Содержание к диссертации
Введение
1. Физические и геологические предпосылки комбинирования скважинных и наземных наблюдений поляризационным методом 9
1.1. Связь кинематических и динамических характеристик сейсмических волн с литофациальными и структурными особенностями геологического разреза 10
1.2. Поляризационный метод и его возможности при комбинировании скважинных и наземных наблюдений 19
1.3. Обоснование работ и задачи исследований 23
2 Развитие методики полевых работ и интерпретации материалов 27
2.1. Технология комбинированных наземных и скважинных наблюдений ПМ 27
2.2. Исследование кинематических особенностей РБ волн 31
2.3. Исследование возможности детального расчленения разреза по скоростям Vs 43
2.4. Развитие приемов отождествления волн разных типов 51
3. Изучение поляризации волн и оценка ее информативности 58
3.1. Развитие методики определения параметров поляризации и оценка точности их измерения 59
3.2. Исследование влияния конструкции скважинного прибора на точность измерения параметров поляризации 64
3.3. Особенности поляризации продольных волн, регистрируемых в первых вступлениях при наблюдениях ПМ ВСП, и их связь с разрезом 71
3.4. Исследование поляризационных характеристик отраженных волн разных типов 79
4. Результаты комплексной интерпретации наземных и скважинных наблюдений 101
4.1. Поиск и оконтуривание газовой залежи структурного типа (Анастаеиевеко-Троицкое месторождение) 103
4.2. Выявление зон лито-фациального замещения кол лекторов и их нефтенасыщения (Ключевское место рождение) 118
Выводы 139
- Поляризационный метод и его возможности при комбинировании скважинных и наземных наблюдений
- Исследование кинематических особенностей РБ волн
- Исследование влияния конструкции скважинного прибора на точность измерения параметров поляризации
- Выявление зон лито-фациального замещения кол лекторов и их нефтенасыщения (Ключевское место рождение)
Введение к работе
Основными задачами сейсмической разведки в настоящее время являются изучение вещественного состава разреза с целью его прогнозирования (ПГР), выявление залежей нефти и газа, приуроченных к неструктурным ловушкам, а также оценка достоверности наличия углеводородов в разведанных структурах. Специфика сейемогеологи-ческих условий Западного Предкавказья состоит в том, что нефтегазовые залежи структурного типа в основном связаны с малоамплитудными и небольшими по размерам поднятиями,а неструктурные ловушки приурочены к зонам лито-фациального замещения песчаных коллекторов непроницаемыми глинистыми отложениями. В подобных условиях надежность выявления традиционными методами сейсморазведки перспективных объектов недостаточно высока. В связи с этим возрастает объем непродуктивного глубокого бурения. Для повышения эффективности исследований в данной работе предлагается применить комплексирование скважинкых и наземных сейсмических наблюдений поляризационным методом (ПМ) с использованием продольных (РР), поперечных (S53 и обменных (PS ) отраженных волн. При этом, наблюдения на вертикальных профилях: служат основой для выявления связей кинематических и динамически параметров волн с особенностями строения среды [56]. Взаимная: увязка волновых полей, регистрируемых на дневной поверхности и во внутренних точках среды, позволяет экстраполировать в околоскважинное пространство установленные зависимости и прогнозировать изменение физических свойств пород на основе сопоставления кинематических и динамических параметров волн разных типов.
Физические предпосылки совместной интерпретации волн разных типов (РР, PS и SS) общеизвестны [12,55,69,82] и связаны с различным относительным изменением скоростей \/р и Vs в водонасыщенных и
продуктивных коллекторах, а также с разным изменением коэффициентов отражения и поглощения РР, ?5 и SS волн в зависимости от литологии пород, насыщающего их поровое пространство флюида и концентрации углеводородов.
Основные достоинства ПМ при скважинных и наземных наблюдениях с использованием волн разных типов, заключаются в векторном подходе к анализу волновых полей [7,23,27,28]. Это позволяет с одной стороны расширить возможности селекции волн и регистрировать от одного взрыва колебания разной поляризации (P,SV, 5Н), а с другой стороны привлекать к интерпретации дополнительный параметр - поляризацию сейсмических волн, тесно связанную с акустическими неодно-родностями среды и со структурными особенностями горных пород (пористостью, трещиноватостью и др.). Представлялось целеобразным опробовать эффективность комбинирования скважинных и наземных трех-компонентных наблюдений при решении задач ПГР в Западном Предкавказье.
Диссертация посвящена развитию и опробованию поляризационного метода сейсмических исследований с целью прогнозирования геологического разреза. В работе исследован ряд вопросов, связанных с технологией полевых наблюдений, с методикой обработки и интерпретации материалов, а также изучена информативность нетрадиционных поляризационных характеристик сейсмических волн. Выполненными работами внесены следующие новые положения.
I. Экспериментально установлено в условиях Западного Предкавказья влияние нефтегазовой залежи и изменений литологии на совокуп ность кинематических и динамических характеристик РР и PS волн, регистрируемых на горизонтальных и вертикальных профилях. На основании этого намечены основные критерии поиска перспективных объектов.
Развита методика определения параметров поляризации и изучено влияние применяемых скважинных приборов на точность измерений. По наблюдениям Ш ВСП исследованы возможности повышения детальности расчленения геологического разреза по акустическим свойствам при изучении на разных частотах поляризационных характеристик колебаний в первой продольной волне.
