СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ ЗОНЫ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЕЁ ПРОЕКЦИИ НА ПОВЕРХНОСТЬ

Изобретение относится к области сейсмической разведки нефтегазонакоплений и может быть использовано при обработке и переобработке зарегистрированных при сейсморазведке данных, а также в нефтяной промышленности, а именно для контроля, мониторинга и управления разработкой залежей нефти и газа.

В известном способе контроля залежей углеводородов по микросейсмической эмиссии [Способ контроля разработки залежей углеводородов по микросейсмической эмиссии. Патент RU 23094341, кл. G01V 1/00] определение глубины залегания зоны микросейсмической эмиссии и местоположения ее проекции на поверхности определяют, применяя специальную обработку, с помощью сейсмической антенны и одного или нескольких трехкомпонентных сейсмических датчиков, расположенных под антенной в забое одной или нескольких скважин.

Недостатком способа является необходимость бурения скважин для размещения датчиков, располагаемых в забое скважин.

Известен также способ спектральной томографии среды [Наличие и современное динамическое состояние залежей углеводородов на основе изучения шумов на сейсмограммах МОГТ. В.И. Дубянский. Методы прямого прогнозирования залежей углеводородов. ФГУП «СНИИГГиМС». Новосибирск, 2008], включающий распределение спектральной энергии микросейсм по вертикальной оси частот, что обеспечивает зондирование среды снизу вверх от низких частот к высоким, выявляет неоднородности разреза и отображает интенсивность микросейсмической эмиссии.

Недостатком способа является невозможность точного определения глубины, используя лишь качественные показатели интенсивности флюидодинамических процессов в зонах деструкции.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому способу является способ прямого прогноза залежей углеводородов [Способ прямого прогноза залежей углеводородов. Патент RU 2454687, кл. G01V 1/00. (Прототип)], обеспечивающий построение карт распределения микросейсмической эмиссии среды по данным сейсморазведки по методу общей глубинной точки в тех временных интервалах сейсмограмм, где они свободны от записей регулярных отраженных волн. Прогноз пространственного положения залежи производится после дообработки данных сейсморазведки путем формирования поля случайных волн как до вступления регулярных волн, так и на протяжении всего процесса регистрации. Единственное условие на использование изобретения прототипа заключено в увеличении процесса регистрации сейсмических волн на 1 секунду и запись полевых сейсмограмм без фильтрации и автоматической регулировки усиления. Это позволит наряду с материалом шумов, записанных в начальных частях сейсмограмм, использовать и последующие их части, но без привлечения процедур вычитания регулярных отраженных волн. Далее приступают к формированию полей случайных волн (далее - антенн, то есть виртуальных антенных решеток, составленных из группы трасс с равными заданными временными интервалами регистрации) на основе сейсмограмм, получаемых при проведении профильных или площадных наблюдений. Эти 2 антенны (виртуальные антенные решетки) по начальной части сейсмограмм и по конечной части составляются по совокупности трасс равных удалений. Их соединяют в сводные временные поля, составленные по совокупности сейсмограмм многократных перекрытий, объединенных единым пунктом приема.

Выполняют нижеследующий специальный комплекс работ, который в дальнейшем будет называться «характеристики обнаружения зон микросейсмической эмиссии»:

выполняют фильтрацию временных полей в пределах антенной решетки с получением сейсмограмм по интервалам частот: 0-10; 10-20; 20-40 и 40-80 Гц, по каждому интервалу частот вычисляется удельная энергия как отношение энергии фильтрованного интервала к полной энергии двух антенн; определяют амплитудно-частотные спектры и их градиенты. Для прогноза местоположения залежей затем строят графики этих характеристик, нанося их на профиль или на площадь работ в истинных координатах на плоскости карты или вдоль профиля, с интервалами, равными расстоянию между соседними пунктами возбуждения (взрыва), и выделяя участки с аномально высокими характеристиками обнаружения зон микросейсмической эмиссии геологического разреза.

Недостатком способа прототипа [Способ прямого прогноза залежей углеводородов. Патент RU 2454687, кл. G01V 1/00. (Прототип)] является невозможность определения глубины залегания зон микросейсмической эмиссии и недостаточная точность получения координат местоположения проекции зоны микросейсмической эмиссии на плоскости карты или разреза, так как интервалы получения характеристик обнаружения зон микросейсмической эмиссии обычно равны 100 метров в соответствии с расстояниями между соседними пунктами возбуждения (взрыва).

Прототипом заявки является способ [Способ прямого прогноза залежей углеводородов. Патент RU 2454687, кл. G01V 1/00. (Прототип)] прямого прогноза залежей углеводородов.

