Вертикальное сейсмическое профилирование

Вертикальное сейсмическое профилирование

Оглавление

Введение

Применение метода вертикального сейсмического профилирования

ВСП и возможности повышения эффективности наземных наблюдений

Возможности ВСП на этапе разведки и эксплуатации месторождений

Аппаратура ВСП

Методика проведения ВСП

Условия возбуждения

Возбуждение P волн

Возбуждение S волн

Системы наблюдений

Волновая картина при работах ВСП

Предварительная обработка материалов ВСП

Пример обработки данных ВСП

Заключение

Список литературы

Введение

Вертикальное сейсмическое профилирование - это метод геологического исследования скважин, использующий источники упругих колебаний. Основоположником и создателем технологии метода ВСП является советский ученый Е.И. Гальперин, разрабатывающий эту тематику в СССР, начиная с 60-х годов. За первые 10 лет развития ВСП стало главным методом сейсмических наблюдений в скважине. Этот метод является основным методом экспериментального изучения сейсмических волн в реальных средах. Высокая эффективность метода, большое практическое значение, оперативность и наглядность получаемых результатов определило его широкое применение. Для решения таких задач, как увеличение глубинности, детальности и точности исследований, изучения сложно построенных сред, проблема прогнозирования разреза, включающая в себя прогноз наличия коллекторов, продуктивных отложений, генезиса месторождений и картирование интиклинальных ловушек, прогноз физико-механических свойств разреза, наличия зон аномально высоких пластовых давлений, был создан метод ПМ ВСП. Этот метод является модификацией метода ВСП, основанный на совместном использовании волн разных типов, одновременно возбуждаемых единым источником и образовавшихся на неоднородностях разреза.

Применение метода вертикального сейсмического профилирования

При оценке раведочных возможностей Вертикального сейсмического профилирования(ВСП) необходимо рассмотреть два основных направления применения ВСП:

повышение эффективности наземных наблюдений;

изучение околоскважинного пространства.

ВСП и возможности повышения эффективности наземных наблюдений

Изучение условий возбуждения. ВСП позволяет количественно оценить параметры (частотный спектр, интенсивность, направленность, и др.) различных типов источников, взрывных и не взрывных, с целью выбора оптимальных условий возбуждения и управления формой и спектром взрыва, а также эффективность различных способов группирования взрывов и единичных возбуждений в различных схемах накапливания.

Изучение скоростного разреза. При ВСП скорости продольных и поперечных волн могут быть определены по вертикальным годографам не только прямых, но и отраженных восходящих и падающих продольных, обменных и поперечных волн, многократно пересекающих исследуемую толщу. Это позволяет существенно увеличить детальность расчленения разреза, а также ВСП позволяет определять значения скорости в любом наклонном направлении.

Выявление отражающих горизонтов. Наблюдения ВСП непосредственно на больших глубинах позволяют выявить отражающие горизонты и тем самым оценить перспективы сейсморазведки.

Стратиграфическая привязка сейсмических горизонтов. При наземных наблюдениях стратиграфическая привязка носит условный характер, и мы можем только выделить границу раздела двух сред. Стратиграфическая привязка волн является одной из основных задач ВСП.

В толстослоистых средах для стратиграфической привязки достаточно по наблюдениям вблизи границы отождествить фазы прямой и отраженной волн и найти глубину общей точки годографов этих фаз. Для тонкослоистых сред выделяют в разрезе пачку слоев или интервала глубин, соответствующего данной суммарной волне. Так как отражения от каждого слоя из некоторой пачки суммируются и проявляются на сейсмограмме в виде единой отраженной волны.

Вертикальные синтетические сейсмограммы. Они позволяют расчленять волновое поле и изучать различные волны раздельно. Сопоставление расчетных и наблюденных сейсмограмм позволяет выделить основные кратнообразующие границы, изучить кинематические характеристики и области существования кратных волн и их влияние на волновое поле.

Увеличение глубинности исследований. При оценке возможности увеличении глубинности исследований непосредственными наблюдениями на максимально доступных глубинах выявляются отраженные волны, связанные с границами, расположенными в толщах, представляющих геологический интерес, и определяют их параметры. После выявляются причины, мешающие прослеживанию волн от глубоких границ на наземных сейсмограммах.