На площадях Западного Предкавказья проанализированы поляризационные характеристики отраженных волн по наземным и скважин-ным наблюдениям. Выявлены азимутальные аномалии, указывающие на возможность получения дополнительных сведений о пространственном положении границ и анизотропных свойствах разреза.
Исследованы кинематические и динамические характеристики обменных волн, на основании чего даны рекомендации по оптимизации систем наблюдений и процедур цифровой обработки. Развита технология изучения эффективных значений Vs путем преобразования временного разреза PS волн в псевдоакустический (ПАК).
Предложен алгоритм получения на вертикальных профилях временных разрезов PS волн с целью их отождествления с РР волнами для разных непродольных пунктов взрыва ПМ ВСП, а также сопоставления с временными разрезами ОГТ обменных волн.
Разработанные вопросы методики полевых работ, обработки и интерпретации материалов внедрены в практику работ треста "Красно-дарнефтегеофизика" и,других геофизических организаций (БелНИГРИ, ЦГЭ УГ БССР, Крымская геофизическая экспедиция). Выполненные исследования способствуют повышению эффективности работ по прогнозированию геологического разреза.
Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. В первой главе, на основании обзора литературных данных обсуждаются физические и геологические предпосылки изучения геологического
разреза, поляризационным методом с использованием продольных, поперечних и обменных волн. Обосновываются преимущества трехкомпо-нентной регистрации и формулируются задачи исследований.
Вторая глава посвящена развитию методики полевых работ и интерпретации материалов. Рассматриваются наиболее рациональные системы: наблюдений и их параметры, некоторые особенности цифровой обработки и совместной интерпретации наземных и скважинных исследований. Приводится исследование кинематических и динамических особенностей обменных волн, а также рассматривается технология преобразования их временных разрезов в разрезы ПАК- Vs .
В третьей главе рассматриваются результаты изучения поляризации по наземным и скважинным наблюдениям, а также вопросы развития методики определения этого параметра и точности его измерения.
В четвертой главе приводятся результаты применения комбинированных наземных и скважинных наблюдений с использованием РР, PS волн на двух площадях Западного Предкавказья с целью поиска и оконтуривания газовой залежи структурного типа (Анастасиевско-Троицкое месторождение), а также выявления зон лито-фациального замещения коллекторов и их нефтегазонасыщения (Ключевское месторождение). В заключении приведены основные результаты исследований.
Диссертационная работа выполнена в тресте "Краснодарнефте-
геофизика" в период с 1978г. по 1983г. Основная часть экспериментальных материалов получена опытно-методическими партиями Кубанской геофизической экспедиции (начальник Мирзоян Ю.Д.). Обработка и интерпретация рассматриваемых полевых материалов проводилась камеральной группой под руководством и при непосредственном участии автора, работающего в качестве старшего геофизика. В период с 1980г. по 1982г. камеральная группа входила в состав
тематической партии экспедиции, а затем партии обработки (начальник Камбарли С.Э.). Обработка материалов выполнена на ЭВМ EC-I040 и EC-I050 в рамках системы СЦС-3. Для поляризационного анализа регистрируемых колебаний и для обработки материалов ПМ ВСП использовались программы подсистемы СЦС-З-ПМ, составленные под руководством Агаева Х.Б.
В проведении работ, обработке материалов и их геологической интерпретации принимал участие большой коллектив сотрудников треста "Краснодарнефтегеофизика" (Ткаченко В.И., Соловьев Н.И., Камбарли С.Э., Портнов Ю.Г., Автономова Л.П., Буслович В.Л., Фабрициус И.З., Кашин М.В., Ойфа Н.К., Земцова Н.Е., Бирючева Л.К. и др.), которым автор выражает благодарность.
Автор благодарен руководству треста "Краснодарнефтегеофизика" Сидоренко В.А., Базлову Б.М., Ткачеву В.Н., Бородавкину А.П., его ведущим специалистам - Мирзояну Ю.Д., Музыке И.М., Бинкину И.Г., Карасику Б.М. за постоянный интерес и поддержку работы, а также сотрудникам ВНИИГеофизики Бродову Л.Ю., Шехтману Г.А. и Кондратовичу Ю.В. за ценные советы и замечания, высказанные при подготовке работы.
Автор глубоко признателен научным руководителям работ д.т.н. Гальперину Е.И. и д.т.н. Потапову О.А. за помощь в подготовке диссертационной работы.
