Стандартні системи спостережень тривимірної сейсморозвідки та їх основні характеристики

реферат

З сейсмометріїї

Стандартні системи спостережень тривимірної сейсморозвідки та їх основні характеристики

вступ

Сейсморозвідувальні роботи застосовуються на всіх стадіях геолого-геофізичних робіт з пошуку, розвідки та розробки родовищ нафти і газу. В останні роки істотно зросла частка тривимірної (3D) сейсморозвідки, що дозволяє отримувати детальні об'ємні зображення земних надр і підвищити ефективність досліджень в галузі прогнозування речового складу геологічного розрізу і їх флюїдних властивостей.

Тривимірна сейсморозвідка характеризується:

Високою детальністю досліджень за рахунок великої щільності інфор-мації на одиницю площі, що дає можливість сформувати куб сейсмічного запису, що відображає практичну безперервність параметрів і атрибутів хвильового поля та геологічного середовища.

Істотно великим (в 2 і більше разів) ефектом придушення перешкод в порівнянні з 2D при рівній кратності накопичення.

Більш високою, ніж при роботах 2D, надійністю виділення і трасування тектонічних порушень та інших кордонів різкої зміни рельєфу відбитих поверхонь.

Можливістю, на відміну від 2D, вивчення характеристик середовища, що залежать від напрямку поширення хвиль, тобто, просторової багатофакторної анізотропії середовища.

На порядок вищою в порівнянні з 2D просторовою роздільною здатністю, при зростанні вартості робіт лише в півтора - два рази.

1. Основні характеристики - атрибути (елементи) систем спостережень 3D і їх параметри

Основні концепції проектування і відпрацювання площ будь-яким сейсмічним методом базуються на використанні систем спостережень.

Розглянемо основні терміни, що використовуються при проектуванні сейсмічних зйомок 3D, і їх скорочені позначення. Введення термінів представляється досить важливим з огляду на відсутність єдиної системи позначень в сучасній російськомовній літературі. Після назви терміна наведено його умовне позначення, синонімічні терміни, англійський варіант і визначення.

До числа основних атрибутів (елементів) системи спостережень належать:

Пункт прийому (ПП; англ. - Receiver) - одиничний сейсмоприймач або центр групи сейсмоприймачів, реєструючий пружні хвилі, що виникли в результаті впливу на пункті збудження.

Пункт вибуху (ПВ; пікет збудження, пікет вибуху; англ. - Shotpoint) - вибухова свердловина або центр групи свердловин (джерело невибухових коливань або центр групи таких джерел), в яких проводиться збудження коливань. При відпрацюванні в динаміці за пункт збудження приймається середня точка між початковим (до збудження) і кінцевим (після завершення відпрацювання фізичного спостереження) становищем центру групи джерел.

Група ПВ - один або кілька джерел, які утворюють єдиний пункт збудження.

Група ПП - один або кілька приймачів, що утворять єдиний пункт прийому.

Лінія пунктів вибуху (ЛПВ; лінія збудження, лінія вибуху; англ. - Shotline) - профіль (лінія), уздовж якого еквідистантно розміщуються пункти збудження.

Лінія пунктів прийому (ЛПП; приймальня лінія; англ. - Receiver line) - профіль (лінія), уздовж якого еквідістатнтно розміщуються пункти прийому.

Розстановка ПП (РПП; розстановка пунктів прийому) - сукупність ПП, розташованих на одній або декількох ЛПП.

Розстановка ПВ (РПВ; розстановка пунктів збудження) - сукупність ПВ, розташованих на одній або декількох ЛПВ.

Елементарне спостереження - це спостереження, виконане в одному з ПП при збудженні коливань в одному з ПВ. За допомогою кожного елементарного спостереження реєструється відображення від однієї глибинної точки відбиваючого горизонту.

Фізичне спостереження (Ф.С.) - Спостереження, виконане з одного ПВ в декількох ПП, утворюють активну розстановку ПП.

Активна розстановка ПП - сукупність пунктів прийому, що реєструють коливання від одного пункту збудження або групи, див. Рис. 1.1, а.

Активна розстановка ПВ - сукупність пунктів вибуху, відпрацьовуються з єдиною активної розстановкою ПП.

Блок спостережень (БС) складають активна розстановка ПП і активна розстановка ПВ, див. Рис. 1.1, б.

