Сущность сейсморазведки

     Корреляция волны начинается с выделения относящейся к ней группы колебаний на основании следующих признаков:

• Синфазность колебаний – волна имеет плавные, достаточно протяженные и подобные по форме оси синфазности с одинаковыми кажущимися скоростями;
• Стабильность формы – на близких трассах сохраняются основные особенности формы волнового импульса;

Амплитудная выраженность – волна отделена от предыдущих и последующих колебаний некоторым сравнительно малоамплитудным промежутком.

При пологом залегании  сейсмических границ оси синфазности  на сейсмограммах обычно не пересекаются между собой.

        Отражения, которые устойчиво прослеживаются на всей или большей части площади разведки и имеют надежную геологическую привязку называют опорными (маркирующими).

Некоторые отражения  удается опознавать по их специфической  форме, связанной с тонкослоистой  структурой осадочных образований. Многие импульсы, прослеживаемые в качестве отдельных волн, представляют собой устойчивые наложения ряда элементарных отражений от близких границ тонких слоев, образующих пачку.

При высоком качестве волновой картины, когда на ней преобладают  полезные колебания, прослеживание  пологих отражающих горизонтов не вызывает затруднений. В таких случаях  процедура фазовой корреляции допускает  автоматизированное исполнение. Компьютерные системы интерпретации снабжены программами, которые по указанию геофизика прослеживают («пикируют») устойчивые оси синфазности.

     Человеку остаются функции контроля получаемых результатов и их коррекции в тех случаях, когда из-за неоднозначности осложненной волновой картины автоматизированная корреляция приостанавливается или предлагает неудовлетворительные варианты проведения сейсмического горизонта.

Определение сейсмических скоростей

Для построения сейсмических границ необходимы знания скоростей. Кроме  того, скорости упругих волн в горных породах представляют самостоятельный интерес, поскольку они связаны с такими важными характеристиками пород, как литологический состав, пористость, трещиноватость, флюидонасыщеннсоть, пластовое давление

Наиболее достоверные результаты дают измерения скоростей во внутренних точках среды и условиях естественного залегания пород.

 

Сейсмический (интегральный) каротаж (СК)

СК служит для изучения скоростного разреза геологической  среды, который характеризуется  пластовыми и средними скоростями.

При сейсмокаротаже на поверхности вблизи скважины с помощью ударов или взрывов возбуждают упругие колебания, а с помощью сейсмоприемников, помещаемых на разной глубине в скважине, определяют первые вступления прямой (или проходящей) волны.

     Далее строят вертикальный годограф (по вертикальной оси откладывается глубина, по горизонтальной - время вступления волны) и график пластовых или интервальных скоростей. По годографу определяют пластовые скорости  , а по усредненному годографу для всей покрывающей толщи - средние:

где i - номер пласта. Суммирование ведется по всем пластам в пределах всей толщи мощностью H.

Интегральный каротаж, выполняемый на обычных сейсмических частотах с шагом по скважине 10-20 м, позволяет выделять сейсмические пласты, мощность которых измеряется многими десятками и сотнями метров.

 

Акустический (дифференциальный) каротаж (АК)

    Более детальную информацию о скоростном разрезе получают с помощью акустического (дифференциального) каротажа (АК), использующие упругие колебания частотой 20 кГц и более. Время пробега волны δt вдоль стенки скважины на постоянном интервале (базе наблюдений) длиной δz, вычисляется зависимость интервальной скорости от глубины:

.

      При достаточно малой базе δz, которая обычно не превосходит 1 м, интервальная скорость близка к своему теоретическому пределу– истинной скорости v, определяемой соотношением:

.

      Поэтому данные АК практически принимает в качестве истинной скорости распространения сейсмических волн в горных породах. 

   Относительная погрешность таких измерений скорости составляет несколько процентов. Найденная зависимость v (z) позволяет по данным АК вычислить продольный вертикальный годограф прямой волны:

.

    Это дает возможность увязать между собой результаты дифференциального и интегрального каротажа одной скважины. Причиной их систематического расхождения может быть частотная дисперсия, из-за которой по данным АК оказываются несколько большими, чем по данным СК.

Микросейсмокаротаж.

     К сейсмическим  наблюдениям в скважинах иногда  условно относят так называемый  «обращенный сейсмический каротаж»  часто такие наблюдения называют  «торпедированием», при котором  наблюдения выполняется на земной  поверхности, а взрывы производятся на различных глубинах вдоль ствола скважины. Такими наблюдениями обычно изучается верхняя часть разреза (отсюда и микросейсмокаротаж), и с каждым годом они находят все большее наблюдение.

 

Вертикальное  сейсмическое профилирование (ВСП)

 

ВСП это такой метод сейсморазведки, при котором возбуждение упругих волн производится на земной поверхности, а в скважине с помощью сейсмоприемников, расположенных на разных глубинах, улавливаются проходящие волны. Этот метод служит для определения природы разных волн и определения скоростей их распространения в горных породах. Он является одним из ведущих методов повышения точности полевой сейсморазведки, так как дает скорости упругих волн с наименьшими погрешностями и обеспечивает привязку сейсмических горизонтов к геологическим. При ВСП регистрируют не только вступления прямой волны, но и последующие колебания. Многоканальные сейсмограммы ВСП используют для выявления, прослеживания и оценки параметров различных типов волн, распространяющих по разрезу сверху вниз и снизу вверх.

     Расстояние между приборами в скважине может быть различным и определяется требуемой точностью и детальностью работ. Наиболее часто используется шаг 10 или 20 метров. Шаг между приборами может не быть постоянным.

     Увеличение шага наблюдений по глубине может происходить по техническим причинам: при большом уровне помех, связанных со звоном колонны или при работе в открытом стволе скважины.

