Способ наземно-скважинной сейсморазведки

Способ наземно-скважинной сейсморазведки относится к области исследований земных недр при поиске и разведке полезных ископаемых геофизическими методами и в частности сейсмическим методом. Основной задачей сейсмического метода разведки является изучение геологического строения и состава горных пород. Наблюдения предлагается проводить одновременно на поверхности и в горизонтальной (или сильно наклонной) скважине. Цель достигается тем, что в способе наземно-скважинной сейсморазведки, включающем регистрацию сейсмических колебаний в горизонтальной скважине в точках, отстоящих на равных расстояниях друг от друга, и регистрацию сейсмических колебаний приемниками, размещенными вдоль заданной линии на поверхности земли, при возбуждении колебаний в пунктах, расположенных также на этой линии, являющейся проекцией ствола скважины на поверхность земли, регистрацию колебаний производят от одного возбуждения одновременно приемниками на поверхности и в скважине. Информация, получаемая этим способом, может использоваться для детального изучения геологического разреза в интервале между горизонтальной скважиной и поверхностью земли методами сейсмотомографии. Целью изобретения является повышение точности структурных построений и определение физических параметров геологического разреза и в частности скоростной характеристики конкретного геологического объекта. 2 ил.

 

Способ наземно-скважинной сейсморазведки относится к области исследований земных недр при поиске и разведке полезных ископаемых геофизическими методами, в частности сейсмическим методом. Основной задачей сейсмического метода разведки является изучение геологического строения и состава горных пород.

Известен способ сейсмической разведки [1], при котором датчики (сейсмоприемники), регистрирующие сейсмические колебания располагают на поверхности земли (или моря) вдоль запроектированных линий (профилей). Возбуждение колебаний производят в точках на поверхности земли (или моря) или в неглубоких взрывных скважинах, располагающихся вдоль линий, совпадающих (или несовпадающих) с линией размещения сейсмоприемников. В общем виде работа данным способом представляется так. На поверхности земли (или моря) размещают сейсмическую косу вдоль заданного направления (линии профиля), представляющую собой пучок из нескольких пар соединительных проводов. Один конец каждой пары проводов соединяются с регистратором, а к другому концу присоединяются датчики. После размещения датчиков вдоль профиля производят возбуждение колебаний каким-либо способом (взрыв, вибратор и пр.) и одновременно начинается регистрация колебаний среды датчиками, которые преобразуют их в электрический сигнал. Далее электрический сигнал по соединительным проводам поступает на регистрирующее устройство, которое записывает их на носитель информации (магнитный, оптический или другого типа). По окончании возбуждения еще некоторое время регистрация и запись колебаний продолжается. При этом регистрируются собственные колебания среды. С окончанием записи колебаний завершается один этап наблюдений. Затем производится перемещение пункта возбуждения и пунктов приема в точки с другими координатами вдоль профиля и повторяется возбуждение колебаний, регистрация, запись их на носитель информации и т.д. По окончании работ вдоль заданного профиля полученные записи обрабатываются с целью выделения полезных волн и последующей их интерпретации. Один из недостатков данного способа заключается в том, что вторичные (полезные) волны, образуемые внутри среды, и в частности, отраженные волны, при регистрации датчиками на поверхности ослабляются и фильтруются за счет двукратного прохождения пути от источника возбуждения до объекта и обратно, что снижает отношение сигнал/помеха и соответственно, точность выделения полезных волн и достоверность последующей интерпретации результатов. Но основным недостатком данного способа следует считать то, что глубины Н залегания отражающих границ определяются из уравнения Н=ν*t, в котором два параметра - скорость распространения волны и t - время прохождения волны до отражающей границы, которое определяется непосредственно по записям сейсмических колебаний, а скорость приближенно определяется при обработке этих записей из предположений [1], что

где t - время пробега волны из пункта возбуждения до отражающей границы и от нее до пункта приема, расположенного на поверхности и удаленного на расстояние x - от пункта возбуждения;

t₀ - время пробега волны из пункта возбуждения до отражающей границы и обратно до пункта приема на поверхности при x=0, которое определяется так же непосредственно по записям сейсмических колебаний.

