Возможности сейсморазведки высокого разрешения сигналов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Самарский государственный технический университет

Возможности сейсморазведки высокого разрешения сигналов

М.Д. Мал

В статье рассмотрены возможности сейсморазведки высокого разрешения при изучении геологического строения выявленных ловушек углеводородов.

Ключевые слова: сейсморазведка, вибросейс, коэффициенты отражения и преломления, динамический диапазон, слоистость разреза.

Сейсмической разведкой успешно решаются задачи поисков ловушек углеводородов (УВ) различного типа. Однако дальнейшее ее развитие видится в возможности детально расчленять геологический разрез и выявлять в нем пласты-коллекторы.

Современный уровень развития средств вычислительной техники и программного обеспечения в сейсморазведке позволяет при среднечастотном диапазоне сейсмических зондирующих сигналов (10-70 Гц) выявлять и прослеживать пласты-коллекторы толщиной 20ч40 м в отложениях мезо-кайнозойского возраста и 40ч80 м в отложениях палеозоя. К сожалению, пласты-коллекторы УВ указанных толщин в настоящее время встречаются редко.

Перспективы развития сейсморазведки связываются с необходимостью выявления пластов-коллекторов УВ толщиной 10ч20 м; в этой связи следует возбуждать и регистрировать сигналы в частотном диапазоне 5ч250 Гц. К постановке такой задачи и поиску ее решения побуждают данные вертикального сейсмического профилирования (ВСП), регистрируемые в глубоких скважинах. При работах ВСП возбуждаются и регистрируются сигналы с «видимыми» частотами от f0 = 50 Гц (в диапазоне частот Дf = 0ч100 Гц) до f0 = 100 Гц (в диапазоне частот Дf = 0ч200 Гц),то есть в частотном диапазоне Дf = 0ч200 Гц, что позволяет изучать пласты толщиной 10ч20 м.

Возможность решения поставленной задачи подтверждается работами американских геофизиков [5], которые, используя источник колебаний с частотным диапазоном 40ч150 Гц, обеспечили выявление объектов по вертикали мощностью 7 м. Кроме того, следует изменить методику оценки разрешенности сигналов.

В настоящее время для оценки разрешенности сигналов используется сигнал Н. Пузырева [1], который, к сожалению, не удовлетворяет современным представлениям о форме сигнала.

Применение в качестве источников колебаний вибраторов и развитого программного обеспечения для обработки сейсмических данных позволяет считать, что для оценки разрешенности сигналов целесообразно использовать сигнал Н. Риккера [1] (рис. 1).

Рассмотрим возможности источников колебаний, способных генерировать сейсмические сигналы в диапазоне частот 0ч250 Гц.

1. Заряд бризантного вещества.Известно, что ширина спектра возбуждаемых взрывом сигналов зависит от условий возбуждения: упругих свойств среды, в которую помещается заряд, и качества взрывчатого вещества (ВВ). Так, при возбуждении колебаний зарядом, помещенным в пластичные горные породы, спектр находится в пределах 5-80 Гц, а при размещении заряда в плотных, консолидированных породах спектр превышает указанный диапазон частот. К сожалению, в полевых условиях при наземных наблюдениях отыскать подобные условия возбуждения практически невозможно.

сейсморазведка сигнал вибратор геологический

Рис. 1. Пример критерия Релея временной разрешенности однополярных и разнополярных сигналов Пузырева (а) и Риккера (б):

А1+, А1- - коэффициенты отражений на границах пласта;

Т - период сигнала; ?ф - разрешенность сигнала

2. Вибрационный источник. Широко используется при полевых сейсмических исследованиях благодаря созданию вибраторов со спектром генерируемых колебаний, достигающим 250 Гц (Normad).

В этом случае при корректном проведении сейсмических исследований [2] и обработке полученных данных с сохранением (расширением) [3] зарегистрированного диапазона частот предоставляется возможность достичь временной разрешенности сигналов (см. рис. 1, б), равной 6-7 м·сек, что при скоростях распространения волн 2000ч4000 м/c составит 6 м, 7ч12 м, 14 м.

Возникает вопрос: в какой степени возбужденный вибратором сигнал в диапазоне 5ч250 Гц сохраняет свои спектральные составляющие на дневной поверхности после зондирования геологической среды?

С целью ответа на него рассчитываем спектральные характеристики сигналов с видимыми (резонансными) частотамиf0 =50 Гц, 100 Гц, 200 Гц.

Для расчета спектров использовалась формула Н. Риккера [1]

,

где f0 - видимая (заданная) частота, Гц;

f-определяемые (искомые) частоты, составляющие спектр сигнала, Гц.

Выбор этой формулы обоснован тем, что сигнал, возбужденный вибратором и обработанный программными средствами, представляет корреляционную функцию, форма которой совпадает с сигналом Н. Риккера.

