Методы сейсморазведки

Понятие «метода» в сейсморазведке, как и в других отраслях полевой геофизики, чрезвычайно многозначно. Им обозначают как отдельные направления в этой научно-технической отрасли, так и специфические способы полевых наблюдений, их обработки и интерпретации (например, метод общей средней точки, метод средних скоростей, метод спектрально-временного анализа и пр.). Однако такую классификацию приходится принимать как существующую реальность. Методы сейсморазведки различают по многим признакам. Основные из методов, характерные для нефтегазовой сейсморазведки, приведены в ниже размещённой таблице.

Классификация методов и модификаций нефтегазовой сейсморазведки

Классификационный признак	Признак метода и его название
Класс целевых волн.	Отраженные волны — метод отраженных волн (МОВ). Преломленные волны — метод преломленных волн (МПВ). Прямые (проходящие) и отраженные волны, регистрируемые в скважинах — вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП).
Тип используемых волн.	Продольные (P) волны — метод продольных волн. Поперечные (S) волны — метод поперечных волн. Обменные (PS и др.) волны — метод обменных волн. Продольные, поперечные, обменные волны — многоволновая сейсморазведка (МВС).
Область применения.	Глубинные исследования земной коры. Региональные сейсмические исследования. Поиски и разведка нефтегазовых залежей. Скважинная сейсморазведка. Контроль разработки нефтегазовых залежей.
Физико-географические  условия проведения работ.	Сухопутная (наземная) сейсморазведка. Морская сейсморазведка. Речная (озерная) сейсморазведка.
Пространственно-временные координаты исследований.	Наблюдения в скважинах — сейсморазведка 1D. Наблюдения по профилям — сейсморазведка 2D. Наблюдения на поверхности — сейсморазведка 3D. Периодические 3D наблюдения на поверхности — сейсморазведка 4D.
Источники колебаний.	Взрывные — взрывная сейсморазведка. Невзрывные (вибрационные, пневматические и др.) — невзрывная сейсморазведка. Естественные шумы — пассивная сейсморазведка.
Частотный диапазон используемых колебаний.	<10 Гц — низкочастотная сейсморазведка. (НЧС) 10...80 Гц — среднечастотная сейсморазведка (СЧС). 10...150 Гц — высокоразрешающая сейсморазведка (ВРС). 1…10 кГц — акустические скважинные исследования. >20 кГц — лабораторные ультразвуковые исследования керна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация методов сейсморазведки проводится, прежде всего, по классам и типам волн. Основным методом сейсморазведки, получившим наибольшее практическое применение, является метод отраженных волн (МОВ). Им можно одновременно изучать осадочную толщу на различных глубинах вплоть до фундамента, а также структурно-тектонические особенности последнего. Это — ведущий метод разведочной геофизики для решения разнообразных задач нефтегазовой геологии. Метод обладает высокой разрешающей способностью, позволяя с большой детальностью изучать строение геологических неоднородностей среды и, в принципе, применим при любых наклонах отражающих границ. Данные МОВ используют для решения структурных задач, оценки литологического состава осадочных отложений, их коллекторских свойств, прогнозирования залежей углеводородов и решения других разведочных задач. В МОВ наблюдения выполняют на удалениях от источника, обычно не превышающих глубины исследуемых объектов.

Метод преломленных волн (МПВ) основан на регистрации преломленных (иногда рефрагированных) волн, прошедших большую часть своего пути внутри высокоскоростных пластов разреза, и наблюдаемых вдали от источника. При помощи МПВ исследуют как очень мелкие границы на глубине нескольких метров, так и самые глубокие границы — вплоть до подошвы земной коры. По детальности и точности построения сейсмических границ этот метод уступает МОВ, поэтому применяется в значительно меньших объемах.

В зависимости от типа регистрируемых колебаний различают методы продольных, поперечных и обменных волн. Метод продольных волн пока абсолютно преобладает в сейсморазведочной практике, что объясняется рядом благоприятных обстоятельств: продольные волны регистрируются первыми по сравнению с волнами других типов, их легко возбуждать и записывать вертикальными приемниками.

Метод поперечных волн основан на возбуждении специальными источниками волн типа SH и наблюдении их на профиле x горизонтальными Y-приемниками. Метод обменных волн основан на том, что при ненулевых углах падения на сейсмические границы P волн образуются отраженные и преломленные поперечные волны типа SV, которые наблюдают на профиле х горизонтальными X-приемниками. Совместные наблюдения продольных, поперечных и обменных волн называют методом многоволновой сейсморазведки. Он дает наиболее полные сведения о структурном строении и вещественном составе геологических объектов, однако является более ресурсоемким.

В зависимости от решаемых задач различают следующие области применения сейсморазведки:

• Задачей глубинных исследований земной коры является изучение закономерных связей поверхности кристаллического фундамента и нижележащих слоев земной коры (гранитного, базальтового) со структурными особенностями осадочного чехла и получение данных о размещении крупных тектонических элементов земной коры. В настоящее время для этого применяют комбинацию МОВ на продольных волнах и метода глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), основанного на регистрации преломленных волн на больших удалениях (до сотен километров). При этом имеется возможность изучения границ не только в осадочной толще, но и глубже: поверхности кристаллического фундамента, границы Конрада — раздела гранитного и базальтового слоев земной коры и границы Мохоровичича — подошвы земной коры.
• Задачей региональных сейсморазведочных работ является изучение крупных особенностей геологического строения, например, определение глубины и рельефа поверхности кристаллического фундамента и мощности осадочного чехла, выявление в осадочном чехле крупных тектонических структур (сводов, валов, впадин и т.п.), общая оценка перспектив нефтегазоносности и региональное прослеживание нефтегазоперспективных комплексов пород, определение районов для постановки поисковых работ. Региональные сейсмические работы выполняют по протяженным (до нескольких сотен километров) профилям, пересекающим геологические регионы. Обычно комплексируют методы продольных отраженных волн, преломленных волн, обменных проходящих волн и др.
• Задачей поисковых сейсморазведочных работ является обнаружение структурных и других особенностей геологического разреза, благоприятных для образования месторождений нефти и газа. Основной интерес представляет выявление и локализация антиклинальных складок, стратиграфических, литологических, рифогенных и других ловушек, перспективных на нефть и газ, для подготовки их под поисковое бурение. Основой поисковых работ является сейсморазведка методом продольных отраженных волн в варианте 2D.
• Задачей детальных сейсморазведочных работ является изучение строения, структурно-формационных и фильтрационно-емкостных характеристик выявленных объектов с целью подготовки их под разведочное бурение или для доразведки объектов в процессе разведочного и эксплуатационного бурения. Для изучения нефтегазопромысловых свойств пород разреза изучают динамические и кинематические характеристики сейсмических волн. Детальные сейсморазведочные работы проводят с использованием МОВ в варианте 3D, причем кроме продольных волн привлекают также поперечные и обменные отраженные волны (многоволновую сейсморазведку), а также сейсмические наблюдения в глубоких буровых скважинах (скважинную сейсморазведку).
• Задачей скважинных методов сейсморазведки, позволяющих наблюдать (а иногда и возбуждать) колебания во внутренних точках среды, является изучение скоростной характеристики среды, увязка данных сейсморазведки с геологией, построение 2D и 3D изображений в окрестностях скважин, помощь в анализе волновой картины для эффективного подавления волн-помех при поверхностных наблюдениях и пр. Указанные задачи решаются методом вертикального сейсмического профилирования (ВСП). Метод ВСП часто выполняется в модификации многоволновой сейсморазведки с регистрацией компонент продольной и поперечных волн. Метод изучения прямых волн, проходящих сквозь исследуемый объект между двумя скважинами, получил название сейсмического просвечивания.
• Задачей сейсмического контроля (мониторинга) за разработкой нефтегазовых залежей является получение сведений о процессах миграции нефти и газа в залежи, связанных с откачкой нефти и газа и другими воздействиями на залежь при ее эксплуатации. Метод заключается в повторении сейсмических съемок в 3D варианте и периодическом получении изображения движения фронтов флюидов и давления в разрабатываемых продуктивных коллекторах, он позволяет оптимизировать нефтегазоотдачу и оценить оставшиеся резервы, которые могут быть пропущенными при традиционных методах выявления потоков УВ в коллекторах.

По физико-географическим условиям проведения полевых работ на земной поверхности сейсморазведку подразделяют на наземную (сухопутную) сейсморазведку, речную или озерную сейсморазведку и морскую сейсморазведку.

В зависимости от используемых источников колебаний различают взрывную сейсморазведку (взрывы в мелких скважинах), невзрывную сейсморазведку (вибрационные, пневматические и др. источники) и пассивную сейсморазведку, использующую колебания, вызванные слабыми землетрясениями и естественными шумами, возникающими в процессе нефтегазоотдачи.

По размерности получаемой сейсмической информации различают 1D сейсморазведку (результат — вертикальная трасса), 2D сейсморазведку (результат — разрез в вертикальной плоскости) и 3D сейсморазведку (результат — куб данных). Каждому из этих методов сейсморазведки соответствует специфический способ сбора полевой информации и её обработки. Периодически повторяемую на одной площади 3D сейсморазведку для мониторинга разработки нефтегазовых месторождений называют 4D сейсморазведкой.

В зависимости от частотного диапазона используемых колебаний выделяют низкочастотную (ниже 10-15 Гц), средне-частотную (от 10 до 80 Гц) и высокоразрешающую (от 10 до 150 Гц) сейсморазведку. При изучении осадочного комплекса применяют среднечастотную сейсморазведку. При помощи низкочастотной сейсморазведки можно изучать земную кору на всю ее глубину. Расширение диапазона в сторону высоких частот позволяет осуществить высокоразрешающую сейсморазведку с повышенной детальностью исследований. Однако при этом снижается глубинность изучения разреза из-за сильного поглощения высокочастотных колебаний в геологических средах, особенно — в их верхней части. С сейсморазведкой тесно связаны сейсмоакустические скважинные исследования (волновой акустический каротаж — аналог многоволновой сейсморазведки) и лабораторные ультразвуковые исследования керна на более высоких, чем сейсморазведка, частотах, применяющиеся для измерения скоростей продольных и поперечных волн.

Приведенная классификация методов не является исчерпывающей, большое число технических и методических средств, а также способов обработки и интерпретации наблюдений, применительно к разнообразным условиям проведения сейсморазведки, и также называются методами.