К оглавлению

УДК 550.834.003.13(571.53)

Повышение эффективности сейсморазведочных работ на основе применения корреляционного анализа в Непско-Ботуобинской антеклизе

И.Б. ФУКС (Севморнефтегазгеофизразведка), А.М. ПАШЕВИН (Иркутскгеофизика)

В пределах южной части Непско-Ботуобинской антеклизы выявление малоамплитудных локальных структур по нижним горизонтам осадочного чехла сейсморазведкой представляет сложную задачу. Для ее решения необходимо создать густую сеть сейсмических профилей МОГТ или учитывать локальные аномалии скоростей, которые появляются в основном при изменениях мощности галогенных пород. Галогенные образования встречаются в осадочном чехле в ангарской, бельской и усольской свитах нижнего кембрия. Скорость распространения продольных упругих волн в породах этих свит характеризуется пониженными значениями. Наиболее точные данные о распределении галогенных пород в разрезе осадочного чехла получены по результатам бурения глубоких скважин. Редкая сеть их не позволяет оценить влияние галогенных образований на характер эффективной скорости от линии приведения до исследуемых опорных отражающих горизонтов М₂ (кровля нижнемотской подсвиты нижнего кембрия) и Н₄ (кровля булайской свиты нижнего кембрия.

Реализованная методика прогнозирования мощности соли основана на применении корреляционного метода разделения геофизических аномалий (КОМРа) с целью выделения остаточной составляющей различных геофизических полей, корреляционно связанной с исследуемым геологическим объектом (Шрайбман В.И., Жданов М.С., Витвицкий О.В. Корреляционные методы преобразования и интерпретации геофизических аномалий. М., Недра, 1977).

В качестве объекта исследования выбрана расположенная в зоне Непских соляных дислокаций Даниловская площадь, одной из характерных особенностей которой является наличие линейной складчатости северо-восточного простирания. Выбор ее обусловлен как наличием скважин с промышленными притоками нефти и газа, так и недостаточной точностью сейсморазведочных работ при картировании опорного отражающего горизонта М₂, характеризующего структурный план продуктивного нефтегазоносного горизонта.

Эталонная выборка образована из скважин глубокого бурения, которые на исследуемой территории расположены неравномерно - большее их число сосредоточено в западной части. На первом этапе в качестве разделяемых параметров использовались гравитационное и теллурическое поля, проводимость галогенно-карбонатного комплекса осадочного чехла. Проведенные исследования показали, что исходные поля имеют слабую корреляционную связь с мощностью соли. Коэффициенты корреляции между аномалиями Буге, теллурическим полем, проводимостью галогенно-карбонатного комплекса и мощностью галогенных пород составили соответственно -0,535, 0,350, -0,727.

Задача разделения полей решалась по 16 эталонным и трем контрольным точкам. Результаты применения КОМРа показали, что наибольшую информативность в отношении галогенных образований имеет проводимость галогенно-карбонатного комплекса (табл. 1).

В табл. 1 n - порядок фоновой компоненты,  - дисперсия остаточной составляющей проводимости галогенно-карбонатного комплекса, Н - мощность соли, - коэффициент корреляции между Н и фоновой составляющей проводимости ,  - погрешности приближения Н на эталоне и контроле соответственно,- коэффициент средней квадратичной регрессии,  - погрешность приближения Н на эталоне с помощью тренда, - погрешность тренда на контроле.

На основе анализа приведенных данных представляется возможных выделить в качестве оптимальной фоновую составляющую проводимости галогенно-карбонатного комплекса второго порядка. Она характеризуется минимумом дисперсии остаточной составляющей  (11,4 См²), минимумом коэффициента корреляции между Н и  (0,390), максимумом коэффициента регрессии при остаточной составляющей (21,5). Погрешность оператора на контроле равна 18 м, что почти в 2,5 раза меньше погрешности по исходному полю (43 м). Погрешность приближения Н на эталоне (30 м) уменьшилась более чем в 1,7 раза по сравнению с погрешностью Н, полученной по исходным значениям (54 м). Сравнение погрешностей на эталонной и контрольной выборках, достигаемых с помощью аппроксимации помехи трансформационным многочленом (30 и 18 м) и трендом (44 и 35 м), позволяет сделать вывод, что увеличение коэффициента корреляции от -0,727 до -0,925 достигается путем извлечения полезной информации из особенностей проводимости галогенно-карбонатного комплекса. При вычитании из наблюденных значений проводимости галогенно-карбонатного комплекса фоновой составляющей второго порядка получены остаточные составляющие, по которым рассчитаны прогнозные мощности соли для всех точек матрицы и построена карта (рис. 1, а).

Использование гравитационного и теллурического полей в качестве основных и дополнительных параметров не улучшило решение задачи по сравнению с двумерным вариантом разделенияна основе Н (табл. 2). В табл. 2  - гравитационное поле. Это указывает на то, что гравитационное и теллурическое поля не содержат компоненты, корреляционно связанной с мощностью соли.

