Способ поиска нефтегазовой залежи

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям. Способ направлен на повышение точности оценок и снижение затрат. Сущность: при реализации способа измеряют гравиметрические и/или магнитометрические характеристики предполагаемого месторождения. Вводят поправку на рельеф. Производят пересчет для каждого поля с постоянным малым дискретом на диапазон глубин. Рассчитывают первые, вторые и третьи частные производные каждого поля по координатным направлениям. Для каждого поля вычисляют градиент, нормированный по среднему значению для глубины или по значению в фиксированной точке. Вычисляют вторую и третью производные от каждого поля по направлению градиента. Получают характеристики каждого объекта разреза с последующей классификацией полученных объектов посредством математической обработки. По итогам математической обработки строят разрез и, сравнивая его с разрезами известных месторождений, судят о наличии нефтегазовой залежи. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к поиску нефтегазовых месторождений, и может быть использовано как при поиске на известных нефтегазовых провинциях, так и при поиске на иных перспективных участках земной поверхности.

В настоящее время при поиске нефтегазовых залежей в основном используют методы сейсморазведки. Методы сейсморазведки наиболее обеспечены инструментально и, кроме того, снабжены достаточно разработанным математическим аппаратом. Однако следует отметить, что традиционные методы сейсморазведки достаточно дорогостоящи и, кроме того, не чисты экологически. При проведении сейсмических методов разведки необходимо генерировать сейсмические колебания, а также регистрировать их. Традиционно сейсмические колебания генерируют либо с использованием взрывов, либо с использованием вибратора. Оба указанных способа являются дорогостоящими и неэкологичными. Для перемещения вибратора в зону поисков необходимо либо строить дороги, либо использовать вертолет. Использование взрывов приводит к нарушению экологии в районе поиска.

Известны также способы гравиметрической и магнитометрической разведки, применяемые при поиске нефтегазовой залежи. Однако эти способы, хотя и являются экономичными и экологически чистыми, практически не используются в настоящее время в связи с низкой точностью прогноза наличия залежи углеводородов.

Известен, в частности, способ гравиметрической разведки (SU авторское свидетельство 1163297 G 01 V 7/00, 1985), включающий измерение приращения силы тяжести по различным направлениям с преобразованием результатов измерений в значения горизонтальных градиентов силы тяжести, причем на местности при измерении приращений силы тяжести образуют обособленные треугольные полигоны, измерение приращения силы тяжести проводят посредством обхода каждого полигона в отдельности, а градиент силы тяжести относят к точке пересечения медиан треугольного полигона. Недостатком приведенного способа следует признать его низкую точность, поскольку приращение силы тяжести может быть вызвано различными причинами.

Известен также способ поиска месторождений нефти и газа (SU авторское свидетельство 1264122 G 01 V 3/00, 1986), включающий синхронную регистрацию вариации компонент электромагнитного поля Земли в пунктах, расположенных на поверхности в пределах исследуемой области, причем дополнительно выбирают пункты, образующие измерительную сетку замкнутых контуров, регистрируют последовательно для каждого контура синхронно во всех его пунктах вариации горизонтальных магнитных составляющих электромагнитного поля Земли, определяют их амплитуды и частоты, вычисляют для каждого контура суммарное аномальное поле, строят карту суммарного аномального поля, по которой судят о наличии и границах залежи. Недостатком известного решения следует признать невысокую точность прогноза наличия или отсутствия залежи.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке экологически чистого точного способа поиска нефтегазовой залежи.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в снижении себестоимости способа поиска нефтегазовой залежи за счет исключения дорогостоящих мероприятий по сохранению состояния окружающей среды.