Смуга спостережень (СС) - утворюється послідовної відпрацюванням з постійним кроком декількох блоків спостережень

а

б

Рис. 1.1. Елементи системи спостережень: а) Активна розстановка ПП з 10 ЛПП; б) Блок спостережень, утворений активної розстановкою ПП з 10 ЛПП і лінійної активної розстановкою ПВ. ПП показані чорним кольором; ПВ - червоним.

Бін (загальна глибинна майданчик) - сукупність співпадаючих або прилеглих серединних точок. Центром біна є загальна серединна точка (ЗСТ). Система спостережень повинна забезпечити рівномірний розподіл ЗСТ по всій площі робіт, а отже, безперервне покриття площі бінамі.

До параметрів системи спостережень належать:

Крок ПП (?ПП; інтервал 1111; англ. - Receivers point-to-point distance) - відстань між сусідніми ПП в ЛПП.

Крок ПВ (?ПВ; інтервал ПВ; англ. - Shots point-to-point distance) - відстань між сусідніми ПВ в ЛПВ.

Крок ЛПВ (інтервал ЛПВ; англ. - Shots Line-to-line distance) - відстань між сусідніми ЛПВ. Для неортогональних систем - відстань між сусідніми ЛПВ в напрямку ЛПП.

Крок ЛПП (інтервал ЛПП; англ. - Receivers Line-to-line distance) - відстань між сусідніми ЛПП.

Кратність - число окремих записів даного відображення, що відносяться до кожного біну.

Ефективна кратність - кратність, розрахована з урахуванням виключення з розгляду трас, що відрізняються з вилучень і азимутах менш, ніж на розмір біна. Цей параметр дає загальне уявлення про розподіл унікальних вибірок за площею робіт і знижує вплив системи спостережень на формування добірок трас в процесі обробки.

Співвідношення полуосей БН (англ. - Aspect ratio) - для систем спостережень з перекриттям по ЛПП обчислюється за формулою:

Азимутальний спектр системи спостережень - це сукупність характеристик, що встановлюють кутові залежності між елементами системи.

Азимут системи спостережень (?) - кут між напрямком на північ і напрямком ЛПП.

Азимут елементарного спостереження (?) - кут між напрямком, ортогональним напрямку ЛПП, і напрямом вектора, що з'єднує ПВ і ПП, за годинниковою стрілкою.

Офсетні характеристики системи - сукупність характеристичних вилучень (мінімальне lmn, максимальне lmax, мінімально-максимальне Imm max, максимально-мінімальне lmax mm видалення системи спостережень).

Відалення (англ. Offset) - відстань між даними ПВ і ПП, відалення відраховується від ПВ і відноситься до ЗСТ. Відповідно до стандарту SEG, видалення береться негативним, якщо вектор ПВ - ПП і вектор напрямку відстрілу утворюють тупий кут; у цій роботі ми приймаємо стандартним напрямок відстрілу із заходу на схід чи з півдня на північ відповідно до проложением ліній; координатні чверті утворюються хрестами ЛПП - ЛПВ.

Офсетний спектр - залежність числа трас від видалення.

Азимутальний спектр - залежність числа трас від азимута.

Напрямок inline - напрямок ЛПП.

Напрямок xline - напрямок, ортогональний напрямку ЛПП.

До способів відпрацювання систем спостережень належать:

Перекриття по прийомним лініях - такий спосіб відпрацювання площі, при якому сусідні блоки спостережень мають одну або кілька загальних прийомних ліній, а кожен ПВ відпрацьовується один, і тільки один раз.

Перекриття по вибуховим лініях - такий спосіб відпрацювання площі, при якому сусідні блоки спостережень не мають спільних прийомних ліній; загальними в даному випадку є ПВ, при цьому кожен ПВ на площі відпрацьовується кілька разів (у найбільш поширених системах з одинарним перекриттям - два рази). Активна розстановка ПВ по протяжності порівнянна з довжиною приймальні лінії, а один ПВ бере участь у кількох активних розподілі.

Відношення сигнал / мікросейсм - відношення переважної енергії сигналу, що реєструється в процесі фіз.наблюденія, до енергії, зареєстрованої до перших вступів.

