стадиях поиска и подготовки структур, но и при разведке и эксплуатации месторождений и получило название промысловой сейсмики [2].

Отличием промысловой сейсмики от других видов сейсморазведки (региональной, поисковой) является то, что ее применяют на участках, на которых имеется и развивается сеть глубоких скважин. Это позволяет значительно расширять геофизические исследования в скважинах (акустические, электрические, нейтронные и др.) и, в особенности, вертикальное сейсмическое профилирование поляризационным методом, получать новую обширную информацию о прискважинном и околоскважинном пространстве. Информация эта имеет большое значение для уточнения геологической обстановки на участке, примыкающей к глубокой скважине.

Сочетание наблюдений в скважинах и на поверхности существенно повышает надежность и точность сейсмического прогноза. Опираясь на такой прогноз, более обоснованно выбирается местоположение точек последующего глубокого бурения, корректируя план в зависимости от результатов сейсмического метода. В свою очередь использование результатов наблюдений во вновь пробуренных скважинах позволяет уточнить и расширить область действия надежного прогноза по сейсмическим данным.

Таким образом, тесное сочетание буровых и сейсморазведочных работ должно привести к существенному повышению эффективности всего геологоразведочного процесса на этапах разбуривания месторождения и выработки схемы его рациональной эксплуатации.

Промысловая сейсмика в настоящее время может решать широкий круг различных задач на стадиях разведки месторождения, эксплуатации и технологии бурения скважин.

Рассмотрим более детально основные вопросы, относящиеся к каждой стадии.

Разведка месторождения

На этапе разведки месторождения нужно уточнить сведения о его структурно - фациальных особенностях и тектонике, определить наличие и положение залежей нефти и газа. Наличие пробуренных скважин позволяет, прежде всего, скорректировать, опираясь на результаты геофизических измерений в скважинах, первоначальный прогноз. Уточнение параметров, необходимых для интерпретации сейсмических наблюдений, новые сведения о стратиграфии и литологии позволяют обосновать и провести дополнительные наблюдения более рациональными путями.

Задачи промысловой сейсмики на этапе разведки месторождения можно разделить на структурные и литолого-стратиграфические.

К числу структурных задач относятся: изучение пространственного положения границ, в том числе не вскрытых скважиной; определение зон выклинивания нефтенасыщенных пластов; выявление поверхностей несогласия; установление прослеживания тектонических нарушений; определение направления и амплитуды смещения.

Литолого-стратиграфические задачи, которые сейчас могут быть поставлены перед промысловой сейсмикой, сводятся к следующим: изучение литологических и фациальных изменений разреза в окрестности скважины; выявление залежи, вскрытой скважиной, но не обнаруженной при ее испытании; обнаружение залежи, не вскрытой скважиной, но расположенной поблизости от нее; изучение залежи: определение ее размеров, контуров, объема, геометрии в межскважинном пространстве, коллекторских свойств (пористости); оценка запасов на начальном этапе разведки месторождения.

Эксплуатация месторождения.

К моменту подготовки месторождения к эксплуатации существует достаточно густая сеть разведочных скважин, которые могут быть использованы для выполнения в них дополнительных геофизических исследований, главным образом сейсмических исследований и, в частности, наблюдения поляризационным методом вертикального сесмического провилирования (ВСП) и ОГТ.

Перед этими работами могут быть поставлены задачи изучения контуров залежи и их изменения в процессе разработки с целью управления внеконтурным или внутриконтурным заводнением пластов; оценка эффективности различных способов воздействия на пласт; определение изменений свойств залежи в процессе эксплуатации; контроль за изменением давления в залежи и др.

Технология бурения

Для повышения прогнозирования производительности бурения, в первую очередь, скорости проходки, необходимо предвидеть свойства разбуриваемого разреза.

Опираясь на сейсмический прогноз, своевременно получают сведения о глубине залегания пород с резко различными физико - механическими свойствами, о положении зон аномально - высоких пластовых давлений (АВПД), о положении в пространстве забоя бурящейся скважины с целью управления направленным бурением.

Успешное решение вышеперечисленных задач возможно только на основе использования всех новейших технических, технологических и методических достижений сейсморазведки.

Вертикальное сейсмическое профилирование поляризационным методом при наблюдениях на продольных, непродольных и уровенных профилях позволяет выделять и идентифицировать большинство волн, присутствующих в волновом поле. При этом удается определять такие параметры среды, как скорости распространения волн, коэффициенты отражения и поглощения, акустическую жесткость во вскрытой части и ниже забоя скважины.

Важно здесь одновременное использование продольных и поперечных волн, достигаемое при применении поляризационного метода (ПМ) в его скважинном (ПМ ВСП) и наземном (ПМ ОГТ) вариантах. Такие особенности внутренней структуры сейсмических пластов, их литологический состав и пористость определяют методами геофизического исследования скважин (ГИС), в частности, акустического каротажа (АК) и гамма - гамма - каротаж (ГГК).

При увязке данных АК и ГГК с ВСП может быть эффективнее выполнен прогноз геологического разреза, что позволяет расширить область действия данных АК и ГГК, имеющих небольшую глубину проникновения и описывающих свойства пород, непосредственно окружающих скважину. Привлечение результатов других методов ГИС позволит получить также важную дополнительную информацию для истолкования данных ВСП. Наземные сейсмические наблюдения должны опираться на применение метода отраженных волн с использованием плотных двухмерных и трехмерных систем наблюдений, в предельном варианте - системы с расположением приемников, равномерно покрывающих участки между существующими и проектируемыми скважинами.

При этом густота таких систем должна быть увязана с особенностями волновой природы сейсмических полей. Наиболее полное расчленение общего волнового поля на составляющие его поля отдельных волн возможно при применении трехкомпонентной регистрации, являющейся основой поляризационного метода и позволяющей различать волны в зависимости от характера их поляризации в точке приема.

Для полной реализации преимуществ промысловой сейсмики целесообразно использование невзрывных источников и, прежде всего, вибрационных излучателей, допускающих регулирование частотного состава возбуждаемых колебаний.

Внедрение в практику современных технических, технологических и методических средств создает предпосылки для использования при анализе и интерпретации данных всего многообразия сейсмических волн: продольных, поперечных, обменных, прямых, отраженных, преломленных и др., и получение новых дополнительных данных - упруго-деформационных модулей среды, повышение точности построения за счет применения волн различных типов и различной природы. Развитие модельных представлений об изучаемой среде, отражающихся на результатах наблюдений ВСП в скважинах, является базой для наиболее обоснованной трактовки сейсмических данных в геологических понятиях и терминах.

Применение промысловой сейсмики связано с существенным увеличением объемов исследований, как в наземной сейсморазведке, так и в каждой глубокой скважине, что неминуемо приведет к повышению стоимости сейсморазведочных работ. В то же время, эффективное использование промысловой сейсмики позволит заметно сократить нерациональные затраты на глубокое бурение, обусловленные недостаточным пониманием геологической ситуации при выборе мест заложения разведочных и эксплуатационных скважин. Реализация промысловой сейсмики вызывает необходимость тесного сотрудничества буровых и геофизических предприятий. Особое значение при этом будет иметь быстрейшая обработка геофизических данных для обеспечения опережающего поступления материалов промысловой сейсмики в геологические службы буровых организаций. Необходимо одновременное комплексное планирование буровых и геофизических работ, обеспечивающих предоставление скважин на достаточный срок для сейсмических наблюдений, в особенности для наблюдений ПМ ВСП. Можно отметить, что уже сейчас полученные и ожидаемые результаты сейсмических исследований на этапе разведки и эксплуатации месторождений имеют, и будут иметь столь же решающее значение, какое они имеют в настоящее время на этапе поиска и подготовки структур к бурению.

Исследования промысловой сейсмики на площади Ачикулакская (скважина №230) начаты с целью изучения строения коллекторских свойств и нефтенасыщенности палеозойских отложений на месторождении. Учитывая сложные условия района работ, наблюдения выполнены, в основном, ПМ ВСП.

Задачи исследований были связаны с решением следующих вопросов:

изучением состава волнового поля, скоростной характеристики и поглощающих свойств разреза, упруго - деформационных модулей среды, стратиграфической привязкой глубинных отражений к геологическому разрезу;

изучением геометрии отражающих границ в окрестности исследуемой скважины на основе наблюдений ПМ ВСП из удаленных пунктов возбуждения;

выявлением и детальным изучением области развития коллекторов и их возможного нефтенасыщения в околоскважинном пространстве.

1. Геологическое строение района и месторождения

.1 Литолого-стратиграфическое строение месторождения

Месторождение сложено снизу вверх: палеозойскими, триасовыми, юрскими, меловыми, палеогеновыми, палеоценовыми, эоценовыми, олигоценовыми, неогеновыми и плиоценовыми отложениями.

Палеозойские отложения

Дислоцированные палеозойские породы образуют складчатое основание эпипалеозойской платформы, к которой принадлежит данная территория. Они вскрыты скважинами №№23, 25, 34, 45, 230. Их палеозойский возраст определяется условно по аналогии с соседними районами. Они представлены кварцево-серицитовыми, зеленовато-серыми с прослоями песчаников (скважина №23), серицито - углистыми и углисто-кремнистыми черными сланцами с прослоями розовых туфов, кварцевых порфиров и песчаников (скважины №№34, 45, 23). В скважине №25 вскрыт песчаниково - алевролитовый разрез с прослоями серых аргиллитов. Максимальная толщина палеозоя вскрыта скважиной №230 (460 м).

Триасовые отложения

Среди образований триаса на рассматриваемой территории присутствует только нижний триас в составе куманской, нефтекумской и култайской свит, несогласно перекрывающих палеозой.

Нижнетриасовые отложения

Куманская свита

Предположительно отложения куманской свиты вскрыты скважиной №45 и №230 в интервалах 4133 - 4210 и 4060 - 4120 м. Керн отбирался в скважине №45. Отнесение этого интервала к куманской свите произведено условно по характерной записи на кривых стандартного каротажа и по положению в разрезе. По литологическому составу - это переслаивание красноцветных или темно-серых аргиллитов, алевролитов и песчаников. Предположительно данная часть разреза представляет собой верхнюю пестроцветную пачку куманской свиты - базальный горизонт триасового цикла осадконакопления [5].

Нефтекумская свита

Отложения этой свиты с резким угловым и стратиграфическим несогласием перекрывают палеозойский фундамент. Судя по диаграммам стандартного каротажа, нефтекумская свита делится на две основные толщи. Нижняя - большая сероцветная (384 м - скважина №230) - представлена темно - серыми известняками с прослоями мергелей и аргиллитов. Верхняя часть свиты (основной коллектор) (скважина №230 - 3600 - 3676 м) представлена белыми и светло-серыми известняками и доломитами. Максимальная толщина в скважина №45 - 481 м.

