|
УДК 550.834.003.13(470.4/.5) |
Повышение эффективности сейсморазведки при поисках скоплений УВ в Волго-Уральской провинции
Р.О. ХАЧАТРЯН, В.И. БЛЮМЕНЦВАЙГ (ИГиРГИ), В.Ф. ХЛУДНЕВ (ВО ИГиРГИ)
Волго-Уральская нефтегазоносная провинция (ВУП) еще обладает значительными неразведанными ресурсами, особенно в южных и восточных районах, характеризующихся сложным геологическим строением и большими глубинами залегания продуктивных горизонтов. В их освоении в общем цикле поисково-разведочных работ ведущая роль принадлежит сейсморазведке МОГТ. Актуальность повышения эффективности этого метода чрезвычайно важна для данной провинции, поскольку вновь на передний план выдвигается задача поисков скоплений нефти в эйфельско-нижнефранских терригенных и терригенно-карбонатных породах, структурный план которых во многих регионах имеет погребенный характер. Залежи нефти в указанных отложениях отличаются высокой продуктивностью и благоприятным химическим составом. Вместе с тем в пределах Южно-Татарского свода, Восточно-Оренбургского структурного выступа, на северо-западе Башкирского свода, в Верхнекамской, Благовещенской и южной половине Бузулукской впадины, в Бирской седловине картирование локальных поднятий в указанном комплексе во многом затруднительно. Лишь совершенствование технико-технологической стороны сейсморазведки позволит повысить ее эффективность при поисках залежей нефти и газа.
По мере проведения исследований расширяется спектр морфогенетических типов ловушек УВ, природа которых обусловлена различными явлениями: тектоническими движениями, неравномерным осадконакоплением, эрозионными и другими процессами, проявлявшимися как отдельно, так и в различных сочетаниях.
Геологические факторы, отрицательно влияющие на достоверность картирования конкретных объектов, по данным сейсморазведки, связаны с наличием в разрезе структурно-вещественных неоднородностей. Вносимые ими искажения соизмеримы с аномалиями от реально существующих объектов. Поэтому исследования их видов или типов должно быть обязательным на каждой площади.
В разрезе палеозойских отложений эти неоднородности вызваны как на конседиментационной (органогенные постройки - биогермы пермского, каменноугольного, средне-верхнедевонского возраста, литологическое выклинивание пластов, литолого-фициальное изменение пород, приведшее к образованию экранов, заполнение отрицательных или облекание положительных локальных неровностей рельефа бассейна осадконакопления и т.п.), так и на постседиментационной (тектонические движения по разломам, пластические деформации пермских соляных толщ, высолонцы, соляно-карстовые мульды, эрозионные турне-визейские и башкирско-верейские врезы, закарстованные зоны в карбонатных породах и т. п.) стадиях.
Наличие названных форм приводит к появлению на временных разрезах помех - ложных изгибов осей синфазности, петель возврата, зон ухудшения качества отражений вплоть до полной потери корреляции. Волновая картина особенно искажается помехами, дополняющими друг друга, когда различные структуроформирующие факторы участвуют в морфогенезе поднятий. Например, на бортах Камско-Кинельских прогибов карст часто сопряжен с врезами, в Малиновских аргиллитах залегают линзы песчаников, биогермы развиваются над тектоническими, аккумулятивными или эрозионными выступами, не плоскопараллельная слоистость создает клиноформы. Геологический разрез оказывается настолько сложным, что даже бурение не всегда позволяет установить генетическую природу сейсмической аномалии.
Таким образом, ошибки при структурных построениях по данным МОГТ связаны или с фактором криволинейности границ, или с недоучетом изменения скоростей. Первые распознаются по характерным аномалиям волнового поля и могут быть учтены при обработке материалов (миграция и др.). Гораздо сложнее учитывать ошибки, обусловленные локальными изменениями скоростей. На временных разрезах выявить их очень трудно, а иногда и невозможно.
