Введение к работе
Актуальность темы. Необходимость увеличения сырьевых ресурсов требует поиска новых и доразведки открытых ранее месторождений полезных ископаемых и в первую очередь нефтегазовых. Расширение области применения геофизических методов вызывает необходимость разработки новых и совершенствования имеющихся методов сейсмических исследований, позволяющих получать достоверную информацию о строении среды в сложных геологических условиях.
Важнейшими задачами сейсмических методов разведки являются изучение строения осадочного чехла, картирование поверхности фундамента, выделение тектонических нарушений, структур и литоло-гических несогласий, перспективных в нефтегазоносном отношении. Одним из эффективных методов их решения является метод преломленных волн (МПВ), применение которого при решении ряда геологических задач рациональней наиболее широко используемого метода отраженных волн (МОВ). Одно из основных достоинств МПВ по сравнению с МОВ заключается в возможности определения граничной скорости, позволяющей судить о физических свойствах сейсмических горизонтов и их литологическом составе при практически неограниченной глубинности исследований. В большинстве случаев повышение эффективности сейсморазведки достижимо только путем комплекси-рования различных методов и в первую очередь МОВ и МПВ. Однако имеющееся отставание МПВ по сравнению с МОВ по технологичности полевых работ и степени автоматизации обработки данных снижает возможность его широкого применения.
Осповпой целью работы является повышение эффективности, точности и геологической информативности МПВ на основе применения технологичных систем полевых наблюдений и автоматизированной обработки данных. Для достижения этой цели потребовалось решить следующие задачи:
-выполнить комплекс теоретических исследований, математического и физического моделирований сейсмических волновых полей для исследования возможностей МПВ при решении задач изучения строения геологического разреза, изучении его неоднородностеи в латеральной плоскости и азимутальной анизотропии;
-разработать новые способы и технологические приемы полевых наблюдений МПВ, включая комплексные работы МОВ-МПВ;
-создать программно-алгоритмическое обеспечение для обработки записей преломленных волн, получаемых при продольных и площадных профилированиях МПВ, МОВ и МОВ-МПВ;
-опробовать разработанные способы и программно-алгоритмическое обеспечение в различных сейсмогеологических условиях.
Научная новизна. 1. По результатам комплекса аналити-ческих исследований и математического моделирования преломленных волн обосновано применение многократного профилирования и исследован характер временных разрезов МПВ для неоднородных сред с тектоническими нарушениями и литологическими замещениями по преломляющему горизонту и в покрывающей толще, градиентами скоростей по латерали и вертикали; обоснована необходимость и возможность приближения интервалов регистрации к начальным точкам преломленных волн;
-
Разработаны способы комплексных работ МОВ-МПВ с источниками колебаний разного типа, включая вибрационные (авторские свидетельства СССР N 1441944, 1575740 и 1674033), повышающие эффективность сейсморазведки в сложных сейсмогеологических условиях Применение комплексных работ МОВ-МПВ в зонах развития траппо-вого магматизма в Восточной Сибири позволило получить новую геолого-геофизическую информацию о строении разреза.
-
Разработаны научно-методические основы, способы и программно-алгоритмическое обеспечение для изучения неоднородностей ВЧР и расчета статических поправок при продольных и площадных сейсмических наблюдениях, дающие новую геолого-геофизическую информацию и повышающие достоверность и точность сейсмических методов отраженных и преломленных волн.
-
Разработан комплекс способов и программно-алгоритмическое обеспечение для изучения анизотропных свойств среды по записям преломленных и проходящих волн при кольцевом сейсмопрофилирова-нии (авторские свидетельства СССР N 1484111, 1542263, 1818992 и 1829654) и вертикального сейсмопрофилирования с непрерывно движущимися зондами (авторские свидетельства СССР N 1311442, 1818991).
-
Изучены анизотропные свойства и выявлены основные системы субвертикальных трещин в различных комплексах пород осадочного чехла, в том числе нефтегазоносных в условиях Арктического шельфа (Баренцево, Печорское и Карское моря), Черного и Азовского морей, Атлантического океана и моря Росса (Антарктида).