Применение данных ВСП для деконволюции материалов наземных наблюдений.

Эффективность деконволюции существенно зависит от исходного импульса, по которому рассчитывается оператор фильтра. Использование импульса прямой падающей волны, наблюдаемой при ВСП, в качестве исходного импульса для деконволюции показывает перспективность такого подхода для наземных наблюдений вблизи скважины.

Оценка возможностей сейсморазведки в конкретной геологической ситуации и выбор оптимальной методики наблюдений. Наблюдения во внутренних точках среды в непосредственной близости от отложений, представляющих геологический интерес, позволяют определить параметры всех связанных с ними волн и подобрать наиболее эффективные условия возбуждения. Данные ВСП позволяют критически оценить результаты сейсмических работ прошлых лет.

Физическое обоснование прогнозирования геологического разреза при наземных наблюдениях. Влияние на волновое поле различных неоднородностей разреза и. особенно, залежей углеводородов при наблюдениях ВСП значительно сильнее, чем при наземных наблюдениях, при которых все эффекты влияния оказываются более сглаженными.

Изучение рыхлых отложений акваторий и шельфов. Опыт применения ВСП в акустическом диапазоне частот его высокую эффективность при инженерно-геологическом изучении акваторий и поисках морских россыпей. ВСП на аккустических частотах позволяет существенно увеличить достоверность результатов сейсмоакустических наблюдений на акваториях, оценить реальные возможности метода непрерывного горизонтального профилирования, оптимально выбрать параметры аппаратуры и методику наблюдений, осуществить стратиграфическую привязку волн и определить скорости, произвести литолого-стратиграфическое расчленение водонасыщенных отложений шельфа и построить геологосейсмоакустический разрез.

Возможности ВСП на этапе разведки и эксплуатации месторождений

Задачи ВСП на этапе разведки можно разделить на структурные и литолого-стратиграфические.

Структурные задачи. К структурным задачам относится изучение структурных особенностей объекта; картирование границ и определение элементов их залегания, в том числе не вскрытых скважиной; определение характера залегания слоев и картирование зон выклинивания; установление структурных этажей; выявление и трассирование тектонических нарушений и определение амплитуды нарушений.

Литолого-стратиграфические задачи. Решение литолого-стратиграфических задач определяется возможностями изучения физических свойств пород в околоскважинном пространстве.

Основной геологической задачей является изучение залежей, что подразумевает: выявление залежи, вскрытой скважиной, но не обнаруженной при испытании скважины; прогнозирование залежи, не вскрытой скважиной, но расположенной в ее окрестности; изучение фациальных, литологических и стратиграфических особенностей разреза; изучение самой залежи - определение ее размеров, объема, контуров, геометрии залежи в мескважинном пространстве; изучение целостности залежи и выявление тектонических разрывов; изучение коллекторских свойств, и особенно пористости; определение положения контактов; оценка запасов на начальном этапе; выявление зон аномально высоких пластовых давлений и определение давлений. Все эти задачи могут решаться ВСП на ранних этапах подготовки залежи к эксплуатации.

К технологическим задачам относится: изучение физико-механических свойств разреза с целью прогнозирования буримости и выбора режима бурения, в частности определение глубин горизонтов с резко меняющимися физико-механическими свойствами; своевременное выявление зон АВПД и определение давления с целью выбора необходимой технологии бурения; определение в пространстве забоя бурящейся скважины, а также управление направленным бурением и ориентирование стволов скважин в процессе бурения.

Прогнозирование разреза глубже забоя скважины. Прогнозирование разреза глубже забоя скважины в процессе бурения позволяет своевременно выявлять хоны повышенного давления(АВПД) и соответственно применять необходимую технологию вскрытия горизонтов. А также своевременное обнаружение того, что бурящаяся скважина находится вне контура залежи, позволяет прекратить бурение. Кроме того интересно изучение разреза глубже забоя скважины, достигшей проектной глубины.