Поляризационный метод и его возможности при комбинировании скважинных и наземных наблюдений
Приведенный выше обзор о связи кинематических и динамических характеристик волн разных типов с особенностями строения среды свидетельствует о том, что методика многоволновой сейсморазведки является наиболее перспективным направлением с точки зрения решения задач ПГР. Для эффективного ее использования представляется целесообразным проводить комбинированные наземные и скважинные трехкомпонентные наблюдения. Такой подход к решению задач ПГР дает возможность опробования и развития пространственных систем наблюдений с использованием волн разных типов. В связи с этим представляет интерес развитгый в последние годы в И3 3 АН СССР поляризационный метод сейсмических исследований [24,42]. Совокупность предусмотренных им методических и технических приемов предполагает векторную регистрацию волновых полей и расширение круга изучаемых параметров за счет использования в интерпретации параметров поляризации. В методическом отношении это приводит к комбинированию трехкомпонентных наблюдений в точке и трехмерных (в общем случае) наблюдений в пространстве. Последняя особенность весьма важна для задач ПГР, так как позволяет посредством взаимной увязки наземных и скважинных наблюдений с высокой достоверностью устанавливать связь наблюденных закономерностей изменения сейсмических параметров со свойствами среды [з]. Селекция волн по поляризации, применяемая при трехкомпонентной регистрации, позволяет одновременно использовать различные типы волн, связанные с одними и теми же неоднородностями разреза и образующиеся при одном взрыве [18,26,33,55,741 (РР и PS волны для точечных зарядов и РР, PS , 5S волны для линейных направленных взрывов). В настоящее время развиты различные модификации 11-1, основанные на наблюдениях как на дневной поверхности, так и во внутренних точках среды. I.2.I. Наблюдения на вертикальных профилях. ПМ ВСП является основным связующим звеном между наземными сейсмическими наблюдениями и особенностями строения среды [56]. По материалам ПМ ВСП могут быть получены сведения о природе регистрируемых волн, их стратиграфической приуроченности, а таюке о скоростях их распространения. Без этих данных однозначная интерпретация наземных наблюдений невозможна. Наблюдения на вертикальных профилях характеризуются сложностью волновых полей [22І, связанной с обилием волн разных типов и природы, а также с изменением направлений их подхода вдоль линии профиля I24,28,421. В связи с этим стандартные наблюдения ВСП с регистрацией одной вертикальной составляющей имеют ограниченные возможности для анализа волновых полей и низкую точность стратиграфической привязки волн к границам, пересекаемым скважиной.
Кроме этого, изменение направлений подхода волн определяет изменение интенсивности вертикальной составляющей полного вектора колебаний. В результате создаются ошибочные представления о динамике волн. Ситуация осложняется, когда изучаемые волны поляризованы по-разному (продольные и поперечные колебания) и подходят к сейсмоприемникам с различных направлений. Трехкомпонентная регистрация позволяет преодолеть указанные трудности и существенно повысить эффективность исследований при ВСП. Векторный подход к анализу волновых полей способствует наиболее полному изучению их природы, а применение полярно-позиционной корреляции (ІШК) - оптимальному выделению и прослеживанию основных групп отражений, а также прямых Р и S волн [ІЗІ. Кроме этого, ГШК позволяет разделить волны в области первых вступлений и проследить их до границ отражения І28І. Этим увеличивается надежность и точность стратиграфической привязки. Динамические оценки в ПМ ВСП также носят более достоверный характер, так как выполняются не по одной (иногда случайной) составляющей колебаний, а по полному вектору. Это особенно важно при наблюдениях на непродольных профилях, а также в условиях наклонных и криволинейных границ раздела. Широкое применение при ПМ ВСП нашли параметры поляризации регистрируемых волн. В изотропных средах направления смещений соответствуют направлениям подхода волн к линии вертикального профиля [25,23], что обуславливает возможности количественной об- работки траекторий движения частиц с целью получения дополнительных сведений о структурном строении среды и о ее скоростной дифференциации. При этом могут быть использованы как прямые, так и отраженные волны. В анизотропных средах параметры поляризации сейсмических волн могут быть использованы для изучения изменений напряженного состояния горных пород, их трещиноватости, микроструктуры и др. [54,ЗО]. Совместное изучение в ПМ ВСП основных типов сейсмических волн РР, PS и SS существенно увеличивает эффективность сейсми-ческих исследований и дает дополнительные сведения о геологическом разрезе, необходимые для интерпретации наземных наблюдений. 1.2.2. Наземные наблюдения ПМ ОВ и ПМ СГТ. Эффективность наблюдений ПМ OB и Щ ОГТ определяется одновременным изучением волн разных типов и привлечением для их селекции и при интерпретации дополнительного параметра - поляризации колебаний [25,65]. В районах с высоким уровнем поверхностных волн, для улучшения соотношения Ас/An может быть использована поляризационная фильтрация. Она может быть эффективна и в условиях интерференции для выделения отраженных волн, подходящих к линии профиля из определенного направления, и ослабления всех других волн. В районах с мощной ЗМС поляризационный анализ в полной мере может быть применен только к обменным и поперечным волнам, а для продольных волн его эффективность в подобных условиях резко падает и становится удовлетворительной лишь в условиях высокоскоростной ВЧР. Параметры поляризации отражают пространственное залегание геологических границ [5,6l], а также открывают новые возможности для селекции волн.