Практическая ценность работы заключается в разработке:
технологичных способов сбора и обработки данных сейсморазведки МПВ и МОВ-МПВ при продольных и площадных системах разной плотности наблюдений, позволяющих получать новую геологическую информацию;
комплекса программно-алгоритмического обеспечения для решения прямых и обратных задач сейсморазведки МПВ и МОВ-МПВ. Комплекс позволяет получать информации/о глубинном строении разреза; выявлять латеральные неоднородности в ВЧР и устранять их ис-
кажающее влияние на сейсмические волновые поля; изучать пространственную анизотропию кинематических и динамических характеристик распространения сейсмических волн.
Эффективность разработанных способов, обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждена путем анализа и обобщения комплекса теоретических исследований, математического и физического моделирований, полевых экспериментов и обработки реальных данных, полученных с различными типами источников колебаний в различных сейсмогеологических условиях суши и моря.
Реализация работы в производстве. Методические рекомендации по проведению полевых работ и цифровой обработки записей МПВ, разработанные способы и программно-алгоритмическое обеспечение внедрены более чем в 20 производственных и научно-исследовательских организациях России, Белоруссии, Туркмении, Грузии, Азербайджана, Латвии и Молдавии. Среди них основные: МАГЭ ПГО "Севмор-геология", тресты "Севморнефтегеофизика", "Южморнефтегеофизика" и "Каспнефтегеофизика" ПО "Союзморгео", ПГО "Иркутскгеофизика", ПО "Западнефтегеофизика", Западная, Аму-Дарьинская ГЭ и Ашхабадская МЭ ПО "Туркменгеология", трест "Грузнефтегеофизика", ПО "Азнефтегеофизика", трест "Краснодарнефтегеофизика", НИИМоргео-физика и Краснодарская ОМЭ ПО "Союзморгео", ВМНПО "Союзмор-инжгеология", Прикаспийское отделение НВНИИГГ, АО "Саратов-нефтегеофизика", Институт геофизики Грузинской АН, ИО РАН и др. Расчетный экономический эффект от внедрения пакета программ обработки данных МПВ только в одной производственной организации ИОМЭ АСУ ПГО "Иркутскгеофизика" в ценах до 1990 г. составил 277,5 тыс.руб. в год.
Апробация работы. Способы проведения полевых работ и программно-алгоритмические разработки автора прошли опробование в различных сейсмогеологических условиях Мирового океана: Арктический шельф (Баренцево, Печорское и Карское моря), Черное, Азовское и Каспийское моря, Атлантический и Тихий океаны, море Росса (Антарктида) и суши: Белоруссия, Европейская часть России, Восточная Сибирь, Грузия, Азербайджан, Туркмения, Узбекистан, Северная Африка (Ливия) и др.
Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:
-на международных конгрессах: SEG/MocKBa-92, SEG/Москва-ЭЗ; "Геофизика и современный мир" (Москва,1993);
-на международных конференциях: "Сейсмические методы разведки месторождений нефти и газа на шельфе" (Москва,1992); "Кас-
пийский регион: экономика, экология, минеральные ресурсы" (Моск-ва,1995);
-на 55 и 56 международных геофизических конгрессах EAEG (Ставангер,1993, Вена,1994);
-на всесоюзных конференциях: "Молодежь и научно-технический прогресс в нефтяной и газовой промышленности" (Москва,1981); "Проблемы комплексного освоения нефтяных и газовых месторождений" (Учкекен,1984); "Комплексное освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа СССР" (Москва,1986,1990); "Геодинамические основы прогнозирования нефтегазоносности недр" (Москва, 1988);
-на конференциях: МГУ (1981); МИНХ и ГП (1982); ВНИИГеофи-зики (1983); "Изучение и учет ВЧР при геофизических работах на нефть и газ" (Пермь, 1985); "Автоматизация приемов обработки геофизической информации при поисках нефти и газа" (Пермь,1986); Азербайджанской ССР (Баку, 1988); Научно-технической конференции (Пермь, 1991);
-на семинарах: ВНИГНИ (1982); МИНХ и ГП (1984); ВНИИГео-физики (1983); ИПНГ РАН (1992,1994,1995); Queen's University of Kingston (Канада, Кингстон, 1993); компании "Seismograph Service" (Москва,1992); компании Mobil (США, Даллас,1993); ГАНГ, ИПНГ совместно с компаниями Shell (Москва,1992) и Amoco (Москва,1993); ИПНГ и University of Utah, USA (Москва,1993); компании Simon Petroleum Technology (Лондон,1994);
-на Заседании Экспертного Совета Мингео СССР по проблеме совершенствования МПВ (Тюмень,1982);
-на Всесоюзных совещаниях по невзрывной технике (Гомель, 1985, 1987) и 22 Советско-Французском геофизическом совещании (Иркутск, 1989);
-на Научно-технических советах: ПО "Союзморгео" (1985,1987); треста "Севморнефтегеофизика" (1983,1986,1987,1989); МАГЭ ПГО "Севморгеология" (1985,1986,1987); треста Трузнефтегеофизика" (1983); ПГО "Севморгеология" (1985); ПГО "Иркутскгеофизика" (1990).