Култайская свита

В скважине №45 нефтекумскую свиту перекрывает пачка (80 м) карбонатных пород с прослоями алевролитов и песчаников, которая предположительно соответствует постнефтекумской части нижнего триаса, условно отнесенная к култайской свите.

Юрские отложения

В разрезе месторождения отсутствуют основные подразделения средней и верхней юры. Среди образований юры на рассматриваемой территории присутствует только нижняя юра в составе зурмутинской свиты.

Нижняя юра

Зурмутинская свита

Вулканогенно-осадочная толща, несогласно перекрывающая нефтекумскую свиту, предположительно относится к зурмутинской свите нижней юры. В скважине №34 она представлена кварцевыми порфирами, туфами кислого состава с прослоями аргиллитов и алевролитов. Толщина до 275 м.

Меловые отложения

Среди образований мела на рассматриваемой территории присутствуют нижнемеловые отложения в составе берриасского, валажинского, готеривского, барремского, аптского, альбского ярусов. Верхний мел в составе туронского и коньякского, сантонского, кампанского и маастрихтского ярусов. Большинство выделяемых в разрезе подразделений мела распространены на всей площади месторождения.

Нижний мел

Берриасский ярус

Берриасский ярус распространен ограниченно. Он вскрыт скважинами №№23, 27, 34 и представлен песчаниками с прослоями алевролитов, аргиллитов, известняков. Толщина до 27 м. Есть аргументированное мнение, что XII пласт относится к титонскому ярусу верхней юры и выделяется в качестве кочубеевской свиты [5].

Валанжинский ярус

Валажанский ярус представлен, в основном, серыми органогенно - обломочными известняками с прослоями мелкозернистых песчаников. Толщина 17-30 м.

Готеривский ярус

Готеривский ярус имеет два подъяруса. Нижнему подъярусу представлен темно-серыми, часто оолитовыми известняками с подчиненными прослоями песчаников и алевролитов. Толщина приблизительно 40 м. Верхнему подъярусу сложенный светло-серыми песчаниками и алевролитами с прослоями аргиллитов и известняков. Толщина 27-33 м.

Барремский ярус

Барремский ярус - IX_α пласт промысловой номенклатуры представлен переслаиванием зеленовато-серых тонкозернистых песчаников, оолитовых известняков и алевролитов. Толщина 26-34 м.

Аптский ярус

Аптский ярус представлен песчано-алевролитовыми пачками с прослоями гравелитов (VIII, VII, VI, V, IV), разделенными темно - серыми слюдистыми аргиллитами. Толщина 411-440 м.

Альбский ярус

Альбский ярус по литологическому составу и строению близок к аптскому и ему соответствуют III, II, I пачки промысловой номенклатуры. Толщина 164-228 м. С первой песчано-алевролитовой пачкой связана промышленная нефтеносность месторождения.

Верхний мел

В разрезе площади отсутствует сеноманский ярус.

Туронский и коньякский ярусы.

Туронский и коньякский ярусы (нерасчлененные) представлены темно-серыми глинистыми известняками, несогласно перекрывающими песчано-алевролитовую I пачку альба. Толщина 5-23 м.

Сантонский ярус.

Сантонский ярус сложен серыми и темно-серыми глинистыми известняками с прослоями аргиллитов и мергелей. Толщина 10-23 м.

Кампанский ярус

Кампанский ярус представлен серыми и темно-серыми массивными крепкими известняками толщиной 100-147 м.

Маастрихтский ярус

Маастрихтский ярус сложен белыми и светло-серыми мелоподобными кокколитофоридовыми известняками с прослоями крепких серых известняков. Толщина 63-74 м. С маастрихтом связан основной продуктивный горизонт на месторождении.

Залегающий в основании палеоцена маломощный пласт известняков датского яруса физически ближе к отложениям маастрихта, чем к бескарбонатной, глинистой вышележащей части палеоцена. Поэтому при корреляциях он традиционно включается в состав I пласта маастрихстского резервуара.

Палеогеновые отложения

Выделяемые в разрезе палеогена подразделения развиты на всей площади месторождения и представлены всеми тремя отделами.

Палеоценовые отложения

Среди образований палеоцена на рассматриваемой территории присутствует датский ярус, эльбурганская свита и верхний палеоцен в составе свиты горячего ключа и абазинской свиты.

Датский ярус

Датский ярус по современным представлениям начинает разрез нижнего палеоцена. На месторождении он представлен светло-серыми крепкими фарфоровидными известняками, толщиной 2-5 м.

Эльбурганская свита

Отложения эльбурганской свиты нижнего палеоцена на месторождении отсутствуют.

Верхний палеоцен

Верхний палеоцен образуют свита горячего ключа и абазинская свита. Практически по данным ГИС разделить их затруднительно. Они представлены пачкой черных бескарбонатных глин и аргиллитов. Граница с перекрывающими отложениями эоцена условна. Толщина - 40 м.

Эоценовые отложения

Среди образований эоцена на рассматриваемой территории присутствует черкесская, керестинская и кумская, белоглинская свиты.

Черкесская свита.

Черкесская свита (нижний + средний эоцен) представлена темно-серыми, песчанистыми глинами с прослоями серых известняков. Толщина 30-40 м.

Керестинская + кумская свиты

Керестинская + кумская свиты (средний эоцен) слагаются в основном темно-бурыми и серыми известняками с прослоями темно-серых глин и мергелей. Для пород характерны битуминозность и обилие рыбных остатков. Толщина 17-30 м. Кумская свита является продуктивной в западной части месторождения (Правокумское поле).

Белоглинская свита

Белоглинская свита (верхний эоцен) сложена белыми и светло-серыми известняками с прослоями зеленовато-серых мергелей и глин. Толщина 17-28 м.

Олигоценовые отложения

К олигоцену по современным представлениям [5] относится нижняя часть майкопской серии (хадумская и баталпашинская свиты). Нижнему и среднему олигоцену соответствует большая нижняя часть хадумской свиты, верхнему - верхняя часть хадумской свиты и баталпашинская свита.

Хадумская свита.

Хадумская свита имеет четкое трехчленное деление. Нижняя - пшехская подсвита, средняя - полбинская подсвита или остракодовый пласт, верхняя - подсвита Морозкинской балки.

Пшехская подсвита сложена глинами буровато-серыми и темно-серыми, тонкослоистыми, карбонатными с пластом буровато-серых мергелей в средней части. Толщина 17-24 м.

Полбинская подсвита (остракодовый пласт) сложена буровато-серым или белесым известняком и светло-бурым мергелем. Толщина 2-4 м.

Пшехская и полбинская подсвиты образуют продуктивный горизонт на данном месторождении.

Верхняя подсвита Морозкинской балки сложена темно-серыми плотными бескарбонатными глинами. Толщина 10-15 м.

Баталпашинская свита.

Баталпашинская свита относится к верхнему олигоцену. Она сложена глинами по составу аналогичными глинам подсвиты Морозкинской балки хадума. Это темно-серые бескарбонатные глины с многочисленными рыбными остатками. Толщина 425-430 м. Верхняя граница свиты и олигоцена в целом практически условно проводится на площадях данной зоны по подошве VII песчаной пачки майкопской серии.

Неогеновые отложения

Верхняя часть майкопской серии (выше баталпашинской свиты) (472-500 м) отнесена к нижнему миоцену, в котором выделены региональные ярусы (снизу вверх): кавказ (алкунская, септариевая, зеленчукская и нижняя часть караджалгинской свиты), сакараул (верхняя часть караджалгинской и ольгинская свиты), коцахур (рицевская свита). К нижнему миоцену также относится тарханский региоярус.

По литологическому составу это довольно однообразная толща глин (до 1000 м), сходная с глинами баталпашинской свиты майкопской серии. Глины чередуются с пачками песчаных пород. Всего выделяется семь таких пачек, некоторые из них содержат небольшие газовые залежи на площадях к северу от Ачикулакской.

К среднему миоцену относятся чокракский, конкско-караганский и нижняя часть сарматского региоярусов. Эти подразделения представлены сероцветными глинами и песчаниками с прослоями карбонатных пород. Общая толщина 260-360 м.К верхнему миоцену относится верхняя часть сарматского региояруса. Толщина около 90-140 м.

Плиоценовые отложения

Отложения плиоцена залегают несогласно на размытой поверхности сармата. Они представлены акчагыльским и апшеронским региоярусами.

Акчагыльский региоярус

Акчагыльский региоярус сложен переслаиванием сероцветных карбонатных глин и песчаников с прослоями известняков. Толщина до 50-93 м. Апшеронский региоярус Апшеронский ярус слагается песками, песчаниками и алевролитами с прослоями карбонатных глин. Толщина до 183-392 м.

Четвертичные отложения

Четвертичные отложения представлены они глинами пестроцветными, песчанистыми с прослоями разнозернистых песков и песчаников. Толщина 95-155 м.

.2 Тектоническое строение

Ачикулакское месторождение располагается в пределах Ачикулакского вала, осложняющего южную часть Прикумской системы поднятий платформенной территории Восточного Предкавказья. Нефтегазоносные структуры, входящие в состав месторождения, очевидно, в связи с разломной тектоникой складчатого основания, группируются в линейные структурные зоны субкавказского простирания.

Основной из них является Прасковейско-Ачикулакская. В ее состав входят Прасковейская, Правокумская, Ачикулакская, Юбилейная, Андрей-Курганская, Западно - Мектебская, Мектебская антиклинальные структуры. Другую структурную зону образуют Рождественская, Канальная (с осложняющим ее Родионовским куполом), Лесная, Ямангойская структуры.

Восточный склон Ачикулакского поднятия осложнен структурным выступом с куполовидным Останкинским поднятием. Указанный выступ ориентирован на юго-восток по направлению к Атчибарскому поднятию, входящему в группу Южно - Ачикулакских малоамплитудных поднятий.

Характерной особенностью описываемой территории является отсутствие в разрезе осадочного чехла отложений средней и верхней юры.

Основным по размерам и масштабам нефтеносности является Ачикулакское поднятие, в своде которого нижнемеловые отложения непосредственно ложатся на палеозойские породы, а на крыльях (скважины №№38, 27, 45, 230, 28) над фундаментом залегает мощная толща карбонатных пород триаса и вулканитов, предположительно нижнеюрского возраста (некоторые исследователи относят их к ногайской серии верхнего триаса).

