Введение к работе
Актуальность. В настоящее время прирост сырьевой базы, как правило, связан с открытием и вовлечением в разработку залежей сложного строения с высокой степенью неоднородности фильтрационно-емкостных свойств. При этом решение обратной динамической задачи определения характеристик изучаемой толщи по наблюденному волновому полю приобретает особую важность. Точность решения обратной задачи влияет на эффективность геологоразведочных нефтегазопоисковых работ, прогноз распределения фильтрационно-емкостных свойств в межскважинном пространстве, объемы расчетных геологических ресурсов и запасов углеводородов. Наибольшей востребованностью при решении таких задач пользуются сейсмические инверсионные преобразования, являющиеся приближенным решением обратной динамической задачи.
Новые нефтедобывающие районы в Восточной Сибири, на полуострове Ямал (в том числе в транзитных зонах), на юге Тюменской области характеризуются сложными сейсмогеологическими условиями. Наличие рыхлых отложений, трапповых интрузий, смена источников и приемников при проведении съемок в транзитных зонах и другие факторы находят свое отражение в динамических характеристиках сейсмических записей и приводят к изменчивости параметров сейсмического сигнала по латерали.
В этой связи любые исследования по повышению уровня достоверности прогноза пространственной вариации импеданса посредством сейсмических инверсионных преобразований на основе технологий оценки переменного по латерали сейсмического сигнала являются, безусловно, актуальными.
Степень разработанности проблемы. Возможность привлечения переменных характеристик сейсмического сигнала на стадии инверсионных преобразований в настоящее время реализована в программном продукте Jason Geoscience Workbench (вплоть до версии 8.0 для акустического и синхронного типа инверсионных преобразований, и в версии 8.2 - для стохастического). При этом использование данной технологии строится на интер- и экстраполяции сейсмических сигналов по площади, определенных в точках скважин [Rudiana et al., 2008, Князев и Родина, 2009]. Использование карт сейсмических атрибутов в этом случае, как весовых функций, не позволяет в полной мере учесть вариации характеристик сигнала по площади. Результат построения куба переменного сейсмического сигнала в рассматриваемом варианте будет напрямую зависеть от того, какой атрибут был использован. Таким образом, неизученным аспектом остается оценка изменения параметров сигнала по площади путем непосредственного определения его характеристик в потрассном режиме по сейсмическим данным, с привлечением скважинной информации. В этой связи, в последнее время появляются работы по оценке отдельного сигнала для каждой трассы [Приезжев, 2011]. При обработке потенциальных полей также учитывают изменения спектрально-корреляционных свойств по площади наблюдения на основе адаптивного расчета двумерных автокорреляционных функций с последующей фильтрацией полей с переменными весовыми коэффициентами [Никитин и Петров, 2007].
Цель работы: разработка технологии оценки формы сейсмического сигнала, способствующей повышению надежности восстановления пространственного распределения импеданса при сейсмических инверсионных преобразованиях.
Задачи исследований. Для реализации поставленной цели потребовалось решение определенного круга задач, основные из которых:
- анализ существующих подходов определения параметров сейсмического сигнала на различных стадиях обработки и интерпретации данных сейсмических съемок в целом и для сейсмических инверсионных преобразований в частности;
- разработка алгоритмов построения кубов переменного по форме сейсмического сигнала на основе статистических подходов и с использованием данных акустического и плотностного каротажа;
- реализация алгоритмов в виде программ-плагинов для пакета Petrel (Schlumberger) с последующим опробованием технологии на модельных и реальных данных и оценкой ее эффективности.
Объектом исследования в настоящей работе являются методы определения параметров сейсмических сигналов для инверсионных преобразований, а также алгоритмы оценки переменной по латерали формы сигналов по скважинным и сейсмическим данным.
Методы исследований и фактический материал. Теоретической основой для решения задачи оценки латеральных вариаций формы сигнала являются положения цифровой обработки сигналов [Сергиенко, 2011], принципы которой применялись к сейсмическим данным.
Для определения характеристик сейсмических сигналов в точках скважин, а также непосредственно инверсионных преобразований, используется специализированная компьютерная система Jason Geoscience Workbench 8.0 (Fugro-Jason). С целью построения переменного сейсмического сигнала по скважинным сигналам применены разработанные соискателем (в соавторстве с А.В. Новокрещиным и А.П. Девяткой) программы-плагины для пакета Petrel.
В основу диссертации положены результаты исследования автора, полученные на модельных и реальных геологических объектах. Практические выгоды использования предлагаемого алгоритма для оценки переменного по латерали сейсмического сигнала по скважинным и сейсмическим данным продемонстрированы на моделях и на месторождениях Западной (Ем-Ёговское и Тальцийское) и Восточной (Верхнечонское) Сибири.
