Опыт проведения сейсморазведочных работ в сложных сейсмогеологических условиях на примере одного из блоков в складчатом поясе загрос (Ирак)

10.04.2018
Источник: Журнал «PROнефть»

Seismic surveys in complex seismogeological conditions: case study from high folded zone zagros (Iraq)

УДК 550.834

Д.А. Литвиченко, А.А. Наумов
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)
Р.А. Федорчук
ПАО «Газпром нефть»  

Электронный адрес: Litvichenko.DA@gazpromneft-ntc.ru 

Ключевые слова: наземная сейсморазведка, лучевое моделирование, зона Френеля  

D.A. Litvichenko, A.A. Naumov
Gazpromneft NTC LLC, RF, Saint-Petersburg
R.A. Fedorchuk
Gazprom Neft PJSC, RF, Saint-Petersburg 

The results of seismic survey and data processing of folded zone Zagros considered as pattern of acquiring data in high folded structure area. It is recommend to perform seismic survey using the 3D technique instead of conventional 2D in difficult seismic and geological conditions such as Zagros folded zones. Ray tracing modeling technology should be used in order to select parameters of seismic acquisition system that will allow to choose optimal parameters for the geological problems solution in specific geological conditions. Advantages of applying summation technology for the first Fresnel zone showed in a comparison with traditional approaches.

Keywords: land seismic, ray tracing, Fresnel zone

DOI: 10.24887/2587-7399-2018-1-10-15

Введение

Сейсморазведочные работы (СРР) 2D методом общей глубинной точки (МОГТ) на текущем этапе развития отрасли, как правило, проводятся на ранее не исследованных сейсмическими методами территориях с целью изучения геологического строения и создания структурно-тектонической модели. Кроме того, работы МОГТ 2D выполняются в регионах со сложным пересеченным рельефом, в горных районах, где возможности проведения сейсморазведки 3D ограничены технико-экономическими причинами.

В данной статье, основываясь на результатах обработки сейсмических данных, зарегистрированных по технологии МОГТ 2D, на примере одного из блоков в складчатом поясе Загрос (Ирак) предложены подходы к организации полевых работ и обработке сейсмических данных, отличные от традиционных, применяемых в настоящее время в производственных масштабах.

В 2015 г. проведены СРР по сети ортогональных профилей с шагом около 1,5 км между профилями. Азимут сети профилей выбран таким образом, чтобы часть их располагалась ортогонально относительно горных структур. На момент проведения работ были приняты параметры, обеспечивающие регистрацию данных с номинальной кратностью 80 единиц в бине 25 м с максимальным удалением 4000 м. Выбор типа сейсмической съемки и ее параметров основан в первую очередь на обусловленных поверхностными условиями технико-экономических ограничениях проведения работ. Следует отметить, что в связи с расположением площади работ в новом для компании регионе, в данном проекте параметры системы сейсмических наблюдений выбраны без предварительной проработки дизайна сейсмической съемки с учетом глубинно-скоростного строения геологической среды. 

Рис.1. Высокоразрешенный космоснимок южной части площади исследования

Участок работ расположен в сложной структурно-тектонической зоне. Горные хребты Сартак и Бамму (рис. 1), разделяющие площадь участка на две части, являются видимой частью сдвигового разлома. Перепад рельефа в пределах контура СРР составил 1316 м, азимуты падения пластов в западной и восточной частях блока различны. В западной части исследуемой площади направление падения пластов ортогонально субмеридиональному простиранию хребта, в восточной части блока складки простираются согласно региональному тренду, приблизительно под углом 45° к хребту.

Экспресс-обработка сейсмического материала 

Для контроля качества получаемого в поле материала в процессе проведения СРР выполнена экспресс-обработка сейсмических данных. Различие экспресс-обработки и традиционной заключается в задачах и сроках: в первом случае речь идет исключительно о решении кинематической задачи (обработка без сохранения исходной зависимости амплитуд от удаления и времени).

На этапе экспресс-обработки информативность сейсмических разрезов в горной (центральной) части площади была крайне низкой, отражающие горизонты (ОГ) в восточной части площади работ часточно или полностью не прослеживались (рис. 2, а). Оперативный контроль параметров съемки на соответствие проекту не выявил существенных нарушений. Отмечено наличие отклонений фактического положения пунктов возбуждения от проектного (до 200 м и более), что обусловлено стремлением сократить время полевых работ путем увеличения доли воздействий вибросейсмическим источником. Данное обстоятельство не могло послужить причиной потери когерентности ввиду имеющейся корректной записи координат фактических положений точек возбуждения на площади, кроме того, допущенные отклонения пунктов геофизического наблюдения от проектной схемы существуют и в западной части блока, где получена когерентная волновая картина. Холмистая местность и наличие эксклюзивных зон являются определяющим фактором движения вибросейсмического источника по смещенной траектории. В свою очередь горные участки были отработаны с применением заглубляемого взрывного источника, что позволило минимизировать отклонения.

