что такое сейсморазведка на простом языке
Сейсморазведка
Содержание
Общая информация
В понятие “сейсморазведка” входят геофизические методы исследования земной коры, основанные на изучении искусственно возбуждаемых упругих волн. При помощи сейсморазведки изучается глубинное строение Земли, выделяются месторождения полезных ископаемых (в основном нефти и газа), решаются задачи гидрогеологии и инженерной геологии. Сейсморазведка отличается надежностью, высокой разрешающей способностью, технологичностью и колоссальным объемом получаемой информации.
В основе сейсмических методов лежит возбуждение упругих волн при помощи специального технического комплекса – источника. В результате геологическая среда реагирует возникновением периодического колебательного процесса и образованием упругой волны. Распространяясь в объеме горных пород, упругая волна попадает на границы раздела, изменяет направление и динамические свойства, образуются новые волны. На пути следования волн размещаются точки наблюдения, где при помощи специальных приборов – сейсмоприемников – определяются свойства колебательных процессов. Из полученных данных извлекается полезная информация о строении и составе изучаемой среды.
Наиболее эффективна сейсморазведка при изучении осадочного чехла древних платформ, поскольку его горизонтально-слоистое строение наиболее просто интерпретируется по сейсмических данным. С увеличением наклона целевых геологических границ надежность получаемой сейсморазведкой информации резко падает.
Возбуждение упругих волн
Невзрывные источники гораздо слабее, но могут использоваться многократно в одной и той же точке, более управляемы, а также безопаснее для человека и экологии.
Прямой волной называется продольная или поперечная волна, распространяющаяся непосредственно от источника к точке наблюдения. Продольные волны характеризуются большими скоростями, приходят в любую точку среды раньше поперечных, распространяются практически в любых веществах и меньше. В силу этих обстоятельств сейсморазведка использует преимущественно продольные волны.
Модель среды и волновое поле
Установлено, что различные горные породы характеризуются различными скоростями распространения упругих волн. Параметр скорости определяется упругими константами и плотностью горной породы, а они в свою очередь зависят от минерального состава, пористости, трещиноватости и глубины залегания.
По значению скорости упругой волны геологический разрез разделяется на относительно однородные слои горных пород, на границах которых скорость меняется скачком. Как правило, границы областей с различными физическими свойствами совпадают с геологическими границам, что используется при интерпретации сейсмических данных.
Наличие резких границ раздела между пластами приводит к образованию вторичных волн – отраженных, проходящих и преломленных. Интенсивность вторичных волн зависит от контрастности границы по упругим свойствам. Чем сложнее строение изучаемой геологической среды, тем больше волн образуется на ее границах раздела. Все вместе они образуют вторичное волновое поле – объект измерения в сейсморазведке. Если вторичные волны содержат информацию о целевых геологических границах и успешно регистрируются на поверхности земли или в стволе скважины, то они называются полезными. По типу выделяемых полезных волн в сейсморазведке различают методы отраженных и преломленных волн.
Прием колебаний
Основным измерительным устройством в сейсморазведке служит сейсмоприемник, преобразующий механические колебания упругих волн в электрический ток переменного напряжения. При перемещении частиц горных пород вблизи корпуса приемника в нем вырабатываются электрические импульсы, которые затем откладываются на оси времени. Получаемые зависимости называются графиками колебаний или сейсмотрассами.
Системы наблюдений
Для эффективного прослеживания целевых сейсмогеологических границ применяются типовые способы установки и перемещения пунктов возбуждения и приема колебаний – системы наблюдений. Типичной системой наблюдений является пункт возбуждения, c которого упругие волны регистрируются расстановкой, состоящей из 100-300 пунктов приема – каналов сейсмостанции. Пункт возбуждения обычно располагается в центре расстановки приемника и для получения новой сейсмограммы перемещается на расстояние в 25-50 м. Интервал между пунктами приема также выбирается равным 25-50 метров. Параметры расстановки при перемещении по профилю не изменяются для облегчения дальнейшей автоматизированной обработки данных. Описанная система наблюдений позволяет выделять целевые границы с достаточной надежностью, которая обеспечивается избыточностью получаемой информации. Например, при использовании 240 пунктов приема в расстановке количество сейсмострасс на одну точку границы может достигать 120. Правильный выбор системы наблюдений позволяет без лишних затрат получать необходимую информацию о строении интересующей части геологической среды.