При реализации заявленного изобретения результаты гравиметрических и/или магнитометрических измерений с внесенными известным образом поправками на рельеф местности подвергают пересчету для каждого поля с одинаковым постоянным малым дискретом на один и тот же диапазон глубин, на которых ориентировочно расположен интересующий горизонт, проводят пересчет первых, вторых и третьих частных производных по трем направлениям для каждого поля. Для каждого поля вычисляют градиент, нормированный по среднему значению для глубины или по значению в фиксированной точке. Вычисляют вторую и третью производные от каждого поля по направлению градиента поля. Вышеизложенное позволяет охарактеризовать каждый объект исходного разреза. На основе полученных характеристик классифицируют полученные объекты с использованием методов, основанных на идее поиска связных элементов в пространстве свойств или стандартных методов кластерного анализа. При использовании идеи поиска связных элементов предполагается, что полный набор свойств всех возможных объектов представляет собой множество, распадающееся на несколько областей - компонент связности в пространстве свойств. При этом проводят реконструкцию области по конечной выборке объектов. Разбиение осуществляют путем исключения из кратчайшего незамкнутого пути (КНП), соединяющего все объекты в пространстве свойств, отрезков (возможно, многомерных), обеспечивающих наибольшую связность неразделенных объектов. Эта связность возрастает с возрастанием суммарной длины удаляемых отрезков, с уменьшением суммарной длины оставляемых отрезков КНП, с увеличением отношения длин самого длинного отрезка и самого короткого отрезка в местах разделения КНП, и, возможно, с увеличением однородности получающихся классов с точки зрения количества объектов. Кластерные методы анализа могут быть использованы как эталонные (в качестве эталонов выбирают особенности записи характеристик съемки - максимумы, минимумы, точки перегиба), так и безэталонные. После классификации получают разрез - результат разбиения объектов на заранее заданное количество классов, список наиболее информативных с точки зрения разбиения свойств, ранжированных по степени информативности, а также оценку качества классификации. По разрезу судят о наличии или отсутствии нефтегазовой залежи, а также ее фильтрационно-емкостных свойствах, сравнивая полученные данные с заранее известными данными по нефтегазовым залежам или пользуясь принятыми зависимостями, полученными на основе лабораторных или теоретических исследований. После получения характеристик каждой точки (объекта) разреза полученные характеристики могут быть подвергнуты анализу главных компонент и анализу главных факторов методом минимальной нагрузки. При этом выбирают совокупность главных компонент или главных факторов, объясняющих значительную часть дисперсии.

В результате этого из всего набора свойств выбирают те свойства, которые являются линейной комбинацией свойств объектов и при этом линейно независимы между собой. Эти свойства также учитывают при классификации объектов. При наличии сейсмической информации производят пересчет сейсмических данных из временного в глубинное представление с предварительным вычислением стандартных трансформант, включая преобразования Гильберта и ПАК-преобразования. При наличии данных ГИС с использованием полученных разрезов осуществляют привязку полученных разрезов к геологическим реперам или литологическим колонкам в скважинах. При этом решают две задачи: привязки полученного и, следовательно, исходного разреза к данным ГИС и экстраполяции геологических реперов или литологических типов на весь разрез. При наличии данных электроразведки указанные данные посредством экстраполяции или другим известным способом привязаны к глубинному представлению потенциальных или сейсмических полей. После привязки данных сейсмических исследований к разрезу полученный набор свойств объектов может быть использован для конструирования эталонных множеств по данным ГИС и последующего кластерного анализа методами теории нечетких множеств или теории голосования. При этом получают разрезы, экстраполирующие литологические типы со скважин.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером поиска нефтегазовой залежи в районе Прикаспийской низменности.

Первоначально в районе поиска провели обычным образом гравиметрическую и магнитную разведку. В полученные данные внесли известным образом поправку на рельеф. На фиг. 1 приведен результат последующего преобразования гравитационного поля при пересчете в нижнее полупространство в районе поиска. Пересчет осуществлен в данном случае с дискретностью соответствующего глубинного сейсмического разреза и, таким образом, в каждой общей глубинной точке (ОГТ) на профиле имеется трасспредставление рассматриваемой трансформанты гравитационного поля, по форме аналогичное сейсмотрассе ОГТ глубинного сейсмического разреза. (Под трансформантами понимают вышеуказанные в тексте гравитационное и магнитное поля, их производные, градиент и т.д., пересчитанные на глубину исследуемых горизонтов от 2000 до 9000 м). Этой же точке поставлены в соответствие и другие трансформанты гравитационного поля, не показанные на представленном на фиг. 1 разрезе. Указанные трансформанты также имеют трасспредставление.

Для получения разреза, приведенного на фиг. 1, необходимо было вычислить гравитационные и магнитные поля, пересчитанные на глубину от 2000 до 9000 м, их первые, вторые и третьи производные, градиенты, нормированные на среднее значение по глубине, вторые и третьи производные полей по направлению градиента. Полученные разрезы полей и производных анализировали методом классификации поиска связанных элементов в пространстве свойств, которые в данном случае представляли вышеупомянутые поля и их производные.

Из анализа фиг. 1 можно сделать заключение о значительной вертикальной и латеральной неоднородности гравитационного поля в диапазоне глубин от 2200 до 9000 м, что связано со сложным строением осадочной толщи, в том числе и с солянокупольной и надвиговой тектоникой и погребенными рифовыми образованиями.

Аналогичную сложную картину неоднородного строения магнитного поля в осадочной (терригенной вверху и карбонатной внизу) толще представляет фиг. 2, на которой представлен результат аналогичного преобразования магнитного поля в нижнее полупространство на том же самом профиле в том же районе Прикаспия. Как и в случае гравитационного поля, в случае магнитного поля имеются трансформанты, привязанные в данном случае к дискретным точкам глубинного сейсмического разреза, причем все представления магнитного поля имеют трасспредставление, по форме аналогичное сейсмотрассе ОГТ глубинного сейсмического разреза.

