Способ вертикального сейсмического профилирования

 

(19) Я (11) 1

1 40

К ПАТЕНТУ (51) 5 01 У

СОЮЗ COBETCEHX сОйшлистпчесттих Респуалптт

ГОСУДАРСТВЕППОЕ IIATEHTHOE иедОмстЙО сссР (ГОсплтт .пт сссР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

1 (21) 3651436/25 (22) 13.10.63 (46} 30.1193 6ea Ne 43-44 ..(71) Нарофоминское отделение 8сесоюзного науч-но-исспедоаатепьского института геофизических . методоа разаедки (72) Шехтман ГА (73) 8НИИГеофизика (54) СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ (57) 1162316

Изобретение относится к скважинным сейсмическим исследованиям и может быть использовано для изучения геологического разреза в околоскважинном пространстве в условиях искривленных скважин, пересекающих несогласно залегающие пласты горных пород, имеющие одинаковое направление простирания.

Известен способ вертикального сейсмического профилирования (ВСП), в котором возбуждение и регистрацию упругих. колебаний осуществляют посредством системы наблюдений, при которой сейсмопри-. . емники (зонд) перемещаются вдоль ствола исследуемой скважины, а положение одного или нескольких пунктов возбуждения (ПВ) при этом остается фиксированным.

Недостатком способа является его недостаточна высокая точность в условиях сложно построенных сред и искривленных скважин, а также трудоемкость обработки полученных при этом данных. Несмотря на совпадение азимутов простирания пород, залегающих с угловым несогласием, искривление ствола скважины приводит к тому, что при возбуждении упругих колебаний из

ПВ; положение которых фиксировано относительно устья исследуемой скважины в процессе ее отработки, задача изучения околоскважинного пространства становится трехмерной. При этом выделение полезных сигналов становится менее надежным, чем в скважинах, ствол которых не искривлен, à точность изучения lo этим сигналам строения окалосквэжинного пространства уменьшается. Например, если ВСП проводится нэ поперечных волнах типа SH, то направление механического воздействия на среду в источнике колебания выбирают ортогональным направлению падения пластов, так как при этом в плоскости, ортогональной направлению простирания горных пород, не возникают обменные волны, вызванные распространением поперечных волн типа SH. При перемещении зонда вдоль искривленных скважин в общем случае становится невозможным при фиксиро.ванном положении ПВ свести задачу к двухмерной (плоской).

Недостатком известного способа является также то, что в нем из-за фиксированного положения ПВ, в процессе отработки искривленной скважины изменяется длина проекции на земную поверхность расстояния источник- приемник; в результате этого затрудняется транспозиционная корреляция волн при комплексировании скважинной и наземной сейсморазведки, а также становится невозможным надежный анализ пр; помощи ЕЗСП структуры волнового сейсмического паля в наземной сейсморазведке на строго заданном удалении точек приема от ПВ.

Наиболее близким техническим решением является способ вертикального сейсмического профилирования, включающий излучение упругих колебаний разнонаправленными источниками, регистрацию колебаний зондом, содержащим приемники колебаний, и одновременное изменение местоположения зонда и источников колебаний в промежутках между излучением и регистрацией колебаний. В этом способе в качестве модели изучаемой геологической среды взята двухмерная параллельно-наклонно-слоистая модель, которая отображает реальную среду с совпадающим

- простиранием горных пород и близкими между собой углами падения. Источники ко20 лебаний в способе устанавливают по линиям, проходящим через каждый пункт возбуждения и каждую точку приема в скважине артогонально к плоскостям напластования горных пород.

Недостаткам этого способа является его непригодность для случая сложно построенных сред, характеризующихся угловым несогласием исследуемых пластов горных пород и одинаковым направлением

ЗО простирания пород. Кроме того, к недостаткам способа, даже при согласно залега10ЩИХ НЭКЛОННЫХ AIIBCTBX, 0TH0CNTC$l ограниченность его лишь случаем нормального падения волн на границы раздела

З5 пластов, что по существу исключает возможность изучения особенностей этих границ на значительных удаления от ствола скважины, Целью изобретения является повыше4o we точности определения упругих параметров геологического разреза и положения границ в околоскважинном пространстве s условиях искривленных скважин и углового . несогласия пластов горных пород, Поставленная цель достигается тем, что в способе вертикального сейсмического профилирования, включающем излучение упругих колебаний разнонаправленными источниками, регистрацию колебаний зон50 дом, содержащим приемники колебаний, и одновременное изменение местоположения зонда и источников колебаний в промежуток между излучением и регистрацией колебаний, источники колебаний устанавли55 вают в вертикальной плоскости, ортогональной линии простирания пластов и проходящей через середину интервала скважины, занимаемого зондом. В одной из возможных вариантов реализации способа при изменении в пространстве местополо1162316 женил источников колебаний и зонда расстояние между проекциями источников и средины зонда на земную поверхность сохраняют постоянным.