Відношення сигнал / завада - відношення енергії корисного сигналу до решти енергії протягом заданого інтервалу часу. Часто відношення сигнал / перешкода визначається також з обмеженням з вилучень і вибором на одному і тому ж інтервалі найбільш і найменш зашумлений ділянок.

Основні офсетні і азимутальні характеристики стандартної ортогональної системи спостережень 3D зображені на рис. 1.2.

У процедурах визначення КПА використовуються такі поняття:

Швидкість ЗСТ - швидкість, знайдена по осі синфазности сейсмограми ЗСТ фіксованого азимута.

Ефективна швидкість - швидкість, знайдена з тимчасового полю пря¬мой або відбитої хвилі в припущенні однорідності середовища і точкового характеру джерела коливань.

Гранична ефективна швидкість - значення ефективної швидкості при нульовому видаленні ПВ - ПП.

Інтервальна швидкість - це справжня швидкість, постійна в межах заданого інтервалу глибин.

Істинна швидкість - швидкість, що характеризує диференціальні властивості середовища в кожній її точці

Рис. 1.2. Основні офсетні і азимутальні характеристики БН ортогональної системи спостережень 3D. Зеленим кольором ви-діловий БН, що складається з активної розстановки ПП з 8 ЛПП та активної розстановки ПВ з 24 ПВ.

сейсморозвідувальний спостереження вимірювання

1.1 Основні види систем спостережень 3D

Розглянемо основні типи систем спостережень 3D, застосовуваних у практиці сейсморозвідувальних робіт, наведемо характеристики кожної з систем і розглянемо можливості їх оптимізації в процесі проектування і відпрацювання.

При проведенні сейсморозвідувальних робіт використовується ряд систем спостережень 3D:

Ортогональні (хрестові) системи, що мають взаємно перпендикулярне розташування ЛПВ і ЛПП (рис. 1.3, а).

Системи з похилим положенням ЛПВ, в яких ЛПВ розташовані до ЛПП під кутом, відмінним від 90 ° (рис. 1.3, б).

Системи типу «цеглина», що складаються з безперервних паралельних ЛПП і перериваних ділянок ЛПВ, розташованих ортогонально ЛПП в шаховому порядку (рис. 1.3, в).

Системи типу "зигзаг", що представляють собою сукупність паралельних ЛПП і зигзагоподібних ЛПВ (рис. 1.3, г).

Системи типу «кнопка», в яких ПП заповнюють осередку, а ЛПВ розташовані прямолінійно і паралельно (рис. 1.3, д).

Паралельні системи, зазвичай застосовуються при морських роботах, в яких ЛПВ паралельні ЛПП (рис. 1.3, е).

Радіальні системи у вигляді ряду радіальних профілів як ПВ, так і ПП (рис. 1.4, а).

Кругові системи, складені концентричними колами ЛПВ і ЛПП (рис. 1.4, б).

Системи з псевдовипадковим розташуванням пунктів, що базуються на одній з перерахованих вище систем і відрізняються від них внесенням елемента випадковості, т. Е. Випадкового відхилення ПВ і ПП від їх проектного положення в регулярних системах в межах заданого радіусу відхилення (рис. 1.4, в).

Рис. 1.3. Приклади систем спостережень з регулярним розташуванням пунктів. а) - ортогональна; б) - з похилим положенням ЛПВ; в) - цегла; г) - зигзаг; д) - кнопка; е) - з паралельним розташуванням ЛПВ щодо ЛПП.

Рис. 1.4. Приклади систем спостережень з непрямокутних розташуванням пунктів. а) - радіальна; б) - кільцева; в) - з псевдовипадковим розташуванням пунктів.

У зв'язку з повсюдною практикою використання ортогональних (кре-СТОВ) систем спостережень і наявністю великої кількості сейсмічних даних, зареєстрованих з використанням подібних систем, основна увага буде приділена розгляду їх параметрів. Переваги і недоліки систем підлягають ретельному вивченню з метою виявлення можливостй, визначення та уточнення анізотропних параметрів середовища та побудови алгоритмів визначення КПА по таким системам з виключенням помилкових ефектів.

Важливою характеристикою будь-якої системи спостережень є розмір біна, від якого залежить горизонтальна роздільна здатність досліджень. При проведенні зйомок в основному застосовуються два розміри біна:

25 x 25 м;

25 x 50 м.

