Исследование и развитие поляризационного метода вертикального сейсмического профилирования на акваториях

Рис. 17. Сопоставление структурных построений до переобработки и после переобработки материалов МОВ ОГТ

Отложения вышележащего верхнепермско-триасово-юрского структурного этажа мощностью 4200м имеют простое строение. Углы наклона слоев на крыльях 3-4°. В юрских отложениях намечается ряд отражений, возможно, указывающих на косую слоистость в юго-западном блоке. Верхняя граница структурного этажа представляет собой границу размыва. По поведению горизонта B(J₃) в верхнеюрских породах можно предположить выпадение в разрезе части отложений верхней юры (пикеты 620-740). Выше с угловым и стратиграфическим несогласием залегают нижнемеловые и четвертичные отложения самого верхнего структурного этажа общей толщиной 1100м. На профиле 02, пересекающем по большой оси Северо-Кильдинскую структуру в ее сводовой части в направлении с ЮЗ на СЗ, также выделяется четыре структурных этажа. Самый нижний из них освещен наиболее полно, в нем выделено и прослежено до 5-6 отражающих горизонтов, характеризующих строение наиболее перспективной части геологического разреза. По всем этим горизонтам довольно уверенно наблюдается подъем слоев к своду Северо-Кильдинской структуры. В районе ПК 127-132 поведение отражающих границ осложняется разрывным нарушением, которое прослеживается до отложений верхней юры. Амплитуда вертикальных перемещений 50м в верхней части разреза, 300-500м в нижней. В нижней части разреза отложения ордовика и среднего-нижнего девона отличаются от вышележащих пород резкими угловыми несогласиями. Отложения верхнего девона (отражающая граница Д₃) залегают в целом согласно вышележащем породам.

На построенной структурной карте по уточненным данным (рис. 17) горизонт Р(Iа) залегает на 350-400м глубже относительно первоначальных построений. Кроме того, здесь отмечается смещение свода структуры. Наличие приподнятого блока оказало существенное влияние на характер залегания вышележащих отложений и обусловило возможность образования структурно-литологических ловушек в области сочленения блоков. Выявленная аномалия в виде «яркого пятна» в карбонатах перми-карбона приурочена к этой зоне, и свидетельствуют о ее перспективности на обнаружение продуктивных залежей.

Таким образом, применения ВСП обеспечило не только надежную стратиграфическую привязку волн, но и определило необходимость переобработки материалов МОВ ОГТ на исследуемой и сопредельных площадях для получения более надежных и достоверных сведений о геологическом строении западной части Арктического шельфа.

4.1.3 Прогноз параметров залежи на Штокмановском газоконденсатном месторождении [59, 71]

На крупнейшем газоконденсатном Штокмановском месторождении выявлено существенное влияние неоднородностей геологического разреза на регистрируемое волновое поле как по наблюдениям ВСП, так МОВ ОГТ. Применение специальной обработки, основанной на использовании нуль-фазовой статистической деконволюции, суммирование по временным полям и РНП позволили повысить разрешенность сейсмической записи на материалах МОВ ОГТ и выделить горизонтальные отражающие площадки от зеркальных контактов флюидов (ГВК). На основе детального анализа материалов ГИС, ВСП и морской сейсморазведки МОВ ОГТ определены подсчетные параметры, контуры газонасыщения и построены прогнозные схемы изменения толщины продуктивных горизонтов и их коэффициентов пористости, что позволило оптимизировать объемы морского разведочного бурения.

Литолого-петрофизическая характеристика разреза. Основные продуктивные пласты Ю₀ и Ю₁ исследуемого месторождения характеризуются неоднородностью строения и значительной дифференциацией петрофизических параметров. Продуктивный пласт Ю₀ сложен мелкозернистыми и слабоглинистыми песчаниками. На каротажных диаграммах в этих пластах выделяются плотные прослои, толщиной до 0,7-1,2м, терригенно-карбонатных пород. К подошвенной части продуктивных пластов увеличивается доля алевролитов и глинистой фракции, ухудшающих фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) разреза. Продуктивный пласт Ю₁ представлен преимущественно песчаниками мелкозернистыми и алевролитами. Плохая отсортированность пород обусловлена присутствием зерен гравийной размерности и прослоями галечного конгломерата толщиной до 0,5м. Прослои конгломерата залегают в приподошвенной части пласта и могут идентифицироваться как поверхности размыва. Распределение ФЕС отражает сложный литологический состав изучаемых пород. В целом, среднее значение К_П пласта Ю₁ составляет 14,6%, в продуктивной части - 15,8%. Постепенное увеличение глинистости и уменьшение зернистости пород в подошвенной части пластов привели к заметному снижению пористости (до 4,7%), увеличению объемной плотности (до 2,56 г/см³) и скорости продольных волн (до 3400м/с).

К основным помехообразующим факторам волнового поля на исследуемой площади относятся донно-кратные волны, на фоне которых проявление залежи УВ (оценка положения кровли и подошвы продуктивных пластов и газоводяного контакта ГВК), чрезвычайно затруднены. Сигнал, возбуждаемый линейной группой пневмоисточников, характеризуется широкополосным спектром колебаний (5-160 Гц) и отсутствием повторных пульсаций "газового пузыря". Для вычитания донно-кратных волн была использована процедура двумерной фильтрации при уменьшенной базе расчета оператора (7 трасс). Ввод кинематических поправок позволил обеспечить максимальный уровень подавления волн-помех в целевом интервале (t₀ = 1,4-2,0с).