Достоинством такого способа является возможность прослеживания отражающей границы вдоль линии наблюдения. Однако не высокая точность определения скорости ν часто порождает недопустимые погрешности в определении структурных параметров, т.е. границ пластов, слагающих геологический разрез.

Известен «Способ вертикального сейсмического профилирования» [2]. В этом способе возбуждение колебаний производят на поверхности в точке, лежащей на прямой и проходящей через пункт приема в глубокой скважине и перпендикулярной к плоским границам пластов. Данный способ предназначен для более точного определения упругих характеристик геологического разреза при исследованиях в наклонных скважинах. Однако при удалении от скважины в общем случае скоростная характеристика может существенно изменяться и применить данные о скоростях, полученные вблизи от скважины для решения структурных задач так же может привести к большим погрешностям. Кроме этого, для реализации способа необходимо информация об углах наклона геологических пластов, которой не всегда располагают исследователи. Приведенные недостатки способа создают существенные ограничения данного для его применения.

Особенно важно знать с высокой точностью скоростную характеристику и структурное (геометрическое) строение геологического объекта, из которого ведется добыча, для определения оптимальных параметров и режимов эксплуатации. Как видно ни один из приведенных способов, в силу присущих им ограничений, не может обеспечить решение этой задачи высокой точностью.

С целью повышения точности структурных построений и определения физических параметров геологического разреза, в частности скоростной характеристики конкретного геологического объекта, предлагается наблюдения проводить одновременно на поверхности и в горизонтальной (или сильно наклонной) скважине.

Цель достигается тем, что в способе наземно-скважинной сейсморазведки, включающем регистрацию сейсмических колебаний в горизонтальной скважине в точках, отстоящих на равных расстояниях друг от друга и регистрацию сейсмических колебаний приемниками, размещенными вдоль заданной линии на поверхности земли при возбуждении колебаний в пунктах, расположенных также на этой линии, согласно изобретению линия размещения пунктов возбуждения и приемников колебаний является проекцией ствола скважины на поверхность земли и регистрацию колебаний производят от одного возбуждения одновременно приемниками на поверхности и в скважине.

В предлагаемом изобретении способ реализуется следующим образом, схема представлена на фиг.1. На забой или в заданную точку горизонтальной скважины 6 доставляется прибор для регистрации колебаний в скважине. А на поверхности земли вдоль линии (профиля), являющейся проекцией ствола скважины на земную поверхность, размещается сейсмическая коса. Датчики 1 на косе обозначены знаком ▴. Сейсмическая волна от пункта возбуждения 2 (пункт возбуждения обозначен знаком ▾) распространяется вниз по лучам, обозначенным сплошными стрелками, а после отражения от границ по лучам, обозначенным пунктирными стрелками (фиг.1). Датчики сейсмической косы 1 и пункты возбуждения 2 колебаний могут располагаться и за границей отрезка линии, являющейся проекцией ствола скважины на земной поверхности. Далее на земной поверхности по намеченному профилю производят возбуждение колебаний в точках, которые могут располагаться на проекции ствола скважины, так и за пределами ее. В случае, когда пункты возбуждения 2 располагают на отрезке профиля, являющимся проекцией ствола скважины на поверхность земли, необходимо соблюдать следующее условие: положение пунктов 2 возбуждения должно совпадать с проекциями точек, в которых находится прибор 4 в горизонтальной скважине, на линию профиля. Затем производится возбуждение колебаний и одновременная регистрация их на поверхности в точках 1 и скважинным прибором 4. После этого производится перемещение пунктов возбуждения 2 в новые точки при фиксированном положении датчиков 1 на поверхности и в зонде в скважине и снова производится возбуждение и прием колебаний. Перемещение пунктов возбуждения 2 по профилю производится до тех пор, пока не будет пройден весь участок, совпадающий с проекцией ствола скважины на профиле. На этом заканчивается первый этап наблюдений. Далее производится перемещение прибора 4 в горизонтальной скважине 6 на новую точку наблюдения. Соответственно перемещается по профилю и точка ее проекции на поверхности и снова производится возбуждение колебаний в тех же пунктах возбуждения, как на предыдущем этапе и последующая одновременная регистрация их на поверхности и в горизонтальной части скважины 6. Очевидно, предложенный способ регистрации данных эквивалентен такому способу, при котором, если бы имелась практическая возможность его реализации, сейсмическая коса размещалась бы в горизонтальной части. При перемещении прибора в вертикальном стволе скважины так же производится регистрация колебаний.

