К оглавлению журнала

 

УДК 550.834.53(571.5)

© Коллектив авторов, 1993

Опыт применения и перспективы использования методики МПГС в Восточной Сибири

В. Д. ТЕПЛИЦКИЙ (ВНИГНИ), А. Г. БУДАГОВ, А. Г. ГИНОДМАН, О. К. КОНДРАТЬЕВ, А. Б. КРИВИЦКИЙ (НПО Нефтегеофизика)

К началу 80-х годов все организации, проводящие поисковые сейсморазведочные работы на территории Тунгусской синеклизы, перешли в полном объеме на работы МОГТ с высокой кратностью перекрытий. Шире стали применяться невзрывные источники разных типов (электродинамические ГСК-ИРЭД, пневматические ГСК-6П, ГСК-10С и др.). Одновременно происходило интенсивное наращивание пакетов обрабатывающих программ СОС-ПС и СЦС-3 новыми эффективными процедурами, их адаптация к специфическим сейсмогеологическим условиям Восточной Сибири. В результате был достигнут значительный прогресс в выявлении и подготовке под бурение нефтегазоперспективных структур в нижнем кембрии; существенно возросла информативность и достоверность сейсмических исследований. В первую очередь это относится к площадям I и II категорий сложности (КС). Однако сколько-нибудь существенного повышения эффективности сейсморазведочных работ в районах III КС не произошло.

В последние годы НПО Нефтегеофизика проводила на Онекском полигоне эталоне районов III КС комплексные геофизические исследования. Они включали наземные и скважинные сейсмические исследования, высокоточные детальные гравиразведку и магниторазведку. Установлено, что физические причины фрагментарности прослеживания отраженных волн в указанных районах связаны с чрезвычайно сложным мелкоблоковым строением ВЧР и интенсивным полем помех самой разной природы и разнообразным направлением подхода фронтов этих волн.

Мелкоблоковое строение ВЧР обусловлено внедрением высокоскоростных долеритовых интрузий в низкоскоростные осадочные породы терригенного состава. С нею связаны скачкообразные изменения времен прохождения волн через верхнюю часть разреза, составляющие в среднем 40–60 мс и достигающие в отдельных случаях 100–150 мс. Подобные временные сдвиги отмечаются на сравнительно малых расстояниях (десятки и первые сотни метров). Эти количественные оценки получены, в основном, при скважинных исследованиях способами волнового просвечивания, а также по данным изучения преломленных волн.

Скважинными исследованиями установлено, что в волновом поле помех, помимо типичных для Тунгусской синеклизы поверхностных, обменных преломленных волн типа PSP и кратных отраженно-преломленных волн, большую роль играют квазирегулярные помехи с короткими разнонаклоненными осями синфазности. Применение комплекса современных программ, среди которых особенно эффективна двумерная фильтрация в частотной области (программа FKFIL), позволяет практически полностью разделить суммарное (наблюденное) поле сейсмограмм ВСП на поля падающих и восходящих волн (рис. 1). Установлено, что в поле восходящих волн доминируют волны, приходящие к стволу скважины с боковых направлений. Их кажущиеся скорости V* в 1,5– 2 раза превосходят кажущиеся скорости волн, отраженных от глубоких горизонтов (см. рис. 2, в). Эти волны являются основными помехами, препятствующими выделению отраженных волн на вертикальном профиле, также велика, их отрицательная роль и при наземных наблюдениях (упоминавшиеся квазирегулярные помехи). Боковые волны это в основном продольные и обменные волны, образование и распространение их связано с границами сложной формы в ВЧР (вертикальные стенки блоков, наклонно-секущие дайки и т. д.). Изучены эти волны очень слабо.

При работах МОГТ предпринимались попытки ослабить влияние отмеченных факторов. Для улучшения качества суммирования полезных волн, путем нейтрализации погрешностей статических поправок СтП (неизбежных, по-видимому, в мелкоблоковой среде при использовании любых способов их определения), опробовались модификации низкочастотного и разночастотного ОГТ. В отдельных случаях удалось улучшить прослеживаемость отражений, однако регистрирующийся при этом интенсивный фон низкочастотных помех в значительной мере препятствует устойчивому прослеживанию на разрезах целевых горизонтов.

