Изучение состава и свойств горных пород при сейсморазведке

Дано физическое обоснование различных подходов к постановке и решению задач прогнозирования состава и свойств пород по материалам сейсморазведки. Рассмотрены способы интерпретации получаемых материалов и цифровая обработка данных метода общей глубинной точки. Приведен интересный фактический материал по прямому обнаружению нефтяных и газовых залежей, по прогнозу аномальных пластовых давлений.

Книга предназначена для геофизиков и геологов, связанных с изучением свойств пород, а также для специалистов, занимающихся обработкой геофизической информации на ЭВМ. Она может быть полезна преподавателям и студентам вузов.

С момента появления сейсмического метода в общем комплексе поисково-разведочных работ на нефть и газ его основная роль заключалась в картировании структурных планов отложений и обнаружении потенциальных ловушек углеводородов. Однако даже в начальный период развития сейсморазведки было ясно, что возможности метода позволяют изучать не только характер залегания, но и физические свойства пород, включая изменения этих свойств, обусловленные нефтегазонасыщением. Интерес к возможностям прогноза литологии, пористости, залежей углеводородов по данным сейсморазведки резко возрос в конце пятидесятых годов, когда И. Я- Баллахом, И. Г. Медовским и К. А. Мустафаевым были предложены гипотезы о возможности регистрации отражений от во-донефтяных и газожидкостных контактов залежей, о различии интенсивности отражений от водо- и нефтегазонасыщенных коллекторов, о повышенном затухании волн при прохождении через залежи. В шестидесятые годы появились сообщения Е. Е. Земцова и других авторов, экспериментально подтвердивших возможность обнаружения залежей по данным метода отраженных волн на основе указанных ранее критериев. Однако перейти к производственному применению сейсморазведки для прямых поисков залежей и к прогнозу других особенностей пород в то время не удалось главным образом из-за отсутствия аппаратуры и методики, обеспечивающих уверенное выявление аномалий на фоне помех. Ситуация резко изменилась после перехода на многократные системы наблюдений с последующим накоплением сигналов, и на цифровую регистрацию и обработку полевых материалов.Применение цифровой регистрации и обработки материалов резко повысило надежность и точность сейсмических измерений. Удалось автоматизировать и многократно ускорить различные операции, осуществить эффективное подавление помех, стабилизировать форму и интенсивность импульсов, сократить их длительность. Разработаны и широко внедрены цифровые методы, позволяющие измерять скорости и затухание волн, изучать отражающие свойства границ. Создание совершенных устройств вывода информации обеспечило представление результативных материалов в удобной форме, позволяющей интерпретатору охватить больше данных и выявить ранее скрытые соотношения. Наряду с прогрессом техники и методики расширились представления о закономерностях, определяющих свойства пород в их естественном залегании.Новая технико-методическая база сейсморазведки позволяет решать задачи на гораздо более высоком уровне. Изучение геометрии пластов по-прежнему остается первой задачей прикладных сейсмических наблюдений, но теперь уже нет оснований ограничиваться только ее решением. В последние годы установлена возможность широкого использования данных цифровой сейсморазведки отраженными волнами для обнаружения и оконтуривания месторождений углеводородов. Практически доказана возможность прогноза литологии, предсказания аномальных пластовых давлений, расчленения разрезов на отдельные стратиграфические комплексы по совокупности кинематических и динамических характеристик волн. Вместе с тем даже при современном уровне развития сейсморазведки извлечение петрофизической информации из сейсмических данных часто является весьма трудной, а порой, при работах в сложных сейсмогеологических условиях, и невыполнимой задачей.Для выявления залежей и изучения свойств пород недостаточно анализировать только времена прихода волн, как это делается при структурных построениях, необходимо интерпретировать динамические параметры колебаний, надежное измерение которых возможно лишь при весьма низкой интенсивности помех. Возрастают также требования к точности определения времен отражения. Составной частью процесса обработки при изучении свойств пород является оценка скоростей распространения колебаний. Эта операция требует измерения (в явной или неявной форме) второй производной годографа, что является гораздо менее помехоустойчивой задачей по сравнению с измерением времен прихода волн, достаточным в большинстве случаев для структурных построений.В связи с указанными, а также некоторыми другими особенно-стяхми сейсмические исследования при прогнозе состава и свойств пород могут заметно отличаться, особенно на этапах обработки и интерпретации материалов, от традиционного подхода, используемого при изучении структурных соотношений. Представляется, что, по аналогии с обозначением специфических модификаций сейсмического метода такими терминами, как, например, «рудная» или «инженерная» сейсморазведка, правомерно применять термин «петрофизическая» сейсморазведка. Предметом петрофизической сейсморазведки является определение по данным сейсмических волн упругих, диссипативных и других физических свойств горных пород и интерпретация полученных материалов на основе априорных петрофизических закономерностей и критериев с целью прогноза неструктурных геологических характеристик пород: литоло-гического состава, наличия месторождений, термодинамических условий залегания и т. д.За последние годы в нашей стране и за рубежом накоплен некоторый опыт применения сейсморазведки для решения задач изучения состава и свойств пород. В периодической литературе опубликовано немало статей, посвященных физико-геологическому обоснованию проведения сейсмических исследований, способов обработки и истолкования результатов наблюдений.Несомненно, назрела необходимость обобщения данных об использовании сейсморазведки для прогноза состава и свойств пород. В настоящей работе, состоящей из шести глав, сделана попытка в систематизированном виде изложить сейсмогеологические (гл. I) и теоретические (гл. II) предпосылки решения задач прогнозирования, описать алгоритмы и методику, используемые для определения петрофизических параметров (гл. III). В последующих главах рассматриваются вопросы, связанные с решением конкретных геологических задач: прямых поисков залежей (гл. IV), выявлении аномальных пластовых давлений (гл. V), прогноза литологии и возраста пород (гл. VI). Применительно к указанным задачам описаны особенности методики полевых исследований и обработки материалов, специфики геологической интерпретации, приведены примеры эффективного применения сейсморазведки для прямых поисков нефтегазовых залежей, прогноза давлений и т. д. Большое внимание в разделах, посвященных обработке и интерпретации материалов, уделено оценке погрешностей и обсуждению ограничений существующих методов. Вопросы точности и надежности имеют особое значение вследствие малого опыта практического применения способов прогноза состава и свойств пород.В книге использованы данные полевых и тематических работ, проводившихся в различных районах нашей страны Центральной геофизической экспедицией Миннефтепрома и другими организациями. Невозможно упомянуть всех лиц, сотрудничество которых сыграло важную роль при работе над вопросами, освещенными в книге. Хотелось бы все же отметить, что получение многих результатов стало возможным благодаря Г. Н. Гогоненкову, А. И. Лу-гинцу, Б. 3. Лабковскису, С. С. Эльмановичу, внесшим весомый вклад в развитие и внедрение методов прогноза состава и свойств пород по данным сейсморазведки.Несмотря на многообразие рассматриваемых в книге вопросов, они не исчерпывают всей проблемы. Осталась не затронутой проблематика комплексной интерпретации, которая детально освещена в ряде опубликованных трудов [16, 45]. Не рассмотрено использование поперечных и обменных волн, несомненно многообещающих, но возможности которых в прогнозировании по ряду причин еще не реализованы.