могт сейсморазведка что это
Основы обработки сейсморазведочных материалов метода многократных перекрытий (МОГТ)
Основы обработки сейсморазведочных материалов метода многократных перекрытий (МОГТ)
Сейсморазведка — метод геофизического исследования земных недр — имеет множество модификаций. Здесь мы рассмотрим только одну из них, метод отраженных волн, и, более того, обработку материалов, полученных методом многократных перекрытий, или, как он обычно называется, методом общей глубинной точки (МОГТ или CDP).
История
Родившись в начале 60-х годов прошлого века, он на многие десятилетия стал основным методом сейсморазведки. Бурно развиваясь как количественно, так и качественно, он полностью вытеснил простой метод отраженных волн (МОВ). С одной стороны это связано с не менее бурным развитием методов машинной (сначала аналоговой а потом цифровой) обработки, с другой — возможностью увеличения производительности полевых работ путем применения больших баз приема, невозможных в методе МОВ. Не последнюю роль сыграло здесь и удорожание работ, т.е повышение прибыльности сейсморазведки. Для оправдания удорожания работ были написаны множество книг и статей о пагубности кратных волн, которые с тех пор стали основой обоснования применения метода общей глубинной точки.
Однако этот переход от осциллографного МОВ к машинному МОГТ не был таким уж безоблачным. Метод МОВ был основан на увязке годографов во взаимных точках. Эта увязка надежно обспечивала отождествление годографов, принадлежащих одной отражающей границе. Метод не требовал для обеспечения фазовой корреляции никаких поправок — ни кинематических ни статических (dynamic and static corrections). Изменения формы коррелируемой фазы были напрямую связаны с изменениями свойствам отражающего горизонта, и только с ними. На корреляцию не влияли ни неточное знание скоростей отраженных волн, ни неточные статические поправки.
Увязка во взаимных точках невозможна на больших удалениях приемников от пункта возбуждения, поскольку годографы пересекаются цугами низкоскоростных волн помех. Поэтому обработчики МОГТ отказались от визуальной увязки взаимных точек, заменив их получением для каждой точки результата достаточно устойчивой формы сигнала путем получения этой формы суммированием примерно однородных составляющих. Точная количественная увязка времен заменена качественной оценкой формы получаемой суммарной фазы.
Обработка
Суть обработки материалов МОГТ состоит в том, что каждая трасса результата получается суммированием исходных каналов таким образом, чтобы в сумму попадали сигналы, отраженные от одной и той же точки глубинного горизонта. Перед суммированием необходимо было ввести поправки во времена записи, чтобы преобразовать запись каждой отдельной трассы, привести ее к виду, аналогичному трассе на пункте взрыва, т.е преобразовать ее в форму t0. Такой была первичная задумка авторов метода. Разумеется, выбрать нужные каналы для суммирования, не зная строения среды, невозможно, и авторы поставили условием применения метода наличие горизонтально-слоистого разреза с углами наклона не выше 3 градусов. При этом координата отражающей точки достаточно точно равна полусумме координат приемника и источника.
Однако практика показала, что при нарушении этого условия ничего страшного не происходит, результативные разрезы имеют привычный вид. То, что при этом нарушается теоретическое обоснование метода, что суммируются уже не отражения от одной точки, а от площадки, тем большей, чем больше угол наклона горизонта, никого не волновало, ведь оценка качества и достоверности разреза была уже не точной, количественной, а приблизительной, качественной. Получается непрерывная ось синфазности, значит, все в порядке.
Поскольку каждая трасса результата — сумма некоторого набора каналов, а оценка качества результата производится по стабильности формы фазы, достаточно иметь стабильный набор наиболее сильных составляющих этой суммы, независимо от природы этих составляющих. Так, суммируя одни низкоскоростные помехи, мы получим вполне приличный разрез, примерно горизонтально-слоистый, богатый динамически. Конечно, он не будет иметь ничего общего с реальным геологическим разрезом, но вполне будет соответствовать требованиям к результату — устойчивости и протяженности фаз синфазности. В практической работе всегда в сумму попадает некоторое количество таких помех, и, как правило, амплитуда этих помех намного превышает амплитуду отраженных волн.
Вернемся к аналогии сейсморазведки и фотографии. Представим себе, что на темной улице нам встречается человек с фонарем, которым он светит нам в глаза. Как нам его рассмотреть? По-видимому, мы постараемся прикрыть рукой глаза, заслонить их от фонаря, тогда появляется возможность рассмотреть человека. Таким образом, мы разделяем суммарное освещение на составляющие, удаляем ненужное, сосредоточиваемся на нужном.