Альтернативная методика плотных систем ОГТ переносит область регистрации в среднечастотную и высокочастотную области спектра (30–70 Гц); низкочастотные помехи эффективно ослабляются частотной фильтрацией. Однако за счет увеличения частоты резко возрастает “разрушающая” роль остаточных временных сдвигов (погрешностей СтП). Удовлетворительных результатов при использовании плотных систем МОГТ в районах III КС при стандартной обработке получить невозможно.

В разные годы на Онекском полигоне опробовались также и другие методические приемы: широкий профиль, наблюдения на криволинейных профилях ОГТ, приуроченных к участкам с наиболее спокойным гравитационным полем. Сколько-нибудь существенного повышения информативности сейсмических материалов и в этих случаях получено не было.

Таким образом, несмотря на многочисленные попытки улучшить результаты наземных наблюдений, ни одна из применявшихся модификацией ОГТ пока не привела к устойчивому прослеживанию отражающих горизонтов. Нужно отметить, что полевые исследования в районах III КС заметно опережали развитие специального матобеспечения, адаптированного к условиям Восточной Сибири. Сейчас эта диспропорция устраняется, проводится разработка и опробование комплексов специальных программ (в частности, СпецКОС ВС, разрабатываемой во ВНИИГеофизике). Поэтому окончательную негативную оценку наземным профильным работам типа ОГТ для этих районов давать пока рано. Однако нельзя и терять время, рассчитывая на более глубокую обработку данных. Необходимо продолжать поиск и опробование принципиально новых видов работ. К таким видам можно отнести скважинные исследования методом многократного прослеживания горизонтов в скважинах МПГС (В. А. Теплицкий и др.). При этих работах на скважине (глубокой или колонковой) отрабатывается серия вертикальных профилей по методике ВСП. Пункты возбуждения располагаются вдоль наземных маршрутов. При исследованиях скважины имели глубину 1000–1200 м; база наблюдений составляла интервал 700 м (скв. ГФ-1) и 900 м (скв. ГФ-2). Шаг сейсмоприемника по стволу скважины – 10 м. Пункты возбуждения располагались на двух пересекающихся профилях. Интервал между ПВ составлял 200 м (рис. 2, рис. 3). При обработке материалов МПГС реализуется накопление сигналов по схеме ОГТ *.

Преимущества наблюдений на вертикальном профиле в условиях Восточной Сибири обусловлены следующими особенностями методики.

  1. Регистрация волн на вертикальном профиле проводится ниже основных неоднородностей ВЧР, за счет этого уменьшается их искажающее влияние в зоне приема колебаний; даже если наблюдения в скважине ведутся на небольших глубинах от дневной поверхности, влияние неоднородностей в точках приема остается небольшим, так как лучи - отраженных волн от глубоких горизонтов приходят к вертикальному профилю в узком конусе, охватывающем, вероятно, 1–2 блока. На наземном профиле картина существенно иная. При “освещении” такого же по длине участка границы профиль пересекает значительно большее количество блоков в ВЧР, сильно искажающих волновой фронт.
  2. Проблема определения СтП за пункты возбуждения при наблюдениях МПГС решается достаточно надежно потому, что при плотном расположении ПВ на наземном профиле и регистрации волн в скважине имеется возможность использовать способ волнового “просвечивания” для количественного изучения неоднородностей среды.
  3. Высокая точность скоростных параметров, необходимая при обработке материалов многократного прослеживания (скважинный аналог кинематических поправок), обеспечивается непосредственным измерением скоростей по данным ВСП из ближних ПВ.
  4. Уровень волн-помех на вертикальном профиле хотя и не ниже, чем на наземном, но есть эффективные процедуры подавления поля падающих волн (см. рис. 1). Применение соответствующих программ является необходимым этапом обработки материалов МПГС.

Перечисленные особенности методики обеспечивают те благоприятные условия, при которых становится возможным прослеживание отражающих горизонтов на разрезах МПГС (тогда как на разрезах МОГТ, на этих же участках, регулярные горизонты отсутствуют).

