Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ И МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кубанский государственный университет, ФГБОУ ВПО «КубГУ»

Факультет геологический

Кафедра геофизических методов поисков и разведки

Специальность: 020302 Геофизика

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА

Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ И МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230

Работу выполнил А.В. Пуденко

Научный руководитель,

доцент, к.т.н. наук. Е.И. Захарченко

Краснодар 2013

РЕФЕРАТ

Дипломная работа 85 с., 6 раздела, 45 рис., 2 табл., 6 источников.

Скважина, поляризационный метод, вертикальное сейсмическое профилирование, метод отраженных волн, пункт взрыва, куманская свита, нефтекумская свита

Объектом исследования является скважина Ачикулакская №230.

Цель работы - детальное изучение геологического строения околоскважинного пространства, в том числе возможного нефтегазонасыщения.

В процессе работы проведена комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ и МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве на скважине Ачикулакской №230.

В результате исследования рассмотрена сейсмогеологическая характеристика района работ, методика и техника полевых работ, проведена методика обработки и интерпретация материалов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Геологическое строение района и месторождения

1.1 Литолого -- стратиграфическое строение месторождения

1.2 Тектоническое строение

2. Сейсмогеологическая характеристика района работ

3. Методика и техника полевых работ

4. Методика обработки и интерпретации материалов

4.1 Качество полевых материалов

4.2 Обработка и интерпретация материалов ПМ ВСП

4.3 Обработка многократных уровенных наблюдений ПМ СОГ

5. Результаты выполненных исследований

5.1 Состав и особенности волнового поля. Поляризация в Р волне

5.2 Скоростные, упруго-деформационные и поглощающие свойства среды

5.3 Стратиграфическая привязка волн и геосейсмическое моделирование, прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

5.3.1 Стратиграфическая привязка волн

5.3.2 Цифровое моделирование

5.3.3 Прогноз акустической жесткости и скоростей продольных волн ниже забоя скважины

5.3.4 Связь параметров поляризации с неоднородностями геологического разреза

6. Комплексная геолого-геофизическая интерпретация данных ПМ ВСП, СОГ и МОВ ОГТ с целью прогноза коллекторов и нефтенасыщения в околоскважинном пространстве

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Сокращение объемов непродуктивного бурения - основной резерв повышения геолого-экономической эффективности разведочных работ.

Главные направления реализации этого резерва - повышение достоверности результатов сейсмической разведки и увеличение геологической информативности каждой скважины.

Оптимальное использование буровых работ за счет более широкого применения сейсморазведки на детальных стадиях позволяет увеличить разрешающую способность сейсмического метода.

Комплексирование скважинных наблюдений на вертикальных и уровенных профилях с поверхностными наблюдениями метода отраженных волн (МОВ) общей глубинной точки (ОГТ) явилось предпосылкой широкого использования метода не только на стадиях поиска и подготовки структур, но и при разведке и эксплуатации месторождений и получило название промысловой сейсмики [2].

Отличием промысловой сейсмики от других видов сейсморазведки (региональной, поисковой) является то, что ее применяют на участках, на которых имеется и развивается сеть глубоких скважин. Это позволяет значительно расширять геофизические исследования в скважинах (акустические, электрические, нейтронные и др.) и, в особенности, вертикальное сейсмическое профилирование поляризационным методом, получать новую обширную информацию о прискважинном и околоскважинном пространстве. Информация эта имеет большое значение для уточнения геологической обстановки на участке, примыкающей к глубокой скважине.

Сочетание наблюдений в скважинах и на поверхности существенно повышает надежность и точность сейсмического прогноза. Опираясь на такой прогноз, более обоснованно выбирается местоположение точек последующего глубокого бурения, корректируя план в зависимости от результатов сейсмического метода. В свою очередь использование результатов наблюдений во вновь пробуренных скважинах позволяет уточнить и расширить область действия надежного прогноза по сейсмическим данным.

Таким образом, тесное сочетание буровых и сейсморазведочных работ должно привести к существенному повышению эффективности всего геологоразведочного процесса на этапах разбуривания месторождения и выработки схемы его рациональной эксплуатации.

Промысловая сейсмика в настоящее время может решать широкий круг различных задач на стадиях разведки месторождения, эксплуатации и технологии бурения скважин.

Рассмотрим более детально основные вопросы, относящиеся к каждой стадии.

Разведка месторождения

На этапе разведки месторождения нужно уточнить сведения о его структурно -- фациальных особенностях и тектонике, определить наличие и положение залежей нефти и газа. Наличие пробуренных скважин позволяет, прежде всего, скорректировать, опираясь на результаты геофизических измерений в скважинах, первоначальный прогноз. Уточнение параметров, необходимых для интерпретации сейсмических наблюдений, новые сведения о стратиграфии и литологии позволяют обосновать и провести дополнительные наблюдения более рациональными путями.

Задачи промысловой сейсмики на этапе разведки месторождения можно разделить на структурные и литолого-стратиграфические.

К числу структурных задач относятся: изучение пространственного положения границ, в том числе не вскрытых скважиной; определение зон выклинивания нефтенасыщенных пластов; выявление поверхностей несогласия; установление прослеживания тектонических нарушений; определение направления и амплитуды смещения.

Литолого-стратиграфические задачи, которые сейчас могут быть поставлены перед промысловой сейсмикой, сводятся к следующим: изучение литологических и фациальных изменений разреза в окрестности скважины; выявление залежи, вскрытой скважиной, но не обнаруженной при ее испытании; обнаружение залежи, не вскрытой скважиной, но расположенной поблизости от нее; изучение залежи: определение ее размеров, контуров, объема, геометрии в межскважинном пространстве, коллекторских свойств (пористости); оценка запасов на начальном этапе разведки месторождения.

Эксплуатация месторождения.

К моменту подготовки месторождения к эксплуатации существует достаточно густая сеть разведочных скважин, которые могут быть использованы для выполнения в них дополнительных геофизических исследований, главным образом сейсмических исследований и, в частности, наблюдения поляризационным методом вертикального сесмического провилирования (ВСП) и ОГТ.

