Нелинейные свойства вибросейсмических волновых полей и их использование для прогнозирования коллекторских свойств резервуаров

Глава 4. Экспериментальные исследования волн кратных и комбинационных частот при профильных работах.

Четвертая глава содержит описание методики, обработки и результатов исследования волн кратных и комбинационных частот при профильных работах при возбуждении свип-сигнала и моночастоты.

4.1 Исследование волн комбинационных частот при возбуждении ЛЧМ свип-сигнала и моночастотного сигнала двумя различными группами вибраторов

Методика полевых работ заключалась в одновременном возбуждении ЛЧМ свип-сигнала f₁-f₂ одним вибратором или группой вибраторов и моночастоты f_m при f₁ > f_m другим вибратором на каждом пункте взрыва (ПВ) профиля. На разных участках изменялись значения частот f₁, f₂, f_m, длительности записи и свип-сигнала. Расстановка приемников в течение работ не перемещалась.

Предпосылкой данного исследования являлся тот факт, что теоретически, флюидонасыщенные, сложнопостроенные среды, обладающие большей сейсмической нелинейностью, должны выделяться, в сравнении с основным полем, на разностных и суммарных частотах. Поэтому цель эксперимента состояла в выделении в сейсмической записи волн комбинационных частот. Способом их выделения была корреляции виброграмм с различными свип-сигналами: основным f₁-f₂, суммарным (f₁ + f_m) - (f₂ + f_m) и разностным (f₁ - f_m) - (f₂ - f_m).

Обработка виброграмм осуществлялась в программе ProMax 2D/3D и .

В соответствии с поставленной целью выделения в сейсмической записи волн комбинационных частот обработка данных заключалась в построении трех временных разрезов общей глубинной точки (ОГТ):
- основного - для корреляции виброграмм использовался основной свип,
- суммарного - для корреляции виброграмм использовался суммарный свип,
- разностного - для корреляции виброграмм использовался разностный свип.

Все параметры предобработки оставались одинаковыми для всех трех типов разрезов. Главным принципом при построении сумм ОГТ было не получение изображений, оптимальных для дальнейших структурных построений, а максимально возможное сохранение динамических характеристик волнового поля для его последующего анализа.

Из анализа всего экспериментально материала видно, что на разрезах нелинейных частот наблюдается существенная вариация амплитуд. Причем зоны усиления приурочены к областям с повышенными значениями пористости и проницаемости.

Рассмотрим временные разрезы ОГТ, полученные при корреляции полевых виброграмм со свипом основных частот 30-100 Гц (рис. 8а) и со свипом разностных частот 8-78 Гц (рис. 8б). Отражение на времени 420 мс (рис. 8а) соответствует верейскому горизонту C₂vr среднего карбона. В данном районе это непродуктивный горизонт, сложенный плотными породами. Интересно отметить тот факт, что на разрезе разностных частот (рис. 8б) это отражение отсутствует, в то время как отражения, отвечающие тульскому нефтенасыщенному горизонту С₁tl, выделяются яркими пятнами. Также присутствуют несколько зон повышенных значений амплитуд для отражения, соответствующего кыновскому горизонту D₃kn, в пределах отрезков 0.9-1.5 км, 2.2-2.6 км и 2.8-3.5 км. Возможно, эти зоны соответствуют разуплотненным нефтенасыщенным горным породам. Скважинные данные для этого интервала разреза отсутствуют.

Важно отметить, что сам факт получения адекватных суммированных разрезов при корреляции со свипами разностных частот говорит о том, что разностная частота генерируется не в поле поверхностных волн, а в нижнем полупространстве.

Разработано несколько способов представления результатов обработки, с использованием комбинационных частот. Например, можно пересчитывать обычные и <нелинейные> разрезы в разрезы <индикатора коллекторских свойств> (рис. 9). Идея этой трансформации состоит в следующем: сначала оба разреза выравниваются по модулю амплитуды (в целом или вдоль какого-либо горизонта или участка), затем находится их разность, результат осредняется по модулю амплитуд в скользящем временном окне. Такое представление подчеркивает разницу в динамике нелинейных и линейных компонент поля. Итак, характерным отличием поля волн разностных частот от обычного заключается в том, что горизонты, не содержащие проницаемых пород, на нем проявляются значительно слабее, чем пористые и проницаемые.

4.2 Исследование волн кратных частот при возбуждении ЛЧМ свип-сигнала

Для проведения исследований по волнам - гармоникам не требуется постановки специальных полевых работ. Вся необходимая информация извлекается в процессе корреляции полевых виброграмм с удвоенным по частоте управляющим сигналом. Методика полевых работ повторяла традиционную и заключалась в одновременном возбуждении ЛЧМ свип-сигнала f₁-f₂ двумя вибраторами на каждом ПВ профиля. На разных участках изменялись значения частот f₁, f₂, длительности записи и свип-сигнала. Расстановка приемников в течение работ не перемещалась.

Из теории известно, что система вибратор - плита вибратора - грунт под плитой сама по себе является нелинейной, т.е. всегда вместе с колебаниями основной частоты ω, она генерирует волны-гармоники 2ω, 3ω и т.д. Их амплитуда убывает с увеличением кратности. В стандартной вибросейсморазведке колебания кратных частот считаются помехой. Конструкции вибраторов и методики их применения направлены на максимально возможное снижение амплитуд волн второй и следующих гармоник по сравнению с интенсивностью первой.

Во второй главе было показано, что источники волн - гармоник преимущественно располагаются в нижнем полупространстве и приурочены к разуплотненным, терщиноватым, флюидонасыщенным породам. Поэтому, в данном случае задача эксперимента состояла именно в выделении в сейсмической записи волн - гармоник с помощью корреляции данных со свип-сигналом, кратным основному.

Необходимо отметить, что результат регистрации и выделения волн - гармоник не столь стабилен, как, например, для волн комбинационных частот. Это может быть объяснено более сильным затуханием высоких частот в среде.

Сопоставление разрезов построенных на нелинейных компонентах поля (как комбинационных, так и кратных) с априорной геолого-геофизической информацией показывает, что эти разрезы в первую очередь несут информацию о величине коллекторских свойств - пористости и проницаемости.

Выводы:

Проведены специальные профильные работы по регистрации отклика среды при одновременном возбуждении свипа и моночастоты на двух различных месторождениях УВ и обработаны их результаты.

При подобном возбуждении сигнала в сейсмической записи выявлены и изучены волны комбинационных и кратных частот.

В результате исследования установлено, что пористые, разуплотненные, трещиноватые, флюидонасыщенные горные породы порождают в среде волны комбинационных - суммарных, разностных и кратных частот, что подтверждается возможностью корреляции полевых виброграмм с соответствующими свипами и дальнейшим построением суммированных временных разрезов. Более того, проявление вышеуказанных горных пород на этих разрезах выражается в повышенных значениях амплитуд волн нелинейных частот, в то время как аномалии в амплитудах волн основных частот не наблюдаются, либо они в несколько раз ниже.

На базе приведенных в данной главе экспериментальных данных возможно построение технологии прогнозирования пористости и проницаемости горных пород.