Совместными исследованиями НПО Нефтегеофизика и ВНИГНИ в двух структурно-колонковых скважинах глубиной 1000– 1200 м, пробуренных Тунгусской ГПЭ на Холминской площади (правобережье р. Нижняя Тунгуска), удалось проследить достаточно четкие горизонты в интервале времен 0,7–2,0 с (глубины соответственно 1,2–5,5 км) в окрестностях скважин ГФ-1 и ГФ-2 (см. рис. 2, рис. 3). Горизонты имеют, как правило, хорошую динамическую выраженность и прослеживаются на всем протяжении профилей МПГС (1–2 км). Обращает на себя внимание устойчивая регистрация относительно низкочастотной волны на времени 1,9–2,0 с (H~5.5 км), приуроченной, возможно, к кровле фундамента.

На представленных разрезах МПГС при использовавшейся системе наблюдений кратность перекрытий (n) изменяется по осям t и x в следующих пределах: n~3 для границ на временах до 0,7 с; n=1–2 для границ в интервале 0,8–2 с. При приближении к стволу скважины и увеличении времени регистрации кратность уменьшается, при этом имеются зоны, где n<1 (обнуленные участки трасс на разрезах). Изменением схемы полевых наблюдений можно повысить кратность прослеживания глубоких горизонтов и улучшить тем самым их качество.

Под временными разрезами МПГС на рис. 2, рис. 3 в том же масштабе показаны 24-х кратные разрезы ОГТ, на которых не выделяется ни одного отражающего горизонта.

На рис. 4 приведены глубинные разрезы МПГС, полученные у скв. ГФ-1, с нанесенной на одном из них литолого-статиграфической колонкой глубокой скв. Хл-212. Последняя завершена бурением в 1989 г. Она вскрыла отложения бельской свиты нижнего кембрия. В интервале глубин 1– 6 км на сейсмическом разрезе зафиксировано 10 горизонтов. Характер разрезов позволяет предположить, что мощность осадочного чехла ниже забоя может достигать 2 км.

Все полученные результаты МПГС нельзя считать однозначными и бесспорными. Так, на разных профилях в точке их пересечения не всегда совпадает форма записи отдельных отражающих горизонтов и даже их число. По-видимому, не все восходящие волны относятся к продольным однократным отражениям и их распознавание при малой кратности суммирования представляет большую трудность. Однако это первый опыт применения методики МПГС в столь сложных районах. Учитывая, что наземные работы. ОГТ пока не дают здесь никакого результата, целесообразно продолжить оценку возможностей и разработку методики скважинной сейсморазведки.

Исследования, на наш взгляд, следует проводить в трех направлениях.

I. Решение методических вопросов, специфичных для условий Восточной Сибири.

Уточнение природы горизонтов на разрезах МПГС посредством оценки их коррелируемости от скважины к скважине.

Для этого необходимо провести наблюдения на профиле колонковых скважин, расположенных с интервалом 3–4 км. В условиях перекрытия разрезов МПГС, получаемых на каждой из скважин, для реальных отражающих горизонтов следует ожидать устойчивого прослеживания вдоль профиля.

Выяснение особенностей корреляции волн в условиях интенсивного развития трапповой тектоники не только в ВЧР, но и на стратиграфических уровнях, соответствующих приближенно уровням залегания отражающих горизонтов. (На широкое развитие интрузий долеритов в нижнекембрийских отложениях указывает, в частности, разрез скв. Хл-212 на рис. 4). Детали строения отражающих горизонтов и особенности их корреляции в условиях трапповой тектоники, очевидно, могут изучаться только на разрезах с высоким отношением сигнал-помеха; такое отношение наблюдается на разрезах МПГС.

Оценка точности трансформации временных разрезов в глубинные. Весьма важным этапом в решении этой задачи является учет неоднородностей ВЧР, т. е. пересчет наблюдений на определенный глубинный уровень. На профилях МПГС эта задача решается проще, чем при поверхностных наблюдениях, так как неоднородности околоскважинного пространства изучаются непосредственно по вертикальным или уровенным (обращенным) годографам.