Рис. 2. Сопоставление временных разрезов, построенных по результатам экспресс-обработки и интерпретации данных (а) и применения технологии суммирования по 1-й зоне Френеля до миграции (б)

Анализ записи волнового поля показал, что сейсмический материал характеризуется высокой интенсивностью поверхностных волн-помех, запись осложнена интенсивным фоном боковых отражений, пришедших не с линии профиля. 

Тестовая обработка сейсмических данных

На этапе камеральных работ было принято решение о необходимости проведения тестовой/экспертной обработки сейсмических данных группой ведущих сервисных компаний с целью поиска технологии, способной повысить качество результирующего сейсмического изображения. Данный проект был направлен на выявление лучших практик обработки сейсмического материала во всем спектре представленных на рынке программных решений с целью получения максимально когерентного, разрешенного и сфокусированного сейсмического изображения геологической среды. Сопоставительный анализ примененных графов обработки показал, что стандартный подход к расчету статических и кинематических поправок работает одинаково хорошо во всей совокупности программных решений, имеющихся на рынке. Различались только технико-методические подходы коллективов специалистов к расчету короткои среднепериодных статических поправок и детальности прослеживания скоростей суммирования. Однако в данных сейсмогеологических условиях полученные различия в когерентности и прослеживаемости результирующего изображения были незначительны. Например, использование плавающей линии приведения с локально постоянным уровнем в пределах подборки общей глубинной площадки позволило сформировать эталонную модель на большей пространственной базе за счет минимизации искажения гиперболичности годографов, что незначительно повысило информативность результирующего изображения геологической среды.

Технология суммирования по зонам френеля

Помимо тестирования стандартных подходов к обработке сейсмических данных 2D выполнено тестирование ряда нетрадиционных алгоритмов повышения когерентности сейсмического материала. В настоящее время на рынке представлено несколько реализаций технологии улучшения качества прослеживаемости опорных и второстепенных ОГ во временной области. Следует отметить, что данная технология не получила широкого распространения и остается маловостребованной. В ее основе лежит суммирование в пределах 1-й зоны Френеля [1, 2], при этом используется не одна симметричная выборка общей глубинной точки, а совокупность таких выборок. С кинематической точки зрения это означает, что «в одну точку» на плоскости временного разреза суммируются разные линейные годографы, в совокупности определяющие поле времен.

Преимущества рассматриваемой технологии заключаются в следующем:

•             формирование сейсмограммы выполняется по принципу общности 1-й зоны Френеля, что обеспечивает увеличение соотношения сигнал/помеха за счет значительного роста статистического эффекта накапливания;

•             алгоритм расчета кинематических поправок позволяет исключить неравномерное растяжение формы сигналов, что характерно при вводе кинематических поправок при суммировании. Это обеспечивает сохранение исходной разрешенности сейсмической записи на суммарных трассах [3]. 

Применение технологии суммирования по зонам Френеля в отдельных случаях позволяет более надежно проследить ОГ и выделить тектонические нарушения (рис. 2, б). Кроме того, необходимо отметить, что результирующее суммарное сейсмическое изображение характеризуется наличием достаточно сложной волновой картины, что обусловлено существенным фоном боковых отражений вследствие двумерности системы сейсмического исследования и сложной геолого-тектонической обстановкой. Таким образом, даже существенное улучшение фокусировки в сложных сейсмогеологических условиях не приводит к построению качественного изображения, так как в 2D пространстве профиля нельзя учесть трехмерность реальной среды.

Рис. 3. Сейсмическое изображение в месте пересечения двух ортогональных 2D профилей

В процессе обработки материалов сейсморазведки, полученных на площади исследования, было отмечено яркое проявление несогласованности структурного плана на уровне целевых ОГ на ортогональных профилях, что обусловлено естественным ограничением технологии сейсморазведочных работ МОГТ 2D при исследовании геологической среды с ОГ, имеющими значительный угол наклона (рис. 3).

