Спосіб вібраційної сейсморозвідки
Власники патенту UA 2562748:
Винахід відноситься до галузі геофізики і може бути використане під час проведення сейсморозвідувальних робіт. Спосіб вібраційної сейсморозвідки заснований на збудженні та реєстрації вібраційних сейсмічних коливань і включає корекцію збуджуваних сигналів шляхом зміни відносної інтенсивності компонент спектру для хвиль, що представляють розвідувальний інтерес. Пропонується додатково реєструвати коливання щонайменше в одній свердловині на глибині, що перевищує глибину найбільш різкої акустичної межі, розташованої на кожній з ділянок у районі дослідження, що характеризується однорідною будовою верхньої частини розрізу. Пропонується віброграму, отриману від сейсмоприймача, розташованого всередині середовища, після корекції збуджуваних коливань шляхом аналізу спектра цієї віброграми використовувати як опорний сигнал для перетворення віброграм, зареєстрованих наземними сейсмоприймачами або сейсмоприймачами свердловинами, в імпульсну форму. Технічний результат – підвищення якості даних вібраційної сейсморозвідки. 2 з.п. ф-ли,
Винахід відноситься до геофізичних методів дослідження геологічного середовища та призначене, головним чином, для пошуків та розвідки родовищ нафти та газу.
Відомий спосіб вібраційної сейсморозвідки, що включає формування керуючих сигналів, збудження віброджерелом безперервних сейсмічних сигналів, реєстрацію безперервних сигналів у вигляді віброграм, контроль і корекцію спектра коливань, що збуджуються (Гурвіч І.І., Боганик Г.Н. Сейсморозвідка: АІС, 2006, с.327-332). Основою функціонування відомого способу вібраційної сейсморозвідки є опорний сигнал, який використовують яккеруючого сигналу віброджерела та корелюючого сигналу.
Недоліком відомого способу вібраційної сейсморозвідки є використання в ньому усереднених параметрів опорних сигналів у зв'язку з відсутністю засобів оперативного визначення для кожного конкретного фізичного спостереження, наслідком чого є недостатні якість і геологічна ефективність сейсмічних досліджень.
Найбільш близьким до винаходу за сутністю та призначенням (прототип) є спосіб вібраційної сейсморозвідки, який отримав назву адаптивної вібраційної сейсморозвідки, в якому за тими чи іншими встановленими критеріями (наприклад, досягнення найбільш широкосмугового амплітудно-частотного спектру корисних відбитих хвиль в цільовому) аналізу відгуку середовища на попередньо посланий сигнал здійснюють вибір оптимальних робочих нелінійних вібросигналів, що оптимізують задані параметри сейсмічного запису, причому процес вибору відбувається в реальному часі та в автоматичному режимі (Жуков А.П., Шнеєрсон М.Б. Адаптивні та нелінійні методи вібраційної сейсмо. - М.: ТОВ "Надра-Бізнесцентр", 2000, с.25-50, Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеєрсон М.Б., Сейсморозвідка з вібраційними джерелами. ТОВ «Видавництво ГЕРС», 2011, с.225-231; Жуков та ін, патент Україна №2482516).
Недоліком відомого способу є аналіз та розрахунок у ньому параметрів адаптивних свіп-сигналів (опорних сигналів) безпосередньо за віброграмами, отриманими шляхом реєстрації сейсмічних коливань наземними розстановками сейсмоприймачів. Справа в тому, що сигнали, що приходять з глибини до земної поверхні, істотно відрізняються від свіп-сигналу через частотно-залежне поглинання коливань у реальному геологічному середовищі,особливо у верхній частині розрізу (ВЧР). Через це амплітуди коливань, що реєструються, зменшуються зі збільшенням частоти. Внаслідок цього функція взаємної кореляції віброграм навіть після корекції спектру свіп-сигналу може помітно відрізнятися від функції автокореляції останнього, у результаті в цілому погіршується якість корелограм.
Метою винаходу є підвищення якості даних вібраційної сейсморозвідки.
Поставлена мета досягається тим, що в способі вібраційної сейсморозвідки, що включає збудження і реєстрацію вібраційних коливань і корекцію опорного сигналу по спектрах збуджуваних або реєстрованих сигналів, згідно винаходу додатково реєструють коливання принаймні в одній точці, розташованої в приповерхневій зоні. і корекцію коливань, що збуджуються, проводять за спектрами сейсмічних сигналів, що реєструються під акустично найбільш різкою кордоном. В одному з конкретних втілень винаходу кореляцію вібраційних записів (віброграм), отриманих на земній поверхні або всередині середовища, здійснюють із сейсмічним сигналом, зареєстрованим під акустично найбільш різким кордоном. В іншому альтернативному втіленні винаходу розраховують оператор зворотного фільтра сигналу, зареєстрованого під акустично найбільш різкою межею, і за допомогою цього оператора здійснюють деконволюцію вібраційних записів, отриманих на земній поверхні або всередині середовища.