Изучение влияния глубины скважины (длины вертикального профиля) на качество временного разреза МПГС. Устанавливается минимально необходимая глубина скважины для получения приемлемого временного разреза.

II. Проведение поисковых работ в наиболее сложных районах Восточной Сибири.

Состояние поисковой сейсморазведки и представления о сейсмогеологическом строении среды позволяют допускать вероятность того, что в некоторых районах III КС весь комплекс наземных геофизических работ не сможет надежно решать поисковые задачи. В таких районах, при доказанной их высокой нефтегазоносности, потребуется проводить работы путем сочетания глубокого и колонкового бурения со скважинной сейсморазведкой. При такой методике работ будут использовать профили колонковых скважин, следующих через 3–4 км, и наблюдения в них типа МПГС с опорой на данные МПГС в глубоких скважинах. При всей громоздкости и дороговизне таких работ это будет эффективней и дешевле, чем опоискование площадей одними глубокими скважинами.

Методика профильных колонковых исследований с непрерывными разрезами МПГС опробована на севере Иркутской области. Однако там мощность резко неоднородной ВЧР значительно меньше, чем в центральных областях Сибирской платформы. Поэтому необходимо опробовать такой вид работ в более сложных условиях. Основной вопрос, который при этом надо решить, состоит в увязке данных МПГС глубоких и колонковых скважин.

III. Проведение опорных сейсмогеологических исследований в условиях слабой изученности территории Восточной Сибири.

Для этого необходимо проводить МПГС в значительном числе глубоких и структурно-колонковых скважин, расположенных в различных сейсмогеологических условиях: в районах с разной степенью сложности ВЧР, развития мощных толщ рифея, лавовых покровов и др. В результате этих работ могут быть выяснены условия и точность дискретной корреляции групп волн, оценена мощность осадочного чехла и возможность изучения сложнопостроенных отложений рифея в окрестностях скважин. Речь идет, таким образом, о тесном комплексировании структурной скважинной сейсморазведки с глубоким и колонковым бурением.

Получение опорных сейсмогеологических разрезов в отдельных точках Сибирской платформы создаст твердый каркас для увязки всех профильных наблюдений. По нему можно будет оценить реальные возможности поисковой сейсморазведки в разных районах. В отдельных, наиболее сложных, зонах выявление и подготовка нефтегазоносных структур, по-видимому, может осуществляться только по скважинной сейсморазведке типа МПГС. В этом случае наблюдения в глубоких скважинах будут служить опорой для привязки горизонтов, выделяемых на разрезах МПГС в колонковых скважинах.

Приведенный материал позволяет рекомендовать для Восточной Сибири включение исследований МПГС в обязательный комплекс ГИС всех параметрических скважин, особенно в новых малоизученных районах. Это позволит существенно повысить отдачу пока еще малоэффективных работ по поиску нефтяных и газовых месторождений на Сибирской платформе.

* Обработка по комплексу программ СЦС-МПГС выполнялась во ВНИГНИ при участии Ю. Р. Глана.

Abstract

Results of the use of MRGC method of repeated tracing of reflecting horizonts, being observered at vertical profile in deep wells under conditions of wide spreading of dolerite intrusions at Tunguss syneclise are given. Com-parision of MPGC data with OGT method materials testifies to the advantage of MPGC method. Recommendations are given for MPGC use in the Western Sibiria for methodic problems resolving, prospecting works realization and seismic conditions study in regions with low geological knowlege.

 

 

Рис. 1. Разделение исходного поля ВСП на поля падающих и восходящих волн:

а исходные сейсмограммы ВСП; б падающие волны, в восходящие волны. Стрелками указаны отраженные волны от глубоких границ

Рис. 2. Временные разрезы МГПС, полученные в скважине ГФ-1 (а и б), и МОГТ около этой скважины (в); схема расположения ПВ при МПГС (г)

Рис. 3. Временные разрезы МПГС, полученные в скв. ГФ-2 (а, б), и МОГТ около этой скважины (в); схема расположения ПВ при МПГС (г)

 

Рис. 4. Глубинные разрезы МПГС, полученные по скв. ГФ-1 (геологическая колонка дается по соседней скв. ХЛ-212)