Курсовая работа (т): 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: