Ранее нами [3] были изложены задачи, физические предпосылки и примеры применения прогноза геологического разреза (ПГР) по данным сейсморазведки. В настоящей статье будут рассмотрены аспекты методики ПГР применительно к обоснованию конструкции и режимов бурения глубоких скважин, а также детального расчленения продуктивных пачек.

Важнейшим направлением работ по ПГР, имеющим практическое значение, является прямое преобразование сейсмических записей в кривые акустической жесткости - это так называемый псевдоакустический каротаж (ПАК) [2]. Сущность этого метода можно пояснить как обращение модели, приведенной на рис. 1 [3]. Если там по заданному распределению акустических свойств рассчитывалась сейсмическая запись, то в методике ПАК реализована обратная процедура - сейсмическая трасса преобразуется в последовательность коэффициентов отражений, которые затем пересчитываются в последовательность акустических жесткостей по вертикали. Очевидно, что точное решение такой задачи, эквивалентной получению каротажной диаграммы без скважины в любой точке профиля, могло бы заметно ускорить весь процесс поисков и разведки. Однако существует объективный предел, обусловленный ограниченной разрешающей способностью сейсмических данных. Она прямо связана с шириной спектра регистрируемых частот при сейсморазведке. На рис. 1 показаны варианты восстановления некоторой акустической характеристики при регистрации сейсмической записи в различных диапазонах частот (Графики градуированы в значениях скорости, т.е. предполагается, что плотность по разрезу постоянна.). Полоса 17-29 Гц типична для обычной аналоговой сейсморазведки, она обеспечивает грубое подобие реального и восстановленного разрезов. Следующий диапазон (14-59 Гц), отвечающий возможностям современной цифровой сейсморазведки, позволяет отметить четкую связь кривых, за исключением пластов мощностью менее 10 м, которые сглаживаются на восстановленном разрезе. Последняя кривая, полученная для диапазона 3-120 Гц, отвечает будущим, но вполне реально возможным перспективам восстановления кривой распределения акустической жесткости после перехода на методику высокоразрешающей сейсморазведки. Эта полоса частот обеспечивает практически полное качественное и даже количественное восстановление каротажной кривой.

Пример применения кривых ПАK для решения практической задачи на площади Федоровская в Западной Сибири приведен на рис. 2. На сейсмическом временном разрезе, полученном с сохранением истинных амплитуд, на времени 1,65 с в центральной части профиля регистрируется сильная амплитудная аномалия. Она может быть вызвана либо резким понижением акустической жесткости слоев - тогда это высокоперспективный объект, так как снижение скорости и плотности, вероятнее всего, связано с нефтегазонасыщенностью, либо повышением акустической их жесткости из-за карбонатизации или окремнения - тогда аномалия бесперспективна. Только построение кривых ПАК по профилю позволило установить, что возрастание амплитуд отраженной волны в области пласта АС₄ обусловлено аномальным понижением акустической жесткости (на графиках ПАК аномалия зачернена) и характеризует наиболее перспективную зону.

Технологическая часть ПГР, направленная на получение данных для оптимизации конструкции и режимов бурения глубоких скважин, в свою очередь, распадается на ряд задач.

Во-первых, это непосредственный прогноз литологической колонки в точке заложения проектируемой скважины. Если раньше геологи строили проектную колонку путем линейной интерполяции от соседних скважин, то достигнутое во многих районах качество сейсмических временных разрезов позволяет интенсивнее применять сейсмические данные для таких построений, используя сеть сейсмических профилей, связывающих существующие и проектируемую скважины. Применяя фазовую корреляцию сейсмических отражений при переносе элементарных интервалов разреза существующих скважин, опираясь на расчеты графиков ПАК и используя информацию о пластовых скоростях, можно гораздо точнее дать геологическое обоснование для выбора конструкции и режимов проходки глубоких разведочных скважин.

Другим важным аспектом подготовки проекта скважины является прогноз наличия и величины зон АВПД. Он базируется на том, что повышенные пластовые и поровые давления образовались в условиях ограниченного оттока флюидов из толщи, при этом порода сохранила повышенную пористость по сравнению с породами без АВПД, а повышенная пористость приводит к понижению пластовых скоростей. Методика выявления АВПД заключается в построении эталонных зависимостей изменения скорости с глубиной в породах различного литологического состава для условий нормального уплотнения и сопоставления их с фактическими измерениями скорости. Зоны уменьшения скоростей по сравнению с эталоном объясняются наличием высокого давления и могут быть проинтерпретированы количественно на основе экспериментально найденных зависимостей дефекта скорости от величины аномалии давления [1]. На рис. 3 показан пример прогноза давлений на площади Северской Краснодарского края, где дефицит скорости достигает 1000 м/с, что гораздо выше погрешностей определения скорости. На рис. 3 также приведены значения плотности бурового раствора, отвечающие режиму равновесного бурения, рассчитанные на основе анализа сейсмических скоростей и сравниваемые с фактическими значениями плотностей растворов, применявшихся при бурении на этой площади. Отметим, что сегодня оценки АВПД по сейсмическим данным - довольно грубые; по вертикали погрешности в положении границ зоны могут достигать 100-250 м, при определении величины давлений возможны погрешности 20-30 %, но, тем не менее, в условиях отсутствия более точной информации даже такие приближенные данные могут привести к повышению скоростей проходки и снижению аварийности. В настоящее время геофизические тресты Предкавказья и Закавказья приступили к опытно-промышленному внедрению методики прогноза АВПД. Весьма перспективным представляется ее применение в условиях Средней Азии и, особенно на Каспийском море, где такая информация должна быть наиболее ценной.