При обработке материалов МОГТ мы поступаем прямо наоборот — суммируем, объединяем нужное и ненужное, надеясь, что нужное само пробъется вперед. Более того. Из фотографии нам известно, что чем меньше элемент изображения (зернистость фотоматериала), тем лучше, подробнее снимок. Часто можно видеть в документальных телефильмах, когда нужно скрыть, исказить изображение, оно преподносится крупными элементами, за которыми можно увидеть некоторый объект, видеть его движения, но детально разглядеть такой объект просто невозможно. Именно это и происходит при суммировании каналов во время обработки материалов МОГТ.
Для того, чтобы получить синфазное сложение сигналов даже при идеально плоской и горизонтальной отражающей границе, необходимо обеспечить ввод поправок, идеально компенсирующих неоднородности рельефа и верхней части разреза. Так же идеально необходимо скомпенсировать кривизну годографа, чтобы переместить фазы отражения, полученные на удалениях от пункта возбуждения на времена, соответствующие времени прохождения сейсмического луча до отражающей поверхности и обратно по нормали к поверхности. И то, и другое невозможно без детального знания структуры верхней части разреза и формы отражающего горизонта, что обеспечить невозможно. Поэтому при обработке используются точечные, фрагментарные сведения о зоне малых скоростей и аппроксимация отражающих горизонтов горизонтальной плоскостью. Последствия этого и методы извлечения максимальной информации из богатейшего материала, предоставляемого МОГТ рассматриваются при описании «Доминантной обработки(Способ Байбекова)».
Метод общей глубинной точки ( МОГТ) является модификацией MOB.
Третий этап в истории отечественной и мировой сейсморазведки также связан с использованием отраженных волн на базе новой технологии, предложенной американцем У. Мейном в 1950 г.
Эта технология получила название метода общей глубинной точки – МОГТ.
МОГТ является модификацией метода отраженных волн (MOB).
Основан на многократной регистрации и последующем накапливании сейсмических сигналов. В отличие от MOB, происходит суммирование отражений от общих участков.
Основой этого метода является многократное получение сейсмических отражений от каждого элемента геологической границы и последующее их суммирование.
Массовое применение метода в СССР началось в 1965 г. и продолжается до сих пор Такая технология сейсморазведочных работ в профильном варианте получила название МОГТ-2D.
Успехи использования МОГТ-2D в геологоразведочном производстве, как в России, так во всем мире значительны и бесспорны.
Применение МОГТ:
— получение высококачественных сейсмических разрезов в трудных сейсмологических условиях, в тч при наличии сильных мешающих многократных отраженных волн;
— выделение однократно-отраженных волн на фоне регулярных и нерегулярных помех.
При выполнении сейсмических работ получаются огромные объемы информации, для обработки которой требуется мощная компьютерная база.
Последовательность выполнения геофизических работ определяется сейсмогеологическими условиями района, видом выполняемой обработки и ее конечной целью.
Этапы обработки по МОГТ:
— предварительная обработка,
— типовая кинематическая,
— детальная кинематическая,
— динамическая,
— интерпретация.
1. Предварительная обработка
Входными данными для этого этапа являются полевые сейсмограммы. Результатом на выходе являются рабочие магнитные ленты(файлы) с записью сейсмограмм ОГТ, которые должны поступить на вход следующего этапа обработки.
В результате полевых работ получают исходные материалы, которые были выполнены на этапе планирования и проектирования сейсморазведочных работ.
2. Типовая кинематическая обработка
Кинематическая обработка предназначена для решения задач в разнообразных сейсмогеологических условиях.
На основе использования программ выделения сигналов на фоне помех и изучения кинематики отраженных волн определяются геометрия и конфигурация сейсмических границ.
При этом большинство процедур, относящихся к типовой кинематической обработке, практически применяются повсеместно и независимо от сейсмогеологических условий, методики полевых наблюдений и решаемых геологических задач.
3. Детальная кинематическая обработка
Детальная кинематическая обработка проводится для улучшения прослеживания осей синфазности и определения кинематических параметров волн, используемых в дальнейшем при интерпретации.
Выбор программ обработки необходим для учета остаточных сдвигов трасс.
Для оптимизации прослеживания осей синфазности используются процедуры адаптивного и фазо-оптимизированного суммирования вместе с программами вычитания различных волн-помех.
4. Динамическая обработка
Перед сейсмической разведкой ставятся задачи, требующие детального изучения физических свойств геологического разреза.
Изучение физических свойств разреза сейсмическим методом основано на использовании динамических свойств отраженных волн (амплитуды, частоты, энергии и т.д.).
