Способ сейсмического зондирования нефтенасыщенности для разведки залежей углеводородов и оценки их объемов

Изобретение относится к области промысловой геофизики, к сейсмическим методам исследования скважин для разведки и оценки объемов добываемых и оставшихся недобытыми залежей углеводородов.

Известен способ определения типа флюида, насыщающего пласт, основанный на акустическом зондировании горных пород, на выявлении изменений акустических параметров породы при воздействии, изменяющем акустические свойства насыщающих ее флюидов, включающем возбуждение и прием зондирующего акустического сигнала и изменении его параметров (А.С. СССР 777610, кл. в G01V 1/40, 1978 г.). При этом воздействие на исследуемую среду осуществляют в процессе многократного возбуждения и измерения акустических сигналов, мощность которых изменяют ступенчато. И по результатам сравнения полученных измерений с полученными ранее на опытных образцах судят о типе флюидов, насыщающих пласт.

Недостатком данного способа определения типа флюида является выбор способа акустического зондирования, что обуславливает ограниченность возможности определения площадных размеров залежи углеводородов ввиду повышенного затухания акустических волн. Для оценки зондирования реальных площадных размеров залежи потребуется трудоемкий способ переноса пунктов возбуждения и приема сигнала.

Известно описание физического процесса распространения сейсмических волн по насыщенной жидкостью пористой среде: Монография «Сейсмическое зондирование нефтенасыщенности» /авторы В.Ш. Халилов, К.В. Антонов, Н.М. Ахметшин и др. - Уфа, АН РБ, Изд. «Гилем», 2012 г., 116 с, ISG №978-5-4466-0003-8/.П

Показано, что и как в случае распространения упругих акустических волн по насыщенной жидкостью пористой среде в этом случае также упругая деформация пористой среды сопровождается фильтрационными перетоками поровой жидкости из областей сжатия сейсмической волны в области ее разрежения. Величина данных фильтрационных перетоков обусловлена свойствами флюидонасыщения в порах (вода, нефть, газ), а результатом их проявления является изменение сжимаемости пористой среды, и следовательно, изменение скорости распространения волны. Таким образом увеличение амплитуды волны возбуждения инициирует уменьшение скорости ее распространения. И данная величина обусловлена физическими свойствами флюида, насыщающего поровое пространство.

Также известен способ геофизической разведки залежей углеводородов (Патент №2527322 по заявке №201311692028 Приоритет от 12.04.2013 г.). Способ включает возбуждение упругих колебаний в процессе многократного возбуждения электромагнитного поля, его измерения во множестве точек в окрестности источника электромагнитного поля до, во время и после упругого воздействия. По совокупным данным строят 3D отображение участка опоискования с выделением в разрезе аномальных зон с релаксацией сопротивления, и по величине аномального эффекта и характеру релаксации судят о наличии и свойствах залежей углеводородов. Результат предложенного способа состоит в создании технологии сейсмоэлектрических работ, базирующейся на использовании площадных многоразносных зондирований становлением поля и детальном мониторинге релаксации удельного сопротивления разреза в процессе сейсмоэлектрических работ. И по совокупным данным строят 3D отображение участка опоискования с выделением в разрезе аномальных зон с релаксацией сопротивления и по величине аномального эффекта и характеру указанной релаксации судят о наличии и свойствах залежей углеводородов. Недостатком предлагаемого способа геофизической разведки залежей углеводородов является то, что технология проведения сейсмоэлектрических работ трудоемка, ссылка на наличие связи взаимодействия электромагнитных и упругих волн недостаточно исследована и наукоемка, и поэтому результаты зондирования весьма ненадежны.

Наиболее близким по техническому результату к заявленному является способ оценки проницаемости горных пород (Патент на изобретение №2132560, по заявке №97104988, Приоритет от 24.03.1997 г.) включающий выбор пунктов возбуждения и приема упругих волн так, что пункт возбуждения размещают в одной из двух скважин, а пункт приема в другой скважине. При этом воздействие на исследуемую среду осуществляют путем ступенчатого изменения амплитуды возбуждаемых упругих волн; После чего в пункте приема регистрируют значения их скорости распространения, а затем сравнивают зависимости скорости распространения волны от ее амплитуды с зависимостями, полученными ранее на опытных образцах и по результатам сравнения оценивают величину проницаемости горных пород.