Задачей изобретения является определение глубины залегания зоны микросейсмической эмиссии и местоположения ее проекции на поверхности путем поиска максимальных значений характеристик обнаружения зон микросейсмической эмиссии в области сейсмического разреза.

Технический результат состоит в обеспечении возможности высокоточного определение глубины залегания зоны микросейсмической эмиссии и местоположения ее проекции на поверхности. Поскольку возникновение микросейсмической эмиссии зачастую связано с наличием месторождений нефтегазонакоплений и газогидратов в толще вечной мерзлоты, то можно осуществить прогноз месторождений нефти, газа и газогидратов с повышенной вероятностью обнаружения залежи. Достоверность прогноза координат и глубины заложения поисковых скважин возможно определять с точностью до единиц метров.

Общие с прототипом признаки следующие: используют размещение двух или более антенн (виртуальных антенных решеток, составленных из группы трасс с равными заданными временными интервалами регистрации) в пределах сейсмического разреза, вычисляют характеристики обнаружения зон микросейсмической эмиссии на участках размещения виртуальных антенн.

Отличительные признаки предлагаемого изобретения: определение глубины залегания зоны микросейсмической эмиссии и местоположения ее проекции на поверхности осуществляется последовательным поиском аномально высоких характеристик обнаружения зон микросейсмической эмиссии при виртуальным вращении на заданный угол обзора последовательным сдвигом временных интервалов на величину заданного шага приращения угла обзора антенн, размещенных между собой на заданное расстояние, последовательным сравнением характеристик обнаружения зон микросейсмической эмиссии между собой при каждом приращении угла обзора и, в случае обнаружении аномально высоких характеристик обнаружения, регистрируют величину углов направления (углов резонанса) на зону микросейсмической эмиссии. Используя расстояние между антеннами и зарегистрированные при вращении углы резонанса, вычисляют глубину залегания зон максимумов аномалий микросейсмической эмиссии и координаты ее проекции на дневную поверхность.

Задача решается тем, что используют размещение двух или более антенн (виртуальных антенных решеток, составленных из группы трасс с равными заданными временными интервалами регистрации) в пределах сейсмического разреза, вычисляют характеристики обнаружения зон микросейсмической эмиссии, затем согласно изобретению осуществляют сканирование диаграммы направленности виртуальным вращением на заданный угол обзора размещенных между собой на заданное расстояние антенных решеток последовательным сдвигом на антенне временных интервалов на величину заданного шага приращения угла обзора, при каждом приращении угла обзора вычисляют характеристики обнаружения зон микросейсмической эмиссии, сравнивают их между собой и в случае обнаружении аномально высоких характеристик обнаружения регистрируют величину углов направления (углов резонанса) на зону микросейсмической эмиссии. Используя расстояние между антеннами и зарегистрированные при вращении углы резонанса, вычисляют глубину залегания зон максимумов аномалий микросейсмической эмиссии и координаты ее проекции на дневную поверхность.

Способ осуществляется следующим образом.

Располагают на заданном расстоянии две антенны (виртуальные антенные решетки, составленные из группы трасс с равными заданными временными интервалами регистрации) на сейсмическом разрезе и осуществляют сканирование диаграммы направленности антенн вращением на заданный угол обзора. Заданное расстояние между ними кратно шагу сейсмотрасс на разрезе. В процессе вращения последовательным сдвигом на антенне временных интервалов на величину заданного шага приращения угла обзора вычисляют характеристики обнаружения зон микросейсмической эмиссии, сравнивают их между собой и в случае обнаружении аномально высоких характеристик обнаружения регистрируют величину углов направления (углов резонанса) на зону микросейсмической эмиссии. Зарегистрированные углы резонансов антенных решеток используют для расчетов местоположения зон микросейсмической эмиссии по известным формулам аналитической геометрии на плоскости разреза (по известным расстоянию между двумя точками и 2 угловым направлениям на третью точку, являющейся зоной микросейсмической эмиссии) или в трехмерном пространстве при наличии данных площадной сейсморазведки. Таким образом вычисляют глубину залегания зон максимумов аномалий микросейсмической эмиссии и координаты ее проекции на дневную поверхность с точностью до единиц метров (для сравнения: точность, обеспечиваемая на профиле по способу-прототипу - 100 метров, и равна расстоянию между пунктами воздействия (взрыва), а глубина по способу-прототипу не определяется). Поскольку возникновение микросейсмической эмиссии зачастую связано с наличием месторождений нефтегазонакоплений и газогидратов в толще вечной мерзлоты, то можно осуществить прогноз месторождений нефти, газа и газогидратов с повышенной вероятностью обнаружения залежи. Достоверность прогноза координат и глубины заложения поисковых скважин возможно определять с точностью до единиц метров.