Для повышения разрешенности отраженных волн на сейсмограммах наибольшее распространение получили статистические методы обратной фильтрации, базирующиеся на известных допущениях. Анализ сейсмограмм, полученных по результатам применения различных программ статистической деконволюции, позволил сделать следующие выводы: эффективное сжатие отраженных волн отсутствует, отмечается интенсивный уровень высокочастотных помех. Наличие в непосредственной близости от целевого интервала опорного отражающего горизонта В(J₃) дало возможность использовать запись отраженной волны для оценки формы сигнала при расчете оператора разработанной обратной фильтрации [71]. Визуальный анализ сейсмограмм свидетельствует о сжатии отраженных волн при низком уровне шумов. Фрагменты временных разрезов, полученные по результатам статистической и разработанной детерминистической деконволюции, при прочих равных условиях, по участку профиля МОВ ОГТ 01 сильно различаются (рис. 18). На последних выделяются отражающие горизонты, отождествляемые с подошвой пласта Ю₀ и кровлей пласта Ю₁.

Наличие фазовых разбросов в годографах отраженных волн после введения кинематических поправок за удаление ПВ весьма затрудняет получение высокоразрешенных временных разрезов. С этой целью сейсмограммы ОГТ были просуммированы по методу временных полей. Полученные временные разрезы ОГП и ОГТ по профилю 01 отличаются незначительно. Для повышения разрешенности отраженных волн на сейсмограммах ОГТ на следующем этапе была использована процедура нуль-фазовой статистической деконволюции при низких значениях регуляризирующего параметра. По результатам последующего применения метода суммирования по временным полям получен временной разрез по профилю 01, на котором отчетливо выделяются аномалии волнового поля, связанные с газонасыщением пластов Ю₀ и Ю₁.

Выделение и стратиграфическая привязка отражающих горизонтов. Для ее решения использовали данные ГИС, ВСП (скв. 1-4) и MOB ОГТ (профиля 01-03). Анализ результатов по скв. 1 (глубина 3153м) свидетельствует о том, что кровле продуктивного пласта Ю₀ соответствует минимум интенсивной отрицательной фазы отражающего горизонта B(J₃), подошве - максимум положительной средней интенсивности. Между ними выделяется отражающий горизонт положительной полярности. Эти выводы согласуются с результатами сейсмомоделирования, выполненного конечно-разностным методом. На синтетической сейсмограмме, полученной лучевым методом, данная волна отсутствует.

Рис. 18. Отражающие горизонты в разрезе скв. 1 Штокмановской площади 1 - исходная сейсмограмма ВСП; 2 - сейсмограмма после подавления повторных ударов; 3 - сейсмограмма после вычитания падающих волн; 4 - сейсмограмма после оптимальной обратной фильтрации; 5, 6 - синтетические сейсмограммы ОГТ, рассчитанные конечно-разностным и лучевым методами

Геологическая природа ее, по-видимому, связана с образованием преломленно-отраженных волн в продуктивном пласте Ю₀, являющемся своеобразным волноводом относительно вмещающих пород. Сопоставление синтетических и реальных сейсмограмм по скв. №№ 1-3 показало, что кровля залежи продуктивного пласта Ю₁, отождествляется с малоинтенсивным, а подошва -- со среднеинтенсивным отражающими горизонтами положительной полярности. На первом этапе обработки данных ВСП выполнено подавление "повторных ударов" с помощью разработанной программы детерминистической деконволюции (DK.SWL) донно-кратных волн медианной фильтрацией с использованием в качестве оценки формы сигнала записи волны, отраженной от горизонта B(J₃). Сопоставление полученной сейсмограммы и фрагмента временного разреза по профилю MOB ОГТ 01 в районе скв. №4 указывает на их хорошую сходимость.

В результате комплексной интерпретации данных ГИС составлены акустическая и плотностная модели среды в целевом интервале, на основе которых выполнен расчет синтетических сейсмограмм конечно-разностным и лучевым методами. Реальные и синтетические трассы ОГТ и ВСП сопоставляются удовлетворительным образом. Отличия их связаны с наличием на трассе, полученной конечно-разностным методом внутри временного интервала, соответствующему продуктивному пласту Ю₀, интенсивного отражающего горизонта положительной полярности и с незначительным несовпадением фаз отражающих горизонтов. Эти отличия вызваны сложным строением среды и допущениями, положенными в основу расчета синтетических сейсмограмм.

Полученные результаты подтверждают ранее сделанные выводы о стратиграфической привязке отражающих горизонтов в районе скв. №1. Отражающий горизонт, отождествляемый с подошвой пласта Ю₀, располагается в интерференционной зоне и его выделение возможно лишь на временных разрезах с видимой частотой 50Гц.; в подошвенной части отмечается наличие переходной зоны, где дифференциация акустических жесткостей незначительна. По результатам геологической интерпретации временных разрезов сделаны следующие выводы: дезъюктивные нарушения с амплитудой, превышающей толщину продуктивных пластов, развиты незначительно; отражающие горизонты, отождествляемые с кровлей и подошвой пласта Ю₀, коррелируются устойчиво; подошва пласта Ю₀ в районе скв. 1 имеет клиноформное строение.

Прогноз параметров залежи. На временных разрезах МОВ ОГТ выделение горизонтальных отражающих площадок от контактов ГВК вследствие интерференции волн, отраженных от опорного горизонта В(J₃), и преломлено-отраженных внутри продуктивного пласта Ю₀, представляет собой сложную задачу. К тому же, в области ГВК, обладающей по сравнению с выше- и нижележащими пластами значительно меньшим волновым сопротивлением, нарушаются субволновые условия - волновая картина осложняется проявлением интенсивных головных волн. Большую роль при этом играют волны, скользящие по поверхности газонасыщенного пласта, дифрагированные волны, а также вторичные волны, образованные пульсациями в приповерхностной части контурных вод, являющейся контрастной упругой средой. На временном разрезе 01 (ПК 42500-45000) в приконтурной части залежи отмечается усложнение волнового поля, выражающееся в появлении дополнительных отражающих горизонтов. Таким образом, выделение горизонтальных отражающих площадок, соответствующих контактам газ - вода для продуктивного пласта Ю₀, - весьма сложная проблема. Для ее решения использовали метод РНП. Регулируемые параметры (база суммирования, частотная полоса фильтрации, число каналов на базе и т.д.) оценивали исходя из условия разрешения сложной записи волнового поля в области горизонтального контакта флюидов. Выделенные разрастания на профиле 03 (ПК 5600-5850, t₀= 1680 мс) с максимумом интенсивности на нулевой дорожке суммоленты (рис. 19) могут быть связаны с горизонтальным залеганием отражающей границы на данном участке профиля, суммированием дифрагированной волны в области минимума годографа, наличием горизонтального контакта флюидов. Горизонтальные площадки, отождествленные с контактами флюидов, характеризуются, как правило, малоинтенсивными разрастаниями и прослеживаются на одном и том же времени. Этим признакам удовлетворяют площадки, выделенные на профиле МОВ ОГТ 03 (ПК 5600-5850, ПК 3100-3700), которые соответствуют горизонтальным отражениям на временном разрезе ОГП.