У порівнянні з прототипом спосіб вібраційної сейсморозвідки відповідно до винаходу характеризується такими суттєвими відмінностями:
- способом отримання вхідної інформації для системи контролю сейсмічних сигналів, що порушуються віброджерелом;
- більшою достовірністю сигналу,використовуваного контролю спектрів збудливих сигналів, і навіть для взаємної кореляції чи деконволюції віброграм.
Сутність запропонованого способу полягає в наступному.
Сейсмоприймач, занурений під акустично найбільш різку межу (зазвичай такою межею є підошва зони малих швидкостей (ЗМС)), реєструватиме сейсмічний сигнал, що збуджується віброджерелом, у менш спотвореному вигляді порівняно з сигналами, реєстрованими наземними сейсмоприймачами і сейсмоприймачами і сейсмоприймачами. чи біля неї. На сигнал, що реєструється під підошвою ЗМС або в глибокій свердловині, меншою мірою впливатимуть такі спотворюючі фактори, як поглинання сейсмічної енергії в ЗМС (оскільки сейсмічна хвиля перетинає ЗМС лише один раз - лише на шляху до межі, що відбиває), а також нелінійні явища, генеруючі хвилі-перешкоди безпосередньо в околиці плити віброджерела. Однак всі ті компоненти спектру сигналу, які поширюються вглиб середовища (наприклад, кратні гармоніки) і можуть бути використані як корисні сигнали при кореляції їх з віброграмою, будуть всередині середовища реєструватися в найменш спотвореному вигляді, оскільки вони не будуть спотворені сильними поверхневими хвилями, що реєструються наземними сейсмоприймачами. В результаті цього корекція збудливого сигналу спектру запису, отриманої від сейсмоприймача, розташованого під підошвою ЗМС, буде найбільш обґрунтованою, і в результаті цього якість результатів вібросейсморозвідки істотно зросте. Використання для кореляції з віброграмами не електричного свіп-сигналу, що збуджується віброджерелом, а сигналу, що реєструється всередині середовища, дозволить повною мірою використовувати широкий діапазон частот, що містився взбуджуваному сигналі (разом з неминуче кратними гармоніками, що виникають), а також використовувати результати корекції збуджуваного сигналу, виконаної шляхом аналізу сигналу, зареєстрованого всередині середовища.
Спосіб здійснюють наступним чином.
Район, призначений вивчення вібросейсмічним методом, відомими способами поділяють на ділянки, кожен із яких характеризується однорідними поверхневими умовами. На кожній із цих ділянок бурять щонайменше одну свердловину, глибина якої перевищує глибину акустично найбільш різкої межі (як правило, це підошва ЗМС). У цю свердловину занурюють розташований у герметичному корпусі сейсмоприймач (у багатохвильовій сейсморозвідці трикомпонентний сейсмоприймач). При цьому слід відомими способами забезпечити надійний контакт корпусу сейсмоприймача з навколишнім середовищем, щоб забезпечити неспотворену реєстрацію сигналу сейсмічного. Вихід сейсмоприймача, розташованого всередині середовища, подають на вхід сейсморозвідувального комплексу, що реалізує технологію адаптивної вібросейсморозвідки. Як такий сейсморозвідувальний комплекс може бути використана система управління віброджерелами GDS-1, розроблена в ТОВ «Геофізичні системи даних» (Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеєрсон М.Б. Сейсморозвідка з вібраційними джерелами.- Твер: ТОВ «Видавництво ГЕРС», 2011, с.226-227). До складу цієї системи входить програма Vibro Equalizer, призначена для розрахунку та аналізу коефіцієнтів адаптивного свіп-сигналу. На блоці GDS-1 можуть зберігатися параметри досить великої кількості оптимальних свіп-сигналів, отриманих різних пунктах збудження (ПВ). Послідовність процедур відповідно до запропонованого винаходу полягає в наступному:
- при першомунакопиченні на даному ПВ генерується лінійний частотно-модульований (ЛЧМ) свіп-сигнал;
- Проводиться реєстрація відгуку (віброграма) на цей сигнал сейсмоприймача, розташованого всередині середовища (під підошвою ЗМС);
- віброграма, зареєстрована всередині середовища, передається до програми Vibro Equalizer для аналізу та розрахунку коефіцієнтів адаптивного свіп-сигналу;
- розраховані коефіцієнти передаються до шифратора блоку GDS-1 сейсмостанції для розрахунку тимчасової розгортки нового свіп-сигналу на базі отриманих коефіцієнтів;
- Даний нелінійний адаптований свіп-сигнал радіоканалом передається в дешифратори вібраційних джерел для генерації подальших накопичень на даному пункті збудження (ПВ).