По сейсмическим данным, зарегистрированным скважинным прибором 4, непосредственно определяется время Т прихода волны к скважинному прибору, а по данным наземных наблюдений определяются времена Тк и Тп прихода волны до кровли 3 подошвы 5 соответственно исследуемого пласта, схема представлена на фиг.2.

Далее определяем время прохождения волны между кровлей 3 пласта и прибором 4 как

ΔT₁=Т-Тк

и время прохождения волны от кровли пласта 3 до его подошвы 5 как

ΔТ₂=Тп-Тк.

И затем, используя априори известное значение скорости Vп в исследуемом пласте, которое определяется по данным наблюдений в вертикальном стволе 7 этой же или в соседней скважине, находим расстояние S1 от скважинного прибора 4 до кровли пласта 3 как:

S1=Vп*ΔТ₁.

На следующем этапе вычисляется расстояние Н между прибором 4 (т.е. точкой приема колебаний в скважине) и пунктом 2 возбуждения колебаний, расположенным в точке, совпадающей с проекцией точки приема на поверхность земли. Для этого необходимо использовать известные координаты прибора 4 в скважине, которые определяются на основе результатов стандартных (обязательных) работ в каждой скважине - инклинометрии скважин. Далее, используя найденное значение Н, определяем величину скорости V₁ на отрезке между точкой возбуждения 2, с которой совмещена проекция точки приема и кровлей пласта 3 как

V₁=(H-S₁)/ΔT₂.

Использование вычисленного значения скорости V₁ для преобразования изображения геологического разреза, рассчитываемого во временном масштабе, в его изображение в глубинном масштабе позволит определить глубину h₁ залегания верхней границы продуктивного объекта, в данном случае кровли 3, с повышенной точностью. Для определения геологического строения нижней границы продуктивного объекта, т.е. подошвы, при этом же расположении пунктов возбуждения и приема, определим среднюю скорость V₂ от пункта возбуждения 2 до подошвы 5 как:

V2=(Н+(ΔТ₂-ΔТ₁)*Vп)/Тп.

Использование этого значения скорости обеспечит повышение точности при построении нижней границы продуктивного слоя в глубинном масштабе.

Предлагаемый способ наземно-скважинной сейсмороазведки позволяет получать данные для определения скорости V до кровли 3 и подошвы 4 геологического объекта и мощность (толщину) объекта с более высокой точностью, чем при используемом в настоящее время способе наземной сейсморазведки. Кроме того, информация, получаемая этим способом, может использоваться для детального изучения геологического разреза в интервале между горизонтальной скважиной и поверхностью земли методами сейсмотомографии.

Источники информации

1. Мешбей В.И Сейсморазведка методом общей глубинной точки. М.: «Недра», 1973 г.

2. Козлов Е.А., Шехтман Г.А. Способ вертикального сейсмического профилирования (а.с. СССР № 1002997, МКИ 01V 1/40).

Способ наземно-скважинной сейсморазведки, включающий регистрацию сейсмических колебаний в горизонтальной скважине в точках, отстоящих на равных расстояниях друг от друга, и регистрацию сейсмических колебаний приемниками, размещенными вдоль заданной линии на поверхности земли при возбуждении колебаний в пунктах, расположенных также на этой линии, отличающийся тем, что линия размещения пунктов возбуждения и приемников колебаний является проекцией ствола скважины на поверхность земли и регистрацию колебаний производят от одного возбуждения одновременно приемниками на поверхности и в скважине.