Особенно это существенно для анизотропных сред [24,52,53], когда направления движений отклоняются от традиционных компонент. Динамический анализ волн по полному вектору колебаний имеет существенно более достоверный характер, чем при скалярном подходе. 1.2.3. Подзонные наблюдения. Трехкомпонентные наблюдения под подошвой ЗМС [4J проводятся в районах со сложным строением ВЧР, существенно искажающим динамические характеристики волн. Особое значение они приобретают для задач высокоразрешающей сейсморазведки [llJ, так как способствуют регистрации широкополосных спектров сигналов, минимально искаженных интерференционными явлениями и сильно поглощающей ЗМС. В этих условиях отсутствие селекции по направлению распространения (подзонные наблюдения проводятся без группирования приборов) может быть скомпенсировано селекцией по поляризации. Эффективность поляризационного анализа при подзон-ных наблюдениях существенно выше, чем при наземных. Особенно это относится к РР - волнам. Таким образом, рассмотренные особенности различных модификаций ПМ свидетельствуют о целесообразности применения трехкомпо-нентной регистрации при комбинированных наземных и скважинных наблюдениях. Она способствует расширению круга анализируемых параметров, увеличению возможностей селекции волн, а также повышению достоверности динамического анализа. 1.3. Обоснование работ и задачи исследований. Перед сейсмическими исследованиями в Западном Предкавказье стоят сложные задачи выявления нефтегазовых залежей структурного и структурно-литологического типа. Высокая степень изученности региона геологоразведочными работами свидетельствует о том, что перспективы открытия новых крупных месторождений, связанных с ловушками структурного типа, невысоки. В связи с этим, большое внимание уделяется поиску зон благоприятных для формирования залежей углеводородов в ловушках структурно-литологического типа. В основном, они могут быть связаны с выклиниванием песчаников в монотонной глинистой толще палеогеновых и неогеновых отложений. Месторождения такого типа известны в пределах бортовой части Западно-Кубанского прогиба. Они образуют протяженные перспективные зоны, мало изученные сейсморазведкой. Ряд таких объектов в последнее время выделен и в осевой части прогиба. Однако здесь они имеют более локальный характер.
Исследование кинематических особенностей РБ волн
Обменные отраженные волны во многих районах [41,70,80], и в частности в условиях Западного Предкавказья [27,42І, эффективно используются при работах по методике многоволновой сейсморазведки. Основным их достоинством является малая критичность к условиям возбуждения [29]. В связи с этим, при отсутствии возможности реализации направленных источников поперечных волн, комп-лексирование волн разных типов может быть сведено к совместному изучению РР и PS волн. Однако, следует учитывать, что кинематические характеристики рассматриваемых колебаний существенно отличаются [37,57J. Это сказывается как на синтезе систем полевых наблюдений, так и на особенностях цифровой отработки, проводимой, в основном, по программам, предназначенным для монотипных колебаний. В рамках системы СЦС-3 имеются отдельные программы, частично учитывающие особенности кинематики PS волн. В первую очередь это касается возможности формирования сейсмограмм ОГТ с несимметричной выборкой каналов. Однако в них введен ряд упрощений и приближенных решений, не позволяющих в полной мере учесть особенности лучевой схемы распространения обменных волн. В связи с этим представлялось целесообразным проведение специальных исследований кинематики PS волн, направленных на оптимизацию систем полевых наблюдений и на выявление границ применения имеющихся программ, в условиях терригенного, слабо дифференцированного по скоростям разреза Западного Предкавказья. С этой целью изучено влияние геометрии системы наблюдений на кинематику PS волн в условиях наклонного залегания границ и оценена связь их эффективных скоростей с типом выборки каналов (0ПВ,0ПП,0ГТ). Все расчеты выполнены для моделей двухслойных изотропных сред с типичными для исследуемых районов параметрами. Оценка- не гиперболичности годографов и влияние угланаклона границы на эффективную скорость. Вопрос о правот мерности гиперболической аппроксимации годографов обменных волн имеет важное значение для их цифровой обработки, которая базируется на использовании стандартных программ расчета и ввода кинематических поправок. Исследования выполнены по набору теоретических годографов ОГТ, расчитанных для глубин от 500 до 2500м при углах наклона границ 5 20 (рис.2). Значение параметра jf было принято равным 0,43 ( Vp =2300 м/с, Vs =1000 м/с). 2 2 Годографы построены в квадратичных координатах Ї , х . Это позволило графически определить параметры аппроксимирующих гипербол вида: = к0 + тт2 и оценить отклонение от них теоретических годографов.