На чертеже приведена схема реалиэа- 5 ции. способа.

Схема содержит буровую вышку 1, ствол 2 скважины, приемники колебаний 3 зонда, земную поверхность 4, границы 5, 6 и 7 пластов горных пород, вертикальную 10 плоскость 8, проходящую через точку 9, соответствующую одному положению середины зонда, ортогонально к линии простирания 10 пластов, вертикальную плоскость 11, проходящую через точку 12, соот- 15 ветствующую другому положению середины зонда, ортогонально к линии простирания 10 пластов, проекции 13 и 14 на земную поверхность середины зонда 9 и. середины зонда 12 соответственно, источ- 20 ники 15 и 16 колебаний, линия пересечения

17, 18 и 19 вертикальной плоскости 8 и границ 5, 6 и 7 соответственно, линии пересечения 20, 21 и 22 вертикальной плоскости 11 и границ 5, 6 и 7 соответственно; линии 25 пересечения 23 и 24 с земной поверхностью

4 вертикальных плоскостей 8 и 11 соответственно.

8 многослойной среде с наклоненными несогласно залегающими границами, на- 30 правление простирания которых совпадает, точки приема, расположенные на различных глубинах в наклонно пробуренной скважине, будут находиться в различных вертикальных плоскостях, каждая из кото- 35 рых ортогональна линии простирания пластов. Если в процессе отработки скважины по мере перемещения зонда на новую глубину приема источники колебаний перемещают так, чтобы они в соответствии с 40 предлагаемым способом находились вместе с зондом в одной и той же вертикальной плоскости, ортогональной линии простирания пластов, то для каждой пары точек источник — приемник колебаний задача 45 изучения околоскважинного пространства из трехмерной преобразуется в двухмерную. Тем самым обеспечивается более высокая надежность, а следовательно, и . точность изучения околоскважинного про- 50 странства.

В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, в качестве модели изучаемой геологической среды взята двухмерная непараллельно-слоистая модель, которая 55 отображает реальную среду с совпадающим простиранием горных пород и угловыми не-. согласиями пластов.

Необходимые априорные сведения об углах наклона и простирания границ пластав можно получить по результатам наземных геологических и геофизических сьемок, а также специальных скважинных исследований (пластовая наклонометрия, акустическое телевидение и др,); Для применения предлагаемого способа необходим обоснованный вывод о совпадении простирания промежуточных границ, а также границ, глубину залегания и углы наклона которых предстоит изучать. Кроме того, при достоверных априорных данных о положении границ применение предлагаемого способа существенно облегчает решение другой важной задачи — изучение сейсмических скоростей в околоскважинном пространстве, Способ осуществляют следующим образом. На основании данных инклинометрии рассчитывают проекции 13 и 14 на земную поверхность 4 точек 9 и 12, расположенных на требуемых глубинах в скважине 2. Если ВСП проводят многоточечным зондом, то в качестве таких точек наблюдения берут средину интервала, занятого зондом, так как при этом концевые точки зонда будут удалены на одинаковое расстояние от соответствующей вертикальной плоскости 8 или 11, проходящей через его середину и

ПВ. Учитывая двухмерный характер модели, можно считать, что при таком положении вертикальной плоскости 8 (или 11), совпадающем с лучевой плоскостью, ортогональной линии простирания, обеспечивается наибольшее приближение к двухмерной задаче, имеющей отмеченные выше преимущества над задачей трехмерной.

На чертеже показано два положения двухточечного зонда. Через проекции 13 и

14 проводят горизонтальные линии 23 и 24, ортогональные направлению 10 простирания пород. Вдоль линий 23 и 24 намечают местоположение источников колебаний 15 и

16, удаленных на заданное расстояние от проекций 13 и 14.

Координаты точек, соответствующих местоположению источников колебаний в процессе отработки скважины, можно получить, сместив на требуемое расстояние в ортогональном к линии простирания 10 пластов направлении проекцию ствола скважины 2 на горизонтальную плоскость, Величину расстояния между проекций

13 (или 14) на земную поверхность 4 точки приема и источниками 15 (или 16 соответственно),а также направление на ПВ выбирают в соответствии с конкретными задачами, решаемыми при ВСП на данной скважине.

