Содержание к диссертации
Введение 4
1 Анализ актуальных проблем скважинной сейсморазведки 12
1.1 Результаты исследований по актуальным проблемам обработки и
интерпретации материалов ВСП 12
Анализ методик полевых работ 23
Выводы 26
2 Разработка способов повышения точности расчета скоростных
характеристик геологического разреза по данным ВСП 27
Способ определения времени первого вступления прямой волны при ВСП 28
Способ расчета фазового годографа 33
Способ расчета пластовых скоростей 40
2.4 Способ моделирования волновых полей ВСП на основе
комбинированной скоростной характеристики геологического разреза 44
2.5 Выводы 50
3 Корректирующая и частотная фильтрация данных ВСП 52
3.1 Способ корректирующей фильтрации для решения геологических задач
на основе анализа динамических параметров сейсмических волн 52
3.2 Алгоритм и программа расчета фильтров для частотной селекции
сейсмических данных 58
3.3 Выводы 69
4 Результаты исследований по обоснованию системы наблюдения методом
ВСП 70
4.1 Исследование влияния шага наблюдений на качество выделения
полезных волн 70
4.2 Использование математического моделирования волновых полей ВСП
и НВСП для обоснования систем наблюдения 88
4.3 Выводы 98
5 Применение разработанных способов обработки и интерпретации
данных ВСП для мониторинга месторождений 100
5.1 Методика наблюдений и обработки данных 100
5.2 Физические предпосылки решения задачи, способы анализа
совокупности серийных наблюдений НВСП и принципы их интерпретации . 105
5.3 Сравнительный анализ временных разрезов НВСП и результаты
интерпретации волновых реакций 108
5.4 Выводы 119
Заключение 121
Библиографический список использованной литературы 122
Введение к работе
Актуальность работы
Применение метода вертикального сейсмического профилирования
(ВСП в современной терминологии является синонимом термина
«скважинная сейсморазведка») для детального изучения
околоскважинного пространства было связано, прежде всего, с выходом поисков нефтяных и газовых месторождений в районы с весьма сложными сейсмогеологическими условиями, где наземная сейсморазведка оказалась недостаточно эффективной и возрос риск бурения непродуктивных скважин. Экономический кризис 90-х годов в России в еще большей мере обострил проблему рентабельности бурения и вызвал резкое повышение спроса на работы методом ВСП.
Сейсмические наблюдения в скважине в силу специфики наблюдений и физики сейсмических процессов позволяют получить более точные и более разрешенные сейсмические разрезы по сравнению с наблюдениями на поверхности. Точная глубинная привязка результатов ВСП к данным ГИС позволяет экстраполировать результаты ГИС по латерали на расстояние до 1000 м и более от скважины и детально изучить изменение строения продуктивной части разреза.
В связи с отличием упругих свойств водонасыщенных, нефтенасыщенных и особенно газонасыщенных коллекторов от слабопористых пород и наличием тесной связи между скоростью и плотностью среды в последнее время интенсивно развиваются приемы изучения методом ВСП маломощных сложнопостроенных коллекторов, прогноза контуров нефтяных и газовых залежей в околоскважинном пространстве. Перспективным направлением использования вертикального сейсмического профилирования является развитие технологий контроля за разработкой месторождений нефти и газа, изменением в процессе эксплуатации положения ВНК, ГНК, ГВК, контуров обводнения и т.д.
Решение этих чрезвычайно актуальных задач существенно влияет на экономическую и геологическую эффективность разведочного и эксплуатационного бурения и эффективность последующей разработки месторождений. Успех решения в значительной мере определятся возможностью используемых программных средств обработки и интерпретации данных в обеспечении высокой точности анализа динамических параметров отражений.
Целью работы является разработка методики исследований, способов обработки и интерпретации данных ВСП, обеспечивающих решение задач мониторинга нефтегазовых месторождений.