Установлено, что при относительных удалениях Х/Н 1,5 годографы обменных волн удовлетворительно аппроксимируются гиперболами. Об этом свидетельствует незначительный диапазон изменения АЭС2 эффективной скорости А/эф «=/- 2 , определяемой на скользящей базе Л X. При глубинах отражающей границы 1500-2500м и углах наклона Ср Ю0-, диапазон изменения Уэф, не превышает 30 60 м/с (рис.2). Для более крутонаклонных границ (ц =20), залегающих на глубинах 1300-1800м, гиперболичность годографов обменных волн ухудшается (диапазон изменения эффективной скорости достигает 100-120 м/с). Отметим, что это особенно характерно для случая расположения ПВ относительно ПП по направлению падения границ (положительное значение ср ). При расположении ПВ по восстанию отклонение годографа от гиперболы существенно меньше. На рисунке 3 приводится сопоставление годографов 0ГТ обменных волн и аппроксимирующих их гипербол. Параметры гипербол определялись путем осреднения в квадратичных координатах теоретических годографов в пределах всей базы приема. В результате установлено, что при глубине отражающей границы 2500м отклонение наблюденных времен от гиперболы не превышает 5 7 мсек. Для глубины 1500м оно увеличивается до 10-15 мсек. С учетом относительно низкочастотного спектра обменных волн,. ( ./тау =15 25 гц)рассмотренные отклонения их годографов от гиперболы являются допустимыми (в пределах четверти периода) и не скажутся, существенно, на качестве суммирования. Ощутимая негиперболичность обменных волн начинает проявляться для больших относительных удалений ПВ от ПП (Х/Н 2). В связи с этим, она наиболее характерна для отражений от границ ВЧР (Н 1000м). Из рисунка 2 видно, что при глубине отражающей границы 500м, эффективная скорость принимает постоянное значение до удалений 900-ЮООм, а далее наблюдается резкий градиент 1/эф. Эту особенность следует учитывать при обработке обменных волн по стандартным программам и исключать при помощи параметров мьютинга дальние каналы для мелких отражений. Влияние угла наклона границ на значение 1/эф„ обменной волны, в отличие от монотипных колебаний, проявляется в уменьшении скоростей І37І. Это следует иметь ввиду при выборе скоростного закона суммирования по ОПТ, так как в условиях слабой скоростной дифференциации среды на участках наклонного залегания границ может отмечаться инверсия скорости. Рассматриваемый эффект усиливается по мере увеличения глубины отражающей границы (рис.2), а также он связан с геометрией системы наблюдений. При размещении ПВ по направлению восстания границы (отрицательные значения J ) уменьшение Уэф. (рис.2) больше, чем по падению (положительные значения ). Наиболее ощутимо влияние угла наклона границ на \1оф( для значений (jj I0l . В связи с отмеченными особенностями, для PS волн неправомерен переход от скорости 0ГТ к эффективной через соотношение: Чф - VorT cos ( . Влияние типа выборки каналов на кинематику. Особенности лучевой схемы распространения обменных волн и нарушение для них принципа взаимности в условиях вакдонного залегания отражающих границ, обуславливают существенную зависимость их эффективной скорости от типа выборки каналов. На практике это приводит к тому, что для оптимального суммирования по координатам ОГТ, ОПВ и 0ШІ должны быть подобраны различные скоростные законы. Настоящие исследования проведены с целью выявления общих закономерностей влияния типа выборки каналов на кинематические особенности обменных отраженных волн.
Установлено, что годографы ОПВ и. ОПП. существенно больше отклоняются от гиперболы, по сравнению с годографом ОГТ. Удовлетворительная их аппроксимация отмечается, в основном, в дальней зоне (Х/Н 1), о чем свидетельствует малая изменчивость здесь значений \/эф. (рис.4). Отмечено, что выборка ОПП, по-сравнению с ОПВ, существенно ближе по своим кинематическим особенностям к ОГТ. Наибольшее отличие годографов ОПП и ОГТ наблюдается в ближней зоне (Х/Н 0.5 0,7), а далее их эффективные скорости близки между собой (рис.4). Для глубин 1500-2500м отличие Уэф. по годографам ОПП и ОГТ не превышает 150x200 м/с. В то же время, для ОПВ оно достигает 3004-700 м/с, а при размещении ПВ по падению границ может увеличиваться до 900 2000 м/с при углах Ц 10. Такие аномальные отклонения Уэф„ были встречены на Ключевской площади (рис.5). Здесь для отражений от наклонных границ майкопской толщи { t0 =2,5 4,5с) оптимальные скорости суммирования сейсмограмм ОГТ и ОПП составляют 1730 1800 м/с, а для ОПВ -2650-2700 м/с. Соотношение величин Уэф» для выборок 0ПВ, :01Ш и ОГТ зависит от взаимного размещения ПП М ПВ относительно направления падения границ. При расположении ПВ по падению, скорости ОГТ меньше, чем по ОПП и ОПВ. Для случая размещения ПВ по восстанию картина меняется на обратную (рис.4). При этом эффективная скорость по годографу ОПП всегда принимает промежуточное значение между ОГТ и ОПВ. Интересные особенности отмечены и для годографов ОГТ обменных волн. Известно, что при их формировании из годографов ОПВ должна применяться несимметричная выборка каналов [49,50І, основанная на использовании приближенного уравнения: ПКогт = ПКопв + ПКопп - ПКопв предложенного Н.Н.Пузыревым [57]. Опыт цифровой обработки показал, что в зависимости от величины параметра Y , регулирующего выборку каналов, при наклонном залегании отражающих границ изменяется эффективная скорость годографа ОГТ обменной волны.