Современный план нижнемеловых отложений может быть охарактеризован по структурной карте Iб₂ пласта на которой вырисовывается крупное брахиантиклинальное Ачикулакское поднятие, размером 16 × 4-5 км, амплитудой около 25 м с пологим сводом и вытянутой относительно крутой восточной периклиналью. Углы падения на северном крыле около 1°, южном - не превышают 0°45'. На востоке - неглубоким прогибом оно отделено от Юбилейного куполовидного поднятия. На западе по данным бурения и сейсморазведки установлен малоамплитудный прогиб, отделяющий Ачикулакское поднятие от Правокумского. Прогиб, по - видимому, имеет эррозионно-тектоническую природу вследствие образования предверхнемелового эрозионного вреза субмеридионального простирания между парами скважин №№27-38 и №№37-55.

Южное крыло поднятия пологое, прогиб, отделяющий его от Канального поднятия, нечеткий. Нефтеносное Канальное поднятие имеет размеры 3,5 × 7 км, с амплитудой не более 15 м.

Юбилейное куполовидное поднятие по сейсмоизогипсе - 2580 м о.г. К₂ имеет размеры 2,5×4,5 км, амплитуду около 25 м. От Андрей - Курганского поднятия на востоке оно отделяется неглубоким прогибом, амплитудой около 17 - 20 м.

Наименьшим по размерам является Атчибарское куполовидное поднятие - 2,75×3,5 км; амплитуда по кровле Iб₁ пласта 15-20 м.

Аналогичным по особенностям строения является Правокумское поднятие, нефтеносное по палеогеновым отложениям в зоне восточной периклинали.

Основные особенности Ачикулакского поднятия по кровле маастрихта мало отличны от описанной структурной поверхности Iб₂ пласта нижнего мела. Свод поднятия оконтуривается изогипсой - 2510 м.

Вверх по разрезу контрастность описанных структур постепенно сокращается. На уровне IV пачки майкопа Ачикулакская структура теряет антиклинальную форму и рисуется в виде структурного выступа, погружающегося в юго-восточном направлении и осложненного двумя небольшими куполами. В среднемиоценовых отложениях выраженность Ачикулакского поднятия утрачивается.

2. Сейсмогеологическая характеристика района работ

Исследования ПМ ВСП выполнены в скважине №230 в пределах Ачикулакского поднятия, выявленного сейсморазведкой в пятидесятые годы прошлого столетия. Ачикулакское месторождение расположено в Ставропольском крае (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Обзорная карта района работ

В геологическом строении указанной площади принимает участие широкий комплекс разновозрастных отложений от девона до неогена включительно.

В разрезе выделяются три структурные этажа:

складчатый, палеозойского возраста (девон - каменноугольные образования);

переходный, охватывающий осадки пермо-триасового возраста;

платформенный, включающий отложения от нижнего мела до неогена включительно.

Основным объектом исследований являются отложения палеозоя, перспективы которых оценены по данным сейсморазведки, ГИС и глубокого бурения. Совместный анализ всех материалов показал наличие в этих областях коллекторов и проявление в них скоплений тяжелой нефти [4]. Это явилось предпосылкой для постановки глубокого параметрического бурения, в частности скважины Ачикулакская №230. Причем для уточнения ее местоположения использовались данные по прогнозу залежей УВ по параметрам неупругости (поглощение и дисперсия скоростей).

Можно отметить, что строение палеозойских отложений осложнено разрывной тектоникой, определяющей особенности сочленения Ачикулакского поднятия с сопредельными структурными элементами, образующими крупную палеозойскую структуру II порядка. Выполненные построения в палеозое выполнены по отражающему горизонту I в допермской части разреза не были стратифицированы из - за отсутствия привязки к разрезам глубоких скважин, т.е. можно считать, что разрез палеозойских отложений сейсмически изучен недостаточно, сейсмических работ, направленных на изучение толщи палеозоя, характеризующихся непростым строением и залегающих на больших глубинах, практически не проводилось.

Самая верхняя, неоднородная часть геологического разреза, построена несложно. Мощность зоны малых скоростей (ЗМС) колеблется от 10 до 50 м, скорости в них изменяются в пределах от 500-800 м/с до 1000-1200 м/с, а в подстилающих коренных породах изменяются в интервале 1600-900 м/с.

Наличие в разрезе размывов, тектонических нарушений, выклинивания отдельных толщ, приводит к осложнениям сейсмической записи, к образованию помех различного рода (многократных, дифрагированных и др.) и к перерывам в корреляции отраженных волн от границ в толще палеозоя. Отсутствие точных сведений о скоростях приводит к значительным погрешностям при оценке глубин залегания фундамента и соответственно к оценке мощности палеозойских отложений.

Однако, несмотря на имеющиеся трудности, сейсмогеологические условия, тем не менее, вполне приемлемы для возбуждения и регистрации волн разных типов, о чем свидетельствуют материалы ПМ ВСП, полученные по наблюдениям в скважине Ачикулакская №230.

3. Методика и техника полевых работ

Исследования поляризационным методом ВСП выполнены из одного продольного и четырех непродольных ПВ, расположенных в западном, северо - восточном, юго-восточном и юго-западном направлениях на удалениях 2500-2700 м и под различными углами относительно устья скважины Ачикулакской №230 (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Схема расположения пунктов возбуждения при ВСП

Более точные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Данные по расстановке пунктов взрыва на скважине Ачикулакская №230

Исследуемая скважина оказалась высокотемпературной (более 200⁰С на забое), конструктивно достаточно сложной (обсажена до глубины 2820 м колонной диаметром 225 мм с глубины 2820 м до 4100 м - колонной диаметром 175 мм, а в нижней части от 4100 м до 4500 м - необсажена. Цифровые зонды, опущенные в скважину в этих условиях, вышли практически из строя и отправлены на ремонт для восстановления.

В связи с этим, при наблюдениях вертикальные профили ПМ ВСП отработаны одноточечным четырехкомпонентным аналого-цифровым зондом СЦА - 1, за исключением уровенных профилей ПМ СОГ, выполненных (отработанных сверх программы) на двух пересекающихся в районе скважины профилях протяженностью по 1400 м с шагом между точками приема 10 м и между ПВ-50 м в интервале глубин 1000-1050 м.

На вертикальных профилях ПМ ВСП шаг составил 10 м на ближнем ПВ и 20 м на непродольных ПВ. Запись упругих колебаний проводилась на компьютеризированную сейсмостанцию “Прогресс-96-В” на фильтрации 10 - 125 Гц с шагом квантования 1 мс. Возбуждение упругих волн осуществлялось с помощью вибратора СВ - 10 180, режимы работы которого были определены на основе экспериментальных работ. Для оценки качества получаемых записей в полевых условиях выполнялась программно свертка сигналов. В интервале глубин 0 - 1500 м для обеспечения высокой точности определения времен первых вступлений наблюдения дополнительно отработаны импульсным источником - пневмопушкой.

Данные о сигналах по пунктам взрыва приведены в таблице 2.

Таблица 2

Данные о сигналах по пунктам взрыва

Для контроля за отметкой момента взрыва и формой возбуждаемого импульса использовались два наземных контрольных прибора (Z и четырехкомпонентная установка), которые располагались примерно в 50 м от ПВ1.

Контроль идентичности трехкомпонентной установки скважинного зонда выполнялся непрерывно в процессе работ путем сопоставления записей Z - составляющих, получаемых прямой регистрацией и путем суммирования сигналов наклонных компонент сейсмоприемников симметричной установки (рисунок 3.2).

Выбранные условия возбуждения и приема в процессе работ сохранились неизменными для каждого ПВ.

Качество полученных материалов по всем ПВ по техническому исполнению сравнительно хорошее, хотя на отдельных участках оно снижалось наложением технических помех (трубных волн в верхней части вертикального профиля).

Однако, в целом, зарегистрированные записи глубже 500 м характеризуются относительной стабильностью амплитуд и пригодны для обработки, обеспечивающей решение поставленных геологических задач.

Рисунок 3.2 - Сопоставление записей вертикальных составляющих, полученных прямой Z регистрацией и путем суммирования наклонных компонент (ПВ1)

4. Методика обработки и интерпретации материалов

Методика обработки материалов определялась задачами исследований, качеством первичных материалов и системой полевых наблюдений.

.1 Качество полевых материалов

При исследованиях ПМ ВСП в скважине Ачикулакская №230 отработано 2180 фактических наблюдений. Полученные исходные материалы представляют собой запись трех наклонных и одной вертикальной составляющих, зарегистрированных в каждой точке приема.

Применение управляемого электромеханического прижима обеспечило регистрацию полевых записей, свободных от влияния кабельных волн как в обсаженной, так и в необсаженной частях вертикального профиля.

Качество полученного исходного первичного материала относительно хорошее, проведенные опытные работы позволили выбрать условия для обеспечения достаточно интенсивной, короткой по длительности и простой по форме сигнала Р волны. На первичных записях выделяются и прослеживаются РР, интенсивные прямые S и обменные проходящие РS волны, связанные с литолого-стратиграфическими и скоростными границами в разрезе.

Основными помехами, мешающими селекции отраженных продольных и отраженных обменных волн, являются трубные волны, а также падающие и проходящие РР и РS волны, которые ослабляются или полностью подавляются программными средствами обработки материалов.

.2 Обработка и интерпретация материалов ПМ ВСП

Основной задачей при обработке материалов ПМ ВСП является оптимальное выделение регулярных волн разных типов (продольных, обменных и др.), это достигается путем комбинирования селекции волнового поля по признаку поляризации с селекцией по направлению распространения волн и по частоте. Такое комбинирование реализуется поляризационно - позиционной корреляцией [4] и осуществляется со следующей последовательностью процедур:

ввод и визуализация трехкомпонентных записей;

визуализация Z составляющих, полученных при прямой регистрации и в результате суммирования записей исходных наклонных компонент;

определение времен первых вступлений;

определение параметров поляризации и ориентации трехкомпонентной установки по первой продольной Р волне;

получение ориентировочных исходных компонент I,II,III и составляющих локальной системы координат P, R, T, связанных с направлением смещений в Р волне;

получение набора сейсмограмм 23 фиксированных составляющих вектора смещения и сейсмограмм оптимальных составляющих для каждого типа волны (РР, РS и др.);

получение временных и мигрированных глубинных разрезов ВСП ОГТ для РР и РS волн;

построение графиков (Н) и (Х), (Н) и (Х) и других параметров;

построение карт и схем строения сейсмических границ и распространения параметров в околоскважинном пространстве по комплексу ПМ ВСП, МОВ ОГТ с учетом данных ГИС.

Описанный график обработки реализуется в несколько этапов.

этап. Предварительный.