Выделение ГВК для продуктивного пласта Ю₁, представленного тонкослоистым чередованием песчано-глинистых пород, весьма затруднительно, так как по данным скв. 3 в его подошвенной части отмечается наличие переходной зоны, где дифференциация акустических жесткостей незначительна. Решение этой задачи осуществлено применением методики временных полей. Наиболее уверенно горизонтальные отражающие площадки выделяются в западной части исследуемой структуры (на профиле MOB ОГТ 01, ПК 13600-16800 и др.). Амплитуда отрицательной фазы резко увеличивается в зоне перехода от водонасыщенной части к газонасыщенной. Результаты динамического анализа, выполненного по профилю MOB ОГТ 01 в интервале залегания продуктивного пласта Ю₁, подтверждают эти выводы. На графике параметра обратного затухания в районе ПК 16000 отмечается резкое его увеличение. Факторный анализ динамических параметров позволил выделить границу контура распространения газонасыщенных пород. Уверенная корреляция отражающих горизонтов на исследуемой площади, отождествляемых с кровлей и подошвой газонасыщенных пластов Ю₁ и Ю₀, наличие тесной корреляционной связи между скоростью Vp и коэффициентом пористости К_П, рассчитанных по данным ГИС в скважинах №1-4 в целевом интервале, позволили выполнить по результатам псевдоакустического каротажа ПАК прогнозирование толщины продуктивного пласта Н и коэффициента пористости К_П в межскважинном пространстве.

Рис. 19. Выделение ГВК на временных разрезах МОВ ОГТ 1 - разрез МОВ ОГТ по профилю 01; 2 - разрез ОГП по профилю 01 с выделенной горизонтальной площадкой (западная часть); 3 - фрагмент временного разреза по профилю 01; 4 - горизонтальная площадка, выделенная РНП на профиле 01; 5 - горизонтальная площадка на временном разрезе ОГТ 01

Анализ параметров, полученных по профилям MOB ОГТ 01, 02, 03 и др., показывает наличие отчетливой связи между интервальной скоростью и временем распространения продольных упругих волн в продуктивных пластах Ю₀ и Ю_1. Выделение на временных разрезах MOB ОГТ горизонтальных отражающих площадок, отождествляемых с газо-водяным контактом ГВК, позволило построить прогнозные схемы изменения толщины Н и коэффициента пористости К_П для газонасыщенной части пласта Ю₀ (рис. 20). Максимальные значения указанных параметров отмечаются в своде Штокмановского поднятия (Н = 65-70 м, К_П= 25-26 %). Они плавно уменьшаются в периклинальной части, где К_П составляет 19-20 % и соответствует водонасыщенным породам, вскрытым в скв. 3. Отметим, что прогнозные схемы распределения общей толщины Н и коэффициента пористости К_П газонасыщенного пласта Ю₁ позволяют лишь приблизительно оценить изменение указанных параметров, тем не менее, в пределах точности определения этих параметров, можно сделать вывод об однородности его геологического строения на Штокмановской площади.

Рис. 20. Схема распределения пористости К_П продуктивного пласта Ю₀

Таким образом, результаты выполненных на Штокмановском месторождении работ свидетельствуют о значительных возможностях комплексных геофизических исследований для детального изучения нефтегазовых месторождений с целью прогнозирования таких параметров нефтегазовых залежей как толщины и пористость отложений. Это может привести в конечном счете к уменьшению объемов разведочного бурения для их оконтуривания. Поэтому представляется крайне необходимым выполнение исследований ВСП во всех пробуренных на море скважинах, так как полученные данные ВСП являются связующим звеном между параметрами ГИС и морской сейсморазведкой.

4.1.4 Влияние нефтяной залежи Варандей-море на параметры волнового поля

С целью оценки влияния нефтяной залежи на параметры векторного волнового поля на площади Варандей-море в скважине № 1 (глубина 1760м) были проведены исследования ПМ ВСП из непродольного ПВ, расположенного на удалении 900м относительно устья скважины с расстоянием между точками приема 10м. При работах применялся 3-точечный 12 канальный цифровой зонд «Вектор-1» с трехкомпонентной симметричной установкой сейсмоприемников, снабженный 4-м вертикальным контрольным прибором. Пневмопушка «Пульс-2» погружалась на глубину 3,5-4,0м; на одной стоянке зонда проводилось три возбуждения, записи которых накапливались при обработке. Неидентичность симметричных установок оценивалась сравнением записей Z-составляющей, полученных при прямой регистрации и суммировании сигналов наклонных сейсмоприемников. При обработке материалов был выполнен детальный анализ волнового поля, определены природа и типы волн, изучены скорости, параметры поляризации, проведена стратиграфическая привязка, построены глубинные и временные разрезы.

