Эффективные сейсмоакустические характеристики трещиноватых коллекторов и их прогноз по данным многоволновой сейсморазведки МОВ-ОГТ

Вторая глава.

Во Второй главе представлены результаты сравнения теоретических оценок эффективных сейсмоакустических параметров трещиновато-поровых горных пород с результатами физического моделирования

Ультразвуковые исследования пластинчатых плексигласовых физических моделей порово-трещиноватых горных пород были проведены Н.А. Караевым во ФГУНПП "Геологоразведка". Полученные данные использовались для проверки применимости МПЛП. В экспериментах изучалось влияние на итоговое волновое поле в среде как протяженных шероховатых трещин с заданной апертурой, так и гладких сфероидальных трещин, используя два типа моделей:

1. Ориентированные микротрещины. Между цельными пластинами (матричная пористость отсутствует) вставлялся лист фольги (h_T > 0,15 мкм), в котором вырезались круглые отверстия (Ø = 4 мм; 8 мм ) - модели с дисковыми трещинами Бд4 и Бд8.

2. Шероховатые протяженные трещины. На поверхности пластин с матричной пористостью φ = 2% лазером создавались наплывы Ø ~ 5 мм, высотой h_T ≈ 40 мкм (Б40) и 100 мкм (Б100). Пористый блок с незашлифованными поверхностями после высверливания пор характеризовался небольшой анизотропией свойств, обусловленной шероховатостью на контактах пластин с h_T ≈ 10 мкм (Б10).

Наблюдения проводились "на просвет": источник располагался на нижней грани модели, приемники - на линейных (с шагом между приемниками 5 мм) и конических профилях (с шагом проекции образующей конуса 5^o). Данные регистрировались для разных сочетаний поляризации источника и приемников (ХХ, YY и т.д.). Коэффициент подобия по длине волны экспериментальных и реальных сейсмических данных 1:4000.

Кроме того, представлен анализ исследований физических моделей трещиноватых горных пород, опубликованных в зарубежных периодических изданиях. Особенное внимание уделено экспериментальной работе Хсу и Шенберга, в которой получены любопытные результаты на пластинчатых моделях, в которых шероховатые контакты были заполнены воздухом или медом.

В эксперименте регистрировалось время прихода фронта волны, образованного цугом сейсмических волн, который распространяется с групповой скоростью с углом подхода к поверхности наблюдения (θ+ω), отличающимся от фазового угла. Поскольку фазовая и групповая скорости для qSH и qP волн мало отличаются от групповой, а годограф qSV имеет сложную структуру (рис. 3), процедура анализа данных была следующей:

1. На сейсмограммах ZZ, YY для Б10 четко проявились волны типов qSH и qP. Это позволило получить скорости в пористом плексигласе и параметры анизотропии Δ_T¹⁰ =0,14, Δ_N¹⁰ =0 (рис. 4 А, Б).

2. Далее для блоков Б40, Б100 по сейсмограммам ZZ, YY определялись параметры анизотропии: Δ_T¹⁰⁰ =0,67, Δ_N¹⁰⁰ =0; Δ_T⁴⁰ =0,51, Δ_N⁴⁰ =0.

3. Для эффективных параметров моделей, полученных в результате анализа, проведенного в пп.1 и 2, рассчитывались теоретические годографы qSV.

Рис. 3. Зависимость фазовых (штриховая линии) и групповых (сплошные линии) сейсмических скоростей от направления распространения.

Из рис. 3 видим, что на сейсмограммах XX для Б40 и Б100 должны наблюдаться сложные годографы qSV, интенсивность каждой из трех частей определяется диаграммой направленности источника и величиной составляющей смещения в волне на поляризацию приемника в зависимости от направления распространения. Удовлетворительное согласие между всеми теоретическими и экспериментальными кривыми наблюдается на сейсмограммах ZX, что, скорее всего, вызвано слишком сильной чувствительностью Х-источника к условиям возбуждения.

При неизменной структуре шероховатых поверхностей их удельная податливость (величина, характеризующая поведение трещины при деформации) должна быть линейно пропорциональна h_T. Этот факт подтвержден экспериментально. Кроме того, для трещин всех типов и размеров получено Δ_T≠0 и Δ_N→0, что ожидалось из теоретического анализа для данных соотношений свойств плексигласа и масляного заполнителя. Это явилось еще одним важным подтверждением адекватности результатов наблюдений предсказаниям МПЛП.

Рис. 4. Теоретические (сплошные линии) и экспериментальные (точки) запаздывания по годографу: qSH (A); qP (Б) в Б10. По оси абсцисс отложен номер регистрирующего канала. распространения.

В Бд8 и Бд4 ожидалось, на основании МПЛП, что, независимо от диаметра выреза, скорости будут определяться суммарной площадью вырезов на листе. Эти предсказания были подтверждены экспериментами. Скорость qSH волны одинакова, в то время как плотность трещин почти в два раза больше для Бд8, в нем должны наблюдаться более заметные снижения скоростей по теории Хадсона (Hudson).

Таким образом, анализ результатов физического моделирования подтвердил корректность использования МПЛП для оценки эффективных сейсмических скоростей в продуктивных породах, содержащих параллельные трещины.