Для більшості площ, відпрацьованих майданними системами на-спостережень, з 2000 року по теперішній час, лінійний розмір становить 25 м (порівняно з 50 м в сейсмічних зйомках 1992 - 1998 рр.). Біни менших розмірів не отримали промислового застосування з ряду причин. Основна причина - різке зниження економічної ефективності при зменшенні біна без істотного підвищення роздільної здатності.

В роботі основну увагу приділено аналізу систем спостережень з біном 25 x 25 м.

При аналізі характеристик кожної системи приймається в якості стандарту висхідна нумерація ліній і пунктів ПВ і ПП в напрямку від лівого нижнього кута площі робіт (зазвичай в напрямку із заходу на схід і з півдня на північ).

Основні розрахунки систем і параметрів спостережень вироблені з при-трансформаційних змін комп'ютерних апаратно-програмних комплексів «Пікеза» [4], «GMG Mesa Expert».

1.1.1 Ортогональні (хрестові) системи

Ортогональні системи спостережень - це найбільш часто використовуваний вид систем спостережень у сейсморозвідці 3D внаслідок технологічності і мінімальної вартості відпрацювання (мінімальні витрати з переміщення приймального обладнання, простота розбивки і прив'язки профілів.). Такі системи являють собою сукупність взаємно перпендикулярних ліній прийому і збудження. Кроки ЛПП і ЛПВ зазвичай вибираються близькими, щоб забезпечити рівномірний розподіл сейсмічних трас по площі спостережень.

Найбільшого поширення набули центрально-симетричні ортогональні системи спостережень, в яких блок спостережень складається з активної розстановки ПВ, представленої одним або декількома пунктами збудження, розташованими строго в центрі активної розстановки ПП, і активної розстановкою ПП у вигляді декількох паралельних ЛПП. Дані системи спостережень мають яскраво виражені максимуми параметрів у напрямках ЛПП і ЛПВ

1.1.2 Системи з похилим розташуванням ліній

Непрямокутних розташування ліній прийому і збудження використовується для отримання більш рівномірного спектра вилучень при збереженні безперервності ліній збудження. Такі види геометрії забезпечують можливості простої установки та збору сейсмоприймачів через свою сплошности, проте, на відміну від ортогональних систем, варіюються відстані ПВ і ЛПВ, що привносить трохи більше складнощів при топографо-геодезичних роботах і розбивці профілів. В цілому, відпрацюванні систем з похилим положенням ліній не сильно здорожує зйомку, і може бути використана при необхідності збагачення спектральних характеристик системи спостережень.

Якщо для хрестових систем одна активна розстановка визначає повторюваність характеристик системи, то в разі похилого прокладання ліній повторюваність визначається азимутом.

.1.3 Системи типу «цеглина»

Системи спостережень «цеглина» були розроблений для отримання більш рівномірних в порівнянні з ортогональними системами розподілів вилучень.

Суть методу полягає в проектуванні перериваних ЛПВ, розташованих по площі робіт у порядку, близькому до шахового.

При цьому ЛПВ мають ступінчасту конфігурацію. Параметр "щабель" дозволяє варіювати щільність розташування ПВ на площі робіт. Стосовно до ортогональним системам значення ступені дорівнює одиниці; для систем типу «цеглина» значення змінюється від 0.2 - 0.25 до 0.5 ?ЛПВ.

.1.4 Системи типу "зигзаг"

Зигзагоподібне розташування пунктів збудження при паралельно прокладених лініях прийому дозволяє отримати спектри вилучень, збагачені ближніми і середніми вилученнями, що сприятливо для завдань вивчення верхньої частини осадового чохла - до глибин 1000 - 1700 м.

Вид геометрії обумовлює можливість проведення робіт переважно в пустнних районах.

Застосовуються кілька модифікацій зиґзаґоподібних систем, що відрізняються азимутними характеристиками і розподілом ближніх вилучень. До таких модифікацій належать:

одинарний зигзаг, лінії збудження паралельні лініям прийому;

одинарний зигзаг, лінії збудження ортогональні лініям прийому;

дзеркальний зигзаг.