Исследование влияния конструкции скважинного прибора на точность измерения параметров поляризации
При наблюдениях ПМ ВСП в настоящее время используется широкое разнообразие скважинных приборов, отличающихся конструктивными особенностями корпусов и прижимных устройств. Практика работ показывает, что каждый из них имеет свои недостатки, проявляющиеся в точности измеряемых динамических параметров сейсмических волн [78]. С целью совершенствования скважинной аппаратуры и оценки погреш- ностей, вносимых применяемыми образцами, в тресте "Краснодарнефте-геофизика" в 1983 году была создана специальная опытно-методическая партия (начальник Панасюк В.Г., главные геофизики Седин A.M. и Обрежа В.Н.). Ею, совместно с партией ВСП (начальник Соловьев Н.И., ст.геофизик Рисположенойий Ю.А.), вьшолнены полевые эксперименты по сопоставлению спектральных и поляризационных характеристик сейсмических волн, регистрируемых приборами с различными типами прижимных устройств (рессорного типа, самозаклинивающийся эксцентрикового типа, еамозаклинивающийся с телескопически выдвигаемым рычагом, управляемый электромеханический). Относительное усилие прижима приборов к стенкам скважины изменялось от 1,5+2 для рессоры до 5 6 для электроуправляемого. Самозаклинивающиеся прижимы по величине усилия занимали промежуточное положение. Обработка и интерпретация материалов, касающихся изучения поляризационных характеристик, выполнена автором совместно с Рисполо-женским Ю.А. Основные результаты приводятся в настоящем разделе. Методика полевых работ предусматривала для каждого прибора при неизменном его положении в скважине регистрацию колебаний из четырех ПВ, отличающихся по азимутам на 704-110. Удаление ПВ от скважины составляло 370-400м. Наблюдения выполнялись на двух уровнях (150м и 600м) с трехкратным повторением всего цикла исследований после независимого спуска каждого прибора в скважину. Для обеспечения широкополосных спектров сигналов возбуждение колебаний проводилось в скважинах глубиной 35-40м при помощи электродетонаторов, а регистрирующая цифровая сейсмостанция "Прогресс" имела шаг квантования 0.001с. Описанная методика наблюдений обеспечила возможность сопоставления поляризационных характеристик для различных типов приборов, а также позволила оценить влияние взаимного положения ПВ и прижимного устройства на.измеряемые параметры. Рассмотрим результаты выполненных исследований.
На рисунке 12 приводится сопоставление траекторий движения первой продольной волны, зарегистрированной приборами пяти типов. На изображении исследуемой скважины отмечены вектора, характеризующие ориентировку прижимных устройств, а на каждом ПВ - азимуты плоскостей поляризации Р волны, измеренные после ориентировки приборав. Как видно из рисунка, приборы с электромеханическим и самозаклинивающимися прижимами дают достаточно близкие траектории. Визуальных отличий формы траекторий практически не выделено. Существенно иная картина отмечена для прибора с прижимом рессорного типа. Построенные для него траектории движения характеризуются меньшей эллиптичностью по сравнению с другими приборами, а в направлениях, перпендикулярных прижиму (см.рис.12 - ПВ запад и восток) - и аномальным отклонением преобладающего направления движения частиц среды. С целью количественного сопоставления параметров траекторий Р-волны и изучения их особенностей на разных частотах проведен спектрально-поляризационный анализ. Его результаты по трем спускам каждого прибора приведены на рис.13. Рассмотрены закономерности изменения угла с вертикалью (с ) большой оси эллипса поляризации, азимута (ей) плоскости поляризации, а также коэффициентов эллиптичности в вертикальной ( в) и горизонтальной (г) плоскостях от частоты. Общим для всех типов приборов является относительно высокая стабильность частотных зависимостей углов Ц?и CJ {вплоть до частот І80-200гц). В то же время, абсолютные значения рассматриваемых параметров зависят от условий контакта прибора со стенками скважины, а также от относительного положения ПВ и прижимного устройства. Для электроуправляемого прибора с силой прижима ІбООн (рис.ІЗв) эта зависимость слабо выражена, а по остальным - проявляется достаточно наглядно. Диапазон изменения угла О? для разных условий установки приборов самозаклинивающегося и рессорного типа может достигать 15-20 (рис.13а,г,д). Причем, вариации рассматриваемого параметра обусловлены, в основном, взаимным положением ПВ и плоскости прижима. Из рисунков 13а и 13д видно, что по двум спускам, характеризующимся одинаковой ориентировкой прижима (см.графики U) ), значения Ц практически совпадают, а при развороте приборов на угол порядка 90 отмечается изменение угла Ц . Частотные зависимости эллиптичности траекторий ( 0 и іг ) существенно менее стабильны по сравнению с углами Ц и оо (рис.13). За исключением прибора с рессорным прижимом, отмечается общая тенденция увеличения при переходе в область высоких частот. Для прибора с рессорным прижимом вплоть до частот 180-200гц характерны практически линейные траектории ( =0.05 0.1). Вероятнее всего это отражает результат фильтрующего действия регистрирующей системы ввиду слабого усилия прижима. Имеющиеся данные позволяют отметить, что эллиптичность траекторий более чувствительна.-, чем углы О? и UJ к силе прижима, конструкции прибора и к ориентировке ПВ относительно прибора. В частности, для прибора с электромеханическим прижимом силой 1600н углы О? наблюденные при трех спусках прибора, близки между собой (рис.ІЗв) в то время, как эллиптичности (в,г) значительно различаются. При сопоставлении зависимостей 6(/) и г(/) для прибора с электромеханическим прижимом силой в 900н и 1600н (при одинаковой ориентировке плоскости прижима) также наблюдается несовпадение значений (рис.13б,в). Еще более оно усиливается при сравнении с приборами других типов (см.рис.13, графики (/), соответствующие близким значениями/). В то же время, по всем приборам отмечено, что при небольших разворотах каждого из них при разных спусках, характер зависимостей е (/) и r(f) слабо меняется (рис.136 все три спуска, рис.13а,в,д - по два спуска). Рассмотрение спектрально-поляризационных характеристик Р-волны при неизменном положении каждого прибора и наблюдениях из четырех ПВ подтверждает выявленные особенности (рис.14). Минимальная дисперсия поляризационных характеристик для разных ПВ отмечена по прибору с электромеханическим прижимом силой в 1600н.