Расстояние между пунктом взрыва и устьем скважины, в которой проводятся работы ВСП, не должно быть большим по сравнению с глубиной залегания исследуемых геологических объектов. Обычно при глубинах исследований 2 – 3 км, вынос пункта взрыва выбирается в диапазоне 50 - 200 метров. Результаты обработки данных ВСП дают возможность определить скоростную характеристику разреза. Скорости распространения сейсмических волн в среде определяются по годографу падающей волны. Годограф падающей волны – это график времен вступления прямой волны. Он определяет вертикальное время пробега сейсмической волны от поверхности до заданной глубины. Наклон годографа в каждой точке определяется значением скорости в среде.

      Средняя скорость определяет осредненную характеристику среды от поверхности наблюдений до заданной глубины. Значение средней скорости определяется по годографу как:

где t - время пробега волны до заданной глубины наблюдения - H.

   Скорость, определяемая по разности времен пробега волны между двумя соседними положениями точек регистрации, называется интервальной:

где - база наблюдения, Δt - разность времен пробега волны на базе наблюдения, определяемая по годографу.

Стратификация сейсмических скоростей

Стратификация сейсмического  горизонта означает его привязку к геологической границе известного возраста и определенного литологического состава контактирующих пород. Стратификацию выполняют на основе сейсмических наблюдений в скважине, расположенной на линии интерпретируемого разреза или непосредственной близости от нее

Наиболее полную информацию для стратификации дают материалы ВСП, дополненные данными АК. Простой сейсмических каротаж (СК) позволяет получить только вертикальный годограф прямой волны, на основании которого нельзя обеспечить надежную привязку сейсмических горизонтов к геологическому разрезу.

Данные вертикального  сейсмопрофилирования отождествляются  с отраженными волнами фиксируемые  на горизонтальном профиле. С восходящими  волнами, наблюдаемые на сейсмограмме ВСП.

     По ней можно достаточно точно установить глубины образования отражений в разрезе с известной литолого-стратиграфической колонкой и придать сейсмическим горизонтам соответствующие буквенно-цифровые индексы, принятые в данном регионе для обозначения опорных границ. Сопоставление волновой картины на горизонтальном и вертикальном профилях следует делать очень тщательно и критично, поскольку, к дневной поверхности наряду с однократными отражениями подходит большое количество многократных волн значительной интенсивности.

В реальных осадочных  средах, имеющих тонкослоистый характер, сейсмический горизонт, как правило, не относится к какому-то одному контакту соседних пластов, а соответствует некоторой пачке слоев, достаточно устойчивой по своим структурным и упругим свойствам.

    При высокой разрешенности волновой картины временного разреза можно попытаться более детально увязать особенности формы записи сейсмического горизонта с внутренней структурой соответствующей пачки литологических слоев, для такого сопоставления необходимы данные акустического каротажа, по которым строят и анализируют синтетические сейсмограммы

Синтетическими называют теоретические сейсмограммы определенного  класса волн, рассчитанные для заданной модели упругой среды и заданной формы исходного сейсмического  импульса

     С их помощью стремятся определить роль отдельных слоев пачки в формировании суммарного отраженного импульса. В благоприятных случаях удается, например, как влияет мощность и пористость содержащегося в пачке пласте-коллектора на формирование определенной части (фазы) анализируемого сейсмического импульса. Такой анализ может обосновать более дифференцированную привязку сейсмической волновой картины к тонкой структуре литологического разреза.

Составление и анализ сейсмических карт и схем

Основным результатам  площадных съемок являются структурные карты сейсмических горизонтов, которые изображают пространственные формы исследуемых элементов геологической среды – поверхностей напластования, эрозионных срезов, стратиграфических несогласий и др.

   Схематизируя процесс построения сейсмических границы, можно считать, что глубина границы h определяется произведением времени пробега волны t на ее скорость.

Построение структурных  карт, как и других изобразительных  материалов, выполняют с помощью  специальных программ компьютерного  обеспечения интерпретации сейсморазведочных данных

Структурная карта изображает на плане рельеф H (x,y) сейсмического горизонта в изолиниях или цветовой шкале равных глубин. Сечение изолиний или шаг смены цветов ΔH выбирают исходя из реально обеспеченной точности карты. В сейсморазведке средних и больших глубин величина ΔH варьирует в пределах от 10 до 100 м. При выборе ΔH исходят из того, что сечение карты должно примерно вдвое превышать случайную погрешность ее построения. Необоснованный выбор сечения ведет к потере детальности изображения (при завышенной величине ΔH) или к появлению на карте недостоверных подробностей за счет погрешностей определения глубин (при незначительной величине ΔH).

Оценка точности сейсмических построений

Реальные оценки точности сейсмических построений вырабатываются в процессе исследований конкретных площадей на основе множественных сопоставлений сейсморазведочных результатов с опорными данными бурения и ГИС.

При этом получают так  называемые внутренние оценки точности. Это вызвано факторами: оценки скоростей, величины расчетных и корректирующих поправок. Для определения относительной среднеквадратической погрешности определения глубины имеем:

, где  и - относительные среднеквадратические погрешности определения времени и скорости. Вклады обеих погрешностей в величину неодинаковы.

     Если обработка полевых материалов выполнена корректна, то при отсутствии грубых ошибок корреляция опорной волны средняя погрешность определения ее времен не превосходит нескольких миллисекунда, что в относительной мере обычно составляет доли процента.

Сопоставление сейсмических построений с результатами бурения  дает внешние оценки точности применяемого метода. Это погрешности сейсмических построений за счет недостаточного учета сложности исследуемой среды. Соотношение между предполагаемыми и действительными погрешностями вычисленных глубин устанавливают сопоставлением с данными бурения.