К недостаткам предлагаемого способа относится то, что использование для зондирования только двух скважин возбуждения и приема сигнала может дать информацию о нефтенасыщенности только по мощности пласта только в одной точке, но не по площади опоискования, то есть способ предлагаемого зондирования не обеспечит необходимыми сведениями об объеме залежи углеводородов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение надежной и точной информации о флюидонасыщении пористой среды (в частности нефтенасыщенности) не только на одном конкретном участке между двумя скважинами, но и во множестве других скважин в окрестности скважины возбуждения и по результатам площадных зондирований, по совокупным данным получают возможность строить 3D отображение участка опоискования, оконтуривание залежи, ее объем.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ сейсмического зондирования нефтенасыщенности для разведки залежей углеводородов и оценки их объемов включает выбор пунктов возбуждения и приема сейсмических волн, воздействие на исследуемую среду путем ступенчатого изменения амплитуды волн, при этом возбуждение осуществляют на каждом данном уровне глубины смещением источника и приемника сейсмических волн по глубине от верхней границы отсутствия нефтенасыщенности до нижнего, последнего уровня ее присутствия, регистрацию в пункте приема значений их скорости распространения, затем производят сравнение зависимости скорости волны от амплитуды с полученными ранее зависимостями для зондированных скважин и оценку по результатам сравнения величину нефтенасыщенности залежи. Пункт возбуждения размещают вначале в одной скважине, а пункты приема в других нескольких скважинах, как в ближайших к скважине возбуждения, так и удаленных от нее. Схема площадных зондирований определяется тем, что скважины для приема сигнала сейсмической волны выбирают во множестве скважин приема сигнала в окрестности скважины возбуждения используя имеющийся фонд скважин, с постепенным увеличением их количества и удаленностью от скважины возбуждения с увеличением мощности сигнала(при необходимости), и по совокупным данным окончательно определяют границы размещения залежи углеводородов как по глубине (мощности) пласта, так и по площади опоискования, оконтуривания и строят объемное 3D отображение залежи по которому рассчитывают количество углеводородов.

Заявленный способ реализуется следующим образом (рис. 1, 2).

1. Выбирают скважину возбуждения поз.1 (рис. 1, 2), которая является пунктом возбуждения, исходя из наиболее вероятного нефтенасыщения по примерной площади залежи.

2. Выбирают начальную глубину зондирования (рис. 1). Инициирование сейсмического сигнала в скважине возбуждения поз. 1 (рис. 1, 2) и его прием в скважинах близлежащих поз. 2 (рис. 1, 2), которые являются пунктами приема, выбирают на уровне наиболее вероятного нефтенасыщения.

3. Для определения вертикального размера залежи (мощность пласта) производят смещение уровня зондирования в скважинах поз. 1, 2 (рис. 1, 2) по глубине выше и ниже начальной точки (примерно на пять метров), до установления наличия продукта в пласте.

4. Воздействие на исследуемую среду осуществляют путем ступенчатого изменения амплитуды сейсмических волн возбуждения поз. 1, 2 (рис. 1, 2) и регистрации скорости распространения волны в скважинах ее приема поз. 2 (рис. 2).

5. Далее полученные зависимости изменения скорости распространения волны при изменении ее амплитуды (ступенчато) сравнивают с известными ранее, полученными на участках эксплуатируемых ранее скважин и на основе сравнения судят о наличии и характере флюида зондируемого участка.

6. Если данная серия зондирования положительна по площадным границам зондируемого участка, то в следующей серии производят переход к более удаленным скважинам регистрации волн поз. 3 (рис. 2) и т.д. В более сложных случаях недостаточной мощности сигнала производят перевод размещения скважины возмущения в другую скважину в направлении ожидаемой нефтенасыщенности залежи.

7. Таким образом, по совокупным данным определяют объемные границы залежи углеводородов поз. 4 (рис. 2), как по глубине (мощности) пласта, так и по площади опоискования оконтуриванием, то есть строят объемное 3D отображение о количестве в данной залежи углеводородов.