На данном этапе осуществляется ввод, демультиплексация, редактирование трехкомпонентных записей и их визуализация без применения фильтров и амплитудных регулировок, прежде всего с целью оценки качества первичного материала. Уровень усиления подбирается путем тестирования для отдельных интервалов вертикального профиля. При необходимости выполняется амплитудная коррекция записей с целью повышения точности определения параметров поляризации в сейсмических волнах. После соответствующих коррекций по трехкомпонентной записи определяются времена первых вступлений, параметры поляризации и спектры сигналов. Статические поправки рассчитываются по контрольным приборам. Важной процедурой является ориентировка записей по Р волне.

Если направление Р волны рассчитано правильно, то на записях R и Y составляющих Р волна должна быть занулена и сейсмограммы Р, R, Х, Z визуализируются с оптимально - выбранными параметрами нормировки, АРУ и частотой фильтрации с учетом специфики обменных и поперечных волн.

этап. Селекция волнового поля, определение параметров сейсмических волн. На этом этапе реализуются возможности поляризационного метода для селекции волнового поля и определения параметров сейсмических волн. Для уточнения природы волн и определения преобладающих направлений смещений в них получают сейсмограммы фиксированных компонент. На их основе локализуются области оптимального выделения волн различных типов, при этом, как правило, получают обзорный набор 23 составляющих, равномерно распределенных в пространстве и представленных на сетке Вульфа (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Сетка Вульфа

Анализ набора фиксированных компонент позволяет выделить составляющие волнового поля, отличные от Z (для продольных) и от Х (для обменных), на которых возможно улучшение прослеживаемости исследуемых волн. При этом к различным составляющим, включая полный вектор колебания, применяются в зависимости от качества записи частотная и обратная фильтрации, а также вычитание пакетов волн с оценками разностного волнового поля. При вычитании пакетов использовались базы 40 - 80 м.

Параметры поляризации для исследуемых волн определяются в спектральной и временной областях.

этап. Заключительный

На заключительном этапе проводится построение вертикальных годографов t_p и t_s по прямой продольной Р, поперечной S или обменным РS волнам. При их совместной интерпретации определяются интервальные и пластовые скорости, упруго - деформационные модули среды:

К=V_s/V_p, К - коэффициент Пуассона,

Е - модуль Юнга и др.

При анализе параметров поляризации по изменениям направлений смещений в исследуемых волнах выделяются резкие сейсмические границы, по коэффициенту поглощения - однородные слои и интервалы повышенного затухания упругих колебаний.

Увязка наблюдений ПМ ВСП и МОВ ОГТ выполняется по временным разрезам РР и РS волн, полученных на оптимальных для их прослеживания составляющих. При этом проводится согласование и уравнивание спектров волн разных типов на сопоставляемых записях путем применения соответствующей фильтрации. По выделенным и прослеженным целевым волнам строятся глубинные динамические разрезы и структурные схемы, освещающие строение околоскважинного пространства.

Данные о параметрах волнового поля и среды сопоставляются с материалами ГИС и моделирования с целью выявления связей наблюденного волнового поля с неоднородностями геологического разреза.

При интерпретации материалов проведены детальный анализ волнового поля, определены природа и типы зарегистрированных волн, осуществлена их стратиграфическая привязка, изучены скорости V_p и V_{s ,} коэффициенты поглощения и параметры поляризации по Р волне, построены временные и глубинные разрезы по РР и РS волнам, а также вычислены упруго - деформационные модули среды и др.) и выявлены связи этих параметров с геологическим разрезом.

Кратко остановимся на основных этапах интерпретации материалов.

Изучение скоростей V_p и V_s.

Проводилось по Р, S и PS волнам, выделяемым по сейсмограммам оптимальных составляющих из продольного ПВ (Р и S) и непродольных ПВ (РS). На всех ПВ приемами полярной (ПК) и поляризационно - позиционной (ППК) корреляций [4] анализировались Р, S и РS волны, вычислялись скорости V_p и V_s: средние, пластовые и интервальные ( на различных базах осреднения - 40, 60, 80 м).

Определение упругих модулей среды (К = V_s/V_p, К - коэффициента Пуассона, Е - модуля Юнга и др.) выполнялось на основе известных уравнений теории упругости [4]. По полученным данным построены графики изменения параметров упругости с глубиной.

Стратиграфическая привязка волн

Стратиграфическая привязка волн к геологическому разрезу осуществлялась по наблюдениям из ближнего ПВ (РР волны) и удаленных ПВ (РР, РS волны), С этой целью использовались поля отраженных волн при оптимальных параметрах обратной и корректирующей фильтраций. Дополнительно были привлечены вертикальные годографы Р и S волн, геолого-геофизические разрезы по скважине. Правильность привязки отражающих границ оценивалась по совпадению глубин отражения РР и РS волн из разных ПВ и с резкими изменениями параметров на кривых ГИС (КС, ПС, ГК, АК и др.). Увязка данных ВСП и наземных наблюдений выполнялась по временным разрезам МОВ ОГТ, полученным ранее в окрестности исследуемой скважины по схеме 2D. Для повышения разрешенности наземных профилей выполнялось приведение их формы записи к ВСП.

Изучение коэффициента эффективного затухания К_{р эф}.

Изучение коэффициента эффективного затухания К_{р эф}. проводилось по наблюдениям из всех ПВ и, прежде всего, из продольного, в интервале вертикального профиля, соответствующего глубинам залегания перспективных целевых отложений. Коэффициент К_{р эф} определялся по амплитудно - частотным спектрам.

Изучение поляризации Р волны.

Изучение поляризации Р волны осуществлялось в рамках модели линейно - поляризованных колебаний. Основное внимание уделялось направлению смещений в вертикальной плоскости (угол ), которое исследовалось как во временной, так и в частотной областях.

В первом случае параметры поляризации определялись в заданном временном окне, во втором - на различных монохроматических составляющих амплитудно - частотного спектра Р волны. Анализ полученных результатов из различных ПВ показал хорошую их внутреннюю сходимость.

Построение разрезов ВСП ОГТ выполнялось по следующему графу обработки:

расчет модели волнового поля и сравнение его с наблюденными данными;

построение мигрированных глубинных и временных разрезов ВСП ОГТ по РР и РS волнам;

контроль и отождествление одноименных границ по РР и РS волнам с учетом полученных зависимостей t_p(H) и t_s(H).

Для уравнивания спектральных характеристик глубинных и временных разрезов из разных ПВ, их отождествления и увязки, форма записи одного профиля приводилась к форме записи другого. Аналогично форма записи разреза ОГТ (РР волны) приводилась к высокоразрешенной форме записи ВСП. Полученные при этом разрезы ОГТ оказались более информативными и способствовали повышению достоверности прогноза коллекторов. Дополнительно на разрезы ВСП ОГТ наносились кривые ГИС и литолого-стратиграфическая колонка.

С целью обеспечения достоверности и детальности изучения отражающих границ были совместно интерпретированы продольные и обменные отраженные волны. На участках их совместного прослеживания были определены упругие параметры К=V_s/V_p, коэффициент Пуассона к_t(Х) в окрестности скважины Ачикулакская №230.

Разрезы ВСП ОГТ совместно с приведенными к ВСП разрезами МОВ ОГТ увязывались между собой в точке их пересечения на скважине. Выявленные особенности записи, связанные с неоднородностями разреза и зонами развития перспективных отложений, корреляционно прослеживались в околоскважинном пространстве и наносились на структурные схемы для соответствующих отражающих горизонтов.

.3 Обработка многократных уровенных наблюдений ПМ СОГ

Многократные уровенные наблюдения в Ачикулакской скважине №230 проведены по четырем лучам, пересекающимся вблизи устья скважины. Наблюдения выполнены на 6 уровнях. Количество источников возбуждения - 60.

Для обработки материалов использован комплекс программ ПМ СОГ - РС, разработанный в ООО «Ингеосейс». Применение комплекса программ ПМ СОГ - РС обеспечивает получение высокоразрешенных временных разрезов ВСП ОГТ, частота которых значительно выше, чем на временных разрезах МОВ ОГТ. Комплекс программ ПМ СОГ - РС насчитывает более 20 программ, условно разделенных по следующим функциям:

программа обработки базы данных;

программа визуализации;

программа обработки сейсмозаписей;

В программах обработки базы данных занесена возможность моделирования систем наблюдений. Оно проводится путем задания координат пунктов приема точек отражения и определения положения точек взрыва, исходя из однородной модели среды. Все программы обработки сейсмозаписей написаны в формате СЦС - 3.

В технологическом плане основой комплекса является база данных, организационно выполненная в виде двух типов разделов в библиотечном наборе данных. Один тип раздела соответствует сортировке в виде СОГ, другой - сортировке в виде ВСП. Основная задача базы данных - это хранение координат пунктов взрыва и приема по каждой точке зонда, а также времен первых вступлений, статических поправок за пункт взрыва и логических номеров трасс, через которые производится поиск соответствующих координат.

В алгоритмическом плане основой комплекса являются программы получения разрезов ВСП - ОГТ. Использование криволинейного суммирования без ввода кинематических поправок с переменными как по удалению взрыв - прибор, так и по времени окнами, а также расчетом весовых коэффициентов в зависимости от положения точки отражения в пространстве позволяет значительно улучшить результат, по сравнению с другими известными способами. Программа работает с пластовой моделью среды и производит трассировку лучей для любых типов волн (продольных, обменных, поперечных) в трехкомпонентном варианте регистрации.

В комплексе ПМ СОГ - РС достаточное количество программ визуализации различных параметров и диаграмм, а также сервисных функций, учет инклинометрии скважин, автоматическое снятие времен первых вступлений, автоматическая коррекция статических поправок и т.д.

Обработка материалов проведена в следующей последовательности - вначале были получены сейсмические записи (коррелограммы) сверткой сигналов, а затем осуществлен перевод записей из внутреннего формата цифрового зонда «Вектор - 2» в формат СЦС - 3.

После просмотра и редакции выполнено шестикратное накапливание сигналов и формирование сейсмограмм СОГ всех уровней из сейсмограмм ПМ ВСП (6 точек приема).

Применением ППК были получены сейсмограммы Z - составляющей и выделены продольные отраженные волны вычитанием падающих волн. После сортировки по ВСП были вычтены оставшиеся падающие волны. Перед вычитанием было произведено автоматическое снятие времен первых вступлений с записью их в базу данных.

Деконволюция производилась перед вычитанием с настройкой на падающую волну, интервал предсказания 2 мс, уровень шума - 0,3, широкий полосовой фильтр 10-70 Гц в окне 150 мс.

Учет геометрического расхождения выполнялся по экспоненциальному закону с коэффициентом экспоненты 0,3. Суммирование сигналов уровенных наблюдений проводилось с вводом кинематических и статических поправок, с использованием вертикального годографа, полученного по наблюдениям из ПВ1. Линией приведения суммарного разреза была выбрана дневная поверхность. По временным разрезам (рисунок 4.2, 4.3) уровенных наблюдений была выполнена следующая обработка:

вычитание остатков падающих и обменных волн;

полосовой фильтр - смеситель на базе трех трасс.