Перед этими работами могут быть поставлены задачи изучения контуров залежи и их изменения в процессе разработки с целью управления внеконтурным или внутриконтурным заводнением пластов; оценка эффективности различных способов воздействия на пласт; определение изменений свойств залежи в процессе эксплуатации; контроль за изменением давления в залежи и др.

Технология бурения

Для повышения прогнозирования производительности бурения, в первую очередь, скорости проходки, необходимо предвидеть свойства разбуриваемого разреза.

Опираясь на сейсмический прогноз, своевременно получают сведения о глубине залегания пород с резко различными физико -- механическими свойствами, о положении зон аномально -- высоких пластовых давлений (АВПД), о положении в пространстве забоя бурящейся скважины с целью управления направленным бурением.

Успешное решение вышеперечисленных задач возможно только на основе использования всех новейших технических, технологических и методических достижений сейсморазведки.

Вертикальное сейсмическое профилирование поляризационным методом при наблюдениях на продольных, непродольных и уровенных профилях позволяет выделять и идентифицировать большинство волн, присутствующих в волновом поле. При этом удается определять такие параметры среды, как скорости распространения волн, коэффициенты отражения и поглощения, акустическую жесткость во вскрытой части и ниже забоя скважины.

Важно здесь одновременное использование продольных и поперечных волн, достигаемое при применении поляризационного метода (ПМ) в его скважинном (ПМ ВСП) и наземном (ПМ ОГТ) вариантах. Такие особенности внутренней структуры сейсмических пластов, их литологический состав и пористость определяют методами геофизического исследования скважин (ГИС), в частности, акустического каротажа (АК) и гамма -- гамма -- каротаж (ГГК).

При увязке данных АК и ГГК с ВСП может быть эффективнее выполнен прогноз геологического разреза, что позволяет расширить область действия данных АК и ГГК, имеющих небольшую глубину проникновения и описывающих свойства пород, непосредственно окружающих скважину. Привлечение результатов других методов ГИС позволит получить также важную дополнительную информацию для истолкования данных ВСП. Наземные сейсмические наблюдения должны опираться на применение метода отраженных волн с использованием плотных двухмерных и трехмерных систем наблюдений, в предельном варианте -- системы с расположением приемников, равномерно покрывающих участки между существующими и проектируемыми скважинами.

При этом густота таких систем должна быть увязана с особенностями волновой природы сейсмических полей. Наиболее полное расчленение общего волнового поля на составляющие его поля отдельных волн возможно при применении трехкомпонентной регистрации, являющейся основой поляризационного метода и позволяющей различать волны в зависимости от характера их поляризации в точке приема.

Для полной реализации преимуществ промысловой сейсмики целесообразно использование невзрывных источников и, прежде всего, вибрационных излучателей, допускающих регулирование частотного состава возбуждаемых колебаний.

Внедрение в практику современных технических, технологических и методических средств создает предпосылки для использования при анализе и интерпретации данных всего многообразия сейсмических волн: продольных, поперечных, обменных, прямых, отраженных, преломленных и др., и получение новых дополнительных данных -- упруго--деформационных модулей среды, повышение точности построения за счет применения волн различных типов и различной природы. Развитие модельных представлений об изучаемой среде, отражающихся на результатах наблюдений ВСП в скважинах, является базой для наиболее обоснованной трактовки сейсмических данных в геологических понятиях и терминах.

Применение промысловой сейсмики связано с существенным увеличением объемов исследований, как в наземной сейсморазведке, так и в каждой глубокой скважине, что неминуемо приведет к повышению стоимости сейсморазведочных работ. В то же время, эффективное использование промысловой сейсмики позволит заметно сократить нерациональные затраты на глубокое бурение, обусловленные недостаточным пониманием геологической ситуации при выборе мест заложения разведочных и эксплуатационных скважин. Реализация промысловой сейсмики вызывает необходимость тесного сотрудничества буровых и геофизических предприятий. Особое значение при этом будет иметь быстрейшая обработка геофизических данных для обеспечения опережающего поступления материалов промысловой сейсмики в геологические службы буровых организаций. Необходимо одновременное комплексное планирование буровых и геофизических работ, обеспечивающих предоставление скважин на достаточный срок для сейсмических наблюдений, в особенности для наблюдений ПМ ВСП. Можно отметить, что уже сейчас полученные и ожидаемые результаты сейсмических исследований на этапе разведки и эксплуатации месторождений имеют, и будут иметь столь же решающее значение, какое они имеют в настоящее время на этапе поиска и подготовки структур к бурению.

Исследования промысловой сейсмики на площади Ачикулакская (скважина №230) начаты с целью изучения строения коллекторских свойств и нефтенасыщенности палеозойских отложений на месторождении. Учитывая сложные условия района работ, наблюдения выполнены, в основном, ПМ ВСП.

Задачи исследований были связаны с решением следующих вопросов:

-- изучением состава волнового поля, скоростной характеристики и поглощающих свойств разреза, упруго -- деформационных модулей среды, стратиграфической привязкой глубинных отражений к геологическому разрезу;

-- изучением геометрии отражающих границ в окрестности исследуемой скважины на основе наблюдений ПМ ВСП из удаленных пунктов возбуждения;

-- выявлением и детальным изучением области развития коллекторов и их возможного нефтенасыщения в околоскважинном пространстве.

1. Геологическое строение района и месторождения

1.1 Литолого-стратиграфическое строение месторождения

Месторождение сложено снизу вверх: палеозойскими, триасовыми, юрскими, меловыми, палеогеновыми, палеоценовыми, эоценовыми, олигоценовыми, неогеновыми и плиоценовыми отложениями.

Палеозойские отложения

Дислоцированные палеозойские породы образуют складчатое основание эпипалеозойской платформы, к которой принадлежит данная территория. Они вскрыты скважинами №№23, 25, 34, 45, 230. Их палеозойский возраст определяется условно по аналогии с соседними районами. Они представлены кварцево-серицитовыми, зеленовато-серыми с прослоями песчаников (скважина №23), серицито - углистыми и углисто-кремнистыми черными сланцами с прослоями розовых туфов, кварцевых порфиров и песчаников (скважины №№34, 45, 23). В скважине №25 вскрыт песчаниково - алевролитовый разрез с прослоями серых аргиллитов. Максимальная толщина палеозоя вскрыта скважиной №230 (460 м).

Триасовые отложения

Среди образований триаса на рассматриваемой территории присутствует только нижний триас в составе куманской, нефтекумской и култайской свит, несогласно перекрывающих палеозой.

Нижнетриасовые отложения

Куманская свита

Предположительно отложения куманской свиты вскрыты скважиной №45 и №230 в интервалах 4133 - 4210 и 4060 - 4120 м. Керн отбирался в скважине №45. Отнесение этого интервала к куманской свите произведено условно по характерной записи на кривых стандартного каротажа и по положению в разрезе. По литологическому составу - это переслаивание красноцветных или темно-серых аргиллитов, алевролитов и песчаников. Предположительно данная часть разреза представляет собой верхнюю пестроцветную пачку куманской свиты - базальный горизонт триасового цикла осадконакопления [5].

Нефтекумская свита

Отложения этой свиты с резким угловым и стратиграфическим несогласием перекрывают палеозойский фундамент. Судя по диаграммам стандартного каротажа, нефтекумская свита делится на две основные толщи. Нижняя -- большая сероцветная (384 м - скважина №230) -- представлена темно -- серыми известняками с прослоями мергелей и аргиллитов. Верхняя часть свиты (основной коллектор) (скважина №230 -- 3600 -- 3676 м) представлена белыми и светло-серыми известняками и доломитами. Максимальная толщина в скважина №45 -- 481 м.

Култайская свита

В скважине №45 нефтекумскую свиту перекрывает пачка (80 м) карбонатных пород с прослоями алевролитов и песчаников, которая предположительно соответствует постнефтекумской части нижнего триаса, условно отнесенная к култайской свите.

Юрские отложения

В разрезе месторождения отсутствуют основные подразделения средней и верхней юры. Среди образований юры на рассматриваемой территории присутствует только нижняя юра в составе зурмутинской свиты.

Нижняя юра

Зурмутинская свита

Вулканогенно-осадочная толща, несогласно перекрывающая нефтекумскую свиту, предположительно относится к зурмутинской свите нижней юры. В скважине №34 она представлена кварцевыми порфирами, туфами кислого состава с прослоями аргиллитов и алевролитов. Толщина до 275 м.

Меловые отложения

Среди образований мела на рассматриваемой территории присутствуют нижнемеловые отложения в составе берриасского, валажинского, готеривского, барремского, аптского, альбского ярусов. Верхний мел в составе туронского и коньякского, сантонского, кампанского и маастрихтского ярусов. Большинство выделяемых в разрезе подразделений мела распространены на всей площади месторождения.

Нижний мел

Берриасский ярус

Берриасский ярус распространен ограниченно. Он вскрыт скважинами №№23, 27, 34 и представлен песчаниками с прослоями алевролитов, аргиллитов, известняков. Толщина до 27 м. Есть аргументированное мнение, что XII пласт относится к титонскому ярусу верхней юры и выделяется в качестве кочубеевской свиты [5].

Валанжинский ярус

Валажанский ярус представлен, в основном, серыми органогенно - обломочными известняками с прослоями мелкозернистых песчаников. Толщина 17-30 м.

Готеривский ярус

Готеривский ярус имеет два подъяруса. Нижнему подъярусу представлен темно-серыми, часто оолитовыми известняками с подчиненными прослоями песчаников и алевролитов. Толщина приблизительно 40 м. Верхнему подъярусу сложенный светло-серыми песчаниками и алевролитами с прослоями аргиллитов и известняков. Толщина 27-33 м.

Барремский ярус

Барремский ярус - IX_б пласт промысловой номенклатуры представлен переслаиванием зеленовато-серых тонкозернистых песчаников, оолитовых известняков и алевролитов. Толщина 26-34 м.

Аптский ярус

Аптский ярус представлен песчано-алевролитовыми пачками с прослоями гравелитов (VIII, VII, VI, V, IV), разделенными темно - серыми слюдистыми аргиллитами. Толщина 411-440 м.

Альбский ярус

Альбский ярус по литологическому составу и строению близок к аптскому и ему соответствуют III, II, I пачки промысловой номенклатуры. Толщина 164-228 м. С первой песчано-алевролитовой пачкой связана промышленная нефтеносность месторождения.

Верхний мел

В разрезе площади отсутствует сеноманский ярус.

Туронский и коньякский ярусы.

Туронский и коньякский ярусы (нерасчлененные) представлены темно-серыми глинистыми известняками, несогласно перекрывающими песчано-алевролитовую I пачку альба. Толщина 5-23 м.

Сантонский ярус.

Сантонский ярус сложен серыми и темно-серыми глинистыми известняками с прослоями аргиллитов и мергелей. Толщина 10-23 м.

Кампанский ярус

Кампанский ярус представлен серыми и темно-серыми массивными крепкими известняками толщиной 100-147 м.

Маастрихтский ярус

Маастрихтский ярус сложен белыми и светло-серыми мелоподобными кокколитофоридовыми известняками с прослоями крепких серых известняков. Толщина 63-74 м. С маастрихтом связан основной продуктивный горизонт на месторождении.

Залегающий в основании палеоцена маломощный пласт известняков датского яруса физически ближе к отложениям маастрихта, чем к бескарбонатной, глинистой вышележащей части палеоцена. Поэтому при корреляциях он традиционно включается в состав I пласта маастрихстского резервуара.

Палеогеновые отложения

Выделяемые в разрезе палеогена подразделения развиты на всей площади месторождения и представлены всеми тремя отделами.

Палеоценовые отложения

Среди образований палеоцена на рассматриваемой территории присутствует датский ярус, эльбурганская свита и верхний палеоцен в составе свиты горячего ключа и абазинской свиты.

Датский ярус

Датский ярус по современным представлениям начинает разрез нижнего палеоцена. На месторождении он представлен светло-серыми крепкими фарфоровидными известняками, толщиной 2-5 м.

Эльбурганская свита

Отложения эльбурганской свиты нижнего палеоцена на месторождении отсутствуют.

Верхний палеоцен

Верхний палеоцен образуют свита горячего ключа и абазинская свита. Практически по данным ГИС разделить их затруднительно. Они представлены пачкой черных бескарбонатных глин и аргиллитов. Граница с перекрывающими отложениями эоцена условна. Толщина - 40 м.