.1.5 СИСТЕМИ З ПСЕВДОВИПАДКОВИМ РОЗТАШУВАННЯМ ПВ ТА / АБО ПП

Системи з псевдовипадковим розташуванням ПВ та / або ПП застосовуються, головним чином, в районах з сильно розвиненою інфраструктурою, де немає можливості регулярного розташування ліній. При цьому створюються відхилення від лінійного положення як для прийомних профілів, так і для профілів збудження.

Однією з переваг даних систем є згладжені спектри азимутів і вилучень, тобто. зменшений вплив системи спостережень на результати обробки даних.

.1.6 Інші типи систем спостережень

Крім стандартно використовуваних систем, існує ряд геометрій, націлених на вирішення конкретної геологічної задачі, чиє застосування обмежене або вимог технічного характеру, або економічного. До таких систем відносять:

системи типу «кнопка», в яких лінії прийому розташовуються паралельно лініям вибуху в шаховому порядку, при цьому лінії прийому слідують один за одним з кроком, рівним кроку ПП, а їх суцільність порушується відповідно до характеристик зйомки. При цьому інтервал розриву суцільності дорівнює інтервалу розташування пікетів по обидві сторони від розриву. Системи типу «кнопка» забезпечують детальне зображення ділянок надр по більшості азимутів, однак характер системи призводить до появи сильної нерівномірності з вилучень. В цілому, система може застосовуватися в пустельних районах для неглибокого залягають цільових горизонтів при їх складне будову та необхідності освітлення з різних азимутів.

кругові системи - системи з розташуванням прийомних і вибухових ліній по колу або ряду концентричних кіл. Дані системи є ідеалом для 3D-зйомок, т. К. В них представлені всі азимути і більшість вилучень, однак розташування пікетів досить трудомістким, а критерії вибору радіуса кола не завжди збігаються з можливостями сейсмопартіі.

радіальні системи з розташуванням приймальних ліній по радіусах кіл. Такі системи застосовуються при необхідності уточнення положення соляних куполів (якщо відома вершина) і для уточнення параметрів навколо свердловин.

.1.7 Узагальнення інформації про системи спостережень

Переваги і недоліки кожної системи зведені в підсумкову таблицю (див. Таблицю 1), доповнену відповідно до результатів справжніх іссле¬дованій і досвідом зарубіжних дослідників.

Таблиця 1. Переваги і недоліки стандартних систем спостережень

Система спостереженьПеревагиНедолікиОртогональнаПроста геометрія. Невисока вартість. Гарне розподіл віддалень по всіх вилученях в цілому. Мінімальна переміщення устаткуванняНаявність яскраво виражених мінімумів в азимутному спектрі і порожніх секторів при азимутному аналізі.Система з похилим розташуванням ліній збудженняПроста геометрія. Безперервне прокладання вибухових ліній. Розширений спектр азимутів в порівнянні з хрестовими системами.Збільшене значення lmax min, неоптимальний для простеження верхніх цільових горизонтів«Цеглина»Невеликі значення lmіn дозволяють простежити верхні горизонти. Існує можливість збільшення кроку ЛПП. Прийнятні спектри азимутів і вилученьЛПВ безперервно розподілені в просторі, що призводить до ускладнення топографо-геодезичних робіт.Системи типу «кнопка»Ефективне використання систем з великим кількістю каналів. Хороші спектри азимутів і вилучень.Вимога великої кількості ПВ на широкій території. Збільшене число каналів. Необхідність прокладання частих ЛПП.ЗигзагНевеликі значення lmіn дозволяють простежити верхні горизонти. Існує можливість збільшення кроку ЛПП. Збагачені в середньому діапазоні спектри вилученьСкладність топографо-геодезичних робіт. Складність відпрацювання площі для оператора. Необхідність прокладання частих ЛПВКруговаІдеальні спектри азимутів і вилученьСкладність проектування та практичної реалізації. Нестійкість до техногенних перешкодРадіальнаМожливість отримати повну картину відбитків від соляного купола і аналогічних структурНетехнологічність обробки

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1.Р. Шерифф, Л. Гелдар, «Сейсморозведка»,в двух томах, Том ,1 История, теория и получение данных, Москва, «Мир», 1987

2.М.І.Толстой, А.П.Гожик, М.В.Рева, В.П.Степанюк, А.В.Сухорада, Основи геофізики (методи розвідувальної геофізики), (методи досліджень геологічної будови земної кори), Підручник, Київ 2005

.Джерела інтернету