Основными задачами на этапе эксплуатации являются: определение газожидкостных контактов и изучение изменения их положения в процессе эксплуатации, особенно при применении методов законтурного и внутриконтурного обводнения; изучение контуров залежи в процессе эксплуатации месторождения; определение изменений свойств пластов в процессе бурения и эксплуатации; управление заводнением пластов; оценка эффективности различных способов пластов в процессе бурения и эксплуатации; управление заводнением пластов; оценка эффективности различных способов воздействия на пласт; контроль за целостностью залежи; контроль за изменением давления в залежи; планирование добычи.

Аппаратура ВСП

Аппаратура ВСП по своим сейсмическим параметрам и электрическим характеристикам в принципе мало отличается от аппаратуры, применяемой при наземных наблюдениях. Основные отличия связаны со спецификой наблюдений в глубоких скважинах в условиях высоких температур и давлений. В этих условиях большое значение имеют надежность и хорошие технические характеристики каналов.

При проведении работ прямого ВСП источник упругих колебаний располагается на поверхности, а приемники располагаются в скважине.

Рассмотрим скважинную аппаратуру.

Глубинная аппаратура может быть двух видов, в зависимости от типа разделения каналов:

Аппаратура с проводным разделение каналов

Аппаратура с преобразованием спектра частот

Основными характеристиками глубинной аппаратуры, является ее канальность, способ передачи информации и система прижима к стенке скважины. В наше время аппаратура содержит трехточечныый или шеститочечный зонд. Рассмотрим пример регистрирующей системы, состоящей из трехточечного трехкомпонентного зонда, от компании Schlumberger - “Combinable Siesmic Imager”, рис.1.

.

Рис.1. Combinable Seismic Imager.

Каждый модуль в таком зонде содержит, в зависимости от модификации ВСП, один или три регистрирующих геофона(датчик смещения). В случае проведения обычного ВСП в модуле присутствует только один вертикальный геофон. В случае ПМ ВСП в каждом модуле находятся три геофона (вертикальный приемник и горизонтальные приемники), для регистрации всех трех компонент поля упругих колебаний, как в аппаратуре, представленной на рисунке 1. Зонд также может содержать гидрофоны(датчик давления). Обычно, расстояние между моделями зонда выбирается 20м или 10м. Каждый зонд имеет систему крепежа и телеметрическую систему для передачи информации на поверхность. Рис.2.

Рис.2. Схема модуля зонда.

Аппаратура, представленная на рисунке 1, это пример аппаратуры с проводным разделение каналов. Но кроме этого разработаны системы с временным разделение каналов с использование время-импульсной модуляцией и системы с амплитудно-частотной модуляцией. Такая аппаратура, в основном, представлена 6- и 12-канальными зондами.

В случае обычного ВСП когда в зонде располагаются только датчики, для регистрации Z-компоненты, их пространственная ориентация очевидна. Но в случае методики ПМ ВСП существует несколько вариантов их расположения. Широкое распространение на практике получили трехточечный четырехкомпонентный(симметричная установка) и четырехточечный трехкомпонентный зонды(XYZ установка).

В скважинных снарядах в настоящее время применяется два типа установок: XYZ и симметричные. Для расстановки XYZ все приемники взаимоперпендикулярны, причем горизонтальные датчики располагаются в горизонт, и азимуты разных модулей зонда отличаются на 90○. Установки XYZ обладают недостатками, к которым в первую очередь относится трудность контроля идентичности характеристик горизонтального и вертикального сейсмоприемников установки и полярности каналов, а также необходимость применения в одной установке сейсмоприемников разных типов (горизонтальные и вертикальные).

Симметричные установки состоят из трех взаимно перпендикулярных сейсмоприемников, оси которых наклонены к горизонту под углом 35○, а азимуты соседних модулей зонда отличаются на 120○. Симметричные установки позволяют в полевых условиях контролировать идентичность каналов как на земной поверхности, так и в скважинах. На поверхности контроль может быть осуществлён регистрацией сигналов сейсмоприемниками, совмещенными в одном азимуте, или при развернутых сейсмоприемниках регистрацией удаленных сигналов, когда первая продольная волна подходит к земной поверхности вертикально и сейсмоприемники установки должны регистрировать ее идентично. В скважине контроль осуществляется по записи прямой продольной волны, возбуждаемой у устья скважины.