Обработка и интерпретация
Получаемые в процессе полевых работ сейсмограммы содержат значительную долю нежелательных волн-помех и мешающих колебаний, а полезные волны неудобны для интерпретации. Поэтому первичные сейсмограммы обрабатываются с использованием самой современной компьютерной техники. В результате выполнения процедур обработки сейсмограммы преобразуются во временной или глубинный разрез – материал для геологического толкования.По известным признакам на полученных разрезах выделяются аномальные участки, с которыми связываются скопления полезных ископаемых.
Методы сейсморазведки
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: Метод отраженных волн (МОВ) – основан на выделении волн, однократно-отраженных от целевой геологической границы. Наиболее востребованный метод сейсморазведки, позволяющий изучать геологический разрез с детальностью до 0,5% от глубины залегания границы. Используется в сочетании с методикой многократных перекрытий, в которой для каждой точки границы регистрируется большое количество сейсмических трасс. Избыточная информация суммируется по признаку общей средней или глубинной точки (ОСТ или ОГТ). Метод общей глубинной точки значительно расширяет возможности МОВ и применяется в большинстве сейсморазведочных работ. Метод преломленных волн (МПВ) – ориентирован на преломленные волны, которые образуются при падении волны на границу двух 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.
По стадии геологоразведочного процесса различают региональную, поисковую и детальную сейсморазведку.
По решаемым задачам сейсморазведка подразделяется на глубинную, структурную (нефтегазовую) и инженерную.
По способу получения данных выделяют наземную, скважинную, морскую и лабораторную сейсморазведку.
По размерности сейсморазведка различается на 1D, 2D и 3D варианты. В одномерном варианте упругая волна возбуждается и регистрируется вдоль одного единственного вертикального луча – в стволе скважины. Двухмерная сейсморазведка реализуется расстановкой пунктов возбуждения и приема вдоль линейного профиля. Объемная (3D) сейсморазведка проводится при размещении пунктов приема по площади.
По типу источника различается взрывная, вибрационная и невзрывная импульсная сейсморазведка.
По частоте колебаний сейсморазведка классифицируется на низкочастотную, средне-частотную, высокочастотную и сейсмоакустику.
Сейсморазведка
Сейсморазведка является отдельным разделом геофизики, который изучает геологическое строение земли через искусственно возбуждаемые упругие волны.
Все очень просто. Сейсморазведка является составным словом, и получено слиянием слов «сейсмическая разведка». Если заглянуть в словарь, то значение слова «сейсмический» можно охарактеризовать, как относящийся к явлениям землетрясения. Получаем, что сейсморазведка – это разведка внутреннего строения земли путем изучения упругих волн, которые распространяются в породах после землетрясения. В случае сейсморазведки – землетрясение является искусственным.
Технология сейсморазведки
Основным методом сейсморазведки является метод отраженных волн (МОВ), позволяющий проводить исследования на больших глубинах от источника возбуждения, в областях, где регистрируются волны от границ раздела сред, под углом падения, который близок к нормальному.
В качестве источника упругих волн геологи используют заряды тротила, который закладывается в скважинах глубиной 10-20 метров. В некоторых случаях могут применяться длительное или короткое ударное воздействие на горные породы.
Гораздо безопаснее для окружающей среды использование невзрывных источников упругих волн, которые могут использоваться многократно в одной и той же точке. Однако, такие источники не могут возбудить упругие волны высокой амплитуды.
При взрыве или при сильном ударе в земной коре возбуждается два типа волн – продольные и поперечные. Это совершенно разные типы волн.
Продольная волна распространяется вдоль луча волны. Аналогию можно провести с пружиной. Если ее толкать в торец, то вдоль пружины будет распространяться продольная волна (рис. а).