Эоценовые отложения

Среди образований эоцена на рассматриваемой территории присутствует черкесская, керестинская и кумская, белоглинская свиты.

Черкесская свита.

Черкесская свита (нижний + средний эоцен) представлена темно-серыми, песчанистыми глинами с прослоями серых известняков. Толщина 30-40 м.

Керестинская + кумская свиты

Керестинская + кумская свиты (средний эоцен) слагаются в основном темно-бурыми и серыми известняками с прослоями темно-серых глин и мергелей. Для пород характерны битуминозность и обилие рыбных остатков. Толщина 17-30 м. Кумская свита является продуктивной в западной части месторождения (Правокумское поле).

Белоглинская свита

Белоглинская свита (верхний эоцен) сложена белыми и светло-серыми известняками с прослоями зеленовато-серых мергелей и глин. Толщина 17-28 м.

Олигоценовые отложения

К олигоцену по современным представлениям [5] относится нижняя часть майкопской серии (хадумская и баталпашинская свиты). Нижнему и среднему олигоцену соответствует большая нижняя часть хадумской свиты, верхнему - верхняя часть хадумской свиты и баталпашинская свита.

Хадумская свита.

Хадумская свита имеет четкое трехчленное деление. Нижняя - пшехская подсвита, средняя - полбинская подсвита или остракодовый пласт, верхняя - подсвита Морозкинской балки.

Пшехская подсвита сложена глинами буровато-серыми и темно-серыми, тонкослоистыми, карбонатными с пластом буровато-серых мергелей в средней части. Толщина 17-24 м.

Полбинская подсвита (остракодовый пласт) сложена буровато-серым или белесым известняком и светло-бурым мергелем. Толщина 2-4 м.

Пшехская и полбинская подсвиты образуют продуктивный горизонт на данном месторождении.

Верхняя подсвита Морозкинской балки сложена темно-серыми плотными бескарбонатными глинами. Толщина 10-15 м.

Баталпашинская свита.

Баталпашинская свита относится к верхнему олигоцену. Она сложена глинами по составу аналогичными глинам подсвиты Морозкинской балки хадума. Это темно-серые бескарбонатные глины с многочисленными рыбными остатками. Толщина 425-430 м. Верхняя граница свиты и олигоцена в целом практически условно проводится на площадях данной зоны по подошве VII песчаной пачки майкопской серии.

Неогеновые отложения

Верхняя часть майкопской серии (выше баталпашинской свиты) (472-500 м) отнесена к нижнему миоцену, в котором выделены региональные ярусы (снизу вверх): кавказ (алкунская, септариевая, зеленчукская и нижняя часть караджалгинской свиты), сакараул (верхняя часть караджалгинской и ольгинская свиты), коцахур (рицевская свита). К нижнему миоцену также относится тарханский региоярус.

По литологическому составу это довольно однообразная толща глин (до 1000 м), сходная с глинами баталпашинской свиты майкопской серии. Глины чередуются с пачками песчаных пород. Всего выделяется семь таких пачек, некоторые из них содержат небольшие газовые залежи на площадях к северу от Ачикулакской.

К среднему миоцену относятся чокракский, конкско-караганский и нижняя часть сарматского региоярусов. Эти подразделения представлены сероцветными глинами и песчаниками с прослоями карбонатных пород. Общая толщина 260-360 м.К верхнему миоцену относится верхняя часть сарматского региояруса. Толщина около 90-140 м.

Плиоценовые отложения

Отложения плиоцена залегают несогласно на размытой поверхности сармата. Они представлены акчагыльским и апшеронским региоярусами.

Акчагыльский региоярус

Акчагыльский региоярус сложен переслаиванием сероцветных карбонатных глин и песчаников с прослоями известняков. Толщина до 50-93 м. Апшеронский региоярус Апшеронский ярус слагается песками, песчаниками и алевролитами с прослоями карбонатных глин. Толщина до 183-392 м.

Четвертичные отложения

Четвертичные отложения представлены они глинами пестроцветными, песчанистыми с прослоями разнозернистых песков и песчаников. Толщина 95-155 м.

1.2 Тектоническое строение

Ачикулакское месторождение располагается в пределах Ачикулакского вала, осложняющего южную часть Прикумской системы поднятий платформенной территории Восточного Предкавказья. Нефтегазоносные структуры, входящие в состав месторождения, очевидно, в связи с разломной тектоникой складчатого основания, группируются в линейные структурные зоны субкавказского простирания.

Основной из них является Прасковейско-Ачикулакская. В ее состав входят Прасковейская, Правокумская, Ачикулакская, Юбилейная, Андрей-Курганская, Западно - Мектебская, Мектебская антиклинальные структуры. Другую структурную зону образуют Рождественская, Канальная (с осложняющим ее Родионовским куполом), Лесная, Ямангойская структуры.

Восточный склон Ачикулакского поднятия осложнен структурным выступом с куполовидным Останкинским поднятием. Указанный выступ ориентирован на юго-восток по направлению к Атчибарскому поднятию, входящему в группу Южно - Ачикулакских малоамплитудных поднятий.

Характерной особенностью описываемой территории является отсутствие в разрезе осадочного чехла отложений средней и верхней юры.

Основным по размерам и масштабам нефтеносности является Ачикулакское поднятие, в своде которого нижнемеловые отложения непосредственно ложатся на палеозойские породы, а на крыльях (скважины №№38, 27, 45, 230, 28) над фундаментом залегает мощная толща карбонатных пород триаса и вулканитов, предположительно нижнеюрского возраста (некоторые исследователи относят их к ногайской серии верхнего триаса).

Современный план нижнемеловых отложений может быть охарактеризован по структурной карте Iб₂ пласта на которой вырисовывается крупное брахиантиклинальное Ачикулакское поднятие, размером 16 Ч 4-5 км, амплитудой около 25 м с пологим сводом и вытянутой относительно крутой восточной периклиналью. Углы падения на северном крыле около 1°, южном - не превышают 0°45'. На востоке - неглубоким прогибом оно отделено от Юбилейного куполовидного поднятия. На западе по данным бурения и сейсморазведки установлен малоамплитудный прогиб, отделяющий Ачикулакское поднятие от Правокумского. Прогиб, по - видимому, имеет эррозионно-тектоническую природу вследствие образования предверхнемелового эрозионного вреза субмеридионального простирания между парами скважин №№27-38 и №№37-55.

Южное крыло поднятия пологое, прогиб, отделяющий его от Канального поднятия, нечеткий. Нефтеносное Канальное поднятие имеет размеры 3,5 Ч 7 км, с амплитудой не более 15 м.

Юбилейное куполовидное поднятие по сейсмоизогипсе - 2580 м о.г. К₂ имеет размеры 2,5Ч4,5 км, амплитуду около 25 м. От Андрей - Курганского поднятия на востоке оно отделяется неглубоким прогибом, амплитудой около 17 - 20 м.

Наименьшим по размерам является Атчибарское куполовидное поднятие - 2,75Ч3,5 км; амплитуда по кровле Iб₁ пласта 15-20 м.

Аналогичным по особенностям строения является Правокумское поднятие, нефтеносное по палеогеновым отложениям в зоне восточной периклинали.

Основные особенности Ачикулакского поднятия по кровле маастрихта мало отличны от описанной структурной поверхности Iб₂ пласта нижнего мела. Свод поднятия оконтуривается изогипсой - 2510 м.

Вверх по разрезу контрастность описанных структур постепенно сокращается. На уровне IV пачки майкопа Ачикулакская структура теряет антиклинальную форму и рисуется в виде структурного выступа, погружающегося в юго-восточном направлении и осложненного двумя небольшими куполами. В среднемиоценовых отложениях выраженность Ачикулакского поднятия утрачивается.

2. Сейсмогеологическая характеристика района работ

Исследования ПМ ВСП выполнены в скважине №230 в пределах Ачикулакского поднятия, выявленного сейсморазведкой в пятидесятые годы прошлого столетия. Ачикулакское месторождение расположено в Ставропольском крае (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Обзорная карта района работ

В геологическом строении указанной площади принимает участие широкий комплекс разновозрастных отложений от девона до неогена включительно.

В разрезе выделяются три структурные этажа:

-- складчатый, палеозойского возраста (девон - каменноугольные образования);

-- переходный, охватывающий осадки пермо-триасового возраста;

-- платформенный, включающий отложения от нижнего мела до неогена включительно.

Основным объектом исследований являются отложения палеозоя, перспективы которых оценены по данным сейсморазведки, ГИС и глубокого бурения. Совместный анализ всех материалов показал наличие в этих областях коллекторов и проявление в них скоплений тяжелой нефти [4]. Это явилось предпосылкой для постановки глубокого параметрического бурения, в частности скважины Ачикулакская №230. Причем для уточнения ее местоположения использовались данные по прогнозу залежей УВ по параметрам неупругости (поглощение и дисперсия скоростей).

Можно отметить, что строение палеозойских отложений осложнено разрывной тектоникой, определяющей особенности сочленения Ачикулакского поднятия с сопредельными структурными элементами, образующими крупную палеозойскую структуру II порядка. Выполненные построения в палеозое выполнены по отражающему горизонту I в допермской части разреза не были стратифицированы из -- за отсутствия привязки к разрезам глубоких скважин, т.е. можно считать, что разрез палеозойских отложений сейсмически изучен недостаточно, сейсмических работ, направленных на изучение толщи палеозоя, характеризующихся непростым строением и залегающих на больших глубинах, практически не проводилось.

Самая верхняя, неоднородная часть геологического разреза, построена несложно. Мощность зоны малых скоростей (ЗМС) колеблется от 10 до 50 м, скорости в них изменяются в пределах от 500-800 м/с до 1000-1200 м/с, а в подстилающих коренных породах изменяются в интервале 1600-900 м/с.

Наличие в разрезе размывов, тектонических нарушений, выклинивания отдельных толщ, приводит к осложнениям сейсмической записи, к образованию помех различного рода (многократных, дифрагированных и др.) и к перерывам в корреляции отраженных волн от границ в толще палеозоя. Отсутствие точных сведений о скоростях приводит к значительным погрешностям при оценке глубин залегания фундамента и соответственно к оценке мощности палеозойских отложений.

Однако, несмотря на имеющиеся трудности, сейсмогеологические условия, тем не менее, вполне приемлемы для возбуждения и регистрации волн разных типов, о чем свидетельствуют материалы ПМ ВСП, полученные по наблюдениям в скважине Ачикулакская №230.

3. Методика и техника полевых работ

Исследования поляризационным методом ВСП выполнены из одного продольного и четырех непродольных ПВ, расположенных в западном, северо -- восточном, юго-восточном и юго-западном направлениях на удалениях 2500-2700 м и под различными углами относительно устья скважины Ачикулакской №230 (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Схема расположения пунктов возбуждения при ВСП

Более точные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Данные по расстановке пунктов взрыва на скважине Ачикулакская №230

ПВ	Дирекционные углы	Расстояние, м	Альтитуда
Скважина №230		земля	68,0
Скважина №230	ротор	(0 прибора)	72,40
ПВ-1 (вибр.)	272040'	54,0	68,0 земл
ПВ-1 (пневмоист)	267030'	54,0	68,0 земл
ПВ-2	33040'	2671,6	66,0
ПВ-3	124000'	2570,5	68,0
ПВ-4	196045'	2674,8	71,0
ПВ-5	277056'	2726,3	77,0
КП	175000'	80,0	68,0

Исследуемая скважина оказалась высокотемпературной (более 200⁰С на забое), конструктивно достаточно сложной (обсажена до глубины 2820 м колонной диаметром 225 мм с глубины 2820 м до 4100 м - колонной диаметром 175 мм, а в нижней части от 4100 м до 4500 м - необсажена. Цифровые зонды, опущенные в скважину в этих условиях, вышли практически из строя и отправлены на ремонт для восстановления.

В связи с этим, при наблюдениях вертикальные профили ПМ ВСП отработаны одноточечным четырехкомпонентным аналого-цифровым зондом СЦА - 1, за исключением уровенных профилей ПМ СОГ, выполненных (отработанных сверх программы) на двух пересекающихся в районе скважины профилях протяженностью по 1400 м с шагом между точками приема 10 м и между ПВ-50 м в интервале глубин 1000-1050 м.