В случае использования симметричной установки иногда регистрируется 4-я составляющая Z колебаний, для применения непрерывного сейсмического контроля. Идентичность Z составляющей, полученной при прямой регистрации и в результате суммирования сигналов трехкомпонентной установки, свидетельствует об идентичности каналов.

Прижимные устройства могут одновременно решать несколько задач: обеспечивать надежный контакт прибора со стенкой скважины; устранять паразитные резонансы, связанные с контактом снаряд-скважина; подавлять кабельные волны путем ослабления кабеля; существенно ослаблять на записи гидроволны.

При ВСП обычно применяются обычно электродинамические серийные сейсмоприемники, параметры которых определяются задачами исследований и условий наблюдений. Изучение динамики прямых волн и механизма из поглощения в реальных средах выполняется в широком диапазоне частот от 5 до 500 Гц. Для изучения отраженных волн, а также в рудной сейсморазведке применялись электродинамические сейсмоприемники с собственной частотой колебаний от 10 до 30 Гц. С целью увеличения чувствительности применяется группирование нескольких сейсмоприемников на канал. Помимо датчиков смещения при работах ВСП опробовались датчики давления, свободно плавающие в глинистом растворе, не будучи прижатыми к стенкам скважины. При использовании датчиков давления часть записи сильно искажается большим числом интенсивных гидроволн, распространяющихся по столбу жидкости, что ограничивает возможности анализа волнового поля. Также датчики давления, обладая сферической диаграммой направленности, регистрируют волны разных типов и исключают возможность селекции волн по поляризации.

В качестве наземной аппаратуры используются серийные станции, оснащенные системой коммутации головок. Для работы с многоточечными зондами применяются специальные наземные станции, обеспечивающие управление зондом, демодуляцию и прямую регистрацию сигналов. При работах ВСП с изучением динамики волн особое значение имеет динамический диапазон аппаратуры. Для получения неискаженной записи необходими иметь аппаратуру с диапазоном до 120 дБ.

Методика проведения ВСП

Применение метода прямого вертикального сейсмического профилирования, который рассматривается в данной курсовой работе, подразумевает собой:

расположение источника, удаленного от устья скважины, возбуждения упругих колебаний на поверхности;

расположении приемников на разных глубинах в скважине;

Рис. 3. Схема расположения приемников и источников.

Условия возбуждения

Поскольку для отработки одного профиля необходимо проведения большого числа взрывов. То для получения хороших материалов ВСП главным является постоянство условий возбуждения. Поэтому следует учитывать влияние различных факторов на условия возбуждения. Таких как, глубины и массы заряда, литологии в месте взрыва. В методе ВСП широко используются P и S волны при обработке, для достижения разных целей. Поэтому рассмотрим возбуждение эти волн в отдельности, поскольку механизм их распространения различен, а в следствие и условия возбуждения.

Возбуждение P волн

Сильное влияние глубины взрыва на условия возбуждения определяется тем, что с изменение глубины взрыва изменяется литология пород, а также расположение заряда по отношению к неоднородностям разреза. Поскольку при работах ВСП взрывы производят в верхней, неоднородной части разреза. То все эти неоднородности преобразуют простой импульс, образовавшийся в источнике в сложный цуг падаюших волн. Неоднородность разреза может быть обусловлена литологией, различной степенью влагонасыщенности, т.е. различием акустических жесткостей. Наличие влагонасыщенных слоев приводит к образованию отражающих горизонтов.

Расположение заряда относительно неоднородностей, оказывает решающее влияние на форму падающей волны. Взрыв под ЗМС, представленной тонким слоем, приведет к интерференции кратных отраженных волн. Приближение заряда к подошве ЗМС уменьшает интерференционных характер прямой волны, но не всегда его устраняет полностью, так как на прямую волну, распространяющуюся в глубь среды, влияют как волны, отраженная от верхней границы слоя, так и волны, образующиеся внутри слоя.

Рис. 4. Изменение формы прямой волны в зависимости от изменения h.