Волновое поле - его кинематические и динамические характеристики. На сейсмограммах ПМ ВСП выделяются все основные группы волн - Р, РР и PS (рис. 21). Первая продольная волна Р прослеживается достаточно уверенно на всем участке вертикального профиля, за исключением верхней части. Корреляцией ППК ее прослеживаемость удается улучшить на Р-составляющей, которая

Рис. 21. Временные разрезы РР (а) и PS-волн (б)

для этой волны является следящей. По первой продольной волне определены параметры поляризации и истинные скорости. Динамично выделяются РР-отражения, связанные с алевролитами и песчаниками верхнего и среднего триаса, кровлей карбонатов перми и верхнего карбона. Видимые частоты РР-волн составляют 25-35Гц, кажущиеся скорости - 2200-2600м/с. Обменные РS-волны связаны, в основном, с теми же границами, что и РР - волны. Волны РS от глубоких границ (более 1500-1600м) многофазны, низкочастотны (10-25Гц), характеризуются невысокими значениями кажущихся скоростей (1000-1200м/с). Среди этих волн наиболее интенсивны отражения от кровли карбонатов перми и более глубоких отложений. От границ в низах юрских и кровли верхнетриасовых отложений выделяются и прослеживаются интенсивные обменные проходящие волны. Их использование совместно с отраженными РS - волнами позволяет определять скорости V_S и параметры упругости г, у, Е.

Параметр г по глубине изменяется от 0,560 до 0,402, причем наиболее резко величина г дифференцирована в верхней неоднородной части разреза -- в песчано-глинистых отложениях. Глубже величина г изменяется от 0,476 до 0,468. В этой части разреза наиболее значимый скачок г (с 0,4 до 0,67) отмечается на границе нефтенасыщенных известняков и вызван он переходом от плотных глин к пористым известнякам перми. Для определения истинных скоростей, без приведения непродольного вертикального годографа к продольному, использовались направления смещений и кажущиеся скорости. С увеличением расстояния от ПВ расчленение разреза по годографам первых волн становится практически невозможным, в то время как чувствительность направлений смещений к скоростным неоднородностям увеличивается.

Поляризация волн. Наиболее резкие изменения направлений смещений в Р-волне отмечены в верхней части разреза: коэффициенты эллиптичности е на отдельных участках достигают значений 0,25-0,4, причем изменения е совпадают с глубинами залегания основных отражающих и преломляющих границ. Анализ поляризационных характеристик ц, Дц, е позволил дифференцировать следующие аномалии. В верхней части разреза на глубинах 690-1350м отмечаются скачки углов ц на 15-35°, которые отделяют песчано-алевролитовые пачки от глинистых слоев. Низкоскоростная песчано-алевролитовая толща верхнего триаса на глубинах 790-900м отмечается повышенными значениями углов ц, причем в верхней части скачок углов достигает 15-17° и отражает переход волны из слоя с большей скоростью в слой с меньшей скоростью. На глубине 1250-1280м отмечается резкая граница с перепадом значений ц в 20-25°. С этой границей связаны достаточно интенсивные проходящие обменные волны. На больших глубинах (1200-1400 и 1500-1690м) песчано-глинистые отложения отделяются от чистых глин. На глубине 1690-1700м наблюдается значительный перепад углов ц (до 40°) на границе разновозрастных пород, причем наиболее значительное изменение угла ц соответствует кровельной части нефтенасыщенных известняков. Таким образом скачки угла ц при смене литологии разреза могут быть при использованы для определения углов наклона границ, приуроченных к кровле и подошве выявленных нефтенасыщенных пластов.

Поляризацию РР и РS-волн изучали по набору 23 фиксированных компонент и составляющим локальной системы координат. В результате установлено, что практически все отраженные и проходящие РР-волны поляризованы в плоскости, близкой к вертикальной, за исключением обменных волн. Об этом свидетельствует слабая динамическая выразительность соответствующих осей синфазности на Y-компоненте и других тангенциальных составляющих, имеющих азимут, близкий к 90°. Кроме того, при переходе через азимуты 90 и 270° на фиксированных составляющих резко изменяется волновая картина. Значительное удаление ПВ от устья скважины (900-1030м) при сравнительно небольших глубинах регистрации привело к тому, что РР-волны лучшим образом выделяются на наклонных компонентах, расположенных в окрестности Z-составляющей (щ=240 и 300°, ц=30°). Основной помехой, мешающей на этих удалениях выделению РР - волн, являются обменные проходящие волны. Их направления смещений близки к РР - волнам, хотя и расположены они несколько ближе к горизонту (щ=300° - 0° - 36°, ц =60°). Относительно свободными от помех являются обменные отраженные РS - волны, выделяющиеся лучшим образом на компонентах (щ =140° - 180° - 240°, ц =0° - 60°). Их прослеживание нарушают продольные падающие РР-волны. Наиболее сложная поляризация РР отражений отмечается на глубинах 1700-1750м, что вероятно связано с наличием разнородных трещиноватых, разуплотненных пород.

Структурные построения. На временном и глубинном разрезах по РР - волнам выявляется строение осадочной толщи от нижнемеловых до девонских (предположительно) отложений включительно. Наиболее глубокие отражающие границы связываются ориентировочно с девонскими отложениями. В верхней части вертикального профиля на глубинах от 850 до 1500-1650м наблюдается слабый подъем в сторону ПВ по всем отражающим границам, приуроченным к песчано-глинистым и алевролитовым отложениям верхнего триаса - верхам верхней перми. В этой части разреза наиболее интенсивные отражения соответствуют плотным песчаникам и алевролитовам, разделяющим отложения верхнего - среднего триаса и среднего - нижнего триаса. В толще трещиноватых карбонатов согласное поведение отражающих границ нарушается. Здесь выделяется относительно неоднородная нефтенасыщенная часть геологического разреза, залегающая несогласно с выше- и нижележащим комплексом пород.

Конфигурация и строение отражающих границ в нефтенасыщенной части разреза характеризуются значи-тельной сложностью и определенной нарушенностью. Глубже 2200-2300м строение отражающих границ упро-щается, они залегают практически горизонтально. С глубины 2600м отмечается погружение границ в сто-рону ПВ. Наиболее протяженные и интенсивные границы по PS-волнам расположены в нижней части разреза и связаны с карбонатами перми и карбона. Практически без перерывов в кор-реляции вдоль вертикального профиля прослеживаются отражающие элементы, наблюдаемые на временах 1,7-2,3с.