С учетом недостаточной изученности южной части Непско-Ботуобинской антеклизы методом зонда становления в ближней зоне (ЗСБ) проведена оценка возможности прогноза мощности галогенных пород по данным магнитотеллурического зондирования (МТЗ). При использовании в качестве разделяемого параметра суммарной проводимости осадочного чехла также достаточно уверенно выделяется фоновая составляющая второго порядка по следующим статистическим критериям (табл. 3): минимум дисперсии остаточной составляющей  (3,1 См²), минимум коэффициента корреляции Н с величиной фона  (0,13), минимум погрешности на контрольной выборке (36 м), максимум коэффициента регрессии при остаточной составляющей (-41,6). В табл. 3 - суммарная проводимость осадочного чехла. По остаточным составляющим суммарной проводимости осадочного чехла второго порядка вычислены прогнозные значения мощности галогенных отложений на Даниловской площади (рис. 1, б).

Сопоставление прогнозных карт мощности соли, полученных при использовании в качестве разделяемых параметров проводимости галогенно-карбонатного комплекса и суммарной проводимости осадочного чехла, указывает на их сходимость. Это дает возможность осуществить прогнозирование мощности галогенных пород на площадях, где работы методом ЗСБ не проведены.

Структурные построения по опорному горизонту M₂ на исследуемой территории частично выполнены от отражающего горизонта Н₄, а следовательно, и горизонта М₂, необходимо знание распределения галогенных образований, залегающих выше кровли булайской свиты. В связи с этим возникла необходимость прогнозирования мощности соли в ангарской свите. Анализ изменения мощности соли в ангарской , бельской  и усольской  свитах показал, что только первый параметр корреляционно связан с проводимостью галогенно-карбонатного комплекса. Коэффициенты корреляции между  и  составили соответственно -0,840, 0,142, 0,084. Отражение основных особенностей изменения мощности галогенных пород в ангарской свите в поле проводимости галогенно-карбонатного комплекса позволило осуществить его направленное разделение на основе применения КОМРа. По результатам выполненных расчетов составлена таблица статистических характеристик связи, из которой по минимуму дисперсии остаточной составляющей (14,5 См²), минимуму коэффициента корреляции между  и  (0,444), максимуму коэффициента регрессии при остаточной составляющей (18,2) выделяется фоновая составляющая проводимости галогенно-карбонатного комплекса второго порядка (табл. 4). Погрешности оператора на эталоне (28 м) и контроле (15 м) уменьшились соответственно в 1,4 и 2,6 раза по сравнению с погрешностями по исходному полю (40 и 41 м).

По остаточным составляющим  рассчитаны прогнозные значения мощности соли в ангарской свите и построена карта исследуемой территории (рис. 1,в), которая обнаруживает значительное сходство с картой, представленной на рис 1. Это свидетельствует о том, что основные изменения суммарной мощности соли связаны с галогенными отложениями в ангарской свите.

Средняя скорость распространения продольных упругих волн в осадочном чехле имеет слабую корреляционную связь с мощностью соли. Коэффициент корреляции между исследуемыми параметрами по эталонной выборке из 23 точек, составленной из скважин глубокого бурения с сейсмокаротажем (южная часть Непско-Ботуобинской антеклизы), равен всего лишь -0,338. В этой ситуации было проведено направленное разделение средней скорости с помощью программы КОМРа с целью выделения компоненты, корреляционно связанной с мощностью соли. Из табл. 5 видно, что по минимуму дисперсии остаточной составляющей (5531 м/с²), минимуму коэффициента корреляции фоновой составляющей средней скорости с мощностью соли (0,245), максимуму коэффициента регрессии при остаточной составляющей (-0,68) уверенно выделяется фоновая составляющая второго порядка.

В табл. 5  - средняя скорость распространения продольных упругих волн в осадочном чехле.

Привлечение в качестве дополнительного параметра мощности карбонатной толщи привело к увеличению коэффициента корреляции до 0,852. Погрешность приближения Н на эталоне уменьшилась на 21 м по сравнению с двумерным вариантом разделения средней скорости.

Таким образом, анализ средней скорости показал, что в ней имеется составляющая, корреляционно связанная с мощностью соли. Указанное обстоятельство, а также наличие корреляционной связи между мощностью соли в ангарской свите и проводимостью галогенно-карбонатного комплекса позволили направленно разделить поле и выделить из него составляющую, наилучшим образом корреляционно связанную с эффективной скоростью от линии приведения до отражающего горизонта . По результатам применения КОМРа выделена фоновая составляющая проводимости галогенно-карбонатного комплекса третьего порядка на основании следующих статистических критериев (табл. 6): минимум дисперсии остаточной составляющей (5,2 См²), минимум коэффициента корреляции между  и (-0,524), максимум коэффициента регрессии при остаточной составляющей (0,093), минимум погрешности на контрольной выборке (92 м).

В результате учета значений фона проводимости галогенно-карбонатного комплекса третьего порядка вычислены остаточные составляющие в прогнозных точках и построена карта эффективной скорости от линии приведения до отражающего горизонта Н₄ (рис. 2).