5. Интерпретационная обработка сейсмической информации
После выполнения пп. 1-4 по сети профилей сформированы данные:
— оптимизированнные временные разрезы (качество накапливания по ОГТ);
— варианты разрезов ОГТ с миграцией по средним или эффективным скоростям;
— разрезы с сохранением истинных соотношений амплитуд;
— вертикальные и погоризонтные спектры скоростей ОГТ.
Этап интерпретации начинается с сейсмогеологической корреляции временного или мигрированного разреза.
Этап корреляции требует предварительного разбиения временных разрезов на отдельные участки (блоки) по особенностям волновой картины еще до начала проведения фазовой корреляции.
Весь интерпретационный этап обработки необходимо выполнять в следующей последовательности:
— общая кинематическая интерпретация;
— выделение целевых интервалов;
— структурная интерпретация целевых горизонтов;
— интервальный сейсмогеологический анализ;
— интерпретация сейсмогеологических комплексов в рамках тонкослоистой модели среды.
Метод общей глубинной точки ( МОГТ) является модификацией MOB.
Третий этап в истории отечественной и мировой сейсморазведки также связан с использованием отраженных волн на базе новой технологии, предложенной американцем У. Мейном в 1950 г.
Эта технология получила название метода общей глубинной точки – МОГТ.
МОГТ является модификацией метода отраженных волн (MOB).
Основан на многократной регистрации и последующем накапливании сейсмических сигналов. В отличие от MOB, происходит суммирование отражений от общих участков.
Основой этого метода является многократное получение сейсмических отражений от каждого элемента геологической границы и последующее их суммирование.
Массовое применение метода в СССР началось в 1965 г. и продолжается до сих пор Такая технология сейсморазведочных работ в профильном варианте получила название МОГТ-2D.
Успехи использования МОГТ-2D в геологоразведочном производстве, как в России, так во всем мире значительны и бесспорны.
Применение МОГТ:
— получение высококачественных сейсмических разрезов в трудных сейсмологических условиях, в тч при наличии сильных мешающих многократных отраженных волн;
— выделение однократно-отраженных волн на фоне регулярных и нерегулярных помех.
При выполнении сейсмических работ получаются огромные объемы информации, для обработки которой требуется мощная компьютерная база.
Последовательность выполнения геофизических работ определяется сейсмогеологическими условиями района, видом выполняемой обработки и ее конечной целью.
Этапы обработки по МОГТ:
— предварительная обработка,
— типовая кинематическая,
— детальная кинематическая,
— динамическая,
— интерпретация.
1. Предварительная обработка
Входными данными для этого этапа являются полевые сейсмограммы. Результатом на выходе являются рабочие магнитные ленты(файлы) с записью сейсмограмм ОГТ, которые должны поступить на вход следующего этапа обработки.
В результате полевых работ получают исходные материалы, которые были выполнены на этапе планирования и проектирования сейсморазведочных работ.
2. Типовая кинематическая обработка
Кинематическая обработка предназначена для решения задач в разнообразных сейсмогеологических условиях.
На основе использования программ выделения сигналов на фоне помех и изучения кинематики отраженных волн определяются геометрия и конфигурация сейсмических границ.
При этом большинство процедур, относящихся к типовой кинематической обработке, практически применяются повсеместно и независимо от сейсмогеологических условий, методики полевых наблюдений и решаемых геологических задач.
3. Детальная кинематическая обработка
Детальная кинематическая обработка проводится для улучшения прослеживания осей синфазности и определения кинематических параметров волн, используемых в дальнейшем при интерпретации.
Выбор программ обработки необходим для учета остаточных сдвигов трасс.
Для оптимизации прослеживания осей синфазности используются процедуры адаптивного и фазо-оптимизированного суммирования вместе с программами вычитания различных волн-помех.
4. Динамическая обработка
Перед сейсмической разведкой ставятся задачи, требующие детального изучения физических свойств геологического разреза.
Изучение физических свойств разреза сейсмическим методом основано на использовании динамических свойств отраженных волн (амплитуды, частоты, энергии и т.д.).
5. Интерпретационная обработка сейсмической информации
После выполнения пп. 1-4 по сети профилей сформированы данные:
— оптимизированнные временные разрезы (качество накапливания по ОГТ);
— варианты разрезов ОГТ с миграцией по средним или эффективным скоростям;
— разрезы с сохранением истинных соотношений амплитуд;
— вертикальные и погоризонтные спектры скоростей ОГТ.
Этап интерпретации начинается с сейсмогеологической корреляции временного или мигрированного разреза.
Этап корреляции требует предварительного разбиения временных разрезов на отдельные участки (блоки) по особенностям волновой картины еще до начала проведения фазовой корреляции.