С целью выявления в разрезе неоднородностей выполнена совместная интерпретация данных ГИС - кавернометрии, ГК, АК, ГГК и ПМ ВСП -- скоростей Vр и Vs упруго-деформационных модулей среды г, у, Е и параметров поляризации ц, Дц, е. В верхней части разреза, в терригенной толще песчано-глинистых отложений юры и верхнего триаса, в интервале глубин 800-920 м по данным кинематической обработки Р-волны и анализа параметров поляризации отмечено понижение скоростей Vs в сравнительно однородной глинистой пачке. В то же время значения скоростей Vр здесь практически не изменяются. Совокупность этих признаков позволяет предположить о наличии в исследуемом разрезе повышенных поровых давлений. По всем проанализированным параметрам первой наиболее резкой скоростной границей в исследуемом разрезе является кровля пермских трещиноватых известняков на глубине 1690м. На кровле известняков нижней перми образуются наиболее интенсивные РР и Р-волны, кроме того, на этой же границе формируется интенсивное вторичное поле кратных Р и S-волн. Пермские известняки характеризуются максимальными значениями параметра г. В ангидритах серпуховского яруса верхнего карбона его значения понижаются до 0,5, что обусловлено литологическими особенностями среды и переходом к плотным доломитам.

По характеру изменения угла ц толща юры и триаса может быть представлена как тонкослоистый разрез. Стратиграфическая граница триас - пермь выделяется резким изменением направлений смещений в Р-волне. На графике ц(Н) переход от глинистых отложений перми к трещиноватым известнякам сопровождается уменьшением угла ц, а при падении волны из слоя с меньшей скоростью на слой с большей скоростью значения угла ц резко возрастают, тем самым отбивая нефтенасыщенную трещиноватую часть известняков перми от плотных пермских известняков (глубина 1720м). Изменение поляризации сейсмических волн при переходе от терригенного песчано-глинистого разреза к карбонатам (глубина 1670-1690 м) достаточно наглядно иллюстрируется траекторией движения частиц среды (рис. 22). В указанном интервале траектория движения частиц меняет свою форму - из практически линейной становится эллиптической, что может быть вызвано анизотропией горных пород.

Рис. 23. Объединенные разрезы ОГТ-ВСП-ОГТ по РР-волне на площади Варандей-море

Выполненные построения по РР-волнам поляризационного метода достаточно хорошо согласуются с материалами ОГТ. На объединенном разрезе, полученном при стыковке двух разрезов ОГТ и одного разреза ВСП (ОГТ-ВСП-ОГТ), обеспечивается не только взаимная корреляционная кинематическая увязка всех горизонтов, но и в полной мере сохраняются динамические особенности волн, в том числе в нефтенасыщенном интервале разреза (рис.23). Таким образом, совокупность полученных данных позволяет считать, что скорости Vp и Vs, упругие модули среды г, у ,Е, параметры поляризации ц, ?ц, е являются информативными при структурных построениях на Штокмановской площади. Результаты работ позволяют рекомендовать переход при наблюдениях ВСП в морских скважинах только на векторную трехкомпонентную регистрацию, поскольку исследования ПМ ВСП являются наиболее информативными при изучении строения и физических свойств среды в околоскважинном пространстве.

4.2 Результаты промысловой сейсмики на шельфе Охотского моря [14]

Район исследований - Астрахановская площадь - расположен в Охотском море в северо-восточной части Сахалинского шельфа, на расстоянии 12км от берега. В 1975-1989гг на этой площади проводились работы ОГТ, в результате которых в дагинских отложениях миоцена выявлено крупное поднятие размером 6х10км, осложненное в сводовой части многочисленными нарушениями. В соответствии с принятой тектонической моделью, нарушения имеет сбросовый характер, а выделенные блоки ступенчато погружаются на СЗ. Исследования ПМ ВСП в скважине №1 (глубина 2180м) Астрахановской площади совместно с морскими наблюдениями ОГТ позволили уточнить тектоническую модель структуры, положения тектонических нарушений в околоскважинном пространстве, а также внутриформационное строение целевых горизонтов разреза.

Характеристика волнового поля. В геологическом строении площади принимают участие неоген-палеогеновые отложения, включающие даехуринский Р, уйнинский N, окобыкайский N, и нутовский (N-N₂) горизонты. В скв. Астрахановская №1 (глубина 2182м) зарегистрированы продольные отраженные РР-волны, обменные отраженные PS^, обменные проходящие PSv и прямая S-волна. Наиболее полно состав волнового поля изучен наблюдениями из непродольных ПВ 2,3,4, благоприятных для возбуждения обменных волн. При наблюдениях из ближнего ПВ1 обменные волны практически не выделяются из-за малых углов падения лучей на границы. Волновые поля, зарегистрированные из ПВ 2,3,4 сходны между собой. Продольные отраженные волны детально освещают строение палеоген-неогеновых отложений от даехуринского до нутовскаго горизонта. Поляризованы РР-волны в лучевой плоскости. За счет больших удалений ПВ от скважины наблюдается отклонение направлений смещения РР-волн от вертикального. Наилучшим образом они выделяются на компонентах Z и Ф₂₀. Последняя характеризуется полным подавлением падающих Р-волн в области первых вступлений, что позволяет проследить отраженные волны вплоть до границ их образования.