На вертикальных профилях ПМ ВСП шаг составил 10 м на ближнем ПВ и 20 м на непродольных ПВ. Запись упругих колебаний проводилась на компьютеризированную сейсмостанцию “Прогресс-96-В” на фильтрации 10 - 125 Гц с шагом квантования 1 мс. Возбуждение упругих волн осуществлялось с помощью вибратора СВ - 10 180, режимы работы которого были определены на основе экспериментальных работ. Для оценки качества получаемых записей в полевых условиях выполнялась программно свертка сигналов. В интервале глубин 0 - 1500 м для обеспечения высокой точности определения времен первых вступлений наблюдения дополнительно отработаны импульсным источником - пневмопушкой.

Данные о сигналах по пунктам взрыва приведены в таблице 2.

Таблица 2

Данные о сигналах по пунктам взрыва

№ ПВ	Время свип - сигнала, с	Продолжительность записи, с	Полоса возбуждаемых частот, Гц	Количество воздействий на 1й точке приема, шт.
ПВ 1	12	16	10-70	6-12
ПВ 2	12	16	10-50	6-12
ПВ 3	12	16	10-50	6-12
ПВ 4	12	16	10-50	6-12
ПВ 5	12	16	10-50	6-12

Для контроля за отметкой момента взрыва и формой возбуждаемого импульса использовались два наземных контрольных прибора (Z и четырехкомпонентная установка), которые располагались примерно в 50 м от ПВ1.

Контроль идентичности трехкомпонентной установки скважинного зонда выполнялся непрерывно в процессе работ путем сопоставления записей Z - составляющих, получаемых прямой регистрацией и путем суммирования сигналов наклонных компонент сейсмоприемников симметричной установки (рисунок 3.2).

Выбранные условия возбуждения и приема в процессе работ сохранились неизменными для каждого ПВ.

Качество полученных материалов по всем ПВ по техническому исполнению сравнительно хорошее, хотя на отдельных участках оно снижалось наложением технических помех (трубных волн в верхней части вертикального профиля).

Однако, в целом, зарегистрированные записи глубже 500 м характеризуются относительной стабильностью амплитуд и пригодны для обработки, обеспечивающей решение поставленных геологических задач.

Рисунок 3.2 - Сопоставление записей вертикальных составляющих, полученных прямой Z регистрацией и путем суммирования наклонных компонент (ПВ1)

4. Методика обработки и интерпретации материалов

Методика обработки материалов определялась задачами исследований, качеством первичных материалов и системой полевых наблюдений.

4.1 Качество полевых материалов

При исследованиях ПМ ВСП в скважине Ачикулакская №230 отработано 2180 фактических наблюдений. Полученные исходные материалы представляют собой запись трех наклонных и одной вертикальной составляющих, зарегистрированных в каждой точке приема.

Применение управляемого электромеханического прижима обеспечило регистрацию полевых записей, свободных от влияния кабельных волн как в обсаженной, так и в необсаженной частях вертикального профиля.

Качество полученного исходного первичного материала относительно хорошее, проведенные опытные работы позволили выбрать условия для обеспечения достаточно интенсивной, короткой по длительности и простой по форме сигнала Р волны. На первичных записях выделяются и прослеживаются РР, интенсивные прямые S и обменные проходящие РS волны, связанные с литолого-стратиграфическими и скоростными границами в разрезе.

Основными помехами, мешающими селекции отраженных продольных и отраженных обменных волн, являются трубные волны, а также падающие и проходящие РР и РS волны, которые ослабляются или полностью подавляются программными средствами обработки материалов.

4.2 Обработка и интерпретация материалов ПМ ВСП

Основной задачей при обработке материалов ПМ ВСП является оптимальное выделение регулярных волн разных типов (продольных, обменных и др.), это достигается путем комбинирования селекции волнового поля по признаку поляризации с селекцией по направлению распространения волн и по частоте. Такое комбинирование реализуется поляризационно - позиционной корреляцией [4] и осуществляется со следующей последовательностью процедур:

-- ввод и визуализация трехкомпонентных записей;

-- визуализация Z составляющих, полученных при прямой регистрации и в результате суммирования записей исходных наклонных компонент;

-- определение времен первых вступлений;

-- определение параметров поляризации и ориентации трехкомпонентной установки по первой продольной Р волне;

-- получение ориентировочных исходных компонент I,II,III и составляющих локальной системы координат P, R, T, связанных с направлением смещений в Р волне;

-- получение набора сейсмограмм 23 фиксированных составляющих вектора смещения и сейсмограмм оптимальных составляющих для каждого типа волны (РР, РS и др.);

-- получение временных и мигрированных глубинных разрезов ВСП ОГТ для РР и РS волн;

-- построение графиков (Н) и (Х), (Н) и (Х) и других параметров;

-- построение карт и схем строения сейсмических границ и распространения параметров в околоскважинном пространстве по комплексу ПМ ВСП, МОВ ОГТ с учетом данных ГИС.

Описанный график обработки реализуется в несколько этапов.

1 этап. Предварительный.

На данном этапе осуществляется ввод, демультиплексация, редактирование трехкомпонентных записей и их визуализация без применения фильтров и амплитудных регулировок, прежде всего с целью оценки качества первичного материала. Уровень усиления подбирается путем тестирования для отдельных интервалов вертикального профиля. При необходимости выполняется амплитудная коррекция записей с целью повышения точности определения параметров поляризации в сейсмических волнах. После соответствующих коррекций по трехкомпонентной записи определяются времена первых вступлений, параметры поляризации и спектры сигналов. Статические поправки рассчитываются по контрольным приборам. Важной процедурой является ориентировка записей по Р волне.

Если направление Р волны рассчитано правильно, то на записях R и Y составляющих Р волна должна быть занулена и сейсмограммы Р, R, Х, Z визуализируются с оптимально - выбранными параметрами нормировки, АРУ и частотой фильтрации с учетом специфики обменных и поперечных волн.