На рис. 4 приведен пример изменения формы падающих волн в зависимости от расположения источника по отношению к ЗМС. На сейсмограммах отдельных участков вертикального профиля видно, что при переходе от взрывов в ЗМС (h=48м) к взрывам под ЗМС (h=56м) заметно увеличились частота и разрешенность записи.

Также сильное влияние на условия возбуждения оказывает литология пород, в которых происходит взрыв и от которых в первую очередь зависит частотный состав импульса. При взрывах в твердых породах спектры волн более высокочастотные, чем при взрывах в пластических породах. При увеличении скорости волн в среде, где производится взрыв, преобладающая частота импульса возрастает, а длительность уменьшается. Литология влияет также на сохранение условий возбуждения при повторных взрывах. При взрывах в песчано-глинистых породах форма записи после первых 304 взрывов устанавливается и в дальнейшем хорошо сохраняется. При взрывах в жестких породах повторяемость записи значительно хуже, и с увеличением массы заряда стабильность условий возбуждения быстро нарушается.

Также в зависимости от массы заряда зависит форма первого импульса и форма начальной части сейсмограммы. С увеличением массы заряда в 1000 раз в одних условиях может амплитуда импульса увеличиться на два порядка, а форма записи практически не измениться. А может и что увеличение массы заряда в 100 раз при других условиях обуславливает более сложный цуг падающих волн в начальной части сейсмограммы, но не изменить амплитуду этой волны. С увеличением массы заряда может изменяться также направленность источника и происходит перераспределение энергии между продольными и поперечными вонами. Эффективность работы с малыми источниками обуславливается еще тем, что разрушения скважины меньше, чем при больших зарядах. В этоге повторяемость записи выше. При ВСП масса заряда подбирается прямыми наблюдениями на больших глубинах. Взрывы в скважинах большого диаметра (200-500мм) при повторных взрывах сохраняются спектральные характеристики прямых волн при большом числе взрывов.

Возбуждение S волн

Для возбуждения S волн необходимо создать поле напряжений, в котором отсутствует центральная симметрия. Такое поле можно создать:

направленными воздействиями ( ударами и взрывами);

группированием источников.

Использование взрывного источника, для возбуждения S волн, позволяет возбуждать более интенсивные поперечные волны, которые, однако, оказываются более длительными и сложными. При наблюдениях в скважинах от ударов регистрируется, как правило, значительно меньше волн-помех, чем от взрывов. Направленность взрывного источника сильно зависит от среды, в которой производят взрывы. В глинистых породах направленность взрывного источника не устепает ударному источнику. Однако в песках взрывной источник обладает значительно меньшей направленностью, чем ударное возбуждение. При обычно применяемых в сейсморазведке источников типа сосредоточенного взрыва в скважине возбуждаются достаточно интенсивные волны S. Это связано с так называемой естественной направленностью, которая обусловливается сильными градиентами упругих свойств пород в окрестности взрыва. Естественная направленность наиболее резко проявляется при взрывах в сухих грунтах. Но и в увлаждненных грунтах возбуждаются волны.

В отличие от продольных волн, зависимость формы возбуждаемых колебаний от условий возбуждений изучена недостаточно.

Системы наблюдений

Наиболее широкое применение в ВСП нашли системы с перемещающимися сейсмоприемниками при фиксированном положении одного или нескольких пунктов возбуждения. Также, для решения не которых задача применяются системы с перемещающимися источниками при фиксированных глубинах сейсмоприемников.

Введем необходимые термины, для дальнейшего использования. Продольный вертикальный профиль принимается профиль отработанный из ПВ расположенного на линии профиля. Непродольный вертикальный профиль - это профиль, отработанный из ПВ, смещенного с линии профиля.

Линейная система представляет собой вертикальный профиль, продольный или непродольный, отработанный из одного ПВ.

Плоская система состоит из вертикального профиля, отработанного из серии пунктов взрыва, расположенных на земной поверхности вдоль линии, проходящей через устье скважины, а расстояние между ПВ обеспечивает корреляционное прослеживание волн, возбуждаемых из соседних ПВ, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях на различных уровнях.

Пространственная система состоит из вертикального профиля или отдельных его интервалов, отработанных их серии ПВ, расположенных в различных азимутах по отношению к устью скважины, в том числе по профилю, не проходящему через устье скважины.