На рис. 3 отмечается существенная невязка в t0 (двойное время пробега отраженной волны от поверхности наблюдения до отражающего горизонта) по всему интервалу разреза, которая обусловлена в первую очередь ограниченностью 2D сейсмического метода исследования, используемого при изучении геологической среды с ОГ, имеющим значительный угол наклона.

Кроме того, выбор неоптимального азимута 2D профилей по отношению к азимуту наклона ОГ неизбежно приводит к искажению отображения геологической среды в регистрируемом волновом поле. Данное ограничение вносит существенную неопределенность на этапе построения структурных карт, увеличивая погрешность определения глубин, пространственного положения геологических объектов (в том числе нарушений) и размеров структур [4].

Лучевое моделирование 

В рамках данного исследования выполнена модель-базированная оценка освещенности целевого интервала в рамках толстослоистой глубинно-скоростной модели геологического строения рассматриваемой площади (рис. 4). Проведено лучевое трассирование от поверхности наблюдения до ОГ (целевого объекта исследования). Трассировка лучей выполнена для случая регистрации поля отраженных волн системой из двух ортогональных профилей, ориентированных в продольном и поперечном направлениях простирания ОГ от единичного пункта возбуждения на каждом из профилей. Полученная картина иллюстрирует трехмерную природу регистрируемого волнового поля продольных волн, что в случае регистрации двумерной системой наблюдения приведет к существенным невязкам в месте пересечения профилей. Это указывает на необходимость использования трехмерной системы сейсмических наблюдений.

 

Рис. 4. Лучевая схема регистрации продольных волн от единичного пункта возбуждения системой из двух профилей 2D, ориентированных в ортогональном и поперечном направлениях по отношению к азимуту падения ОГ (стрелками показано отклонение точек отражения от вертикальной проекции 2D профиля на ОГ)

Рекомендации

По результатам проведенных исследований и анализа материалов, полученных в ходе полевых работ, разработаны следующие рекомендации.

1. В сложных сейсмогеологических условиях (складчатых зонах) с целью корректного восстановления трехмерного изображения геологической среды целесообразно использование на этапе полевых работ трехмерных систем сейсмического наблюдения МОГТ 3D.

2. Определение параметров сейсмической съемки необходимо выполнять с учетом глубинно-скоростных особенностей исследуемой геологической среды. Следует учитывать, что выбор оптимальных значений максимального удаления и азимута сейсмической съемки зависит от углов наклона и азимута падения ОГ, что непосредственно влияет на корректность восстановления изображения участков геологической среды. Плотность расположения пунктов системы наблюдения, а следовательно, и кратность необходимо выбирать с учетом оценки эффективной кратности (объем сейсмической информации) вдоль целевых ОГ, что является критерием для успешного применения технологий построения глубинно-скоростной модели (ГСМ) среды на этапе обработки сейсмического материала. Оценку данных параметров сейсмической съемки целесообразно выполнять с привлечением технологии лучевого моделирования, что позволит учесть влияние указанных сейсмогеологических особенностей при выборе параметров и обеспечит регистрацию необходимого объема сейсмического материала для решения поставленных геологических задач [5, 6].

3. Эффективное использование технологии лучевого моделирования возможно при наличии априорной информации о строении исследуемого участка либо после проведения опытно-методических работ (ОМР) в формате отработки профиля 2D для определения углов залегания основных ОГ, а также определения глубин целевого интервала исследования. Более того, данные, полученные в процессе ОМР, могут и должны быть использованы для оценки скоростных характеристик поверхностных волнпомех, на основании чего следует подбирать оптимальный шаг между пунктами геофизического наблюдения, обеспечивающий минимизацию/устранение алиасингэффекта при отображении волн-помех линейного типа.

4. По итогам оценки качества материала, выполняемой в ходе экспресс-обработки, следует корректировать методику выполнения полевых работ. Это должно быть предусмотрено при контрактованииы полевого этапа СРР.

5. Отклонения от проектных параметров системы сейсмических наблюдений, в частности смещения пунктов геофизического наблюдения, обусловленные поверхностными условиями участка проведения работ, допустимы при условии точного позиционирования, что должно быть предусмотрено на этапе проектирования по высокоразрешенным космоснимкам.

6. В сложных сейсмогеологических условиях технология суммирования по зонам Френеля может быть использована с целью фокусировки отраженного сигнала, а также увеличения соотношения сигнал/шум на этапе построения ГСМ перед глубинной миграцией.