Отличия, наблюдаемые на исходных компонентах RXYZ, соответствующим образом проявляются и на разрезах продольных волн ВСП-ОГТ. Разрез, полученный на компоненте Ф₂₀, характеризуется более устойчивым прослеживанием отраженных волн и позволяет осветить ближнюю зону от скважины, в отличие от разреза на Z-компоненте. Обменные отраженные PS^ волны поляризованы близко к горизонту. Глубины образования РР и PS^ волн совпадают, лучшим образом PS^ волны выделяются на компонентах Х и Ф₅. Разрезы ВСП-ОГТ PS^ волн в ближней зоне также совпадают. Основные отличия наблюдаются в дальней зоне, соответствующей интервалу верхней части скважины. Очевидно, это связано с более низким уровнем помех на компоненте Ф₅. Последняя была принята в качестве основной для выделения и прослеживания PS^ волн. Для выделения поля обменных PS^ волн использовалась компонента Ф₅, а прямая S-волна лучшим образом выделена на компоненте R и на компонентах, близких к вертикали в лучевой плоскости. Поляризация прямой S-волны имеет тип SV. На тангенциальных составляющих она не выделяется. Отметим, что выделенная S-волна на самом деле является обменной проходящей волной PS, но обмен для нее происходит вблизи источника (на дне моря). В связи с этим она может быть условно отождествлена с прямой S-волной. Именно такого типа S-волны наблюдаются при морских сейсмических исследованиях.

Рис.24. Стратиграфическая привязка РР-волн в разрезе скв. 1 Астрахановская

Стратиграфическая привязка РР-волн выполнена на основе комплексного анализа данных ГИС, ВСП из ближнего ПВ и профиля ОГТ №897, который характеризуется устойчивым прослеживанием отраженных волн в исследуемом блоке (рис. 24). Волновые поля ВСП и ОГТ удовлетворительно увязываются между собой, несмотря на различия частотного состава колебаний. Разрез ВСП характеризуется более широкополосным спектром колебаний и более детальным освещением глубинного разреза, чем профиль ОГТ. Опорные сейсмические горизонты на вертикальном и горизонтальном профилях увязываются между собой. Устойчивые отраженные волны выделяются в неогеновом разрезе, а начиная с палеогена выделяемые горизонты имеют прерывистый характер. В неогеновом разрезе отражения связаны как со стратиграфическими границами - поверхностями уйнинского и даехуринского горизонтов, так и с внутриформационными литологическими неоднороднотсями. Наиболее насыщены отраженными волнами временные интервалы, соответствующие окобыкайскому и дагинскому горизонтам, что связано с развитием в них литологических неоднородностей и высокой скоростной дифференциацией разреза. Особенности волнового поля позволяют предположить, что стратиграфическая граница между окобыкайским и дагинским горизонтами находится на глубине 1000м, в подошве пачки песчаников. Помимо уточненной кровли (h=1000м) и подошвы (h=1500м) дагинского горизонта, выделяются отражения от подошвы верхней пачки песчаников (h?1130-1140м) и от кровли нижней пачки (h ?1320-1140м), а также еще ряд промежуточных сейсмических отражений в уйнинском горизонте. Отражения от подошвы уйнинского горизонта (h ? 2000м) практически венчают группу регулярных сейсмических волн.

Скорости упругих волн. Скорости продольных волн определены по данным ближнего ПВ1. Значения Vp возрастают с глубиной от 2000-2400м/с в окобыкайском горизонте до 3000-3400м/с в уйнинском. На фоне закономерного увеличения Vp с глубиной выделяется ряд пластов с пониженными и повышенными Vp, связанных с литологическими особенностями разреза. В нижней части окобыкайского горизонта и в верхней части дагинского уменьшение Vp составляет 400-600м/с, а средние значения Vp2400-2600м/с. В отдельных плотных пропластках Vp возрастает до 3000м/с. Средняя и нижняя часть дагинского горизонта характеризуется относительно стабильными и более высокими значениями Vp 2800-3100м/с. На стратиграфической границе, соответствующей кровле дагинского горизонта, резкая скоростная граница отсутствует. В отличии от этого, стратиграфическая граница между дагинским и уйнинским горизонтами одновременно является и скоростной границей. Скачок скоростей на ней составляет 500-600м/с. На фоне повышенных значений Vp в уйнинском горизонте (Vр=3300-3500м/с), в интервалах залегания песчаных пачек в интервалах 1550-1630м и 1810-1900м скорости продольных волн уменьшаются до 3000-3200м/с. Скоростная граница в кровле даехуринского горизонта отсутствует. Скачок Vp отмечается на 50-80м ниже кровли этого горизонта и составляет 700-800м/с.

Скорости поперечных V_S волн во многом повторяют особенности дифференциации Vp и возрастают с глубиной от 600-700м/с до 1700м/с. В низах окобыкайского горизонта и в верхах дагинского отмечается относительное уменьшение Vs на 100-150м/с по сравнению с вмещающей толщей. Значения Vs в дагинском и уйнинском горизонтах практически не отличаются и составляют 1300-1500м/с. Отношение г=Vs/Vp изменяется от 0,3 до 0,5. Начиная с нижней части окобыкайского горизонта значения г составляют 0,5, коэффициент Пуассона 0,3-0,35, а модуль Юнга -1,2-1,3. Все это характеризует неогеновый разрез дагинского и уйнинского горизонтов, как разрез достаточно плотных отложений. В связи с этим, залегающие в нем песчаные пачки проявляются относительным понижением скоростей Vp и Vs. Эта особенность скоростного разреза может быть использована в качестве диагностического признака при прогнозировании физических свойств среды.