Так, в Бузулукской впадине, на Первомайско-Ерыклинской площади (рис. 1), временной интервал в скв. 5, 70, 71 примерно одинаков (в скв. 5 даже немного больше), а по верхнему отражающему горизонту K3 в районе скв. 70 картируется поднятие. Поэтому и по горизонту Тр здесь было выделено поднятие. Бурением же толщина интервала разреза между горизонтами K3 и Тр в скв. 70 зафиксирована на 70 м больше, чем в двух соседних, и здесь фактически расположен прогиб, а не поднятие (абсолютные отметки скв. 5 и 71 -2217 м, скв. 70 -2273 м). Причина ошибки - увеличение интервальной скорости K3 - Тр в скв. 70 относительно соседних. Отметим, что изменение интервальной скорости не сопровождается изменением волновой картины - в области всех трех скважин она примерно одинаковая.
Важно подчеркнуть, что локальные изменения скоростей в ВУП распространены по всему разрезу осадочного чехла, что осложняет их учет. На временных разрезах наиболее отягощен всевозможными помехами интервал, отвечающий эйфельско-нижнефранским терригенным отложениям, с которыми связаны большие перспективы поисков новых месторождений. Если к этому добавить очень сложное строение ловушек УВ в девонской терригенной толще, то станет очевидным, что успешное картирование ловушек нефти в ней при использовании стандартной методики маловероятно. Именно этим можно объяснить трудности выявления и подготовки поднятий на Южно-Татарском своде, где прогнозируются месторождения нефти к востоку, югу и северу от Ромашкинского, а также в пределах ряда крупных тектонических элементов.
Качество подготовки поднятий к поисково-разведочному бурению определяется решением трех главных задач: а) определением геометрии и пространственного расположения перспективных объектов, б) оценкой полноты разреза нефтегазоносного комплекса (НГК), в) выяснением вещественного состава геологического разреза, в том числе прогнозом его продуктивности. Успешное решение первой задачи требует, в числе прочего, качественного скоростного анализа на всех подготавливаемых объектах независимо от наличия или отсутствия аномалий волнового поля над ними. По ВУП недостаточно проводятся определения скоростей. Необходимо резко расширить эту информацию на всю глубину геологического разреза.
Примерами ложных построений из-за использования скоростной модели, не соответствующей фактическому распределению скоростей, являются Ново-Елатомское (южный склон Татарского свода), Аксеновское (Мелекесская впадина), Южно-Грековское, Кызымбайское (Бузулукская впадина) и ряд других «поднятий». При этом на большинстве из них необходимость выполнения скоростного анализа очевидна. Об этом свидетельствуют хорошо различимые на временных разрезах аномалии волнового поля над такими «поднятиями».
На Ново-Елатомской структуре (рис. 2) выделение «поднятия» по отражающему горизонту У на сейсмопрофиле 097934 между скв. 241 Северо-Красноярская и 506 Елатомская амплитудой 40 м связано с недоучетом скоростной неоднородности в интервале разреза Р1-С3 предположительно рифогенного характера. Здесь на расстоянии 900 м скорость в интервале Кл-У изменяется на 400 м/с. Сказанное подтверждается глубоким бурением (рис. 3), по данным которого поднятие по горизонту У отсутствует. На Аксеновском поднятии по этому горизонту видны отчетливые признаки органогенной постройки, недоучет которой привел к картированию ложного поднятия по отражающему горизонту Д. На Южно-Грековской структуре прослеживается резкое изменение волновой картины под отражением Kн. Недоучет этого привел к построению ложного поднятия по горизонту Тр и т. д. Различное сочетание седиментационных и эрозионных факторов на Иргизской площади является причиной изменения интервальной скорости в окско-башкирском карбонатном комплексе на 200-470 м/с. Игнорирование этого обстоятельства привело к значительным затратам на поисково-разведочное бурение, которое дало отрицательные результаты.
Необходимость выполнения скоростного анализа очевидна. Однако сейчас его массовое внедрение сдерживается недостаточностью вычислительных мощностей, несовершенством программно - алгоритмического обеспечения, а также низким качеством первичного сейсмического материала.