Детальность системы определяется расстоянием между точками наблюдений вдоль линии профиля и между пунктами взрыва на земной поверхности. Шаг между приемниками вдоль вертикального профиля определяется теми же критериями, что и при наземных наблюдениях. Для уверенной корреляции волн сдвиг фаз колебаний между записями в соседних точках не должен превышать примерно  периода.

Системы наблюдений при работах МОВ. В случаях, когда на наземных сейсмограммах в нужном интервале времен регистрируются устойчивые регулярные волны, задачи ВСП сводятся к определению их природы и стратиграфической привязки. Особое значение здесь имеет выделение однократных волн среди различного типа кратных отложений. Когда на наземных сейсмограммах регулярные волны не прослеживаются или прослеживаются недостаточно устойчиво, ВСП проводится для изучения отражающих свойств границ, представляющих геологический интерес. Для решения данных задач основной системой является линейная система наблюдений по продольному вертикальному профилю, где область интерференции отраженных волн с прямой волной самая короткая и волны лучше всего разделяются во времени. При нормальном падении волны на границы волновая картина - наиболее проста и легко поддается расчетам. В этом отношении материалы наблюдений по продробному вертикальному профилю могут представлять особый интерес для динамической обработки и прогнозирования разреза глубже забоя скважины.

Если отраженные волны выявлены при наблюдениях в непосредственной близости от границ, то ставится задача изучения причин из плохой корреляции на наземных сейсмограммах и выбора оптимальной системы наблюдений. Для решения этих задач необходимы непродольные вертикальные профили. Эти профили необходимы для изучения интенсивности отраженных и запредельно-отраженных волн в зависимости от угла падения. Наблюдения по непродольным профилям используют для определения кинематических(лучевые скорости, схема кратности, функции запаздывания кратных волн) и динамических характеристик сейсмических волн, а также для выбора оптимальных параметров системы ОГТ.

При работах КМПВ ВСП. Этот метод используют для определени природы волн и выявления в разрезе преломляющих горизонтов, наблюдения ВСП выполняются по непродольным вертикальным профилям. Подобная система наблюдений позволяет изучить характеристики волн, образующихся в среде, при самых различных углах падения волн, а также закономерности изменения волнового поля, с расстоянием.

При изучении ВЧП. Неоднородность ее строения и исключительная сложность волнового поля, свзяанные с сильными границами раздела, малыми значениями скоростей и большим количеством различных по природе волн, обуславливают трудности задачи и необходимость очень детальных площадных систем наблюденей.

Для изучения ВЧР и связанного с ней волнового поля применялись комбинированные системы наблюдений, состоящие из одного или нескольких вертикальных профилей и семейства уровенных профилей с шагом наблюдений до 5 и даже 3 м., позволяющих прослеживать основные группы волн как на земной поверхности, так и на различных уровнях. Такие системы позволяют оконтуривать области существования групп волн и строить для каждой волны поле времен. При изучении сложно построенных сред в условиях крутонаклонных границ, где не соблюдается осевая симметрия, используются пространственные системы.

Волновая картина при работах ВСП

Запись данных ВСП содержит восходящие и нисходящие P и S волны, помимо этих волн присутствуют волны распространяющиеся по стволы скважины и в жидкости. На рисунке 5 можно выделить все типы этих волн. Синим выделена гидроволна, с характерной скоростью распространения 1500 м/c и она же отраженная от забоя скважины. Помимо этого может присутствовать отраженные гидроволны от проницаемых и пористых зон в разрезе. Красным выделена прямая волна, которая распространяется напрямую от источника к приемнику. Эти волны являются помехами и которые впоследствии подавляют, для предоставления качественных данных. Поле полезных ( восходящих P волн) выделено зеленым цветом. Эти волны образованны в результате отражения падающей волны от границ реальной среды. На начальных глубинах выделяется высокочастотная помеха, которая, по-видимому, связана с плохой цементацие скважины.

Рис. 5. Волновая картина.