Стабильность параметров траекторий по другим приборам значительно ниже. Особенно это относится к коэффициентам эллиптичности, изменяющимся в широких пределах (рис.14). Полученные результаты позволяют заключить, что погрешности измерения параметров поляризации для рассмотренных приборов в основном определяются изменением взаимного положения ПВ и плоскости прижима. Для углов (J и oj ошибки измерений могут быть сведены к минимуму путем увеличения силы прижима. Параметры эллиптичности траекторий более чувствительны к условиям установки скважинного прибора, чем углы С и СО . Даже при силе прижима, составляющей 5 6 весов (электроуправляемый прижим), их измерение характеризуется значительной нестабильностью. Для повышения точности измеряемых характеристик необходима разработка новых конструкций, в частности, реализующих управляемый прижим в разных плоскостях. Из рассмотренных приборов наиболее благоприятным для изучения параметров поляризации является прибор с электроуправляемым прижимом. Он может успешно использоваться для определения углов Ср и U) преобладающих направлений смещения сейсмических волн. Измерение коэффициентов эллиптичности характеризуется погрешностями, которые тем не менее для данного прибора меньше, чем для остальных. Можно также отметить, что применение приборов с относительным усилием прижима, не превышающим 1,5 2 веса (в проведенных исследованиях это касается прижима рессорного типа) неблагоприятно для изучения параметров поляризации. 3.3. Особенности поляризации продольных волн, регистрируемых в первых вступлениях при наблюдениях ПМ ВСП, и их связь с разрезом. Детальное изучение поляризационных характеристик -продольных волн, регистрируемых в первых вступлениях, проведено по наблюдениям ПМ ВСП на двух площадях Краснодарского края - Анастасиевско-Троицкой и Ключевской [42І.
Выявление зон лито-фациального замещения кол лекторов и их нефтенасыщения (Ключевское место рождение)
Исследуемый разрез достаточно подробно освещается продольными и обменными отраженными волнами, которые связаны с одними и теми же границами в палеогене и неогене. Это достаточно наглядно иллюстрируется сейсмограммой R. -составляющей по наблюдениям DM ВСП (рис.37), ориентированной в лучевой плоскости по нормали к направлению смещения Р-волны и позволяющей наиболее эффективно изучать отраженные волны вблизи границ их образования. Стратификация и отождествление РР, PS волн выполнены путем сопоставления временных разрезов ВСП и ОГТ (рис.10). Зто позволило идентифицировать отраженные волны, соответствующие кровле и подошве целевых песчаных горизонтов, что весьма важно для решения поставленной задачи изучения лито-фациальных изменений коллекторов. Временные разрезы продольных волн по всем наземным профилям получены по Z -компоненте, а обменных - в основном по "X". Это оправдало себя при проложении профиля (или расположении ПВ при работах ГМ ВСП) вкрест простирания границ (см.раздел 3.4.1). В частности, из рассмотрения рисунка 37 и сопоставления условий прослеживания PS волн на "X" и "Т"-("У") составляющих видно, что в данном случае азимутальные отклонения направлений смещений от плоскости профиля невелики. Значительное улучшение корреляции PS волн на тангенциальной составляющей ("У") в сравнении с "X" было достигнуто по профилям, не совпадающим с направлением падения границ (см,раздел 3.4.1). Это учитывалось ,при корреляции и увязке обменных волн по площади. В результате изучения особенностей волновых полей по совокупности скважинных и наземных наблюдений установлено, что глубин ность исследований по обменным волнам ниже, чем по продольным и ограничивается верхней частью эоцена. Этого, тем не менее, достаточно для решения поставленной задачи. Продольные волны характеризуются хорошей раэрешенностью записи и позволяют расчленять даже сравнительно тонкослоистые отложения. Детальность освещения разреза обменными волнами несколько ниже (рис.38,39,40). В целевой майкопской толще отраженные РР и PS волны связаны с песчаными горизонтами, а также с неоднородными глинистыми пропластками (рис.10). Однако, волны, связанные с слоями песчаников, доминируют над отражениями от глин и отличаются более низкочастотным составом (см.рис.38. Горизонты 1кр, Шкр, мр). Причиной образования отраженных волн в монотонной глинистой толще является дифференциация ее по скоростям.и плотностям.