Основные задачи исследований:
- разработка способов повышения точности и технологичности
определения скоростных характеристик разреза и реализация их в виде
программного модуля;
- усовершенствование способа корректирующей фильтрации с целью
обеспечения качества результата обработки, удовлетворяющего решению
задачи мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП;
усовершенствование алгоритма и программы расчета цифровых фильтров с целью обеспечения повышенной равномерности амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания составляющих спектра колебаний и более глубокого подавления вне полосы пропускания с сохранением линейности фазовой характеристики и за счет этого повышение точности выделения и анализа динамических характеристик полезных волн;
разработка способа и методики обоснования систем наблюдений, обеспечивающих качественное выделение полезных волн в широком диапазоне частот с применением современных программных средств;
разработка технологии контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод при разработке нефтегазовых месторождений;
- опробование разработанных приемов и программ на практике,
внедрение результатов работы в ОАО «Башнефтегеофизика».
Научная новизна работы:
разработаны способы, повышающие точность определения первых вступлений и точность расчета скоростных характеристик разреза по данным ВСП, уменьшающие относительную погрешность определения интервальной скорости;
усовершенствован способ корректирующей фильтрации для решения задачи мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП;
усовершенствован алгоритм расчета цифровых фильтров, повышающий равномерность частотной характеристики в полосе выделения полезного сигнала и снижение глубины подавления помех вне полосы пропускания;
предложен новый способ обоснования систем наблюдений для обеспечения качественной регистрации полезной информации и последующего выделения отраженных волн в широком диапазоне частот, основанный на связи интервала наблюдений по глубине, шага дискретизации записи с характеристиками (структурными и физическими) геологического разреза;
разработана технология контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод при разработке нефтегазовых месторождений по данным скважинной сейсморазведки (патент RU 2244321).
Основные защищаемые положения
- способы обработки данных скважинной сейсморазведки,
повышающие точность расчета кинематических и динамических
характеристик разреза для решения задач мониторинга нефтегазовых
месторождений методом ВСП;
методика обоснования систем наблюдений, обеспечивающих регистрацию колебаний с более высоким отношением сигнал / помеха в расширенном диапазоне частот;
технология мониторинга разработки нефтегазовых месторождений по данным скважиннои сейсморазведки, позволяющая контролировать пространственное положение фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод и интегрально оценивать динамику пластовых давлений по объекту в целом и его локальным участкам в частности.
Реализация результатов исследований и практическое значение работы
Разработанная технология мониторинга нефтегазовых
месторождений опробована при исследованиях методом ВСП на Ново-Узыбашевском месторождении Республики Башкортостан. Полученные результаты позволят рационализировать эксплуатацию месторождения, увеличить объемы и рентабельность добычи.
Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Башнефтегеофизика» и используются при проектировании полевых работ методом ВСП, обработке и интерпретации скважинных сейсмических данных в виде: методики проектирования систем наблюдений ВСП; технологии расчета скоростных характеристик разреза по данным ВСП; методики моделирования волновых полей на основе комбинированной скоростной модели среды; программного комплекса обработки и интерпретации данных скважиннои сейсморазведки GeoSeis Pro (свидетельство РОСПАТЕНТа № 2003610472); технологии мониторинга разработки нефтегазовых месторождений.
Кроме того, результаты работы использованы также при создании применяемых в ОАО «Башнефтегеофизика» технологического программного комплекса регистрации и первичной обработки данных ВСП в полевых условиях GeoSeis Reg (свидетельство РОСПАТЕНТа № 200361047) и программного комплекса моделирования временных
сейсмических разрезов SeisMod (свидетельство РОСПАТЕНТа № 2004612398).
Апробация работы и публикации
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции «Гальперинские чтения - 2001» (г. Москва, 2001 г.); международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы применения современных геофизических технологий для повышения эффективности решения задач геологоразведки и разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Октябрьский, 2001); научно-практической конференции «Инновационные технологии в области поисков, разведки и детального изучения месторождений нефти и газа» (г. Москва, 2002 г.); республиканской научно-практической конференции «Минерально-сырьевая база Республики Башкортостан: реальность и перспективы» (г. Уфа, 2002 г.); Втором Китайско-Российском научном симпозиуме по геофизическим исследованиям скважин (г. Шанхай, 2002); V Республиканской геологической конференции «Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий» (г. Уфа, 2003); шестой и седьмой научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (г. Ханты-Мансийск, 2003-2004 г.); научно-практической конференции «Гальперинские чтения - 2004» (г. Москва, 2004 г.) и других.
