Андрей Низьев, Игорь Керусов, к.г.-м.н., Евгений Петров, «ПетроАльянс Сервисис Компани Лимитед»
Сегодня очевидно, что влияние технологий площадной сейсморазведки (3D сейсморазведки) на технологии разведки и разработки углеводородных месторождений превзошло все, даже самые оптимистичные прогнозы. Так, благодаря ее использованию, прежде всего, увеличилось значение такого важного показателя, как процент успешного бурения, существенно возросла извлекаемость сырья и т.д. Все это в результате кардинально скорректировало экономические показатели добычных проектов, сделало их более привлекательными для недропользователей. Кроме того, 3D сейсморазведка впервые предоставила геологам, геофизикам и промысловикам возможность получать информацию о строении среды в межскважинном пространстве, формируемую по результатам динамического анализа сейсмического волнового поля, проводимого на базе точной скважинной информации.
Уже на протяжении не одного десятка лет задачи, возникающие при эксплуатации углеводородных месторождений, практически не претерпевают изменений. Предложенные в последние годы специалистами методы решения этих задач, базирующиеся в основном на сейсморазведке 3D, и по сей день можно отнести к вполне эффективным. В то же время все более жесткие требования к надежности получаемых геофизиками результатов, обусловленные, прежде всего, увеличением сложности строения коллекторов и верхней части разреза, не всегда могут быть удовлетворены в полной мере. Кроме того, технологии площадной сейсморазведки ограничены физическими пределами сейсмических методов. Данные обстоятельства объясняют тот факт, что сегодня внимание исследователей все чаще сосредотачивается на других методах, позволяющих описывать пласты более детально.
С момента первого использования многокомпонентная сейсморазведка (3С) динамично внедряется в производство. По мере развития самой технологии и накопления опыта ее использования к исследователям приходит более глубокое понимание возможностей многокомпонентных измерений, приводящее к расширению сферы применения 3С-данных. Безусловно, речь не идет о полной замене многокомпонентными работами «классической» однокомпонентной сейсморазведки на продольных волнах при решении большинства производственных задач. Таких, например, как выделение структур. Применение уникальной информации, получаемой при многокомпонентной сейсморазведке 3С, выходит далеко за рамки решения задач структурных построений. В этом случае мы говорим об информации, характеризующей внутреннее строение резервуара. Т.е. о внутренних характеристиках резервуара, способных обеспечить не только детальное понимание структуры, но и успех его дальнейшей эксплуатации.
На сегодняшний день многоволновая сейсморазведка уже занимает свою обособленную нишу на мировом рынке геофизических услуг. С ее помощью решается целый спектр проблем, которые невозможно решить посредством «классической» сейсморазведки на базе только продольных волн.
Из всех существующих методов многоволновой сейсморазведки наиболее широкое распространение получил метод, использующий отраженные обменные волны. Практика показывает, что с точки зрения сокращения временных и экономических затрат на выполнение работ его применение наиболее целесообразно для решения большинства поставленных геологических задач.
В первую очередь в силу того, что работы на обменных волнах не требуют никаких дополнительных затрат. Они используют направленную вниз продольную Р-волну с обменом, изменяющую в самой глубокой точке проникновения свой тип на восходящую поперечную S-волну. Тем самым для возбуждения обменной волны требуется лишь источник продольных волн, а для регистрации — приемники для поперечных волн. Т.е. при многокомпонентных работах, возбуждая продольные волны, регистрируется, помимо продольных волн, поле обменных волн, содержащее в себе информацию о поперечных волнах.
Вполне закономерно, что одновременно с преимуществами обменные волны имеют и ряд негативных аспектов. Прежде всего, это асимметрия пути луча PS-волны, являющаяся следствием различия величин скоростей сейсмической волны на пути вниз и вверх. В первом случае это скорость продольной волны, а во втором — поперечной.
Кроме того, обменные волны, по сравнению с продольными и поперечными, лучше прослеживаются в ином диапазоне удалений и для них важны другие волны-помехи.
Для поперечных волн характерно сильное поглощение в верхней разуплотненной части разреза и присущие S-волнам очень низкие скорости. Это предопределяет большие величины статических поправок, которые в ряде случаев невозможно определить с приемлемой точностью.
При работе с данными обменных волн, в отличие от продольных, сложной задачей является разделение этапов обработки и интерпретации. Это связано с тем, что обработка является многоитерационным процессом, и по результатам каждой итерации обработки и последующей интерпретации данных строится модель распределения упругих параметров в среде. На следующем этапе обработки построенная модель выполняет функции входных параметров, обеспечивая тем самым все большее уточнение кинематической модели.
Дополнительным фактором, усложняющим использование сейсмических методов на базе обменных волн, является неустойчивость и несамодостаточность процесса обработки и интерпретации полученных данных. Это требует привлечения априорной информации о распределении скоростей продольных и поперечных волн в среде.
Однако все же преимущества от практического использования методов многокомпонентной сейсморазведки в значительной степени компенсируют имеющиеся трудности работы с обменными волнами. Остановимся коротко на основных из них.
Получение поверхностей акустически слабоконтрастных для продольных волн, но с существенными изменениями для поперечных волн
Разрезы разных типов волн отображают несколько различные свойства геологической среды, поэтому формирующиеся волновые пакеты отличаются даже при оптимальных для каждого типа волн условиях наблюдения. Добавление в анализ сдвиговой компоненты увеличивает информативность регистрируемого сейсмического волнового поля. В нем проявляются новые, не видимые в области РР-волн геологические объекты, а видимые объекты включают дополнительные кинематические и динамические характеристики (рис. 1).
В ряде случаев в поле продольных волн (например под газовой шапкой) формируется зона тени, и построение структурных поверхностей не представляется возможным. На поперечную волну, в отличие от продольной, насыщение практически не оказывает влияния, предоставляя тем самым возможность структурных построений в газонасыщенных интервалах.