Наиболее характерно это для отложений верхнего Майкопа, а средний и нижний майкоп более однородны. В волновых полях это проявляется в обилии отражений от границ, залегающих выше І-П песчаного горизонта и менее детальной освещенности глинистого разреза среднего и нижнего Майкопа, где преобладают волны от песчаников. По мере выклинивания песчаных горизонтов волновое поле для рассматриваемых отложений существенно обедняется (рис.40, пк 14-37). В южной части исследуемой площади, характеризующей зону выклинивания песчаников среднего Майкопа,- по ряду профилей отмечается схождение фаз, связанных с кровлей и подошвой пласта. При этом отражение от подошвы песчаного горизонта подклинивается к кровле (рис.40, Горизонт 1КР, пк 38). Б подошве Майкопа регистрируется группа- волн, связанных с отложениями верхнего эоцена. По РР волнам эти отражения доминируют в регистрируемом волновом поле, а по PS они сопоставимы с отражениями от песчаников. По мере перехода к осевой части прогиба выразительность PS волн от поверхности эоцена уменьшается (рис.39).. 4.2.3. Скоростная характеристика среды и закономерности изменения параметра f . Скоростной разрез на исследуемой площади характеризуется большей дифференциацией по V5 , чем по Vp При этом "Vc, монотонно увеличивается с глубиной от 400-500 м/с до 800-1000 м/с, a Vp от 1800-2000 м/с до 2200-2350 м/с (см. , рис.36). Относительно повышенными скоростями Vp , Vc, характеризуются плотные мергелистые и алевролитовые отложения чокрака и карагана. При переходе от них к глинистой толще верхнего Майкопа Vp уменьшается от 2600-2650 м/с до 2450-2580 м/с, aVs- от II00-I200 до 900-1000 м/с. Имеющиеся данные позволили, сделать вывод о том, что для поперечных волн акустическая контрастность границ в кровле Майкопа и в ВЧР, в целом выше, чем для продольных (рис.36). Подтверждением этому являются наблюдаемые на вертикальном профиле волновые поля, свидетельствующие о большей детальности освещения разреза ВЧР обменными волнами по сравнению с продольньми (рис.37, сейсмограммы R. и X компонент, Н=400-Ю00м). Отложения, покрывающие майкопскую толщу, характеризуются постепенным увеличением: параметраїс глубиной. Наиболее ощутимо это проявляется для плиоценовых пород ( увеличивается от 0,2 до 0,4). В нижней части плиоцена и в миоцене V стабилизируется на уровне 0,38-0,45 (рис.36). Основной интерес для исследуемой площади представлял анализ скоростной модели майкопских отложений. В рамках толстослоистой модели среды эту толщу можно разбить на три интервала: I) глины верхнего Майкопа; 2) песчаники среднего Майкопа; 3) глины среднего и нижнего Майкопа. В результате обобщения данных о скоростях по четырем скважинам Ключевского участка установлено, что песчаники достаточно хорошо выделяются на фоне вмещающей их глинистой толщи по значениям Ys , Vp и их отношению J (рис.36). В процессе глинизации майкопского разреза величина У уменьшается. Отмеченные по скважинным наблюдениям особенности изменения параметра Y для майкопских песчаников послужили основанием для изучения зависимостей jf (х) по профилям ОРТ. Установлено, что в условиях выдержанного литологического состава І+П песчаного горизонта (рис.38) Ї принимает значения 0,4-0,43 и слабо меняется вдоль профиля. Нефтенасыщение этих отложений на участке выклинивания пласта и сокращения его мощности приводит к увеличению jf до 0,46-0,48, а глинизация водонасыщенного разреза - наоборот, к уменьшению"его значений до 0,28-0,33 (рис.40, пк 20-35).
Зона выклинивания Ш песчаного горизонта по всем рассмотренным профилям также характеризуется уменьшением значений У. Обусловлено оно более резким понижением скорости Vc, , чем Vp . Это наглядно иллюстрируется соответствующими разрезами ПАК (рис.41). Кроме того, некоторое уменьшение скоростей ПАК- Vp отмечено в пределах участка нефтенасыщения песчаных горизонтов (рис.41, пк 45-60, t0=1,8-1,85с), в то время как по Vs оно не выделяется. Для отложений нижнего Майкопа (Mj) зона распространения песчаных фаций локализуется увеличением значений Y от 0,35-0,38 до 0,43-0,45 (рис.39). При этом, пониженные значения / соответствуют глинистому разрезу. Построенные для рассмотренных интервалов разреза схемы изменения по площади параметра / (рис.43) хорошо согласуются с данными бурения. Изолинии /=0,3-0,36 характеризуют смену глинистых фаций на песчаные. Участки развития полной мощности песчаных горизонтов отличаются повышенными значениями рассматриваемого параметра ( / =0,40-0,45),-что совпадает с выводами, сделанными по результатам моделирования (см.раздел 4.2.1). 4.2.4. Связь динамических параметров РР, PS волн с лито-фациальными особенностями разреза. Изучение динамических особенностей РР, PS волн показало, что по мере приближения к зоне выклинивания песчаных горизонтов среднего Майкопа интенсивность отраженных волн уменьшается в 1,5-2 раза (см.рис.40, пк 34-40). Однако, это отмечается не повсеместно, ввиду изменения структуры пласта (характер слоистости) по площади. В частности для Ш песчаного горизонта на западе исследуемого участка зона глинизации характеризуется уменьшением амплитуд РР, PS волн (рис.40, пк 35-45), а в восточной части практически не проявляется в динамике (рис.39, пк 30-40). В то же время параметр Y в обоих рассмотренных примерах четко отражает литон)ациальные изменения коллекторов. Для отложений нижнего Майкопа (My) отмечается более тесная связь динамики РР, PS волн с лито-фациаяьными особенностями разреза. Зоне развития песчаных фаций соответствует повышенная динамическая выразительность волн обоих типов (рис.38, пк 85-115), а глинистому разрезу - наоборот.