Решение второй и третьей задач связано с широким использованием соответственно высокоразрешающей сейсморазведки и прогнозирования геологического разреза (ПГР). Действительно, для обоснования продуктивности объекта дополнительно к подтверждению его формы, размеров и пространственного расположения требуются данные о составе и полноте разреза НГК, что невозможно без приемов высокоразрешающей сейсморазведки и прогнозирования по ее данным вещественного состава геологического разреза. Современный технико-методический уровень сейсморазведки еще не гарантирует однозначное подтверждение наличия ловушек УВ и их размеров по степени соответствия отражающих горизонтов, прослеживаемых на временных разрезах, формам залегания геологических поверхностей, особенно в условиях тонкослоистого разреза.
Анализ синтетических временных разрезов показывает, что при изменении его характеристики возможно смещение акустической границы, «плавание» экстремальной фазы сигнала относительно опорного геологического репера. Учет допускаемых при этом погрешностей очень сложен и требует массового математического сейсмомоделирования с использованием данных акустического (АК) и стандартного сейсмокаротажа (ССК). Поэтому случаи, когда сейсморазведка с достаточной точностью и надежностью картирует объекты благоприятной для скопления УВ формы, но они оказываются непродуктивными из-за отсутствия коллектора, встречаются еще достаточно часто. Пример тому - Кудияровское и многие другие поднятия. Кудияровское поднятие по форме подтвердилось, оно облекает выступ кристаллического фундамента. Но, как показало бурение, разрез девонского терригенного НГК над выступом фундамента оказался аномально сокращенной мощности. Таким образом, причина невозможности прогноза продуктивности реального поднятия в терригенной толще девона - слабая разрешенность сейсмической записи в интервале временного разреза Д-А и плохая прослеживаемость ее.
Бочкаревская структура, расположенная рядом с Кудияровской, на временном разрезе в этом интервале ничем от нее не отличается. Однако она оказалась продуктивной. Приведенный пример еще раз свидетельствует о недостаточности стандартных наблюдений и о необходимости углубленной обработки материалов по ПГР. Вместе с тем - это не панацея для всего многообразия геологических разрезов. Нередко применение ПГР не дает положительных результатов. Чаще всего это обусловлено или низкой разрешенностью сейсмической записи, или недостаточным отношением сигнал/помеха. Проблема ПГР связана также с высокой требовательностью к качеству первичного полевого материала. Попытки трактовать успешность работ по ПГР только с точки зрения прогноза продуктивности разреза нельзя считать правильными. Очень большая доля аномалий волнового поля объясняется литолого-фациальными особенностями разреза, прогноз же продуктивности подтверждается лишь в отдельных, пока еще редких случаях.
В настоящее время все геофизические тресты на территории ВУП уделяют большое внимание приемам ПГР - до 5-10% сейсмических профилей обрабатывается по пакету программ СЦС-3 - ПГР. Это много, если сопоставить с недавним прошлым, но явно недостаточно, если сравнить с требованиями, которые предъявляют современные сложные геологические задачи. Главное, что дали работы ПГР, это понимание необходимости и возможности более глубокой геологической интерпретации сейсмических данных.
Видимо, настала пора составления геолого-геофизических моделей и синтетических временных разрезов для конкретных районов с целью их дальнейшего использования в качестве палеток для распознавания как типа объекта, вызывающего аномалию волнового поля, так и оценки его геометрических и физических параметров.
Итак, если задача определения геометрии и пространственного расположения перспективных объектов при учете мешающих геологических факторов (скоростных неоднородностей над ловушками УВ) решается относительно удовлетворительно, то вещественный состав геологического разреза и полнота разреза НГК при современном технико-методическом уровне сейсморазведки в массовом порядке не определяются.