Гравитационное и магнитное поля несут независимую информацию как об инвариантных, так и об отличительных свойствах тел, слагающих осадочную толщу.

На фиг. 3 приведен результат интерпретации обоих потенциальных полей после классификации методом связных элементов в пространстве свойств их трансформант по приведенной выше технологии. Четко выделены терригенный (более светлый) и карбонатный (более темный) комплексы, каждый из которых имеет неоднородное сложное строение. В ОГТ с номером 1800 с глубины около 5000 м по диагонали вниз просматривается сильно дислоцированная светлая зона надвига, которую невозможно было выделить на сейсмическом волновом поле. В правой части карбонатного комплекса выделяется темное рифовое тело (ОГТ 2300-2900, глубины от 5200 до 8800 м). Левая часть карбонатного комплекса содержит тела латерального простирания, включающие возможные рифовые постройки (темный цвет), тогда как правая сторона сложена субвертикальными блоками и структурами. В верхнем терригенном комплексе просматриваются вертикальные неоднородности, отождествляемые в первую очередь с соляными куполами.

Еще более детальное строение видно (фиг. 4) из рассмотрения результатов классификации методом связных элементов в пространстве свободных исходных полей и трансформант гравитационного, магнитного и сейсмического волнового полей. Подтверждается разбиение на терригенный и карбонатный комплексы, наличие надвиговой зоны, наличие рифа в восточной части карбонатного комплекса, сублатеральное строение западной части и субвертикальное строение восточной части карбонатной толщи.

На фиг. 5 представлен результат классификации исходных полей и трансформант гравитационного, сейсмического волновых полей и полученного по данным электроразведки поля продольных проводимостей в одном из районов Московской синеклизы. Хорошо видно расчленение разреза на верхний рифей - вендский комплекс, состоящий из темных зон разуплотнения и светлых зон, находящихся в состоянии напряжения, разграниченных линиями нарушений, индуцированных глубинными энергетическими подвижками, идущими от архейского фундамента. Архейский фундамент изображен черным цветом, видна также зона инфильтрации пород фундамента в вышележащие породы нижнего протерозоя.

Все вышеуказанное подтверждает, что заявленный способ позволяет без больших затрат и нарушения экологии в зоне поиска определять перспективные места для закладки скважин и их предполагаемую глубину. Это значительно снизит себестоимость поиска нефтегазовых месторождений и уменьшит вероятность ошибочного прогноза.

Формула изобретения

1. Способ поиска нефтегазовой залежи, включающий измерение гравиметрических и/или магнитометрических характеристик полей предполагаемого месторождения с их последующей математической обработкой, по итогам которой выносят суждение о наличии нефтегазовой залежи, отличающийся тем, что измеренные характеристики с внесенными поправками на рельеф подвергают пересчету для каждого поля с постоянным малым дискретом на диапазон глубин, на которых ориентировочно расположен интересующий горизонт, проводят пересчет первых, вторых и третьих частных производных каждого поля по координатным направлениям, для каждого поля вычисляют градиент, нормированный по среднему значению для глубины или по значению в фиксированной точке, вычисляют вторую и третью производные от каждого поля по направлению градиента поля с получением характеристики каждого объекта исходного разреза с последующей классификацией полученных объектов посредством математической обработки, по итогам которой строят разрез и судят о наличии нефтегазовой залежи, а также ее фильтрационно-емкостных свойствах, сравнивая полученные данные с заранее известными данными по нефтегазовым залежам или пользуясь принятыми зависимостями, полученными на основе лабораторных или теоретических исследований.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при классификации используют метод поиска связных элементов в пространстве свойств.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при классификации используют методы кластерного анализа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после получения характеристики каждого объекта их дополнительно подвергают анализу главных компонент или главных факторов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии сейсмической информации по месту поиска производят пересчет сейсмических данных из временного в глубинное представление с предварительным вычислением стандартных трансформант, включая преобразования Гильберта и ПАК-преобразования, причем полученную информацию используют при математической обработке классификации полученных объектов.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при наличии данных ГИС с использованием полученных разрезов осуществляют привязку полученных разрезов к геологическим реперам или литологическим колонкам.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии электроразведочной информации по месту поиска осуществляют ее привязку к глубинному представлению потенциальных и/или сейсмических данных посредством их интерполяции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 13-2003

(73) Патентообладатель:ООО "АУДИКОН-21" (RU)

Договор № 15935 зарегистрирован 24.01.2003

Извещение опубликовано: 10.05.2003