Для увязки с данными ВСП - ОГТ полученные временные разрезы РР волн были переведены в глубинные динамические разрезы, которые использовались в дальнейшей обработке, в частности, для прогноза нефтегазонасыщения нижней части вскрытого бурением геологического разреза (рисунок 4.4, 4.5).

Рисунок 4.2 - Временной разрез СОГ 23001 (PP)

Рисунок 4.3 - Временной разрез СОГ 23002 (PP)

Рисунок 4.5 - Временной разрез СОГ 23002 (PP)

5. Результаты выполненных исследований

Сейсмические исследования в скважине Ачикулакская №230 проведены с однокомпонентной (глубина 4500-3700 м) и четырехкомпонентной (глубина 3700-0 м) регистрацией и были нацелены, прежде всего, на решение геолого-геофизических задач. Обработка материалов выполнена по различным составляющим волнового поля, полученным в локальной и пространственной системах координат. В результате их детального анализа выделены и прослежены целевые волны, связанные с перспективной толщей осадков.

Комплексная интерпретация данных скважинных ПМ ВСП, ПМ СОГ и наземных МОВ ОГТ наблюдений позволила изучить скоростные, упруго-деформационные, поглощающие свойства среды, параметры поляризации, геометрию отражающих границ и неоднородности геологического разреза в околоскважинном пространстве. Основные результаты работ даются ниже.

.1 Состав и особенности волнового поля. Поляризация в Р волне

Волновые поля, зарегистрированные при возбуждении из различных ПВ, характеризуются значительной сложностью и образованы волнами разной природы и типов (P, S, PP, PS и др.)

Первая продольная Р волна, дающая начало всему волновому процессу, прослежена непрерывно вдоль всего вертикального продольного профиля от забоя скважины до дневной поверхности на Р и Z составляющих и представлена двухфазным колебанием относительно высокой интенсивности (рисунок 5.1, а, б).

Спектр зарегистрированных колебаний лежит в пределах 10 - 50 Гц, форма записи довольно простая. На непродольных профилях первые вступления могут образовывать волны разной природы. Это хорошо иллюстрируют сейсмограммы R составляющих, на которых Р волна занулена (рисунок 5.2).

Рисунок 5.1 а - Перебор фиксированных компонент, выделение P волны, ПВ1, (P составляющая)

Рисунок 5.1 б - Перебор фиксированных компонент, выделение P волны, ПВ1, (Z составляющая)

Графики параметров поляризации по Р волне (рисунок 5.3) на непродольных профилях свидетельствуют о смене волн в области первых вступлений, связанной с особенностями строения среды.

Рисунок 5.2 - Сопоставление К составляющих из разных ПВ

Рисунок 5.3 - Углы подхода P волн

Прямая S волна зарегистрирована на сейсмограммах из всех 5^ти ПВ с довольно устойчивой формой записи, особенно из ближнего ПВ, благодаря стабильному поверхностному источнику возбуждения. Протяженность цуга S волны с глубиной возрастает (от 200 мс на глубине 150-200 м до 300 мс на глубине 3200-3400 м), последующие низкочастотные фазы распространяются с несколько меньшей скоростью. Первые фазы более высокочастотны и менее интенсивны, глубже 1200-1300 м их не удается выделить. Однако опорная фаза S-волны была прослежена вдоль всего профиля, что обусловило высокую точность построения вертикального годографа S волны до глубины 3700 м.

В интервале глубин 3700-500 м вертикальный годограф был продолжен по наблюдениям из непродольных ПВ, приведенных к вертикали. Наиболее оптимально S волна зарегистрирована на горизонтальных и наклонных компонентах, занимая обширную область пространства (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 - Перебор фиксированных компонент, выделение S волны по ПВ1 (11 составляющая)

Продольные отраженные РР волны связаны, практически, со всей исследуемой толщей, хотя их динамическая выразительность от различных границ неодинакова и изменчива. В верхней части разреза, в интервале глубин 400-2350 м, соответствующей терригенным отложениям неоген-палеогена, вплоть до кровли палеоцена, на исходных записях Z составляющей (рисунок 5.1, б) из ближнего ПВ 1 выделяется и прослеживается по вертикальному профилю большое количество малоинтенсивных отраженных продольных волн. Их корреляция при приближении к дневной поверхности ухудшается наложением трубных волн.

Сравнительно высокой интенсивностью и динамической выразительностью характеризуются отраженные РР волны, связанные литолого - стратиграфическими границами эоцена, верхнего и нижнего мела, а также триаса.

Кажущиеся скорости глубинных продольных отраженных волн составляют 3200 - 3500 м/с, видимые частоты лежат в пределах 10 - 50 Гц. Области их оптимальной регистрации по записям из ближнего ПВ располагаются в окрестности Z составляющей. По наблюдениям из различных непродольных (удаленных) ПВ волновое поле существенно отличается (рисунок 5.5), в их прослеживании отмечаются значительные азимутальные отклонения, обусловленные, очевидно, структурными особенностями строения в окрестности скважин.

Рисунок 5.5 - Сопоставление Z составляющих из непродольных ПВ

Волновое поле продольных отражений нарушается также интерференцией с поперечными и обменными волнами, тем не менее, их удается выделить и проследить по всему вертикальному профилю.

Обменные отраженные (РS) и проходящие (РS) волны характеризуются теми же основными особенностями, что и продольные волны (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 - Перебор фиксированных компонент, выделение PS волн по ПВ2, (X состаляющая)

Здесь также преобладают отражения от кровли известняков верхнего мела, метаморфизированных песчаников нижнего мела, известняков нефтекумской свиты и отражения от более глубоких границ.

Очевидно, что сходство волновой картины отраженных РР и РS волн обусловлено близостью скоростной дифференциации среды по волнам разных типов. Некоторые отличия волн РS от РР волн связаны с тем, что кинематика обменных отражений для разных ПВ практически не меняется. Вместе с тем анализ поляризационных характеристик свидетельствует о наличии незначительных азимутальных отклонений в направлениях их смещений относительно вертикальной плоскости Р волны.

Проходящие обменные волны РS связаны, практически, со всем исследуемым разрезом. Среди этих колебаний доминируют на записях волны РS от кровли высокоскоростных известняков верхнего мела, которые являются наиболее резкой границей отражения - обмена. На интенсивность обменных проходящих волн оказывает влияние удаление и взаимное расположение ПВ. Как и следовало ожидать, из ближнего ПВ интенсивность обменных РS волн невысокая. Из непродольных ПВ интенсивность продольных волн примерно одинакова. Анализ сейсмограмм 23 фиксированных компонент позволил построить стереограмму расположения в пространстве областей следящих составляющих различных типов волн (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7 - Сводная стереограмма оптимальной регистрации волн различных типов из разных ПВ

Обменные отраженные РS волны поляризованы вблизи фронта первой продольной волны. Поляризация отдельных групп РS волн от мелких и глубоких границ из разных ПВ может несколько различаться, но, в основном, азимутальными отклонениями ввиду разной ориентации границ обмена.

Поперечные SS волны регистрируются преимущественно на наклонных и горизонтальных компонентах. Границы образования SS и РР волн, в основном совпадают (рисунок 5.8), хотя есть и различия.

геологический разрез нефтегазонасыщение скважина

Рисунок 5.8 - Перебор фиксированных компонент, выделение SS волн, ПВ1, (5 составляющая)

Поскольку волны SS регистрируются только в последующей части записи, их отождествление с определенными границами затруднено, однако на резких скоростных границах они наблюдаются достаточно уверенно, в частности, хорошо они видны на составляющих Х, У из ближнего и удаленных ПВ.

Поле помех для выделения продольных и обменных отражений от глубинных целевых границ представлено трубными волнами, кратными монотипными и обменными волнами. Основную роль в их формировании играют высокоскоростные границы в меловых, триасовых и более глубоких отложениях. Все эти колебания определяют структуру волнового поля, существенно влияют на селекцию отраженных волн, связанных с глубокими горизонтами в толще палеозоя.

Таким образом, подводя итог рассмотрению характера сейсмического волнового поля, можно отметить, что волны РS и SS,мешающие селекции продольных отражений, вместе с тем являются полезными, так как при совместной обработке и интерпретации с РР волнами по ним могут быть определены упругие параметры среды, связанные с вещественным составом геологического разреза.

Полученные данные об особенностях волнового поля по скважине Ачикулакская №230 являются физической и геологической основой для проведения работ ПМ ОГТ с целью изучения нефтегазонасыщения палеозойских отложений.

.2 Скоростные, упруго-деформационные и поглощающие свойства среды

Скоростные свойства среды

Возможность одновременного определения скоростей Р и S волн является одной из важнейших особенностей поляризационного метода. Применение ППК при ПМ ВСП позволило непрерывно проследить вдоль вертикальных профилей прямую продольную и поперечную волны. По выделенным Р и S волнам построены годографы первых вступлений, по которым вычислены пластовые скорости и отношение V_s/V_p. Полученные данные свидетельствуют о том, что изменения скоростей продольных и поперечных волн находятся в тесной связи с литологией пород (рисунок 5.9).

Песчано - глинистая толща олигоцен-миоценовых и вышезалегающих неогеновых отложений характеризуются минимальными начальными значениями скоростей V_s=600 м/с, V_p=1870 м/с.

В глинисто-алевролитовой толще палеогена скорости V_s - 800 - 1200 м/с и V_p 2600 - 2900 м/с.

Наиболее высокие значения скоростей отмечены в карбонатных отложениях верхнего мела V_s=2700 м/с и V_p=5200 м/с. В отложениях нижнего мела, представленного песчаниками, прослоями алевролитов и аргиллитов, скорости продольных и поперечных волн (глубины порядка 2800 - 3560 м) уменьшаются и имеют соответственно значения 2500 м/с и 4000 м/с.

Рисунок 5.9 - Скоростная модель среды

Наряду с литологическим составом пород, существенное влияние на скорости Р и S волн оказывает глубина залегания. Гравитационное давление вышележащих отложений приводит к уплотнению пород, к повышению их упругости и скоростей. Это особенно заметно для легко уплотняемых неогеновых отложений, у которых наблюдается интенсивное нарастание скорости с глубиной: V_s от 600 м/с до 800 м/с и V_p от 1800 м/с до 2200 м/с с вертикальными градиентами К_s=0,66-0,5 1/с и К_p=0,75-0,54 1/с. Аналогичная закономерность наблюдается в отложениях майкопа, где значения V_s и V_р на глубине 2380 м возрастают соответственно до 1300 м/с и 2900 м/с. При этом вертикальный градиент у продольных и поперечных волн примерно одинаков и уменьшается от 0,55 1/с до 0,35 1/с, что обусловлено, с одной стороны уплотнением, а с другой - общим увеличением песчанистости в майкопе. В отложениях эоцен - палеогена закономерности изменения скоростей близки к вышеописанному.