Кроме прогноза литологической колонки и величин пластовых давлений сейсмические данные можно использовать для прогноза механической прочности или буримости пород. Последние характеристики тесно связаны с коэффициентом Пуассона, который, в свою очередь, определяется через отношение скоростей распространения продольных и поперечных волн. Важнейший этап работы - накопление фактических данных о скоростях при сопоставлении с комплексом технологических параметров бурения и характеристиками бурового раствора, которые позволят определить наряду с физическими параметрами пород и скорость проходки. Комплексная обработка этих данных может дать корреляционные связи, на основе которых прогноз упругих свойств и литологии по результатам сейсморазведки может быть пересчитан в оптимальные режимы проходки. Создание станций технологического контроля за процессом бурения, регистрирующих необходимый комплекс параметров, - первый осуществленный шаг в направлении создания методики прогноза механической прочности пород на основе сейсмических измерений.

Последняя из задач ПГР, но наиболее важная - детальное картирование продуктивных пачек с использованием поверхностных сейсмических и скважинных промыслово-геофизических данных. Сейчас при проектировании сети скважин за основу берется геологическая модель залежи, полученная по данным разведки. Можно утверждать, что если комплексировать информацию по обычной редкой сети разведочный скважин с тщательно выполненными сейсмическими наблюдениями по методике высокого разрешения с последующим пересчетом в кривые ПАК, то можно построить более точную геологическую модель залежи, а, следовательно, правильнее подсчитать запасы и рациональнее разместить эксплуатационные скважины. Технология такого комплексирования не во всех элементах окончательно разработана, но уже сейчас совместный анализ высокодетальных по вертикали и разреженных по площади скважинных данных с низкоразрешенными по вертикали, но плотными вдоль профилей сейсмическими измерениями может дать ценную информацию о строении продуктивных толщ. Примером могут служить материалы по профилю через месторождение Федоровское в Западной Сибири. На рис. 4, а приведен разрез акустических жесткостей, сопоставленных с разрезами скважин, находящихся вблизи сейсмического профиля. Здесь же нанесены линии корреляции отдельных пластов, полученные в результате комплексной интерпретации. На рис. 4 , б рельеф продуктивного пласта, построенный только по скважинным данным путем линейной интерполяции между одноименными границами, сравнивается с построениями по комплексу сейсмических и скважинных данных. Отчетливо видно, насколько более детальную картину можно получить, применяя сейсмические данные.

Таким образом, можно констатировать широкий диапазон применения современной сейсморазведки, в том числе и на этапах детального изучения продуктивных пластов и постановки эксплуатационного бурения.

Анализ показывает принципиальную возможность использования сейсмической информации и на стадиях контроля за разработкой месторождений, особенно с применением новейших методов воздействия на пласт (внутрипластовое горение, закачка в пласт газообразных продуктов). Эти проблемы будут предметом дальнейших исследований.

1. Вопросы применения сейсморазведки для прогноза нефтегазонасыщенности, литологии, аномально высоких давлений и буримости горных пород / А.Г. Авербух, Э.М. Буцневий, Г.Н. Гогоненков и др. М., ВНИИОЭНГ, 1976, с. 1-76.
2. Гогоненков Г.Н., Захаров Е.Т., Эльманович С.С. Восстановление детального акустического разреза по данным сейсморазведки.- В кн.: Прикладная геофизика. М., 1980, № 97, с. 58-72.
3. Гогоненков Г.Н. Прогнозирование геологического разреза по сейсмическим данным. - Геология нефти и газа, 1980, № 1 , с. 48-55.

Рис. 1. Теоретический пример, показывающий предельную возможность восстановления детальной акустической характеристики разреза при различной ширине спектра частот сейсмической записи.

1 - заданная кривая распределения акустической жесткости; 2 - предельно возможное восстановление ее при заданной полосе частот сейсмической записи

Рис. 2. Временной сейсмический разрез и разрез ПАК, позволяющий установить природу аномалии амплитуд на временном разрезе на времени 1,65 с

Рис. 3. Прогноз АВПД по сейсмическим данным.

1 - фактические замеры скорости Vпл рассчитанные по данным ОГТ, 2 - эталонная кривая

скорости.

В таблице показаны значения аномалий скорости Dv (разница между эталонным значением и измеренной величиной), отвечающие им аномалии давления Dр и коэффициенты аномальности Ка в сопоставлении с плотностью бурового раствора, используемого при вскрытии этих интервалов

Рис. 4. Профиль акустических жесткостей и разрезов разведочных скважин (а) и сопоставление структурных планов продуктивного горизонта, построенных только по скважинам и по комплексу сейсмических и скважинных данных (6).

1 - глины; 2 - песчаники; 3 - тонкое переслаивание глин и песчаников