Стиснення віброграм в імпульсну форму можна здійснювати двома способами: шляхом формування функції взаємної кореляції віброграм зі свіп-сигналом після його корекції або шляхом деконволюції віброграм за допомогою зворотного фільтра, який розраховують по свіп-сигналу, в якості якого в запропонованому способі беруть сигнал повторно реєструється всередині середовища після корекції, виконаної після вивчення його спектрального складу при первинному збудженні коливань. Використання деконволюції, а не кореляції зі свіп-сигналом, краще, оскільки при цьому більшою мірою збільшується відносна інтенсивність високочастотних компонент спектра, а отже, і здатність, що дозволяє, способу. Переконливі приклади, що ілюструють це твердження, наведено у книзі (Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеєрсон М.Б. Сейсморозвідка з вібраційними джерелами. - Тверь: ТОВ «Видавництво ГЕРС», 2011, 378-383).
Впровадження винаходу у практику вібраційної сейсморозвідки не вимагає створення новихтехнічних засобів і може бути розпочато вже зараз. Його використання дозволить більш обгрунтовано керувати спектром сейсмічних коливань, що порушуються, домагаючись тим самим підвищення достовірності вивчення продуктивних відкладень. Доцільно пропонований спосіб використовувати у поєднанні з технологіями вивчення верхньої частини розрізу, що передбачають буріння дрібних свердловин у межах досліджуваної території. Одні і ті ж свердловини в таких випадках можна використовувати для вивчення моделі верхньої частини розрізу і швидкостей поширення поздовжніх і поперечних хвиль в межах цієї моделі, а також для реєстрації сигналу, який використовують для корекції свіп-сигналу, який потім використовують в робочому режимі для проведення намічених робіт.
Пропонований спосіб, детально розглянутий у додатку до наземної сейсморозвідки, без істотної зміни його сутності може цілком застосовуватися при проведенні морських і сейсмічних свердловинних досліджень, які в значних обсягах проводять з використанням віброджерел.
У методі вертикального сейсмічного профілювання (ВСП) запропонований спосіб можна використовувати в різних сучасних модифікаціях методу (Шехтман, Кузнєцов, 2004). При проведенні поздовжнього і неподовжнього ВСП, коли збудження коливань здійснюють з фіксованих ПВ, корекцію збуджуваних коливань можна здійснювати в процесі проведення робіт не так часто, як при проведенні робіт іншими модифікаціями методу ВСП (рівневе ВСП, ВСП з рухомим джерелом коливань, площе .). Попередня інформація про конструкцію досліджуваної свердловини (якість цементажу її затрубного простору, положення геологічних кордонів в товщі, що покриває, та ін.) дозволяє вибрати для корекції спіп-сигналуінтервали глибин, в межах яких якість записів досить висока для того, щоб спектри сигналів корисних хвиль не були спотворені трубними хвилями, трубними вібраційними хвилями та іншими перешкодами.
Гурвіч І.І., Боганик Г.М. Сейсморозвідка: Підручник для вишів. Твер: Видавництво АІС, 2006, с. 327-332.
Жуков А.П., Шнеєрсон М.Б. Адаптивні та нелінійні методи вібраційної сейсморозвідки. - М: ТОВ «Надра-Бізнесцентр», 2000.
Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеєрсон М.Б. Сейсморозвідка із вібраційними джерелами. – Твер: ТОВ «Видавництво ГЕРС», 2011.
Шехтман Г.А., Кузнєцов В.М., Попов В.В. Модифікації методу ВСП: яку віддати перевагу? // Технології сейсморозвідки, 2004, 1, 75-79.
1. Спосіб вібраційної сейсморозвідки, що включає збудження і реєстрацію вібраційних коливань в приповерхневій зоні, а також корекцію за спектрами реєстрованих сигналів опорного сигналу, призначеного для стиснення віброграм в імпульсну форму, який відрізняється тим, що, з метою підвищення якості ділянки з однорідними поверхневими умовами, на кожній з таких ділянок у приповерхневій зоні бурять щонайменше одну свердловину, глибина якої перевищує глибину акустично найбільш різкої межі, додатково реєструють спочатку коливання в свердловині нижче акустично найбільш різкої межі, проводять корекцію опорного сигналу сигналів, зареєстрованих під акустично найбільш різкою межею, після чого збуджують коливання за допомогою скоригованого опорного сигналу та проводять реєстрацію коливань.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що кореляцію віброграм, отриманих у приповерхневій зоні або всередині середовища,здійснюють із сейсмічним сигналом, зареєстрованим під акустично найбільш різким кордоном.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що розраховують оператор зворотного фільтра сигналу, зареєстрованого під акустично найбільш різкою межею, і за допомогою цього оператора здійснюють деконволюцію віброграм, отриманих у приповерхневій зоні або всередині середовища.