Скорости поперечных и продольных волн в верхнемеловых известняках являются наибольшими и в значительной мере определяются литологией пород. Для нижнемеловых отложений зависимость V_s и V_p от изменения глубины залегания проявляется слабо.

Таким образом, изменение пластовых скоростей исследуемых отложений обуславливается в значительной степени их литологическим составом и уплотнением пород под влиянием геолого - динамических факторов.

Данные о скоростях в нефтекумских карбонатных отложениях показывают, что характер изменения скоростей с глубиной, в основном, обусловлен литологическим составом пород, где их значения довольно значительны, особенно для продольных волн (V_p=5500 м/с, V_s=2700 м/с).

В отложениях палеозоя также наблюдается высокий уровень скоростей продольных и поперечных волн, где они изменяются от 5200 м/с до 6000 м/с (V_p)и от 2700 м/с до 3250 м/с (V_s).

В целом, разные глубины залегания разновозрастных пород с различным литологическим составом определяют значительные изменения скоростей по разрезу: V_p=1800 - 6000 м/с, V_s=600 - 3250 м/с.

Упруго-деформационные свойства среды

Важное значение имеет изучение упругих параметров среды, зависящих от структуры и состава, глубины залегания и степени деформации пород. Они варьируют в пределах, характерных для пород определенного литологического состава. Совокупность упругих параметров и их корреляционное прослеживание являются источником сведений о локальных изменениях геологического разреза в пространстве. Упругие параметры определяются одной из пар следующих параметров - скоростями продольных и поперечных волн (V_p и V_s), модулем Юнга (Е) и коэффициентом Пуассона (σ), постоянными Ламе (λ и μ) (рисунок 5.10) [6].

При работах ПМ ВСП обеспечивается одновременное изучение скоростей V_p и V_s. По данным о скоростях V_p и V_s рассчитаны γ= V_s/V_p и коэффициенты Пуассона, а с использованием эмпирической зависимости Н.Н. Пузырева между скоростью и плотностью вычислены также модули Юнга, постоянные Ламе, по ним построены графики упругости с глубиной.

Оценим характер изменения параметров γ и σ с глубиной, прежде всего, для песчано - глинистых отложений неоген-палеогена. Минимальные значения параметра γ (0,32) отмечаются в плиоцен - четвертичных отложениях. Здесь наблюдаются максимальные значения коэффициента Пуассона (σ~0,46). Изменения параметра γ в терригенном, преимущественно глинисто-алевролитовом с прослоями песчаников разрезе характеризуются небольшим увеличением параметра γ до 0,35 и уменьшением значений σ до 0,42, что связано с уплотнением пород с глубиной.

В интервале глубин 1350-2380 м значения γ возрастают до 0,45, а значения коэффициента Пуассона, соответственно, уменьшаются до 0,37, обусловленные, по всей видимости, особенностями литологии и в меньшей степени давлением вышележащих осадков. Повышенными значениями γ характеризуются карбонатные отложения верхнего мела (γ =0,5) и плотные песчаники, аргиллиты и глинистые известняки нижнего мела (γ =0,6). Распределение коэффициента Пуассона σ отличается тем, что здесь наблюдается обратная закономерность по сравнению с параметром γ, в частности, значения параметра σ уменьшаются и принимают минимальные значения (σ=0,26). На этом фоне в известняках нефтекумской свиты величина γ уменьшается до 0,53, а σ увеличивается до 0,38. В самой нижней части геологического разреза, в отложениях палеозоя, величина параметра γ =0,51 и σ=0,40, что, в целом, характеризует изменчивость литофациальных свойств вскрытых отложений.

Рассмотрим также данные, характеризующие параметры напряжения и деформации, определяемые постоянными Ламе (λ и μ), связанные с механическими свойствами среды: модулем Юнга (Е) и коэффициентом Пуассона (σ) (рисунок 5.10 ). Сопоставление модулей упругости Е и сдвига μ с параметрами γ и σ показывает, что повышенным значениям γ и пониженным значениям σ соответствуют повышенные значения модулей упругости и сдвига, причем для модуля Юнга это выражено более резко.

Рисунок 5.10 - Упругие параметры среды

Очевидно, что с увеличением нагрузки вышележащих слоев уменьшается пористость пород и происходит их уплотнение. Это приводит к уменьшению с глубиной коэффициента Пуассона и увеличению модуля Юнга. При этом литология пород оказывает определяющее влияние на упругие свойства пород.

Литологические изменения в разрезе достаточно тонко прослеживаются на графике λ(Н), где более плотные породы (песчаники, известняки, сланцы и др.) характеризуются повышенными значениями λ по сравнению с менее плотными (глины, аргиллиты и др.). Это наблюдается по всему разрезу, вскрытому скважиной.

Еще более тесная связь литологии пород с другими характеристиками среды отмечается на графиках, полученных с использованием интервальных скоростей продольных и поперечных волн (рисунок 5.10). Здесь практически по всем параметрам выделяются границы смены литологии пород. Именно этими причинами можно объяснить резкое увеличение модулей Юнга и сдвига на кровле верхнемеловых и нефтекумских известняков. Полученные данные по скважине Ачикулакская №230 близки к теоретическим для соответствующих литологических разностей.

Для повышения эффективности разведки на нефть и газ необходимо накапливание таких данных с целью прогноза петрофизических свойств и нефтенасыщения в отложениях палеозоя.

Поглощающие свойства среды.

Поглощающие свойства среды изучались по графикам изменения амплитудно - частотных спектров с глубиной, пластовых коэффициентов эффективного затухания. Основная энергия Р волны сосредоточилась в полосе частот 10 - 50 Гц.

Эффективное затухание Р волны α_{р эф} исследовано во всем интервале вскрытого геологического разреза. Вдоль вертикального профиля максимум основного спектра не претерпевает серьезных изменений до кровли песчаников палеогена. При этом ширина спектра практически не меняется с глубиной.

По данным изучения α_{р эф} среда может быть представлена рядом слоев:

I слой, не считая слабых песчано-глинистых отложений миоцена, захватывает практически весь олигоцен-миоцен, включая толщу майкопа, где α_{р эф} монотонно возрастает с глубиной, в среднем, в пределах от (10 - 15) ^х 10^-3 1/м.

Во II слое (глубина 2400 - 2800 м), охватывающем разнородные по литологическому составу осадки верхнего мела, значения α_{р эф} претерпевают резкие изменения в диапазоне (10 - 20) ^х 10^-3 1/м (рисунок 5.11).

III слой (интервал 2800 - 3550 м) включает плотные песчаники нижнего мела. Здесь отмечается относительное понижение α_{р эф}, за исключением интервала 2900 - 3000 м (песчаники Альба), где значения α_{р эф} являются аномальными в нижнемеловых отложениях и составляют (10 - 14) ^х 10^-3 1/м, что связано с нефтенасыщением.

IV слой слагают отложения нефтекумской свиты, где величина α_{р эф} достигает максимальных значений на глубине 3600 - 3900 м, что, возможно, связано с повышенной трещиноватостью и нефтенасыщением этих отложений. Здесь значения α_{р эф} принимают предельные значения (10 - 27) ^х 10^-3 1/м. В отложениях палеозоя (пермь, верхний девон и более глубокие отложения) каких - либо существенных изменений α_{р эф} не отмечается (12 - 13) ^х 10^-3 1/м.

Таким образом, изменение коэффициента затухания Р волны обусловлено особенностями исследуемого разреза и указывает на наличие отдельных интервалов с повышенными значениями эффективного коэффициента затухания α_{р эф}, в частности, в отложениях палеогена, верхнего и нижнего мела, нефтекумской свиты. Поэтому можно считать, что параметр α_{р эф} является достаточно информативным и может быть использован в разведочных целях.

Рисунок 5.11 - Поглощение Р волн

.3 Стратиграфические привязки волн и геосейсмическое моделирование, прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

Изучение геологического разреза сейсморазведкой связано, прежде всего, со стратиграфической привязкой волн. Во вскрытом глубоким бурением разрезе, трудностей для решения этой задачи не встречается. Как правило, применение ПМ ВСП в сочетании с геосейсмическим моделированием обеспечивает достоверную увязку волновых полей, наблюдаемых во внутренних точках среды методом ВСП и на дневной поверхности - МОВ ОГТ.

Для отраженных волн, регистрируемых от границ глубже забоя скважины, стратиграфическая привязка волн может быть условной. Для исключения серьезных ошибок в оценке глубин залегания исследуемых отложений необходима прогнозная оценка скоростей и акустической жесткости по наблюдениям ВСП.

.3.1 Стратиграфическая привязка волн

Обеспечение стратиграфической привязки продольных волн и определение скоростной модели для исследуемого объекта осуществляется по наблюдениям ПМ ВСП из ближнего ПВ. Сопоставление волновых полей, зарегистрированных в скважине и на поверхности позволяет наиболее точно отождествить отраженные волны по форме записи, что практически исключает ошибки, связанные с неучтенными статическими поправками.

Реальна также оценка уровня интенсивности кратных волн за счет сравнения особенностей записи вблизи границы отражения (трасса однократных волн) или на дневной поверхности (суммарная трасса однократных и многократных волн)[3].

Результаты выполненных исследований представлены в виде монтажа ВСП для двух уровней приведения: к поверхности (рисунок 5.12., а) и к уровню моря (рисунок 5.12., б). Графики скоростных моделей соответственно показаны на рисунке 5.13.

Рисунок 5.12 а - Стратиграфическая привязка PP волн, уровень приведения - к поверхности

Рисунок 5.12 б - Стратиграфическая привязка PP волн, уровень приведения - к уровню моря

Данные ВСП увязаны с наблюдениями МОВ ОГТ по профилю 039101, проходящему в субмеридиональном направлении.

На рисунке 5.12, а, б совместно с полями ВСП даны литолого-стратиграфические колонки как в глубинном, так и во временном представлении и выделены соответствующие стратиграфические комплексы на временных разрезах.

В пределах толщи олигоцен - палеозойских отложений прослеживается ряд динамически выраженных отражающих границ от подошвы нижнего мела до хадума включительно.

Для нижнего целевого интервала - от триасовых отложений и глубже - характерно присутствие границ более слабых по интенсивности и менее устойчивых по латерали, что следует из фрагмента временного разреза, совмещенного с полем ВСП. При этом, очевидно, что структурный план этих отложений имеет более сложный характер.