Обычно максимальное удаление ПВ от проекции точки наблюдения на земную поверхность берут равным глубине границы.

1162316 8 колебаний перемещается вдоль ствола скважины, а сейсмоприемники устанавливаются вблизи земной поверхности. При этом координаты точек приема определяют5 ся аналогично координатам источников колебаний при прямых наблюдениях, когда зонд перемещается вдоль ствола скважины, з источник колебаний — вдоль земной поверхности, Обращенные наблюдения выпол10 нить во многих случаях оказывается гораздо легче, чем прямые наблюдения в скважине: можно заранее расставить сейсмоприемники вблизи земной поверхности в соответствии с описанным выше правилом и

15 выбирать для регистрации тот из них, который находится на требуемом удалении от проекции на поверхность источника колеба- ний, находящегося в исследуемой скважине в данный момент.

20 При горизонтально-слоистой среде и искривленных скважинах все описанные выше процедуры остаются в силе, однако иэ-эа осевой симметрии среды направление простирания пород выбирается условно, ис25 ходя иэ удобства расположения пункта возбуждения, Обработка данных проводится по известной cxBMQ: при первичной обработке определяют значения сейсмических

30 скоростей, улучшают прослеживаемость полезных волн и их разрешенность; на последующем этапе обработки выполняют детальный анализ волнового сейсмического поля и уточняют положение изучаемых сей35 смических границ.

Положительный эффект заключается в повышении точности и достоверности скважинных сейсмических наблюдений, направленных на изучение упругих свойств пород

40 и положения сейсмических границ в околоскважинном пространстве. (56) Гальперин Е.И; Вертикальное сейсмическое профилирование. M. Недра, 1982, 45 с.60-65.

Авторское свидетельство СССР

hh 1002997, кл, 6 01 Ч 1/40, 1981, Формула изобретения

1. СПОСО5 ВЕРтИКМЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ, включающий излучение упругих колебаний разнонаправленными источниками, 55 регистрацию колебаний зондом, содержащим приемники колебаний, и одновременное изменение местоположения зонда и источников колебаний в промежутках между излучением и регистрацией колебаний, %

Один из ПВ при отработке скважины целесообразно располагать в окрестности проекций точек наблюдения на земную поверхность; данные этого ПВ используют непосредственнодля определения средних сейсмических скоростей.

При изучении положения и конфигурации границ в околосквзжинном пространстве целесообразно испольэовать I18, расположенные по обе стороны от проекции точки наблюдения на поверхность вдоль линии, ортогональной линии простирания 10. Если же реализация такой симмет. ричной системы наблюдения оказывается невозможной, то при выборе направления

ПВ следует опираться на априорныеданные о наклонах конкретных границ, являющихся обьектом исследования, Так, например, при использовании проходящих и головных волн ПВ следует располагать по восстанию границы в тех случаях, когда одной из основных задач является стратиграфическая привязка. При таком положении ПВ привязка может быть выполнена значительно точнее, чем при расположении ПВ по падению. При изучении отражающих свойств определенного участка исследуемой границы диапазон удалений IlB от проекций точек приема нэ, поверхность, а также направление ПВ относительно линии простирания горных пород следует определять на основании предварительных расчетов по априорной модели среды.

Тип источников 15 и 16 колебаний определяется типом используемых при ВСП волн. Возбуждение колебаний э предлагаемом способе осуществляют так же. как и в других известных способах ВСП, за исключением возбуждения поперечных волн типа

SH. Для возбуждения последних направление горизонтального механического воздействия в источнике .колебаний ориентируют ортогонзльно линиям 23 и 24, проходящим через источники 15 и 16 и проекции 13 и 14 точек наблюдения на земную поверхность 4.

Данный способ, опираясь нэ принцип, взаимности, легко распространить на обращенные наблюдения, при которых источник отличающийся тем, что. с целью повышения точности определения упругих параметров геологического разреза и положения границ в околоскважинном пространстве в условиях искривленных скважин и углового несогласия пластов горных пород, источники колебаний устанавливают в вертикальной плоскости, ортогональной линии простирания пластов и проходящей через середину интервала:

1162316

Составитель

Редактор О.Кузнецова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

Заказ 3332

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбйнат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 скважины, занимаемого зондом.: расстояние между проекциями источников

2. Способ по п.1, отличающийся тем, и середины зонда на земную поверхность что при изменении в пространстве место- .;сохраняют постоянным. положения источников колебаний и зонда 5