Предварительная обработка материалов ВСП

Для изучения отдельных волн и определения их природы требуется уверенное выделение и прослеживание волн на сейсмограммах ВСП. Поэтому основным этапом обработки данных ВСП является выделение и прослеживание регулярных волн. Сложность волнового поля при ВСП, обусловлено интерференцией падающих и восходящих волн, а также большой длительностью колебаний. Поэтому основой целью предварительной обработки является увеличение отношения сигнал/помеха, улучшению условий корреляции волн по вертикальному профилю, разделение волн и повышение разрешенности записи. При ВСП применяются способы селекции волн по параметрам, характеризующим волновое поле: частоте, кажущей скорости и поляризации. Рассмотрим эти виды селекции волн.

Частотная фильтрация.

При ВСП регистрируется широкий частотный диапазон волн, что обуславливает эффективность частотной селекции.

Для повышения разрешенности записи существенное значение имеет предсказывающая деконволюция(обратная фильтрация), позволяющая восстановить входной сигнал по известному выходному сигналу и импульсной реакции фильтра. Эффективность обратной фильтрации существенным образом зависит от правильности выбора исходного сигнала, принятого для вычисления оператора обратного фильтра при ВСП. Иногда в качестве исходного импульса принимается сложный цуг, включающий также и волны-спутники и связанные с ними отраженные волны.

Если обратная фильтрация восстанавливает весь частотный диапазон, то корректирующая фильтрация, являющаяся разновидностью обратной фильтрации, восстанавливает частотный состав записи в заданной полосе частот.

Для обнаружения слабых сигналов на фоне нерегулярных помех применяется согласующаяся фильтрация (F-k фильтрация). Если отраженные восходящие волны в несколько раз слабее падающих, то обратная фильтрация эффективнее после разделения волн по направлениям распространения. Возможность разделения падающих волн и восходящих при ВСП позволяет повысить эффективность обратной фильтрации.

Селекция по кажущейся скорости.

Эта методика разделения волн позволяет на первых этапах обработки эффективно разделить падающие и отраженные волны. На последующих этапах обработки селекция по кажущейся скорости применяется для разеделения восходящих волн разных типов и волн, связанных с различными границами. Когда кинематические параметры восходящих волн и падающих волн существенно отличны и известны, можно эффективно их разделять. Если же спектры частот и кинематические параметры полезных волн и волн-помех близки или перекрываются, для разделения волн целесообразно использовать веерную фильтрацию.

Увеличение амплитуды полезного сигнала можно достичь вычитанием помех. Вычитание помех, отличающихся от полезных волн кажущимися скоростями обладает большой помехо устойчивостью и позволяет выделять волны заданного направления при непрерывной обработке материалов в условиях меняющегося поля помех. Эта процедура состоит из формирования записи волн-помех, восстановления исходной записи и вычитания записи волн-помех из исходной записи. Вычитание пакетов волн является эффективным средством разделения полей падающих и восходящих волн.

Регулировка амплитуд.

На полевых материалах амплитуда прямой волны и амплитуда отраженных волн меняются от трассы к трассе. Это происходит из-за того, что геометрическое расхождение сейсмической волны есть функция, обратно пропорциональная радиусу сферической волны. При использовании продольного ВСП, волны движутся вертикально, и мы можем принять, что падающая и отраженная волна распространяются вдоль одного луча.

Рис. 6. Распространение волн для продольного ВСП и годограф прямой и отраженных волн.

В рамках распространения этой модели могут быть вычислен коэффициент усиления отраженных волн.

Если пункт взрыва ВСП существенно удален от устья скважины, в случае непродольного ВСП, то для расчета радиуса расхождения сейсмической волны используется приведенный к вертикали годограф, полученный по ближайшему к скважине пункту взрыва. А расчет лучей и времен пробега выполняется в рамках модели средних скоростей.

Пример обработки данных ВСП

В рамках обучения обработки данных вертикального сейсмического профилирования, использовались данные Ковыктинского газоконденсатного месторождения. Ковыктинское газоконденсатное месторождение расположено на юге Сибирской платформы в пределах Ангаро-Ленской ступени.

Наблюдения ВСП проводились из одного ПВ, удалённого от устья скважины на расстояние 36,6 метра, азимут 188º, превышение - минус 1,46.