Поглощающие свойства среды изучены в интервале глубин 600-2200м. С глубиной коэффициент поглощения К_погл уменьшается, наибольшие его значения (0,04210^-3) отмечены в окобыкайском и дагинском горизонтах, в уйнинском горизонте он составляет 0,01710^-3. Изменения поглощающих свойств обусловлены в основном литологическими особенностями разреза, возрастом горных пород и глубиной их залегания. Каких-либо аномалий К_погл, связанных с нефтегазонасыщением, в исследуемой скважине не выявлено. В результате ПМ в исследуемой скважине выделен ряд положительных аномалий ц(Н), связанных с пачками песчаников и песков неогена. В интервале 640-720м аномалия (по данным АК) связана с низкоскоростными песками окобыкайского горизонта. Эта аномалия одна из наиболее контрастных и веделяется практически на всех частотах. Аномалии, связанные с пачками песчаников на глубинах 840-890м и 960-1000м наилучшим образом локализуется на высокочастотных (70-90гц) составляющих спектра Р-волны. Аналогичная картина наблюдается для пачек, залегающих на глубинах 1270-1310м и 1460-1500м (низы дагинского горизонта). Аномалия в низах дагинского горизонта особенно рельефно проявилась на частоте 70Гц, на более низких частотах она маловыразительна. Мощная пачка песчаников в верхней части дагинского горизонта (1040-1160м) одинаково хорошо выделяется как на низких (10-30Гц), так и на высоких (50-70Гц) частотах.

Строение околоскважинного пространства на Астрахановской площади рассмотрено на основе комплексного анализа данных ПМ ВСП из 3 непродольных ПВ, морских профилей ОГТ (№№ 09, 874, 872, 895, 897, 898) и данных ГИС. По всем непродольным ПВ получены сводные разрезы ВСП-ОГТ, характеризующие строение околоскважинного пространства до удалений 550-600м от исследуемой скважины. Эти разрезы объединены в два профиля: ПВ3-ПВ2 и ПВ4-ПВ2, имеющих соответственно ориентировку ЮВ-С и ЮЗ-С. Разрез по каждому лучу сформирован из РР и PS-волн. При этом обменные волны освещают строение ближней зоны от скважины (100-200м), а РР-волны - дальнюю зону. Таким образом, комплексирование волн разных типов позволило компенсировать искажающее влияние кинематики на РР-волны при больших удалениях ПВ. Как видно из рис. 25 РР и PS-волны хорошо согласуются между собой по форме записи и взаимно дополняют друг друга. Увязка разрезов ВСП-ОГТ и морских наблюдений ОГТ достаточно надежная. Опорные сейсмические горизонты по скважинным и морским наблюдениям совпадают, а внутриформационное строение лучше отражается на разрезах ВСП-ОГТ.

Рис. 25. Сводный разрез ВСП-ОГТ (ПВ4-ПВ2) по скв. 1 Астрахановская

Согласно принятой тектонической модели, структура Астрахановская предположительно разбита нарушениями сбросового характера, при этом выделенные блоки ступенчато погружаются на северо-запад. Однако такая модель не соответствует волновой картине на профилях ОГТ и разрезах ВСП-ОГТ. Разрез ВСП-ОГТ из ПВ3 (рис. 26) получен по направлению на ЮВ от скважины, т.е. ортогонально направлению простирания плоскостей тектонических нарушений. На этом разрезе уверенно выделяется тектоническое нарушение, плоскость которого наклонена на ЮВ, а не на СЗ, как предполагалось ранее. По этому нарушению юго-восточный блок надвинут на северо-западный. Тектоническая модель надвигового типа хорошо согласуется со всеми имеющимися профилями ОГТ. На профилях, ориентированных вдоль большой оси структуры, волновая картина несколько проще, чем на профилях, проложенных по малой оси, тем не менее, все построения укладываются в предложенную тектоническую модель.

Рис. 26. Сопоставление разрезов ВСП-ОГТ (ПВ3) и ОГТ (ПР2080-897) по Астрахановской площади

Надвиговая тектоника, вероятно, явилась следствием действия интенсивных сил сжатия. Помимо дизъюктивных нарушений, она вызвала пликативные деформации границ. Характерные примеры таких деформаций отслежены на профилях 895, 897 и 872. Вследствие действия сил сжатия могло происходить растрескивание плотных непроницаемых отложений, перекрывающих коллекторы. Это обстоятельство является неблагоприятным для сохранения залежи УВ. Кроме того, к неблагоприятным факторам для обнаружения нефтегазовой залежи на исследуемой площади можно отнести отсутствие надежных данных о наличии замкнутой структуры. Ни один из профилей, ориентированных вдоль большой оси складки, не дает заметного структурного перегиба. Преобладающие падения границ на них ЮВ, исходя из чего предполагаемая структура на самом деле может быть воздымающимся на СЗ выступом, разбитым поперечными нарушениями. Амплитуда этих нарушений сопоставима с мощностью песчаных пачек, вследствие чего тектоническое экранирование залежи здесь маловероятно. Из приведенных данных можно заключить, что ожидавшаяся крупная массивная нефтегазовая залежь на структуре Астрахановская - море скорее всего отсутствует. Реальные скопления УВ здесь могут быть связаны с малоамплитудными структурными ловушками в отдельных тектонических блоках, а также с литологическими ловушками - песчаными линзами. Отметим также, что данные ВСП характеризуются большей детальностью освещения разреза, чем поверхностные наблюдения ОГТ, но уступают последним по площади освещения околоскважинного пространства. Рациональное комплексирование скважинных и морских позиционных сейсмических наблюдений МОВ ОГТ способствует существенному увеличению информативности исследований.

Таким образом, в результате исследований ПМ ВСП на Астрахановской площади изучены волновые поля, скоростные и упругие характеристики разреза, параметры поглощения и поляризации, построены временные и глубинные разрезы, схема распределения нефтенасыщения в исследуемом разрезе. Стратиграфическая привязка отраженных волн позволила увязать данные ОГТ с глубинным разрезом. На основании сейсмостратиграфического анализа уточнены глубины залегания отдельных горизонтов; совместная обработка скважинных ПМ ВСП, ГИС и наземных наблюдений ОГТ позволяет повысить разрешенность записи последних и перейти к изучению деталей внутриформационного строения. Предложена новая тектоническая модель надвигового типа, поскольку северо-западное замыкание структуры весьма сомнительно. Вероятнее всего она представляет из себя выступ, воздымающийся в северо-западном направлении и разбитый на блоки. Основные перспективы нефтегазоносности структуры, вероятнее всего, связаны с ловушками литологического типа, развивающимся на северо-западной периклинали.