По теме диссертации автором и в соавторстве опубликованы 20 печатных работ. Автором диссертационной работы получены патент на изобретение «Способ контроля перемещения фронта закачиваемых и законтурных вод при разработке нефтегазовых месторождений» и 3 свидетельства РОСПАТЕНТа об официальной регистрации программных продуктов.
Личный вклад автора
Диссертационная работа подготовлена на основе результатов, полученных при выполнении тематической научно - исследовательской работы, выполненной под руководством и непосредственном личном участии автора диссертации и результатов производственных работ при участии специалистов ЦОИ ОАО «Башнефтегеофизика». Автором лично разработаны способы повышения точности расчета скоростных характеристик разреза; усовершенствован алгоритм корректирующей фильтрации, исключающий влияние на форму записей волнового поля различий, возникающих при возбуждении и приеме колебаний, и алгоритм расчета цифровых фильтров для селекции волн по частотному признаку, реализованные в виде обрабатывающих модулей комплекса программ GeoSeis Pro; предложены новые приемы обоснования систем наблюдений для проведения работ методами вертикального профилирования с ближнего и удаленных пунктов возбуждения. Под руководством автора разработана и опробована технология мониторинга нефтегазовых месторождений методом В СП.
Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Валиуллину Р.А., д.г-м.н. Ленскому В.А. за постоянное внимание, поддержку и помощь в работе. Особую благодарность автор выражает Валееву Г.З., Лесникову В.В., Пахомову В.Ф., к.т.н. Антипину Ю.Г. — за активное содействие в испытаниях и организации внедрения новых разработок в производство. Автор искренне благодарен всем сотрудникам отдела скважинной сейсморазведки ОАО «Башнефтегеофизика» за помощь в получении практических результатов, использованных автором в диссертации.
Содержание
В первой главе выполнен обзор состояния и тенденций развития цифровой обработки данных ВСП. Проведен анализ способов решения наиболее актуальных задач методами скважинной сейсморазведки с
использованием современных программных комплексов обработки данных. В частности, исследовано состояние проблемы точности определения скоростных характеристик разреза, возможности метода ВСП для решения задач мониторинга нефтегазовых месторождений; моделирования волновых полей. Большое внимание уделено состоянию проблемы повышения достоверности и детальности результатов интерпретации путем совершенствования систем наблюдения и качества обработки.
Во второй главе рассмотрены предложенные автором способы повышения точности расчета скоростных характеристик геологического разреза и моделирования сейсмических волновых полей на основе детальной скоростной модели разреза.
Третья глава посвящена описанию усовершенствованного способа корректирующей фильтрации для решения задачи мониторинга нефтегазовых месторождений методом ВСП.
Здесь же описан способ расчета цифровых фильтров, амплитудная частотная характеристика которых может достигать высокой (желаемой) равномерности в полосе пропускания и желаемую глубину подавления вне ее. При этом сохраняется линейность фазовой характеристики, что обеспечивает сохранение формы выделяемых сигналов. На основе разработанного способа составлена программа частотной фильтрации, которая включена в обрабатывающий комплекс.
В четвертой главе рассмотрены результаты исследований по обоснованию систем наблюдений методом ВСП, обеспечивающих получение исходных данных с более низким уровнем помех, вызываемых зеркальными пространственными частотами, что способствует качественному разделению нисходящих и восходящих волн в широком диапазоне частот с применением современных обрабатывающих программных средств.
В пятой главе приведены результаты использования разработанных способов обработки материалов при исследованиях с целью разработки технологии решения новой для ВСП задачи - контроля за пространственным положением фронта закачиваемых или внедряющихся из законтурной области вод при разработке нефтегазовых месторождений.