Защищаемые результаты и положения:
1. Алгоритм получения спектральных оценок, рассчитываемых в потрассном режиме по кубу переменного статистического сигнала, формирующий набор соответствующих карт и позволяющий оценить площадные вариации параметров сейсмического сигнала.
2. Программная реализация алгоритма оценки переменного по латерали сигнала по скважинным и сейсмическим данным.
3. Технология оценки формы переменного по латерали сигнала, базирующаяся на коррекции фазовых поворотов переменных по площади сигналов, выравнивании трасс и расчете взаимно-корреляционных функций, применяемая для последующего проведения сейсмической инверсии, обеспечивающая восстановление пространственного распределения импеданса с минимальной погрешностью.
Научная новизна. Личный вклад.
1. Разработан алгоритм оценки переменного по латерали сигнала по скважинным и сейсмическим данным, а также реализующие его программные средства. Обоснование теоретических решений выполнено в соавторстве с А.В. Новокрещиным. Программная реализация предлагаемого алгоритма выполнена соискателем совместно с А.В. Новокрещиным и А.П. Девяткой.
2. Создана технология оценки переменного по латерали сигнала на основе разработанного программно-алгоритмического обеспечения.
3. На модельных данных, на основании выполненных тестовых расчетов установлено, что статистический расчет сейсмических сигналов в потрассном режиме решает проблему недоустраненных на этапе обработки сейсмических данных амплитудно-частотных вариаций сигнала по площади, а использование фазового спектра функции взаимной корреляции (ФВК) сейсмических трасс позволяет определить фазовый поворот сейсмических сигналов по площади наблюдений.
4. Основные результаты тестирования технологии на моделях получены непосредственно соискателем, опробование технологии на реальных геологических объектах выполнено совместно с Новокрещиным А.В.
Теоретическая и практическая значимость результатов. Результаты диссертации являются вкладом в развитие алгоритмов оценки формы сейсмических сигналов для последующего их применения на этапе инверсионных преобразований, доведены до практического использования в виде технологии и внедрены в процесс интерпретации сейсмических данных.
Разработанная технология существенно повышает точность решения одной из основных обратных динамических задач сейсморазведки – прогноза свойств изучаемой среды в виде разреза импеданса.
Результаты работы внедрены в производственную практику ООО «ТННЦ» и применены для инверсии зарегистрированного волнового поля в пространственное распределение импеданса на месторождениях ОАО «ТНК-ВР». Получено 2 свидетельства о государственной регистрации разработанных программных средств.
Апробация и реализация результатов диссертации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на студенческой секции международной конференции геофизиков и геологов «Тюмень-2007» (Тюмень, 2007); всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии – нефтегазовому региону» (Тюмень, 2008); региональной научно-практической конференции молодых специалистов ТНК-ВР (Тюмень, 2010); всероссийской научно-практической конференции молодых специалистов ТНК-ВР (Москва, 2010); симпозиуме «Тюмень-2011. Продуктивные клиноформные комплексы и возможности современной сейсморазведки» (Тюмень, 2011); 13-й конференции по проблемам комплексной интерпретации геолого-геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов «Геомодель-2011» (Геленджик, 2011).
Предлагаемая технология признана лучшей в конкурсе молодежных научно-технических разработок по проблемам топливно-энергетического комплекса «ТЭК-2010» (Диплом, серия ТЭК, №714734, 2010). Автор также принял участие во Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области информатики и информационных технологий в рамках Всероссийского фестиваля науки (БелГУ, 2011). Разработанные программы заняли 1-е место конкурса Schlumberger «Лучший плагин – 2011».
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации изложены в 14 опубликованных работах. Из них 6 статей – в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией, 1 статья в нерецензируемом журнале, 4 работы – тезисы докладов на российских и международных конференциях , 2 свидетельства на регистрацию программ, а также 1 учебное пособие для ВУЗов.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 185 наименований и приложений. Основной материал изложен на 134 страницах, включая 1 таблицу и 56 рисунков.
Благодарности. Автор выражает признательность научному руководителю д.г.-м.н. В.А. Корневу. Автор выражает благодарность своим коллегам: к.г.-м.н., И.Л. Цибулину, к.г.-м.н., В.А. Михайлову, к.г.-м.н., М.В. Лебедеву, к.г.-м.н., И.И. Бобровнику, В.П. Калгину, Р.Б. Яневицу, А.В. Жидкову – за конструктивную критику и рекомендации по редакции статей.
Отдельную благодарность автор выражает к.т.н. А.В. Новокрещину за всестороннюю поддержку и дискуссии в ходе выполнении работы, а также А.П. Девятке за помощь в программной реализации алгоритма.