Результаты работы экспонировались на ВДНХ СССР (1982, бронзовая медаль), международных геофизических выставках SEG/ Москва-92 и SEG/Москва-ЭЗ, Международной выставке "Программное и аппаратное обеспечение геологических служб нефтегазовой отрасли" (Москва, 1993) и на совместной презентации с фирмой IBM на 55 Международном Геофизическом Конгрессе EAEG (Ставангер, 1993).
Результаты, отраженные в диссертации, включены в решения ряда конференций и совещаний. Автор использовал их в лекциях и
практических занятиях со студентами и слушателями ФПК ГАНГ им.И.М.Губкина.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения; содержит 298 страниц, включая 131 рисунок. Список литературы составляет 263 наименования.
Публикации и личпый вклад автора. По теме диссертации опубликовано 59 работ, в том числе 9 авторских свидетельств на изобретения, 2 брошюры, глава "Обработка данных МПВ на ЭВМ" в справочнике "Сейсморазведка" (1990) и 47 статей. Результаты работы вошли в 15 научно-технических отчетов и положены в основу 3 методических рекомендаций, утвержденных ПГО "Иркутскгеофизика", ПО "Союзморгео", ПГО "Севморгеология", ИО РАН и др.
Работа выполнялась в 1979-1990 гг. на кафедре полевой геофизики ГАНГ им.И.М.Губкина и в 1990-1995 гг. в лаборатории многомерной нефтегазовой геофизики ИПНГ РАН. Основные выводы и научные результаты получены лично автором. Автор организовывал и непосредственно участвовал в лабораторных экспериментах и полевых испытаниях, внедрял созданные способы, методические приемы и разработки в производственных и научных организациях.
Выполнению работы способствовала возможность сотрудничать и обсуждать результаты работы с ведущими специалистами: ГАНГ им.И.М.Губкина, ИПНГ РАН, ИО РАН, ИФЗ РАН, МГУ, ПГУ, ВНИИГеофизики, ЗапСибВНИИГеофизики, АзИНефтехима, ИГ ГССР, НИИМоргеофизики, НВНИИГГ.
Неоценимую помощь в формировании научных взглядов и поддержку в выполнении исследований автору оказали профессора Л.А.Рябинкин, АЖЕпинатьева, М.Б.Рапопорт и А.К.Урупов.
Успешному завершению работы способствовали постоянное внимание и поддержка со стороны академика А.Н.Дмитриевского.
Автор признателен сотрудникам руководимой им геофизической лаборатории: СВ.Добрынину, СА.Филину, Э.Б.Трушникову, Т.А.Буда-говой и Л.Ю.Мирзояну за активное участие в выполнении и внедрении разработок.
Автор благодарен руководству и сотрудникам МАГЭ ПГО "Севморгеология", трестов "Севморнефтегеофизика", "Южморнефтегео-физика" и "Каспнефтегеофизика" ПО "Союзморгео", ПГО "Иркутскгеофизика", ПО "Западнефтегеофизика", Западной, Аму-Дарьинской ГЭ и Ашхабадской МЭ ПО "Туркменгеология", ПО "Азнефтегеофизика", трестов "Грузнефтегеофизика", "Краснодарнефтегеофизика", ПГО "Уз-бекгеофизика", АО "Саратовнефтегеофизика", Саратовской и Прикаспийской ГЭ НВНИИГГ, ЦГЭ, КГЭ НПО "Нефтегеофизика", ГГП "Спецгеофизика", МНТЦ "Геос", НИИМоргеофизики, ИО РАН, ИГ АН
ГССР, ИГ и Г АН МССР, фирмы "Seismograph Service" (Англия) за возможность постановки опытно-методических работ, помощь при внедрении разработок и предоставление полевых материалов.