Прогресс отечественной сейсморазведки в последние годы очевиден. Это практически 100 %-ный переход на цифровую регистрацию, резкое увеличение канальности сейсмостанций и кратности наблюдений, опробование высокоразрешающей сейсморазведки и пространственных систем наблюдения, внедрение ПГР. Принципиально изменились методы обработки и интерпретации сейсморазведочных данных на ЭВМ третьего поколения с использованием специализированного математического обеспечения. Выпущено первое поколение интерактивной системы «ИНГОС» для скоростного анализа.
Однако современный уровень отечественной сейсморазведки, несмотря на влияние научно-технического прогресса, не может обеспечить массовое решение перечисленных задач. Основная причина - все еще недостаточный технический уровень ее.
Главные направления развития нефтяной геофизики в ВУП на ближайшую перспективу следующие.
1. ПГР с целью его литологического и стратиграфического расчленения, выявления сложно построенных ловушек, прямого обнаружения и разведки залежей УВ, оценки запасов и обоснования проектов разработки месторождений.
2. Повышение точности и достоверности структурных построений при изучении сложных по форме и малоразмерных объектов с высокой разрешенностью сейсмической записи на всю глубину временного разреза.
Дальнейший прогресс сейсморазведки ожидается при внедрении в первую очередь пространственных систем наблюдений и их обработки, высокоразрешающей и многоволновой сейсморазведки, сочетания ее со структурным и глубоким бурением, а также с другими геофизическими методами, комплексирования ГИС с сейсморазведкой, скважинной сейсморазведки и изучения околоскважинного пространства, принципов сейсмогеологического анализа как на региональной, так и на детальной стадии исследования геологического разреза, а также других новых приемов геологической интерпретации на базе расширения числа выделяемых н анализируемых параметров волнового поля.
Узким местом остаются повышение кратности сейсмических наблюдений и совершенствование скоростного анализа. Вместе с тем повышение кратности наблюдений не может быть бесконечным. При кратности более 24-48 при линейном стандартном профилировании проявляется эффект насыщения. Дальнейшее подавление регулярных и случайных волн-помех обеспечивается внедрением пространственных систем наблюдений. Опробование методики площадных многократных перекрытий даже в условиях пологозалегающих границ показало ее существенное преимущество перед стандартным линейным профилированием МОГТ по редкой сети. В случае сложного геологического разреза, особенно эйфельско-нижнефранских отложений, эффективность пространственных систем наблюдений должна быть еще выше. Эти преимущества обусловлены возможностью получения сверхплотной сети ОГТ, выполнения пространственной миграции и определения скоростной модели среды. Пространственные системы наблюдения позволяют решать более сложные геологические задачи: выявлять малоамплитудные нарушения, оконтуривать органогенные постройки и другие неоднородности разреза и, главное, достигать более высокой точности и надежности структурных построений по отдельным интервалам геологического разреза при значительном уровне шумов и помех. Это особенно важно при изучении локальной тектоники девонских терригенных и карбонатно-терригенных отложений. Еще раз отметим, что широкое внедрение пространственных систем наблюдений сдерживается отсутствием многоканальных регистрирующих систем, недостаточностью вычислительных мощностей и несовершенством соответствующего математического обеспечения.
Следующее направление повышения эффективности сейсморазведки в ВУП - широкое внедрение элементов ВРС на этапе подготовки объектов к поисково-разведочному бурению.
Известно, что высокоразрешающая сейсморазведка весьма чувствительна к источникам возбуждения и системам наблюдения. Установлено, что использование невзрывных источников или взрывов линий детонирующего шнура (ЛДШ) в мелких шнековых скважинах не обеспечивает кондиционной подготовки к глубокому бурению мелких и сложно построенных объектов вследствие низкой разрешающей способности. Повысить ее более чем в 2 раза можно путем взрывов мелких зарядов в скважинах под зоной малых скоростей, сокращения баз группирования при увеличении кратности наблюдений. Планомерное осуществление перехода на невзрывные источники, ЛДШ и мелкие взрывные источники привело к почти полной ликвидации буровой службы в геофизических организациях. Применение вибросейсмических источников было связано с необходимостью повышения производительности работ, охраной окружающей среды. Однако выпускаемые промышленные источники не обеспечивают необходимого спектра сигнала. Поэтому следует вернуться к бурению необходимого объема взрывных скважин под зону малых скоростей для надежного распознавания деталей объектов сложного геологического строения, совершенствуя одновременно вибросейсмические источники.