Как видно из рис. 2, а, спектры сигналов с f0 = 50 Гц, f0 = 100 Гц, f0 = 200 Гц без учета поглощающих свойств зоны малых скоростей (ЗМС) имеют резонансный вид (максимальные значения спектров наблюдаются на частотах 50 Гц, 100 Гц, 200 Гц), а диапазон частот сигналов (Дf) соответствует удвоенным резонансным частотам f0 = 50Гц(Дf = 0ч100Гц), f0 = 100Гц(Дf = 0ч200Гц), f0 = 200Гц(Дf = 0ч400Гц). Здесь же представлен график коэффициентов поглощения энергии зоной малых скоростей - Апогл. змс.

Рис. 2. Спектры сейсмических сигналов с «видимыми» частотами: f01=50 Гц, f02=100 Гц, f03=200 Гц:

а) без учета поглощения энергии зоной малых скоростей;

б) с учетом поглощения энергии зоной малых скоростей

При анализе спектров сигналов с учетом поглощения энергии зоной малых скоростей [4] (рис. 2, б) отмечается, что частотные составляющие спектров сигналов с

f0 = 50 Гц, 100 Гц пропускаются толщей ЗМС в диапазоне 0ч150 Гц и участвуют в обработке сигналов, остальные спектральные составляющие в диапазоне частот 150ч500 Гц отфильтровываются геологическим разрезом и теряются безвозвратно. Сигнал с f0 = 200 Гц обладает спектром в диапазоне 0ч500 Гц, амплитуды спектральных составляющих примерно одинаковы и незначительны по величине, что свидетельствует о малой величине амплитуд отраженных сигналов и, вполне вероятно, о невозможности их регистрации.

Очевидно, разрешенность сейсмических сигналов, обладающих спектром частот в диапазоне 0ч150 Гц, может быть повышена посредством применения деконволюции. Стандартная предсказывающая деконволюция приводит к устойчивым результатам при различных распределениях последовательностей коэффициентов отражений. Деконволюция сжатия может дать хороший результат в комплексе с полосовой фильтрацией. Значительное повышение разрешения сигналов может быть достигнуто при использовании программ максимально-энтропийнойдеконволюции типа ФИЛМЕМ [3].

Помимо использования различных типов обратной фильтрации (деконволюции) возможно применение альтернативного подхода к решению задач расчленения разреза на основе сейсмомоделирования [1, 5].Для этой цели необходимы априорные знания о геологическом разрезе и параметрах зондирующего сейсмического сигнала.

С использованием априорных данных (двумерная геологическая модель разреза, сейсмический сигнал) строится синтетический временной разрез (СВР), который сопоставляется с реальным временным разрезом; в случае их различия последовательно уточняются параметры геологического разреза, сигнала, и эта операция повторяется до тех пор, пока не будет получено полное сходство синтетического и реального временных разрезов. Затем геологический разрез усложняется, то есть в него вносятся дополнительные границы в соответствии с данными бурения (ГИС), и снова строится синтетический временной разрез с ранее используемым сигналом и сигналом с расширенным спектром частот, оценивается их сходство/различие, и процесс продолжается до получения конкретного результата. На этом построения СВР заканчиваются, и считается, что поставленная задача расчленения разреза решена.

Рассмотрим особенности волнового поля, свойственные тонкослоистому разрезу, на примере рис. 3, заимствованному из [5].

Рис. 3. Сейсмические отраженные сигналы от пласта переменной толщины, увеличивающейся слева направо

Так, при отношении временной толщины слоя (?th) к периоду сигнала (Т), равном , амплитуда отраженного от слоя сигнала минимальна (трасса 1).Далее при отношении сигнал асимметричен, амплитуда суммарного отраженного от слоя сигнала увеличивается, также растет и временной интервал между отрицательным и положительным экстремумами сигнала (трассы 2ч7).При дальнейшем увеличении отношения сигнал, обусловленный подошвой пласта, отделяется от сигнала, приуроченного к кровле пласта.Амплитуды каждого обособленного сигнала уменьшаются и становятся равными при условии равенства коэффициентов отражений на границах пласта. Отмеченные особенности волнового поля типичны для тонкослоистых разрезов.

Таким образом, при корректном проведении полевых сейсморазведочных работ [2], тщательной обработке сейсмических данных, нацеленных на расширение и выравнивание спектров сигналов [3], применении геосейсмического моделирования [1] и использовании для оценки разрешенности сигнала Н. Риккера [1,5] представляется возможным достаточно детально расчленять геологический разрез посредством сейсморазведки.

Библиографический список

КорягинВ.В. Геосейсмические модели и волновые поля. - Самара, 2000. - 348 с.

КорягинВ.В.. Проблемы структурной сейсморазведки. - Самара, 2006. - 302 с.

ШнеерсонМ.Б., Потапов О.А. и др. Вибрационная сейсморазведка. - М.: Недра, 1990. - 153 с.

Справочник геофизика. Т. IV. - М., 1966. - 650 с.

Пейтон Ч. и др. Сейсмическая стратиграфия. Т.2. - М.: Мир, 1982. - 400 с.

Размещено на Allbest.ru