При обработке сейсмических материалов построение опорного отражающего горизонта М₂ на Даниловской площади осуществлялось как от горизонта Н₄, так и от линии приведения. Для определения отметок горизонтов М₂ и Н₄ использовались  и . Основная доля погрешности при построении глубинных разрезов связана с погрешностью определения эффективной скорости. Средняя квадратическая погрешность определения глубины залеганияотражающих горизонтов М₂ и Н₄ рассчитывалась по формулам:

где - средняя разность времен пробега продольных волн между горизонтами М₂ и Н₄,  - интервальная скорость между горизонтами М₂ и Н₄;  - погрешности в определении интервальной и эффективной скоростей соответственно. При , , равны соответственно 40 и 36 м. При использовании для структурных построений прогнозной эффективной скорости (= 92 м) величина погрешности определения отметок горизонтов М₂ и Н₄ составила соответственно 30 и 25 м. Для повышения точности картирования отражающего горизонта М₂ в случае, если вычисление отметок выполняется от линии приведения, необходимо вводить поправки в эффективные скорости за изменение мощности галогенных пород. По значениям исправленных эффективных скоростей были вычислены отметки отражающего горизонта М₂ и рассчитана погрешность их определения, которая составила 29 м.

Выводы

1. Остаточные составляющие проводимости галогенно-карбонатного комплекса и суммарной проводимости осадочного чехла, корреляционно связанные с суммарной мощностью соли и мощностью галогенных пород в ангарской свите в сложных геолого-геофизических условиях Непско-Ботуобинской антеклизы, выделяются уверенно.

2. Погрешность прогноза мощности галогенных пород по данным ЗСБ меньше, чем по результатам МТЗ, что позволяет использовать для получения более детальной прогнозной карты в качестве разделяемого параметра проводимость галогенно-карбонатного комплекса.

3. Представленные прогнозные карты мощности соли Даниловской площади дают возможность учесть скоростные неоднородности осадочного чехла и повысить точность картирования опорных отражающих горизонтов М₂ и Н₄.

Таблица 1 Статистические характеристики связи

n
0	9,9	-0,727	-	54	43	- 18,1	-	-
1	28,5	-0,839	0,720	43	35	- 12,3	48	41
2	11,4	-0,925	0,390	30	18	-21,5	44	35
3	13,1	-0,965	0,941	21	28	-6,6	21	34
4	46,6	-0,999	0,903	3	56	- 11,5	3	64

Таблица 2 Статистические характеристики связи

n
0	38,4	-0,535	-	66	50	-6,8	-	-
1	37,8	0,853	-0,769	41	42	- 10,9	48	44
2	16,2	0,931	-0,774	29	56	- 18,1	44	45
3	21,8	0,970	-0,817	19	61	- 16,3	21	61
4	12,8	0,991	-0,796	3	51	-21,9	3	64

Таблица 3 Статистические характеристики связи

n
0	18,2	-0,499	-	68	40	-9,3	-	-
1	564,3	-0,800	0,790	47	40	-2,7	48	44
2	3,1	-0,931	0,130	29	36	-41,6	44	45
3	8,3	-0,986	0,195	13	56	-27,0	21	61
4	7,3	- 1,000	0,158	1	119	-29,2	3	64

Таблица 4 Статистические характеристики связи

n
0	9,7	-0,840	-	41	55	-20,0	-	-
1	25,9	-0,869	0,809	37	50	- 12,8	43	43
2	14,5	-0,927	0,544	28	22	- 18,2	39	44
3	21,6	-0,957	0,748	21	61	- 15,4	23	59
4	1,9	- 1,000	0,596	1	78	-54,3	3	63

Таблица 5 Статистические характеристики связи

n
0	14 290	-0,338	-	133	-0,123	-
1	14 180	-0,431	0,573	121	-0,38	112
2	5531	-0,701	0,249	95	-0,68	108
3	6841	-0,567	0,299	111	-0,31	72
4	16 730	-0,567	0,707	111	-0,31	63
5	24 090	-0,983	0,764	25	- 1,14	38

Таблица 6 Статистические характеристики связи

n
0	9,9	0,438	-	215	258	0,0016	-	-
1	5,2	0,646	-0,269	194	275	0,041	207	278
2	18,7	0,841	-0,841	117	218	0,0013	117	218
3	4,5	0,916	-0,524	86	92	0,093	98	125
4	0,8	0,993	-0,110	26	316	0,770	61	120

Рис. 1. Прогнозная карта суммарной мощности соли ангарской свиты Даниловской площади (по данным: а - ЗСБ, б - МТЗ, в - ЗСБ и МТЗ).

1 - изолинии суммарной мощности соли, м; 2 - эталонные точки; 3 - контрольные точки

Рис. 2. Прогнозная карта эффективной скорости от линии приведения до отражающего горизонта Н₄ Даниловской площади.

1 - изолинии эффективной скорости, м/с; 2 - эталонные точки; 3 - контрольные точки