Весь интерпретационный этап обработки необходимо выполнять в следующей последовательности:
— общая кинематическая интерпретация;
— выделение целевых интервалов;
— структурная интерпретация целевых горизонтов;
— интервальный сейсмогеологический анализ;
— интерпретация сейсмогеологических комплексов в рамках тонкослоистой модели среды.
Системы наблюдений и измеряемые характеристики сейсмического поля
Приведенный ранее анализ особенностей распространения сейсмических волн в физико-геологической среде показывает, что главная информация о структуре геологической среды и ее неоднородностях по упругим свойствам заключена в отраженных и преломленных волнах, возбуждаемых взрывным источником. При этом отраженные волны наиболее четко фиксируются в ближней от очага взрыва зоне, а преломленные – на некотором удалении от него. В связи с этим сейсморазведка выполняется в основном методом отраженных волн (МОВ) и методом преломленных волн (МПВ).
Отраженные волны в сейсморазведке наблюдают, как правило, по методике непрерывного профилирования, суть которой в следующем. На исследуемом профиле расстанавливаются несколько пунктов взрыва на расстояниях, равных 0,4–0,8 h ( h – средняя глубина залегания изучаемой границы, обычно 600–1500 м). Сейсмоприемники устанавливают с шагом равным D x = T × V */2, где Т – период сейсмического сигнала (импульса), фиксируемого на сейсмограмме, V * – кажущаяся скорость сейсмической волны, обычно D x = 20, 25, 30 м. При такой системе наблюдений между соседними пунктами взрыва получают два годографа отраженной волны, причем от первого пункта взрыва годограф прослеживает первую половину границы, а от второго – вторую ее половину (встречные годографы).
В результате наблюдений методом отраженных волн получают сейсмограмму, на которой изображены импульсы отраженных волн от каждой границы в каждой точке наблюдения. Часто положительные импульсы заливаются черным фоном для удобства визуального восприятия (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Схема сейсмограммы
Рис. 3.6. Схема наблюдений по методу общей глубинной точки
Наблюдения МОГТ проводят на профилях с расстоянием между сейсмоприемниками 50–100 м, т. е. больше, чем в методе отраженных волн. Расстояние между пунктами взрыва кратно расстоянию между пунктами приема.
На основании наблюдений МОГТ строится так называемый временный сейсмический разрез, представляющий собой следующую своеобразную сейсмограмму. На оси абсцисс расстанавливают пункты приема сейсмических сигналов, а на оси ординат, направленной вниз, в каждой точке приема наносят график изменения во времени суммарных амплитуд сигналов. При этом положительные части импульсов, как правило, заливают черным тоном (рис. 3.7). Благодаря такому способу изображения сигналов на временном сейсмическом разрезе четко видна картина отраженных волн и улучшается прослеживание (корреляция) волн вдоль разреза. Практически для случая однородных слоев временной сейсмический разрез можно интерпретировать как геологический разрез во временной области.
МПВ не имеет серьезных ограничений в отношении глубинности исследований, поэтому находит широкое применение при решении задач и структурной и региональной (глубинной) геологии. Метод дает надежные сведения о геометрической форме поверхности раздела сред и граничной скорости в преломляющих горизонтах. Однако скорость распространения волн в покрывающей среде определяется с большой ошибкой. МПВ нередко используют при изучении неглубокозалегающих границ (до нескольких метров). Для разведочных целей этот метод обычно применяют до глубин 2000–3000 м. МПВ позволяет изучать резко выраженные по форме структуры, вертикальные контакты, сбросы и т. п. Возможность прослеживания этим методом неглубоких (до нескольких метров) структур используется в инженерной геологии.
В МПВ при построении по сейсмограммам годографов используют несколько фаз преломленной волны в пределах всего интервала ее существования. Этот процесс исследования формы записи сигнала называют корреляционным прослеживанием, а сам метод – корреляционным методом преломленных волн (КМПВ).
В отличие от МОВ, где на любом отрезке наблюдения фиксируются годографы от всех границ, в МПВ сейсмические волны от каждой границы обнаруживаются только с определенного расстояния от пункта взрыва, присущего именно этой границе.
Рис.3.7. Вид временного сейсмического разреза
Поэтому система наблюдений строится в таком же виде, как и при непрерывном профилировании в МОВ, т. е. на профиле располагается несколько пунктов взрыва, а сейсмоприемники устанавливаются на расстояниях, определяемых по формуле D x =T× V Г/2, где V Г – граничная скорость в преломляющем горизонте. Обычно расстояние между приемниками колеблется в пределах 25–50 м. При разведке небольших глубин (до 150–200 м) расстояния между сейсмоприемниками уменьшаются до 10–15 м.