2 этап. Селекция волнового поля, определение параметров сейсмических волн. На этом этапе реализуются возможности поляризационного метода для селекции волнового поля и определения параметров сейсмических волн. Для уточнения природы волн и определения преобладающих направлений смещений в них получают сейсмограммы фиксированных компонент. На их основе локализуются области оптимального выделения волн различных типов, при этом, как правило, получают обзорный набор 23 составляющих, равномерно распределенных в пространстве и представленных на сетке Вульфа (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Сетка Вульфа

Анализ набора фиксированных компонент позволяет выделить составляющие волнового поля, отличные от Z (для продольных) и от Х (для обменных), на которых возможно улучшение прослеживаемости исследуемых волн. При этом к различным составляющим, включая полный вектор колебания, применяются в зависимости от качества записи частотная и обратная фильтрации, а также вычитание пакетов волн с оценками разностного волнового поля. При вычитании пакетов использовались базы 40 - 80 м.

Параметры поляризации для исследуемых волн определяются в спектральной и временной областях.

3 этап. Заключительный

На заключительном этапе проводится построение вертикальных годографов t_p и t_s по прямой продольной Р, поперечной S или обменным РS волнам. При их совместной интерпретации определяются интервальные и пластовые скорости, упруго - деформационные модули среды:

К=V_s/V_p, К - коэффициент Пуассона,

Е - модуль Юнга и др.

При анализе параметров поляризации по изменениям направлений смещений в исследуемых волнах выделяются резкие сейсмические границы, по коэффициенту поглощения - однородные слои и интервалы повышенного затухания упругих колебаний.

Увязка наблюдений ПМ ВСП и МОВ ОГТ выполняется по временным разрезам РР и РS волн, полученных на оптимальных для их прослеживания составляющих. При этом проводится согласование и уравнивание спектров волн разных типов на сопоставляемых записях путем применения соответствующей фильтрации. По выделенным и прослеженным целевым волнам строятся глубинные динамические разрезы и структурные схемы, освещающие строение околоскважинного пространства.

Данные о параметрах волнового поля и среды сопоставляются с материалами ГИС и моделирования с целью выявления связей наблюденного волнового поля с неоднородностями геологического разреза.

При интерпретации материалов проведены детальный анализ волнового поля, определены природа и типы зарегистрированных волн, осуществлена их стратиграфическая привязка, изучены скорости V_p и V_{s ,} коэффициенты поглощения и параметры поляризации по Р волне, построены временные и глубинные разрезы по РР и РS волнам, а также вычислены упруго - деформационные модули среды и др.) и выявлены связи этих параметров с геологическим разрезом.

Кратко остановимся на основных этапах интерпретации материалов.

Изучение скоростей V_p и V_s.

Проводилось по Р, S и PS волнам, выделяемым по сейсмограммам оптимальных составляющих из продольного ПВ (Р и S) и непродольных ПВ (РS). На всех ПВ приемами полярной (ПК) и поляризационно -- позиционной (ППК) корреляций [4] анализировались Р, S и РS волны, вычислялись скорости V_p и V_s: средние, пластовые и интервальные ( на различных базах осреднения - 40, 60, 80 м).

Определение упругих модулей среды (К = V_s/V_p, К - коэффициента Пуассона, Е - модуля Юнга и др.) выполнялось на основе известных уравнений теории упругости [4]. По полученным данным построены графики изменения параметров упругости с глубиной.

Стратиграфическая привязка волн

Стратиграфическая привязка волн к геологическому разрезу осуществлялась по наблюдениям из ближнего ПВ (РР волны) и удаленных ПВ (РР, РS волны), С этой целью использовались поля отраженных волн при оптимальных параметрах обратной и корректирующей фильтраций. Дополнительно были привлечены вертикальные годографы Р и S волн, геолого-геофизические разрезы по скважине. Правильность привязки отражающих границ оценивалась по совпадению глубин отражения РР и РS волн из разных ПВ и с резкими изменениями параметров на кривых ГИС (КС, ПС, ГК, АК и др.). Увязка данных ВСП и наземных наблюдений выполнялась по временным разрезам МОВ ОГТ, полученным ранее в окрестности исследуемой скважины по схеме 2D. Для повышения разрешенности наземных профилей выполнялось приведение их формы записи к ВСП.

Изучение коэффициента эффективного затухания К_{р эф}.

Изучение коэффициента эффективного затухания К_{р эф}. проводилось по наблюдениям из всех ПВ и, прежде всего, из продольного, в интервале вертикального профиля, соответствующего глубинам залегания перспективных целевых отложений. Коэффициент К_{р эф} определялся по амплитудно - частотным спектрам.

Изучение поляризации Р волны.

Изучение поляризации Р волны осуществлялось в рамках модели линейно - поляризованных колебаний. Основное внимание уделялось направлению смещений в вертикальной плоскости (угол ), которое исследовалось как во временной, так и в частотной областях.

В первом случае параметры поляризации определялись в заданном временном окне, во втором -- на различных монохроматических составляющих амплитудно -- частотного спектра Р волны. Анализ полученных результатов из различных ПВ показал хорошую их внутреннюю сходимость.

Построение разрезов ВСП ОГТ выполнялось по следующему графу обработки:

-- расчет модели волнового поля и сравнение его с наблюденными данными;

-- построение мигрированных глубинных и временных разрезов ВСП ОГТ по РР и РS волнам;

-- контроль и отождествление одноименных границ по РР и РS волнам с учетом полученных зависимостей t_p(H) и t_s(H).

Для уравнивания спектральных характеристик глубинных и временных разрезов из разных ПВ, их отождествления и увязки, форма записи одного профиля приводилась к форме записи другого. Аналогично форма записи разреза ОГТ (РР волны) приводилась к высокоразрешенной форме записи ВСП. Полученные при этом разрезы ОГТ оказались более информативными и способствовали повышению достоверности прогноза коллекторов. Дополнительно на разрезы ВСП ОГТ наносились кривые ГИС и литолого-стратиграфическая колонка.

С целью обеспечения достоверности и детальности изучения отражающих границ были совместно интерпретированы продольные и обменные отраженные волны. На участках их совместного прослеживания были определены упругие параметры К=V_s/V_p, коэффициент Пуассона к_t(Х) в окрестности скважины Ачикулакская №230.