Поперечная волна распространяется перпендикулярно лучу волны. Аналогию можно провести с веревкой, один конец которой закреплен неподвижно, а второй конец перемещается вверх-вниз. По такой веревке будет бежать поперечная волна, заставляющая веревку совершать колебания в вертикальной плоскости (рис. б).
Продольные и поперечные волны обладают совершенно различными характеристиками. Продольные волны распространяются со скоростью примерно в два раза выше, чем поперечные, и могут возбуждаться практически в любых средах. Именно продольные волны используются в сейсморазведке при построении сейсмограмм.
Упругая волна, сформированная источником возбуждения, распространяясь в земной коре, встречает на своем пути разнообразные горные породы, которые являются неоднородными по своей структуре. На границах раздела двух сред упругая волна меняет свою скорость распространения, с образованием вторичных (отраженных) волн. На параметр вторичных волн влияет глубина залегания границы двух сред, где образовалась волна, а также сейсмические свойства слоя. Регистрируя и обрабатывая пришедшие вторичные волны, ученые получают информацию о глубине залегания геологических границ, структуре и составе горных пород исследуемого разреза.
Данные сейсморазведки
Вторичные волны, пришедшие из глубин земной коры на ее поверхность, улавливаются сейсмоприемниками, которые преобразовывают механические колебания упругих волн в электрический сигнал. Из колебаний частиц горных пород вблизи сейсмоприемника формируются сейсмотрассы, которые затем объединяются в сейсмограммы. По информационным каналам данные со всех точек наблюдения отправляются в единый центр, который называется сейсмической станцией. Здесь полученная информация объединяется, обрабатывается, визуализируется и сохраняется на устройствах памяти.
Следующим, и наиболее важным, этапом является правильная интерпретация полученных результатов проведения сейсморазведки. Сейсмограммы содержат множество внешних шумов, которые затрудняют выделение полезных волн, которые несут полезную информацию. Для выделения полезной информации из первичных сейсмограмм используются современные компьютерные программы, которые в автоматическом режиме отсеивают большинство шумов и помех, оставляя только полезную информацию. В итоге, ученые получают глубинный разрез исследуемой области, который должны правильно истолковать в геологическом плане.
По заранее известным признакам на таких разрезах определяются аномальные участки, в которых с большой долей вероятности могут находиться полезные ископаемые.
При помощи полученных данных сейсморазведки геологи решают следующие задачи:
Морская сейсморазведка
Если на суше в качестве источника возбуждения используют взрывы и удары, то при морской сейсморазведке для этих целей применяют пневматические или электроискровые источники, а для приема сигнала – пьезоэлектрические сейсмические косы.
Морская сейсморазведка проводится специальными судами, оборудованными соответствующей специализированной сейсмоаппаратурой, а также навигационными устройствами, позволяющими непрерывно и точно проводить мониторинг местоположения судна.
К достоинствам морской сейсморазведки можно отнести относительную дешевизну проведения работ по сравнению с наземной сейсморазведкой. Современные технологии позволяют проводить морскую сейсморазведку на любых глубинах шельфовой зоны.
Из недостатков морской сейсморазведки можно выделить отсутствие надежной методики выделения опорных сейсмогоризонтов, что отрицательно влияет на точность определения глубины залегания исследуемых горизонтов.
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%.
Суть, необходимость и интересные факты о сейсморазведке
Сейсморазведка – это геофизический метод исследования строения земной коры и разведки полезных ископаемых, основанный на изучении распространения упругих волн, возбуждаемых взрывами или невзрывными источниками сейсмических колебаний. После отражения от глубинных границ волны возвращаются к земной поверхности, где регистрируются сейсмоприемниками. Пласты горных пород разделяются между собой границами различной формы, причем состав горных пород и их насыщение углеводородами могут изменяться от точки к точке. Поэтому время прихода к земной поверхности волн, отраженных от сейсмических границ, и их параметры изменяются. Обработка сигналов отраженных волн позволяет сформировать в памяти компьютера образ глубинных геологических объектов. Фрагменты этого образа изображаются на экране монитора и интерпретируются геологами на предмет подготовки объекта, перспективного для бурения.