Наиболее динамически выраженными границами являются отражения от верхней части карбонатного комплекса нефтекумских отложений, что находит своё проявление как по данным ВСП, так по поверхностным наблюдениям МОВ ОГТ.

Данные ВСП увязаны с наблюдениями МОВ ОГТ по профилю 039101, проходящему в субмеридиональном направлении.

На рисунке 5.12, а, б совместно с полями ВСП даны литолого-стратиграфические колонки как в глубинном, так и во временном представлении и выделены соответствующие стратиграфические комплексы на временных разрезах.

В пределах толщи олигоцен - палеозойских отложений прослеживается ряд динамически выраженных отражающих границ от подошвы нижнего мела до хадума включительно.

Для нижнего целевого интервала - от триасовых отложений и глубже - характерно присутствие границ более слабых по интенсивности и менее устойчивых по латерали, что следует из фрагмента временного разреза, совмещенного с полем ВСП. При этом, очевидно, что структурный план этих отложений имеет более сложный характер. Наиболее динамически выраженными границами являются отражения от верхней части карбонатного комплекса нефтекумских отложений, что находит своё проявление как по данным ВСП, так по поверхностным наблюдениям МОВ ОГТ.

Рисунок 5.13 - Скоростная модель по скважине Ачикулакская №230

В целом, вскрытый комплекс подмеловых отложений охватывает тысячеметровую толщу в интервале от 3500 м до 4565 м карбонатно-терригенного состава. Данный интервал глубин соответствует временному интервалу в диапазоне от ~2,6 с до ~3,0 с.

Для глубоких границ установлено несоответствие в динамике волн на вертикальном и наземном профилях. Здесь, вероятно, значительно экранирующее влияние резких скоростных границ в верхнемеловых и нефтекумских отложениях. Наиболее заметно эффект экранирования проявляется для отражений от границ нерасчлененной толщи карбон-верхнедевонских отложений, залегающих на глубинах свыше 4000 м.

Очевидно, что свой вклад в искажение волнового поля вносят также кратные волны, которые регистрируются в последующей части записи на временах прихода глубинных отражений (свыше 3,5 с). Учитывая высокоскоростной характер исследуемого разреза на больших глубинах, можно предполагать существенным остаточный фон кратных волн по разрезу ОГТ.

Поэтому для изучения палеозойских отложений с целью эффективного подавления кратных волн должны быть созданы и применены специальные системы наблюдений.

Результаты стратиграфической привязки РР волн по данным ПМ ВСП дополнены геосейсмическим моделированием.

.3.2 Цифровое моделирование

Для анализа структуры волновых пакетов, формируемых в условиях тонкослоистого разреза, была построена сводная тонкослоистая скоростная модель среды и выполнено цифровое моделирование волнового поля.

Учитывая, что исследования АК не были по техническим причинам проведены в интервале меловых отложений, для цифрового моделирования использована сводная скоростная модель, составленная по данным АК и ВСП (рисунок 5.13).

Структура волновых пакетов изучалась в различном спектральном диапазоне зондирующих сигналов,при этом реализовано разночастотное моделирование волновых пакетов, частот максимумов и сигналов, свертки которых и соответствующие им волновые картины для нулевых удалений представлены на рисунке 5.14., а, б, где слева дана литолого-стратиграфическая колонка, далее импендантская и скоростная модели, а затем результаты моделирования волновых пакетов при различном спектральном составе зондирующих сигналов.

Последовательное сопоставление различных волновых картин наглядно отображает особенности формируемых волновых пакетов для различных интервалов разреза при соответствующем зондирующем сигнале, с учетом особенностей смещения времени вступления отражений от основных сейсмических границ.

Приведенные результаты моделирования наглядно отображают характер формирования волновых пакетов для интервала триас - палеозойских отложений: в интервале времен 2,6-3,0 с. Очевидно, что выбор спектрального диапазона зондирующего сигнала существенно влияет на характер волнового пакета. Повышение частоты способствует формированию более разрешенной волновой картины для верхней части нефтекумской свиты, но недостаточно для динамического выделения информации в интервале нижней части нефтекумской свиты и палеозойских отражающих границ, динамичное прослеживание которых более уверенно в низкочастотном диапазоне в полосе 5-20 Гц. Это находит своё отображение в моделировании двухмерных представлений в сопоставлении с фрагментами временных разрезов для профиля 068911.

На рисунке 5.15., а, б представлены результаты моделирования для интервала 1,3-3,5 с при разноспектральном представлении зондирующего сигнала (f_мах ~32 Гц и 12 Гц).

На рисунке 5.16 даны фрагменты этих представлений при дополнительной фильтрации разрезов в интервале палеозой - нижнемеловых отложений. Очевидно, что динамика низкочастотного варианта более устойчива, но менее разрешенная, что убедительно говорит о возможной целесообразности представления результативных материалов в разночастотном диапазоне.

Рисунок 5.14 а - Разноспектральное моделирование (от 5-10 до 32 Гц)

Рисунок 5.14 б - Разноспектральное моделирование (от 32 до 100 Гц)

Рисунок 5.15 а - Сопоставление моделированного волнового поля с временным разрезом 068911 (частота максимума сигнала 32 Гц)

Рисунок 5.15 б - Сопоставление моделированного волнового поля с временным разрезом 068911 (частота сигнала 5-20 Гц)

Рисунок 5.16 - Сопоставление разноспектрального представления сейсмической информации палеозой - нижнемеловых отложений

На рисунке 5.17, а, б дано сопоставление результатов двумерного моделирования с фрагментами СОГов, которые подтверждают ранее высказанные положения и подчеркивают значимость и эффективность уровенных наблюдений.

Рисунок 5.17 а - Сопоставление моделированного волнового поля с временным полем СОГ (частота максимума сигнала 32 Гц)

Рисунок 5.17 б - Сопоставление моделированного волнового поля с временным полем СОГ (частота максимума сигнала 5-20 Гц)

.3.3 Прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

Материалы ВСП позволили выполнить прогноз акустической жесткости (Аж) и скоростей продольных волн ниже забоя скважины по наблюдениям из ближнего ПВ. Сводная кривая Аж составлена по результатам обработки записей в интервале глубин 4200-4310 м, перекрывающем вскрытую часть разреза (рисунок 5.18), что позволяет оценить достоверность прогноза и получить детальную скоростную модель среды. Прогнозная кривая скоростей во вскрытой части разреза (глубины 4300-4500 м) в общих чертах согласуется с графиком, построенным по данным АК и ВСП.

В интервале глубин 4600-5500 м выделены пласты со скоростями V_{р пл}, превышающими 6000 м/с, что, очевидно, соответствует плотным породам (карбонатам) палеозойского возраста. По результатам прогноза можно отметить, что в низах разреза уровень значений скоростей и акустической жесткости является сравнительно высоким: V_{р пл} превышает 5600 м/с, а значения акустической жесткости максимальны 16,5-16,7 кг/м²хс.

По полученным данным вертикальный годограф по Р волне был продолжен на 1000 м ниже забоя скважины, т.е. до глубины 5500 м, где средние скорости продольных волн составляют 3270 м/с.

Эти данные представляют практический интерес, так как обеспечивают построение глубинных разрезов и позволяют избежать погрешностей в оценке глубин залегания целевых границ.

Рисунок 5.18 - Прогноз годографа по акустической жесткости ниже уровня наблюдений

.3.4 Связь параметров поляризации с неоднородностями геологического разреза

Поляризация колебаний является пространственно - временной характеристикой волнового поля, тонко реагирующей на все неоднородности геологического разреза, в т.ч. и на нефтегазонасыщение. Частицы среды, охваченные волновым процессом, выходят из состояния покоя и колеблются в пространстве по различным направлениям - траекториям (рисунок 5.20).

Рисунок 5.20 - Траектория движения частиц в плоскости XZ

Параметрами, определяющими траекторию движения частиц, являются угол φ с вертикалью и азимут ω. Наибольший интерес представляет изучение поляризации Р волны, дающей начало всему волновому процессу и регистрируемой в области, свободной от помех.

Для анализа привлекались углы с вертикалью большой оси эллипса во временной и частотной областях, траектории движения частиц в горизонтальных и вертикальных плоскостях, полярные сейсмограммы в отдельных интервалах разреза.

На полученных графиках φ (Н) отмечены существенные изменения углов φ подхода волн вдоль вертикального профиля и выявлена их связь с исследуемым разрезом (рисунок 5.3).

В верхней, наиболее неоднородной части геологического разреза, на графиках φ (Н) наблюдаются значительные скачки углов φ, обусловленные особенностями среды. Поскольку этот интервал не имеет практического значения, он нами не описывается. Основные перспективы связаны с более глубокими отложениями, залегающими на глубинах свыше 2000м.

На продольном профиле (в исследуемом интервале) значения угла φ характеризуются относительной стабильностью, варьируют в пределах до18.

Глубже, вдоль вертикального профиля происходят небольшие изменения, отдельные выбросы достигают 20^0-22, они приурочены к пропласткам песчаников в майкопе. При прохождении Р волны через насыщенные песчаники палеогена наблюдается резкое изменение углов φ, что особенно заметно на графиках, полученных из непродольных ПВ (рисунок 5.21).

На кровле известняков верхнего мела наблюдается разрыв в направлениях смещений, а именно, его уменьшение до 2^0-3, а затем увеличение до 20 для ближнего ПВ и до 100^0-120 - для удаленных. В нижнемеловых песчаниках значения угла φ для ПВ 1 уменьшаются до 0, глубже отмечается рост их значений до 5^0-8, причем наиболее интенсивный в отложениях альба, где I пласт нефтенасыщен.

На продольном профиле, когда первая Р волна подходит сверху, наблюдаемые изменения угла φ обусловлены скоростными особенностями разреза.

Для непродольных вертикальных профилей картина усложняется. Направления смещений в первой Р волне зависят не только от взаимного расположения источника и приемника, но и для градиентных сред - от коэффициента увеличения скорости с глубиной.

Для слоистых сред на границах разреза, где наблюдаются скачки скоростей, кривые φ (Н) претерпевают разрывы. Причем, при переходе от меньшей скорости к большей, направления смещений будут отклоняться от вертикали, а при переходе от большей к меньшей, наоборот приближаться к вертикали.

На участках, примыкающих к границам раздела, где происходит наложение падающих Р и вторичных отраженных РР и PS волн, направления смещений могут отклоняться от указанных закономерностей.

На рисунке 5.21 представлены графики φ(Н) во временной области для одного продольного и 4^х непродольных ПВ.

Верхние 600-700 м характеризуются значениями углов φ, близкими к 90. Участки вертикального профиля, приуроченные к наиболее резким скоростным границам (2570 м, 3560 м), отмечены изменением угла φ, увеличением их значений до 130^0-150 и более.