Полученные на участке двух соседних пунктов взрыва годографы преломленных волн называют встречными годографами. Обычно расстояния между пунктами взрыва выбирают таким образом, чтобы на соседних участках годографы с одним и тем же знаком наклона перекрывались. Такую систему наблюдений называют системой встречных нагоняющих годографов.
Данные наблюдений с помощью МПВ записываются на сейсмограмме, аналогично той, которая получена с помощью МОВ.
При изучении глубинного строения земной коры и верхней мантии до глубин 80–100 км и более применяют метод глубинных сейсмических зондирований (ГСЗ). Системы наблюдений ГСЗ по своей структуре аналогичны сейсморазведке с помощью МОВ и КМПВ с искусственными взрывными источниками. Однако длины профилей составляют несколько километров, пункты взрыва отстоят на десятки километров, а расстояние между пунктами наблюдений исчисляются сотнями метров и даже километров. Источники взрывов мощные, до нескольких тонн в тротиловом эквиваленте. Сейсмическая аппаратура настраивается на регистрацию низкочастотных сигналов от нескольких герц до 30Гц. Используются трехкомпонентные сейсмоприемники, изучаются головные, рефрагированные и отраженные волны. Например, на белорусской части геотрансекта ГСЗ EUROBRIDGE пункты взрыва, мощностью до 1000 кг в тротиловом эквиваленте, были расположены через 30 км, шаг наблюдений – 3–4 км; глубина проникновения – почти 100 км. Основные особенности волновой картины, регистрируемой ГСЗ, – групповой характер. Обычно регистрируются 5–6 волн. Доминирующей, высокоинтенсивной является волна, отраженная от границы Мохо. Часто наблюдается хаотичное волновое поле (волны пересекают друг друга). Такая картина характерна для крупных разломных зон.
В ГСЗ при интерпретации используются методы, аналогичные при обработке данных МОВ и КМПВ.
Сейсморазведочные работы
Раздел разведочной геофизики, основанный на регистрации искусственно возбуждаемых упругих волн и извлечении из них полезной геолого-геофизической информации
Это раздел разведочной геофизики, основанный на регистрации искусственно возбуждаемых упругих волн и извлечении из них полезной геолого-геофизической информации.
Сейсморазведка отличается надежностью, высокой разрешающей способностью, технологичностью и громадным объемом получаемой информации.
Методы сейсморазведки различаются по типу используемых полезных волн, по стадии геологоразведочного процесса, по решаемым задачам, по способу получения данных, по размерности, по типу источника колебаний и частоте колебаний целевых волн.
По типу используемых волн выделяются:
1. Метод отраженных волн (МОВ)
2. Метод преломленных волн (МПВ)
Ориентирован на преломленные волны, которые образуются при падении волны на границу 2 х пластов под определенным углом. При этом образуется скользящая волна, распространяющая со скоростью нижележащего пласта. МПВ используется только для решения специальных задач из-за существенных ограничений метода.
3. Вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП)
Разновидность 2D-сейсморазведки, при проведении которой один из 2 х элементов (источник или приемник сейсмических волн) располагается на поверхности, а другой элемент помещается в пробуренную скважину.
Стадии сейсморазведки
Направления
По способу получения данных
По размерности
По типу источника
По частоте волн
В результате детальной сейсморазведки выявляются местоположение структур и их глубины, где возможно скопление нефти или газа (таких в среднем 1/3).
Прямые поиски более эффективны, если сейсморазведка комплексируется с высокоточной гравиразведкой, электромагнитными зондированиями, термическими и ядерными исследованиями в неглубоких скважинах. Разумеется, необходимо вести бурение самых перспективных структур. При благоприятном исходе такие скважины становятся промышленными для добычи нефти и газа.
Осенью 2018 г. Роснефть разработала инновационную технологию в области сейсморазведки, основанную на интерпретации рассеянных волн.
Методы сейсморазведки на рассеянных волнах позволяют выявить трещинные зоны и зоны с аномальным пластовым давлением (АПД), что характерно для месторождений Восточной Сибири.
Это позволяет повысить эффективность разведочного и эксплуатационного бурения на месторождениях со сложным геологическим строением, в которых, по самым скромным оценкам, содержится порядка 30% мировых запасов углеводородов.
На сегодняшний день технология уже применяется на месторождениях Роснефти в Красноярском крае, Иркутской области и Ненецком автономном округе.
Выявление залежей нефти и газа по данным сейсморазведки позволяет повысить эффективность бурения в среднем до 5%.