4.3 Поляризационные наблюдения ВСП в Азово-Черноморском бассейне

Внедрение в Азово-Черноморском бассейне поляризационной модификации ВСП позволило впервые осуществить векторный анализ волнового поля, получить наиболее полные данные о скоростях продольных и поперечных волн, их отношении, коэффициенте Пуассона, модуле Юнга, поляризации и других параметрах, которые ранее в морской сейсморазведке не могли быть получены.

4.3.1 Наблюдения на вертикальных профилях в Черном море^** При составлении этого раздела использован материал, предоставленный соискателем в монографию Е.И. Гальперина (1994). [66, 69]

Волновое поле - его кинематические и динамические характеристики. На Каркинитской площади были оценены возможности получения параметров обменных волн на основе обычных морских наблюдений МОВ ОГТ с трехкомпонентными датчиками давления. Использование этих волн позволяет реализовать возможности многоволновой сейсмики [11]. В морской сейсморазведке с датчиками давления можно выделять обменные волны PPSP или PSSP, претерпевшие обмен типа P-S на глубинной границе или на дне моря, и отраженной S-P волны на дне моря. При небольших глубинах моря (до 60-100м) кинематика волн PPSP близка к кинематике волн PS, что позволяет разделить и проследить независимо друг от друга продольные и обменные волны PPSP для оценки упругих модулей среды и ее коллекторских свойств.

Рис. 27. Временные разрезы РР-волн (а) и PS-волн (б) по скв. Каркинитская

В качестве примера рассмотрим выделение Р и S-волн поляризационным методом ВСП и их стратиграфическую привязку к геологическому разрезу скв. 1 - Каркинитская (глубина 3820м), через устье которой проходил профиль МОВ ОГТ (рис. 27). Установлено, что глубины образования РР и PS-волн от опорных сейсмических горизонтов, в основном совпадают, за исключением того, что верхняя часть разреза освещается PS-волнами более детально, чем РР волнами. На временном разрезе РР-волн первой резкой границей является кровля майкопской толщи М_КР (группа волн 1) на глубине 400-500м. Для более глубинных горизонтов уверено выделяются отражения М_КР от кровли и М_П от подошвы песчаной пачки М₁ майкопа (группы волн 3,8), кровли К_2КР верхнего и подошвы К_1П нижнего мела (группы волн 10,11). Их динамическая выразительность является устойчивой на всем протяжении профиля. В нижней глинистой пачке майкопа и карбонатах верхнего эоцена на разрезе PS-волн уверенно прослеживаются группы отражений 4, 6, 9, в то время как на разрезе РР-волн они выделяются условно. Скорости распространения продольных волн в районе увеличиваются с глубиной от 1900-2000 до 5500-5800м/с (рис. 28). Для V_P и V_S наиболее скоростным является интервал палеоценовых отложений, а кровля палеоцена - наиболее резкой скоростной границей для поперечных и обменных волн. В покрывающей толще скорости V_S монотонно увеличиваются с глубиной от 580 до 1960м/с.

Наиболее четко литологические и структурные особенности исследуемого разреза проявляются в изменениях параметра г. В олигоцен-палеоценовом комплексе г характеризуется наиболее низкими значениями с тенденцией их увеличения с глубиной от 0,33 до 0,42. В эоценовом комплексе г принимает более высокие значения (0,42-0,51) и отражает переход от глинистой толщи к плотным мергелям. Максимальными значениями г = 0,59ч0,65 характеризуются карбонатные отложения палеоцена, в верхнемеловых отложениях г понижается до 0,48-0,55. Последнее может быть связано с повышенной пористостью и трещиноватостью верхнемеловых известняков по сравнению с палеоценовыми.

При изучении эффективного поглощения анализировались графики изменения амплитуд и спектров с глубиной и полученные пластовые коэффициенты эффективного поглощения б_р. Установлено, что наиболее сильными поглощающими свойствами характеризуется терригенный, преимущественно глинистый, разрез верхней части верхнего плиоцена. С увеличением частоты от 30 до 50 Гц коэффициент эффективного поглощения увеличивается более, чем в 2 раза: от 0,22•10^-3 до 0,51•10^-3. Наиболее низкими поглощающими свойствами характеризуется карбонатный разрез палеоцена и верхнего мела, здесь коэффициенты поглощения составляют 0,02•10^-3 - 0,06•10^-3. Значительный интерес представляет повышенное поглощение (0,01•10^-3) Р-волны на частоте 50 Гц в интервале залегания продуктивных верхнемеловых горизонтов (2800-3075м), что обусловлено повышенной трещиноватостью карбонатного разреза. На повышенную трещиноватость верхнемелового разреза, по-видимому, указывают данные ГИС, по которым здесь выделено пять объектов для опробования. В целом можно отметить, что параметр б_р отражает связь поглощающих свойств среды с литологией и возрастом отложений и их газонасыщением.

Изучение поляризации сейсмических волн выполнялось в рамках модели линейно-поляризованных колебаний. Для этого исследовались направления сме-щений, определяемые двумя углами в вертикальной ц и горизонтальной щ плоскостях, коэффициент эллиптичности (е_В, е_Г), траектории движения частиц. Анализ материалов позволил выявить тесную связь закономерностей изменения угла ц со скоростной моделью среды. Повышенные значения угла ц достаточно однозначно приурочены к слоям с повышенными скоростями. Причем положение основных скоростных границ совпадает с границами скачков угла ц. Анализ коэффициентов эллиптичности указывает на наличие интерференционных явлений. Коэффициенты эллиптичности е не превышают значения 0,2 (линейная поляризация) и увеличиваются лишь на мелких границах в кровле палеоцена и в среднем эоцене. Ряд участков с относительно повышенными значениями е отмечен в верхнем мелу, что может быть связано с тонкослоистостью разреза.