Закономерность изменения углов φ подтверждается тем фактом, что графики φ(Н) для разных ПВ коррелируются между собой. Глубины практически всех изломов совпадают или близки для всех 5^ти ПВ.

В целом, можно отметить, что направления смещений в Р волне обусловлены акустическими неоднородностями разреза и позволяют выделить даже маломощные слои, сопоставимые с шагом наблюдения в скважине, в частности, слои с относительно пониженными и повышенными скоростями.

Углы подхода были также определены для разных частотных составляющих спектра Р волны, что позволяет ранжировать выделение неоднородностей по разрезу, а именно, маломощные слои лучшим образом проявляются на высокочастотных составляющих спектра колебаний.

В исследуемой части разреза контрастность наблюдаемых положительных аномалий углов возрастает по мере увеличения анализируемой частоты от 15 до 60 Гц (рисунок 5.21, а, б, в, г).

В нижней части разреза наряду с положительными, выделены также отрицательные аномалии, причем наиболее четко это проявляется в интервале глубин 2400-3600 м.

Таким образом, рассмотренные данные иллюстрируют принципиальные возможности расчленения разреза по параметрам поляризации Р волны.

Рисунок 5.21 а - Углы подхода P волн в частотной области (15 Гц)

Рисунок 5.21 б - Углы подхода P волн в частотной области (30 Гц)

Рисунок 5.21 в - Углы подхода P волн в частотной области (45 Гц)

Рисунок 5.21 г - Углы подхода P волн в частотной области (60 Гц)

6. Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ и МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве

Изучение строения околоскважинного пространства, прежде всего, связано с исследованием петрофизических свойств геологического разреза, вскрытого скважиной. Основные параметры, которые используются для этого - скорости продольных и поперечных волн, упруго - деформационные модули среды, поляризация колебаний в сейсмических волнах, поглощения волн, определяемые по первой продольной и прямой поперечной, обменным проходящим и отраженным волнам. Применение поляризационного метода ВСП обеспечило получение независимых характеристик волнового поля. Новые параметры векторного волнового поля - угол смещения с вертикалью, азимут, эллиптичность - тонко реагируют на неоднородности геологического разреза.

Интервальные времена и скорости продольных и поперечных волн позволяют надежно выделить зоны разуплотнения пород, что имеет важное практическое значение для конкретной ситуации Ачикулакской площади. Представленная толстослоистая скоростная модель среды по Р и S волнам достаточно хорошо согласуется с литофациальными особенностями среды. Максимальный скачок пластовых скоростей V_p, как отмечалось выше, приурочен к кровле известняков верхнего мела (1500м/с). Вторая резкая скоростная граница проходит между песчаниками мела и известняками нефтекумской свиты нижнетриасовых отложений, где перепад скоростей продольных волн достигает более 1100м/с. Рассматривая график интервальных скоростей можно сказать, что среда расчленяется на более тонкие слои. Имеющиеся отклонения на графиках V(Н) в толще майкопских глин характеризуют ее как однородную по литологическому составу, за исключением маломощных пропластков, которым соответствуют отдельные выбросы в значениях скоростей.

В тоже время, отложения триаса и палеозоя, несмотря на однотипность литологического состава, представленного на рисунке 5.9, фактически характеризуются существенными изменениями интервальных скоростей, т.е. среда здесь достаточно дифференцирована по физическим свойствам. Такими особенностями характеризуется исследуемый разрез как по скоростям продольных, так и поперечных волн. Упругие параметры, в частности, поглощение также свидетельствует о высокой дифференцированности геологического разреза в интервалах сравнительно мощных пластов.

На графике изменения коэффициента поглощения с глубиной (_{Р эф}) по волне от дневной поверхности до забоя скважины в интервале глубин 2370 - 2600м, охватывающем низы палеогена и верхи верхнего мела, выделяется довольно четко аномалия _{Р эф.} На глубинах 2700 - 3600м на этом графике и вплоть до забоя скважины отмечаются небольшие колебания параметра поглощения, но они по сравнению с аномалиями, отмеченными выше и ниже указанного интервала значительно меньше.

Наиболее яркая аномалия поглощения наблюдается в интервале глубин 3600 - 3850 м, причем к глубине 3600 м приурочено последнее интенсивное отражение на разрезе МОВ ОГТ, что определяет переход от терригенных нижнемеловых песчаников к карбонатам нефтекумского горизонта. Анализ графиков из удаленных непродольных ПВ подтверждает наличие стабильной аномалии поглощения на глубине 2370-2600 м. Отсутствие аномалий поглощения в отложениях нефтекумского горизонта из непродольных ПВ 2, 4, 5, за исключением ПВ 3, свидетельствует о локальности и сложности развития зон разуплотнения пород (рисунок 5.11).

Параметры поляризаций (угол с вертикалью) по Р волне исследованы во временной и частотной областях в диапазоне от 15 до 60 Гц. Наиболее устойчиво значения угла, увязывающиеся с физическими свойствами пород и нефтегазонасыщением, проявляются на частоте 45 Гц. В частности, аномальными значениями угла отмечается нефтенасыщение на глубинах 2330 - 2630 м, изменение свойств майкопских глин по углу  наблюдается так же, как и по параметру поглощения, на глубине 2330 м, находят свое проявление в параметрах поляризации возможное нефтенасыщение в отложениях нижнего триаса, особенно на графиках из - ПВ3 и ПВ4 (рисунок 5.22 а, б, в, г).

Однако наиболее рельефно нефтенасыщение отмечается в независимых упругих параметрах , К - коэффициент Пуассона и в аномалиях энтропии и энтапии, определенных по наблюдениям ПМ ВСП из непродольных ПВ и уровенным профилям СОГ.

По этим наблюдениям получены составные сводные динамические глубинные и временные разрезы продольных (РР) и обменных (РS) волн (рисунок 6.1 а, б, 6.2 а, б), что позволило по кинематическим параметрам одноименных отражений, приуроченных к одним и тем же границам, определить параметр, построить профили _t и схемы изменения параметров _t для целевых интервалов разреза в околоскважинном пространстве. На рисунке 6.3 а, б приведены сводные профили_t , а на рисунке 6.4 схемы распределения параметра_t

Рисунок 6.1 а - Сводный глубинный разрез PP волн

Рисунок 6.1 б - Сводный глубинный разрез PS волн

Рисунок 6.2 а - Сводный глубинный разрез PP волн

Рисунок 6.2 б - Сводный глубинный разрез PS волн

Рисунок 6.3 а - Распределение параметра _t по профилю ВСП 2 230 4 между пачками 1-2, 1-3, 2-3

Рисунок 6.3 б - Распределение параметра _t по профилю ВСП 3 230 5 между пачками 1-2, 1-3, 2-3

Параметр определен для трех целевых интервалов разреза: 1-2 кровля P_g - K_{1 ap}, 1-3 P_g - K_{1 п} и 2-3 K_{1 ap -} K_{1 п} и описывает изменение характера его распределения в околоскважинном пространстве.

Первая схема показывает наличие аномалии величиной выше 0,55 до удалений 400м от ствола скважины в основном, на восточном - юго-восточном и южном направлениях. Редкая система наблюдений не позволяет более детально картировать возможно сложные изменения свойств разреза в околоскважинном пространстве (рисунок 6.4 а).

Большой интервал анализа приводит к сглаживанию аномалий, что подтверждается следующей схемой изменения в интервале P_g - K_{1 п} . Здесь отмечается некоторый рост параметра в южном и юго-восточном направлениях (рисунок 6.4 б).

Рисунок 6.4 а - Схема изменения площадного распределения параметра по 1 - 2(Pg - K1ap)

Рисунок 6.4 б - Схема изменения площадного распределения параметра по 1 - 3(Pg - K1п)

Последняя схема (рисунок 6.4 в) характеризует изменение параметра _t в нижней части нижнемеловых образований - мощностью до 150м. На этой схеме вырисовывается весьма сложная конфигурация распределения параметра, что еще раз убеждает нас в том, что для данных сейсмогеологических условий редкая система наблюдений с последующей интерполяцией недопустима. Здесь необходимо применение плотных схем наблюдений с количеством пунктов взрыва 9-15 и более. Как следует из построенных разрезов и схем выделение аномальных проявлений параметра достаточно уверенное, хотя имеются ограничения, как в плане, так и по глубине и, прежде всего, они связаны с РS волнами и с трудностями учета преломления лучей для РР - волн на очень резких скоростных границах.

Рисунок 6.4 в - Схема изменения площадного распределения параметра по 2 - 3(K1ap - K1п)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований в скважине Ачикулакская 230 получены новые данные.

Изучены волновые поля, выделены из всех ПВ первая продольная Р и прямая S волны, продольные и обменные отражения, определены скорости V_p, V_s и связанные с ними упругие параметры среды - =V_s/V_p и =, тесно связанные с геологическим разрезом.

Выполнен прогноз акустической жесткости и получены данные о скоростях V_p ниже забоя скважины до глубины 5500 м.

Осуществлена надежная стратиграфическая привязка волн, зарегистрированных на дневной поверхности.

Построены временные и глубинные разрезы ВСП ОГТ по РР и РS волнам, которые использованы для совместной интерпретации и построения схем распределения упругих параметров в околоскважинном пространстве.

Технология и методика комплексных непродольных наблюдений ПМ ВСП, СОГ и продольного ВСП позволяет по результатам их обработки и анализа прогнозировать нефтегазонасыщение пород исследуемого разреза и оценить характер их распределения в околоскважинном пространстве.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мирзоян, Ю.Д., Мозговой, В.В. Отчёт о сейсмических исследованиях поляризационным методом ВСП в скважине Ачикулакская №230 (на тарритории ОАО «НК «Роснефть-Ставропольнефтегаз») - Краснодар, фонды ООО «Ингеосейс», 2003.

. Амиров, А.Н. Промысловая сейсмика - сейсмика околоскважинного пространства / А.Н. Амиров, Е.И. Гальперин // Геология и разведка, №7, 1980. - С. 10-15.

. Гальперин, Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование / Е.И. Гальперин. - М.: Недра, 1982. - 344 с.

. Гальперин, Е.И. Поляризационный метод сейсмических исследований / Е.И. Гальперин. - М.: Недра, 1977. - 277 с.

. Проект поисков залежей УВ в палеозойских отложениях Ачикулакской площади. - Ставрополь, фонды ОАО «Роснефть - Ставропольнефтегаз», 2002.

. Курочкин, А.Г., Борисенко, Ю.Д., Калайдина, Г.В. Проведение обработки и интерпретации материалов сейсморазведки 2D наблюдений с целью прямого прогнозирования углеводородонасыщения в интервале палеозойских отложений Ачикулакской площади. - Краснодар, фонды ООО «Ингеовектор», 2002.