Можно ли было бы обойтись нефтяникам без сейсморазведки? Вполне. Но при этом местоположение скважины пришлось бы задавать вслепую. По существу так когда-то и делали, расплачиваясь в случае неудачи огромными затратами на бурение «сухих» скважин. Кстати, бурение одной скважины на участке среднего размера стоит сейчас около миллиона долларов, что соизмеримо с затратами на сейсморазведку, покрывающую исследуемый перспективный участок. Важно отметить, что месторождение обычно не представляет собой пласт, равномерно пропитанный углеводородами. Нефть, как правило, скапливается в отдельных местах, не обязательно повышенных, определить возможное местоположение которых и позволяет сейсморазведка. К примеру, если залежь нефти приурочена к заполненному песчаником древнему руслу погребенной под толщей пород реки, то оно может иметь настолько прихотливую форму, что бурение скважин «наобум», без определения местоположения этого русла при помощи сейсморазведки, может оказаться вообще бессмысленным. Другой пример – это такие малоразмерные объекты, как погребённые рифы. Применение сейсморазведки понижает эксплуатационный риск при подготовке бурения, обеспечивая в отдельных случаях успех, оцениваемый выше 75%.
Реальны ли волны, используемые в сейсморазведке?
Основы сейсморазведки заложены были славной когортой выдающихся отечественных геофизиков школы академика Г.А. Гамбурцева, всегда опиравшейся на органическое сочетание эксперимента и теоретических разработок. Его учебник под названием «Основы сейсморазведки», переизданный полвека назад, десятилетиями использовался в вузах страны и подпитывал идеями отечественную науку о Земле. Дальнейшее развитие отечественная сейсморазведка методом отраженных волн получила в работах академика Н.Н.Пузырева, пришедшего в науку из производства и затем много лет по праву являвшегося общепризнанным научным лидером в сейсморазведочных исследованиях. Его книга «Интерпретация данных сейсморазведки методом отраженных волн», выпущенная так же полвека назад, до недавнего времени была настольной книгой производственников, работавших в полевых партиях. Ссылка на «синюю книгу» (она была выпущена в синем переплете) моментально снимала любые сомнения в добротности результатов и компетентности специалиста, исполнителя работ.
Выгодна ли сейсморазведка нефтяникам?
По некоторым данным, на каждый доллар вложений в объемную сейсморазведку, проведенную на 10 месторождениях в Западной Сибири, получена прибыль, равная 2,5 доллара. Зарубежные компании приводят еще более убедительные примеры. Так, затраты компании АМОКО в среднем на каждый из 115 объектов составили 2,5 млн долларов при экономическом эффекте, равном 9,5 млн долларов. Помимо экономии затрат на непродуктивное бурение, применение сейсморазведки позволяет добиться прироста запасов. В настоящее время это крайне актуально, особенно в России, в связи с тем, что «проедание» нефти из промышленных месторождений, открытых еще в советское время, в значительной степени не компенсируется подготовкой к бурению новых месторождений.
Новейшее направление сейсморазведки – это сейсмический мониторинг, при котором исследования на месторождении проводятся многократно с последующим сопоставлением результатов, полученных в разное время. Такие исследования помогают бережно и планомерно расходовать природные запасы, а также беречь окружающую среду от ущерба, обусловленного неоправданно высокой скоростью извлечения нефти из резервуара. Такая ситуация при нынешнем подчас прямо-таки хищническом отношении к запасам является, к сожалению, нередкой. Избавление пользователей недр от психологии временщиков назрело давно.
Стремление российских нефтяных компаний проводить работы с минимальным риском обусловило резкое возрастание объемов планируемой объемной сейсморазведки (почти вдвое!), начиная с 2005 года.
по материалам с сайта scepsis.net
© 2021, ГеоТехРешения,
Ростов-на-Дону
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%.