Увеличение кратности, использование пространственных систем наблюдений и высокоразрешающей сейсморазведки - необходимые условия для реализации задач ПГР. Проблема повышения точности структурных построений тесно связана с совершенствованием скоростного анализа. Для учета скоростных неоднородностей различного типа, расположенных над перспективными объектами, необходимо в пределах каждого подготавливаемого объекта проводить качественный скоростной анализ. Если для получения стандартного кондиционного временного разреза достаточна точность вычисления эффективных скоростей около 1-2 %, то для надежного картирования малоамплитудных поднятий и расчленения тонкослоистого разреза она должна быть на порядок, а то и на два выше. Достижение такой точности возможно лишь при одновременном повышении отношения сигнал/помеха и разрешенности сейсмической записи. Видимо, настало время оценивать оптимальность методики полевых работ, исходя из пригодности полевого материала для построения скоростной модели среды и решения задач ПГР.
Использование многоволновой сейсморазведки должно расширить число исследуемых параметров волнового поля путем внедрения трехкомпонентной регистрации и обеспечить переход от скалярного анализа к изучению пространственно-временных характеристик волнового поля. Однако это направление, хотя оно развивается уже на протяжении многих лет, не нашло широкого практического применения. Главная причина такого положения - отсутствие качественного источника, генерирующего поперечные волны. На ликвидацию этого узкого места должны быть направлены усилия конструкторов.
Важную роль в повышении эффективности сейсморазведки играют скважинные наблюдения - ССК, ВСП, АК, СТ, ГГК. С одной стороны, они должны обеспечить наземную сейсморазведку параметрическими данными, с другой - изучать около- и межскважинное пространство. Обладая высокой точностью и разрешенностью, скважинные наблюдения способствуют принятию обоснованных решений в случае отрицательных или неопределенных результатов бурения, позволяют рационально размещать разведочные и эксплуатационные скважины, что особенно важно для ВУП.
Решение поднятых вопросов требует оснащения геофизических предприятий отрасли новейшими техническими средствами, включая сверхмощные обрабатывающие системы, универсальные многоканальные (до 1000 каналов) регистрирующие системы, цифровые трехкомпонентные сейсмоприемники, источники сейсмических колебаний на современном мировом уровне.
Полное решение названных проблем позволит к 2000 г. существенно повысить уровень достоверности подготовки перспективных объектов, в том числе весьма сложного строения, включить в поиски УВ новые интервалы геологического разреза палеозойских и верхнедокембрийских отложений, ранее недоступные для изучения методами полевой геофизики, проводить в широких масштабах оконтуривание залежей нефти совместно с бурением разведочных скважин, и, наконец, работы по прямому обнаружению залежей УВ.
Поскольку в ВУП неразведанные ресурсы нефти рассредоточены в большом числе мелких ловушек различных морфогенетических типов, их освоение всецело зависит от скорейшего широкого внедрения в практику геологоразведочных работ новых технико-технологических методов сейсморазведки в комплексе с современными приемами ГИС, которые должны способствовать ускоренному повышению геолого-экономических показателей прироста запасов промышленных категорий в этой провинции.
Рис. 1. Фрагмент временного разреза Первомайско-Ерыклинской площади по сейсмопрофилю 037518 (по данным Куйбышевнефтегеофизики)
Рис. 2. Фрагмент временного разреза Ново-Елатомской структуры по сейсмопрофилю 097934 (по данным Татнефтегеофизики)
Рис. 3. Строение Ново-Елатомской структуры по данным сейсморазведки (а) и глубокого бурения (б):
1 - изогипсы по отражающему горизонту У, м; 2 - отражающие горизонты; 3-кровля C1bb по данным бурения; площади: СК-Северо-Красноярская, Е- Елатомская