Рис. 7. Относительное расположение ПВ от устья скважины.

Для создания благоприятных условий возбуждения с водной укупоркой была пробурена взрывная скважина глубиной 9 метров. Для осуществления взрывов использовались шашки прессованного тротила весом 0,5 кг Параметры (глубина заложения 7 метров и вес заряда 0,5 кг) выдерживались в процессе всей работы. ВСП выполнялось на глубину 3250 метров. Объём наблюдений составил 109 взрывов без учёта контрольных.

Регистрация сигнала осуществлялась аппаратурно-методическим комплексом для скважинной сейсморазведки АНЦ-ВСП-3-48 производства АО НПП «ВНИИГИС» (г. Октябрьский), включающий цифровой трёхкомпонентный трёхприборный зонд с управляемыми прижимами и наземный регистратор на базе персонального компьютера.

Граф обработки.

После стандартных операций ввода данных и присвоения геометрии, я использовал такие методы, как обратная фильтрация, регулировка амплитуд, частотная фильтрация, вычитание поля волн-помех.

Рассмотрим эти процедуры по порядку. В начале я использовал стандартную процедуру для регулировки амплитуд путем введения поправки за сферическое расхождение фронта волны и использования автоматического усиления, для лучшей визуализации сейсмограммы.

Далее, чтобы избавиться от кратных волн прямой волны, я использовал обратную фильтрацию. Предварительно определив форму начального импульса по прямой волне.

Рис. 8. Форма импульса источника.

В результате применения обратной фильтрации удалось значительно подавить кратные волны. Мы можем в этом убедиться сравнив рисунок 9 с рисунком 10.

Рис. 9. Сейсмограмма ВСП до применения дековолюции.

Рис. 10. Сейсмограмма ВСП после применения дековолюции.

В общем виде процедура выделения отраженных волн заключается в постановке годографа волны-помехи (любой волны, отличной от отраженной), выведении годографа волны-помехи на вертикаль статическими поправками и последующем вычитании этой волны из волнового поля двумерным пространственным фильтром, введении обратных статических поправок.

С помощью двумерного фильтра 2D Spatial Filtering я вычел поле падающих P-волн. Для подавления высокоамплитудных локализованных помех-выбросов пользуемся модулем Burst Noise Removal. Далее воспользуемся модулем Bandpass Filtering для того, чтобы применить к данным полосовую фильтрацию в широкой полосе частот 5-10-125-200 Гц и применили Trace Bottom Muting чтобы отрезать ненужные шумы. В результате применения этих процедур была получена сейсмограмма на рисунке 11.

сейсмическое профилирование эксплуатация месторождение

В результате данного графа обработки удалось избавиться от волны-помехи( нисходящей P-волны) , подавление кратных волн и выделение отраженных волн. Но не удалось избавиться от гидроволны и недостаточно сильно подавлены кратные отраженные волны, но мы можем выделить отражения от реальных отражающих границ.

Заключение

ВСП применяется для решения широкого круга задач, которые можно разделить на две группы: задачи, связанные с увеличение эффективности наземных наблюдений, и задачи изучения околоскважинного пространства. С помощью ВСП при изучении околоскважинного пространства решаются структурные и литолого-стратиграфические задачи. Возможности ВСП при изучении околоскважинного пространства существенно расширили роль сейсморазведки в общем комплексе геологоразведочных работ и позволили не ограничивать сейсмические исследования традиционными для них этапами поиска и разведки и эксплуатации месторождений. Для ВСП характерно: широкое комплексирование с другими видами гоефизических исследований в скважинах и тесное комбинирование с бурением. Особое значение имеет прогнозирование разреза ниже забоя скважины в процессе бурения. Метод ПМ ВСП привел к созданию нового направления - промысловой сейсмики или сейсмики околоскважинного пространства.

Список литературы

Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование. М., Недра, 1982. 344с.Luc Mari. Well seismic surveying. University of Lausanne. 43p.

Шевченко А.А. Скважинная сейсморазведка. М., РГУ нефти и газа, 2002. 129с.

Л. Хаттон Обработка сейсмических данных. М., МИР, 1989. 214с.