Заключение

При проведении сейсморазведочных работ в районах со сложным структурно-тектоническим строением геологической среды и большими углами наклонов ОГ системы сейсмических наблюдений 2D могут быть использованы только в рамках ОМР, являющихся подготовительным этапом перед планированием 3D сейсмической съемки в новых для компании регионах. Использование сети наблюдения 3D существенным образом облегчает задачу разделения волновых полей трехмерной геологической среды и их корректного учета на этапе миграции, что повышает когерентность и фокусировку результирующего сейсмического изображения. На этапе проектирования системы наблюдений необходимо привлечение технологии лучевого моделирования, что в свою очередь, позволит подобрать и математически обосновать оптимальные параметры сейсмической съемки в сейсмогеологических условиях площади исследования. Эффективность использования технологии лучевого моделирования зависит от объема априорной информации о строении исследуемого участка. Применение данной технологии позволяет подобрать несколько различных по стоимости вариантов сейсмической съемки в зависимости от поставленной геологической задачи. Только после определения оптимальных параметров сейсмической съемки, обеспечивающих решение геологических задач, следует планировать бюджет СРР.

Список литературы

1. Berkovitch A., Gelchinsky B., Keydar S. Basic formulae for multifocusing stack//56th Mtg. Eur. Assoc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 1994. – 140.

2. Common reflectingsurface stack: Image and attributes/R. Jager, J. Mann, G. Heocht, P.Hubral //Geophysics. – 2001. – V. 66. – С. 97–109.

3. Цимбалюк Ю.А., Матигоров А.А., Беркович А. Мультифокусинг – новая технология обработки данных сейсморазведки//Нефтегазовая вертикаль, специальный выпуск. – С. 26–31.

4. Опыт проведения сейсморазведочных работ в условиях развития складчатости / Р.А. Федорчук, В.А. Шашель, А.А. Наумов, Д.А. Литвиченко // Нефтяное хозяйство. 2017. № 12. С. 17-19.

5. Литвиченко Д.А. Результаты лучевого моделирования – основа выбора оптимальных параметров системы сейсмических наблюдений // Технологии сейсморазведки. 2016. № 4. С.77-83.

6. Литвиченко Д.А., Сорокин А.С., Назыров Д.Д. Применение технологии лучевого моделирования при проектировании системы сейсмических наблюдений 3D в сейсмогеологических условиях Западной Сибири // Тезисы 18-й научно-практической конференции по вопросам геологоразведки и разработки месторождений нефти и газа «Геомодель-2016», Геленджик, 12-15 сентября 2016 г. – http://earthdoc.org/publication/publicationdetails/?publication=86768

Reference

1. Berkovitch A., Gelchinsky B., Keydar S., Basic formulae for multifocusing stack, Proceedings 56th Mtg. Eur. Assoc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 1994, p. 140.

2. Jager R., Mann J., Heocht G., Hubral P., Common reflectingsurface stack: Image and attributes, Geophysics, 2001, V. 66, pp. 97–109.

3. Tsimbalyuk Yu.A., Matigorov A.A., Berkovich A., Multifocusing a new technology for processing seismic data (In Russ.), Neftegazovaya vertikal', 2010, spetsial'nyy vypusk, pp. 26–31

4. Kerusov A.I., Parasyna V.S., Organization of large-scale land seismic acquizition 3D Q-LAND SPARSE-VIVID (Gadames Basin, Libya) (In Russ.), Tekhnologii seysmorazvedki, 2011, no. 4, pp. 103–117.

5. Litvichenko D.A., Ray modeling results the basis of acquisition system optimal parameters selection (In Russ.), Tekhnologii seysmorazvedki, 2016, no. 4, pp. 77–83.

6. Litvichenko D.A., Sorokin A.S., Nazyrov D.D., Primenenie tekhnologii luchevogo modelirovaniya pri proektirovanii sistemy seysmicheskikh nablyudeniy 3D v seysmogeologicheskikh usloviyakh Zapadnoy Sibiri (Application of the raypath modeling technology in the design of the 3D seismic surveillance system in the seismogeological conditions of Western Siberia), Proceedings of 18th Scientific and Practical Conference on the Exploration and Development of Oil and Gas Fields “EAGE-Geomodel’ 2016”, 12-15 September 2016, Gelendzhik, URL: http://earthdoc.org/publication/publicationdetails/?publication=86768.


Авторы статьи:  Д.А. Литвиченко, А.А. Наумов
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)
Р.А. Федорчук
ПАО «Газпром нефть»  

Источник:  Журнал «PROнефть»

Возврат к списку