Пути реализации патентуемого способа приводятся в нижеследующем описании примера 1.

Пример 1. Реализация способа построения глубинного сейсмического разреза.

Описание поясняется Рис. 1, где:

1. Конфигурация антенной решетки в исходном состоянии (наклон 0 градусов).

2. Поворот антенны на 65 градусов.

3. Поворот антенны на -25 градусов.

4. Прогнозируемое положение зоны микросейсмической эмиссии.

5. АВ - расстояние между антеннами.

6. АС, ВС - направления лучей на зону микросейсмической эмиссии.

Построение сейсмического разреза в соответствии с заявляемым способом осуществляется, например, следующим образом.

На рис. 1 показано расположение двух виртуальных антенных решеток 1 в исходном положении и после сканирования диаграмм направленности вращением левой из них 2 в положительном направлении, а правой 3 - в противоположном направлении последовательным сдвигом на антенне временных интервалов на величину заданного шага приращения угла обзора. После каждого приращения угла обзора вычисляют характеристики обнаружения зон микросейсмической эмиссии и сравнивают их между собой. Показано обнаружение антенной 2 аномально высоких характеристик при угле резонанса 65 градусов, а обнаружение их правой антенной 3 - при угле резонанса -25 градусов. Регистрируют величину углов направления (углов резонанса) на зону микросейсмической эмиссии.

Заданное расстояние АВ между антеннами кратно шагу сейсмотрасс на разрезе. Найденные углы CAB и ABC резонансов используют для расчетов местоположения зон микросейсмической эмиссии по известным формулам аналитической геометрии на плоскости (по известным расстоянию между двумя точками и 2 угловым направлениям на третью точку, являющуюся зоной микросейсмической эмиссии) или в трехмерном пространстве при наличии данных площадной сейсморазведки. Таким образом более точно вычисляют глубину залегания аномалий зон микросейсмической эмиссии и координаты их проекций на дневную поверхность (с точностью до единиц метров). Определение координат на профиле по способу прототипа возможно с точностью 100 метров, которая обычно равна расстоянию между пунктами воздействия (взрыва), а глубину же по способу-прототипу определить невозможно без бурения поисковой скважины. Поскольку возникновение микросейсмической эмиссии зачастую связано с наличием месторождений нефтегазонакоплений и газогидратов в толще вечной мерзлоты, то можно осуществить прогноз месторождений нефти, газа и газогидратов с повышенной вероятностью обнаружения залежи.

Использованные источники информации

1. Способ контроля разработки залежей углеводородов по микросейсмической эмиссии. Патент RU 2309434, кл. G01V 1/00.

2. Наличие и современное динамическое состояние залежей углеводородов на основе изучения шумов на сейсмограммах МОГТ. В.И. Дубянский. Методы прямого прогнозирования залежей углеводородов. ФГУП «СНИИГГиМС». Новосибирск, 2008.

3. Способ прямого прогноза залежей углеводородов. Патент RU 2454687, кл. G01V 1/00 (Прототип).

4. Оптимизация доразведки, разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений геофизическими исследованиями и технологиями. Шубик Б.М., Николаев А.В., Ермаков А.Б. В кн. «Методы сейсмических исследований, основанные на принципах эмиссионной томографии». Тезисы докл. М., 2000, с. 36-40.

5. Способ сейсмической разведки. Патент РФ2168187, кл. G01V 1/00.

6. Способ сейсмической разведки. Патент РФ2263932, кл. G01V 1/00, Опыты по регистрации геодинамических шумов от нефтегазовой залежи. Ведерников Г.В., Жарков А.В., Максимов Л.А. 2001. Геофизика, 5, спецвыпуск «30 лет «Сибнефтегеофизике», ЕАГО, «Гере», с. 96-98.

7. Опыты по регистрации геодинамических шумов от нефтегазовой залежи. Ведерников Г.В., Жарков А.В., Максимов Л.А. 2001. Геофизика, 5, спецвыпуск «30 лет «Сибнефтегеофизике», ЕАГО, «Гере», с. 96-98.

8. Ведерников Г.В., Хогоев Е.А. Уточнение блоковых моделей залежей углеводородов по характеристикам микросейсм // Сборник материалов 10-й геофизической научно-практической конференции. 2006, ЕАГО, Тюмень, М., с. 17-22.

9. E.V. Birialtsev, I.N. Plotnikova, I.R. Khabibulin, N.Y. Shabalin. The Analysis of Microseisms Spectrum at Prospecting of Oil Reservoir on Republic Tatarstan // EAGE, 69 Confernce & Exhibition, Saint Petersburg 2006. - Saint Petersburg, Russia, 16-19 October, 2006, В 016.