Разрезы ВСП ОГТ совместно с приведенными к ВСП разрезами МОВ ОГТ увязывались между собой в точке их пересечения на скважине. Выявленные особенности записи, связанные с неоднородностями разреза и зонами развития перспективных отложений, корреляционно прослеживались в околоскважинном пространстве и наносились на структурные схемы для соответствующих отражающих горизонтов.

4.3 Обработка многократных уровенных наблюдений ПМ СОГ

Многократные уровенные наблюдения в Ачикулакской скважине №230 проведены по четырем лучам, пересекающимся вблизи устья скважины. Наблюдения выполнены на 6 уровнях. Количество источников возбуждения - 60.

Для обработки материалов использован комплекс программ ПМ СОГ - РС, разработанный в ООО «Ингеосейс». Применение комплекса программ ПМ СОГ - РС обеспечивает получение высокоразрешенных временных разрезов ВСП ОГТ, частота которых значительно выше, чем на временных разрезах МОВ ОГТ. Комплекс программ ПМ СОГ - РС насчитывает более 20 программ, условно разделенных по следующим функциям:

-- программа обработки базы данных;

-- программа визуализации;

-- программа обработки сейсмозаписей;

В программах обработки базы данных занесена возможность моделирования систем наблюдений. Оно проводится путем задания координат пунктов приема точек отражения и определения положения точек взрыва, исходя из однородной модели среды. Все программы обработки сейсмозаписей написаны в формате СЦС - 3.

В технологическом плане основой комплекса является база данных, организационно выполненная в виде двух типов разделов в библиотечном наборе данных. Один тип раздела соответствует сортировке в виде СОГ, другой - сортировке в виде ВСП. Основная задача базы данных - это хранение координат пунктов взрыва и приема по каждой точке зонда, а также времен первых вступлений, статических поправок за пункт взрыва и логических номеров трасс, через которые производится поиск соответствующих координат.

В алгоритмическом плане основой комплекса являются программы получения разрезов ВСП - ОГТ. Использование криволинейного суммирования без ввода кинематических поправок с переменными как по удалению взрыв - прибор, так и по времени окнами, а также расчетом весовых коэффициентов в зависимости от положения точки отражения в пространстве позволяет значительно улучшить результат, по сравнению с другими известными способами. Программа работает с пластовой моделью среды и производит трассировку лучей для любых типов волн (продольных, обменных, поперечных) в трехкомпонентном варианте регистрации.

В комплексе ПМ СОГ - РС достаточное количество программ визуализации различных параметров и диаграмм, а также сервисных функций, учет инклинометрии скважин, автоматическое снятие времен первых вступлений, автоматическая коррекция статических поправок и т.д.

Обработка материалов проведена в следующей последовательности - вначале были получены сейсмические записи (коррелограммы) сверткой сигналов, а затем осуществлен перевод записей из внутреннего формата цифрового зонда «Вектор - 2» в формат СЦС - 3.

После просмотра и редакции выполнено шестикратное накапливание сигналов и формирование сейсмограмм СОГ всех уровней из сейсмограмм ПМ ВСП (6 точек приема).

Применением ППК были получены сейсмограммы Z - составляющей и выделены продольные отраженные волны вычитанием падающих волн. После сортировки по ВСП были вычтены оставшиеся падающие волны. Перед вычитанием было произведено автоматическое снятие времен первых вступлений с записью их в базу данных.

Деконволюция производилась перед вычитанием с настройкой на падающую волну, интервал предсказания 2 мс, уровень шума - 0,3, широкий полосовой фильтр 10-70 Гц в окне 150 мс.

Учет геометрического расхождения выполнялся по экспоненциальному закону с коэффициентом экспоненты 0,3. Суммирование сигналов уровенных наблюдений проводилось с вводом кинематических и статических поправок, с использованием вертикального годографа, полученного по наблюдениям из ПВ1. Линией приведения суммарного разреза была выбрана дневная поверхность. По временным разрезам (рисунок 4.2, 4.3) уровенных наблюдений была выполнена следующая обработка:

-- вычитание остатков падающих и обменных волн;

-- полосовой фильтр - смеситель на базе трех трасс.

Для увязки с данными ВСП - ОГТ полученные временные разрезы РР волн были переведены в глубинные динамические разрезы, которые использовались в дальнейшей обработке, в частности, для прогноза нефтегазонасыщения нижней части вскрытого бурением геологического разреза (рисунок 4.4, 4.5).



Рисунок 4.2 - Временной разрез СОГ 23001 (PP)

Рисунок 4.3 - Временной разрез СОГ 23002 (PP)

Рисунок 4.4 - Временной разрез СОГ 23001 (PP)

Рисунок 4.5 - Временной разрез СОГ 23002 (PP)

5. Результаты выполненных исследований

Сейсмические исследования в скважине Ачикулакская №230 проведены с однокомпонентной (глубина 4500-3700 м) и четырехкомпонентной (глубина 3700-0 м) регистрацией и были нацелены, прежде всего, на решение геолого-геофизических задач. Обработка материалов выполнена по различным составляющим волнового поля, полученным в локальной и пространственной системах координат. В результате их детального анализа выделены и прослежены целевые волны, связанные с перспективной толщей осадков.

Комплексная интерпретация данных скважинных ПМ ВСП, ПМ СОГ и наземных МОВ ОГТ наблюдений позволила изучить скоростные, упруго-деформационные, поглощающие свойства среды, параметры поляризации, геометрию отражающих границ и неоднородности геологического разреза в околоскважинном пространстве. Основные результаты работ даются ниже.

5.1 Состав и особенности волнового поля. Поляризация в Р волне

Волновые поля, зарегистрированные при возбуждении из различных ПВ, характеризуются значительной сложностью и образованы волнами разной природы и типов (P, S, PP, PS и др.)

Первая продольная Р волна, дающая начало всему волновому процессу, прослежена непрерывно вдоль всего вертикального продольного профиля от забоя скважины до дневной поверхности на Р и Z составляющих и представлена двухфазным колебанием относительно высокой интенсивности (рисунок 5.1, а, б).

Спектр зарегистрированных колебаний лежит в пределах 10 - 50 Гц, форма записи довольно простая. На непродольных профилях первые вступления могут образовывать волны разной природы. Это хорошо иллюстрируют сейсмограммы R составляющих, на которых Р волна занулена (рисунок 5.2).