Введение к работе
Актуальность темы
Метод вертикального сейсмического профилирования (ВСП) используется для решения сложных геофизических задач при разработке и эксплуатации месторождений нефти и газа (Гальперин Е.И., 1971; Hardage В., 2000). При удалении источников на некоторое расстояние от устья скважины (непродольное, уровневое ВСП) появляется возможность изучать строение околоскважинного пространства. При этом важную роль играет миграция данных ВСП, позволяющая непосредственно строить изображения сейсмических границ в окрестности скважины. Разрешающая способность изображений, получаемых по данным ВСП, зачастую превосходит разрешающую способность изображений, построенных по данным поверхностной сейсмики (Poletto F. and Miranda F., 2004; Hardage В., 2000). Нередко при помощи миграции данных ВСП удается определить структурные особенности, наблюдение которых по данным поверхностной сейсмики затруднено. Подобные свойства сейсмических изображений, получаемых по данным ВСП, могут быть очень важны, например, при мониторинге эксплуатируемых месторождений.
С точки зрения используемой схемы наблюдений к одной из разновидностей ВСП можно также отнести сейсмику во время бурения (Poletto F. and Miranda F., 2004). Миграция сейсмических данных, полученных непосредственно во время бурения позволяет прогнозировать особенности геологического разреза в областях среды, расположенных на пути бура, и в случае необходимости корректировать процесс бурения (Poletto F. and Miranda F., 2004).
В целом миграция является одним из наиболее важных этапов обработки сейсмических данных и в частности данных ВСП, позволяющим делать выводы непосредственно о глубинном строении изучаемого геологическо-
го объема среды. Однако, необходимым условием для выполнения любого типа миграции является наличие адекватной глубинно-скоростной модели, определение которой на практике может быть довольно сложной задачей. При этом ошибки в определении глубинно-скоростной модели могут значительно исказить получаемые изображения среды: изменить форму и положение отражающих горизонтов, ухудшить соотношение сигнал/шум.
В последние годы большое распространение получили методы определения оптимальной скоростной модели среды непосредственно на этапе миграции (Shen P., Symes W., 2008; Liu Z., Bleistein N., 1995; Mulder W., Kroode A., 2002). При этом традиционные методы основаны на миграции только однократно-отраженных от границ раздела волн (например анализ сейсмограмм общей точки изображения (Al-Yahya, 1989)). При наблюдениях по методу ВСП, часто используется либо большое количество приемников в скважине и один или несколько поверхностных источников на некоторых удалениях от скважины (непродольное ВСП), либо наоборот, небольшая группа приемников в скважине и множество поверхностных источников, расположенных вдоль некоторого профиля, проходящего через устье скважины (уровневое ВСП). И в том и в другом случае однократно-отраженные волны освещают границы под очень небольшим диапазоном углов, поэтому применение традиционных методов оценки оптимальной для миграции скоростной модели может быть затруднительно.
С другой стороны при построении изображений сейсмических границ по данным ВСП существует возможность использовать не только однократно-отраженные, но и нисходящие кратные волны, обусловленные отражением от дневной поверхности (Jiang Z. et al., 2005; Jiang Z. et al., 2007; Yu J., Schuster C, 2001; Yu J., Schuster G., 2006; Schuster C, 2003; He R. et al, 2007). Методы миграции данного типа волн хорошо исследованы, а сами волны освещают отражающие границы под альтернативными по сравнению с однократно-отраженными волнами углами (рис. 1). Это гово-
Рис. 1: Схема наблюдений уровневого ВСП. Сплошные линии — лучевые траектории однократно-отраженных волн; штриховая линия — лучевая траектория кратно-отраженной волны, обусловленной отражением от дневной поверхности.
рит о целесообразности совместного использования однократно- и кратно-отраженных волн для определения оптимальной для миграции скоростной модели среды.
Цель работы
Целью работы является исследование возможности определения скоростных параметров среды по данным ВСП на основе совместного использования сейсмических изображений, построенных по восходящему полю однократно-отраженных волн и нисходящему полю кратно-отраженных волн, обусловленных отражением от дневной поверхности.
Экспериментальный материал
В диссертации использованы материалы реального полевого эксперимента, полученные в Северном море по методу уровневого ВСП. Материалы предоставлены компанией Шелл (Shell International Exploration and Production).
Научная новизна
Предложен метод оценки скоростных параметров среды на основе миграции двух типов волн: однократно-отраженных и кратных, обусловлен-
ных отражением от дневной поверхности. Для определения скоростных параметров среды применяется оригинальная целевая функция, основанная на кросскорреляции изображений, построенных по волнам различной кратности. Разработан алгоритм вычисления градиента целевой функции по скоростным параметрам среды с использованием метода неопределенных множителей Лагранжа.
Практическая значимость
Предложенный в работе метод позволяет оценивать скоростную модель среды и одновременно получать изображения отражающих границ с высокой точностью. При этом возможно производить оценку скоростной модели в областях среды, расположенных ниже приемников, что является трудновыполнимой задачей в случае наблюдений по методу ВСП.
На данных численного моделирования, а также на реальных данных ВСП показана принципиальная возможность оценки скоростных параметров в трансверсально-изотропных средах с вертикальной осью симметрии на основе используемого метода.
Производимые на основе предложенного метода уточнения скоростной модели среды позволяют существенно повысить точность получаемых в результате миграции сейсмических изображений среды.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы опубликованы в журналах «Технологии сейсморазведки» и «Вопросы геофизики». Основные результаты, представленные в диссертации, были доложены на следующих конференциях: 7-я международная конференция «Проблемы геокосмоса» (г. Санкт-Петербург, 2008); 70th EAGE Annual Meeting (Rome, Italy, 2008), 78th SEG Annual Meeting (Las Vegas, USA, 2008); международная конференция и выставка «Тюмень-2009» (г. Тюмень, 2009); 71th EAGE Annual Meeting (Amsterdam, Netherlands, 2009); 79th SEG Annual Meeting (Houston, USA, 2009); Гальперинские чтения 2010 (г. Москва, 2010).
Публикации и личный вклад автора
По теме диссертации опубликовано 9 работ (2 статьи одна из которых в журнале, рекомендованном ВАК, и 7 публикаций в виде тезисов докладов). Все результаты, представленные в диссертационной работе и выносимые на защиту, получены автором лично.
Структура и объем диссертации
