Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Лекция 8 Сейсморазведка (часть 2) - презентация

1 Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Лекция 8 Сейсморазведка (часть 2)

2 Метод отраженных волн Это основной метод, которым отрабатываются основные объемы сейсморазведочных работ. Главная сфера применения – поиски, разведки и контроль эксплуатации месторождений углеводородов (газ, нефть, конденсат). Помимо исследований УВ применяется в региональных исследованиях глубинного строения земной коры и в исследовании рудных районов. Имеет применение в инженерной геологии (т.н. малоглубинная сейсморазведка). Характеризуется высочайшим в геофизике уровнем развития технической базы и технологии.

3 Прямая задача сейсморазведки Двухслойный разрез с одной отражающей горизонтальной границей. Скорости слоев V 1 и V 2 ; глубина отражающей границы – h. Если на границе то образуется отраженная волна. Формула годографа (графика зависимости времени прихода отраженной волны от расстояния) определяется расчетом: Годограф имеет форму гиперболы, ось которой параллельна оси t. Гипербола асимптотически приближается к линии годографа прямой волны.

4 Прямая задача сейсморазведки Двухслойный разрез с одной отражающей наклонной границей. Скорости слоев –V 1 и V 2 ; расстояние по нормали от ПВ до отражающей границы – h; угол наклона границы -. Если на границе то образуется отраженная волна. Формула годографа определяется формулой: Гипербола, ось которой смещена относительно ПВ на расстояние 2hsin Характерные точки: t 0 =2h/V 1 ; t m =2hcos /V 1 ; x m =2hsin

5 Сейсмограммы На сеймограммах записи отнесены ко времени регистрации t. Точки разреза не в равном положении: под источником возбуждения УВ – это h=Vxt; в других точках сигнал запаздывает за счет того, что источник и приемник разнесены и трасса луча становится больше. Первые вступления – прямые волны. Отражения от границ (субгоризонтальных) имеют характерную гиперболическую форму. Поздние вступления – шум. Отраженные волны формируются на всеех протяженных слоях со скачками акустической жесткости и углами наклона менее Приведенное выше уравнение годографа для двухслойного разреза справедливо и для разрезов, в которых покрывающая отражающий слой толща сложена различным количеством слоев с постоянными и меняющимися скоростями V. При выполнении расчетов в формуле значение V 1 следует заменить на V ср в покрывающей среде.

6 Методика проведения сейсморазведки МОВ Методика проведения полевых наблюдений должна обеспечивать уверенное прослеживание отражающих границ. Непрерывное сейсмическое профилирование – система наблюдений, обеспечивающая непрерывность изучения сейсмических границ: Сейсмоприемники (СП) устанавливаются симметрично относительно источника. -Источник –О 3 ; наблюдения –О 2 -О 4. -Источник О 4 ; наблюдения – О 3 -О 5. -Источник О 2 ; наблюдения – О 1 -О 3.

7 Методика проведения сейсморазведки МОВ В сложных условиях с каждого источника отрабатывается двойной интервал по обоим направлениям. Сейсмоприемники (СП) устанавливаются симметрично относительно источника. Источник –О 3 ; наблюдения –О 1 -О 5. Источник О 4 ; наблюдения – О 2 -О 6.

8 Обозначения расстановки При отработке профиля МОВ-ОГТ «Уралсейс» была использована встречно- фланговая система наблюдений. При работе со взрывным источником – 6-ти кратное перекрытие; с вибрационным источником – 60-ти кратное перекрытие.

9 Методика проведения сейсморазведки МОВ Метод общей глубинной точки (МОВ0-ОГТ, МОГТ). Сущность МОГТ – профилирование по системе многократных перекрытий, при которой источник и приемник симметрично разносятся от центра установки, расположенной над изучаемым отражающим элементом («общей глубинной точкой). Если просуммировать полученные сейсмограммы, то отражения от одной и той же границы усиливаются. По данным суммарной сейсмограммы можно определить время вступления ОВ и построить годограф ОГТ, обработка которого аналогична МОВ.

10 Интерпретация данных МОВ Интерпретация сводится к определению глубины залегания отражающей границы (h), угла ее наклона и скорости УВ в покрывающей среде (V). Для определения скорости используются способы определения «эффективной скорости» V эф, мало отличающейся от V ср. Более точные способы – данные измерений в скважинах или данные интерпретации преломленных волн. Способы построения границ по годографам. В результате сопоставления V эф и V ср, по данным скважинных наблюдений или КМПВ строят график зависимости V ср от t 0, который используют при интерпретации данных сейсморазведки данного района. Способ t 0 Если имеется несколько ПВ (несколько годографов) можно построить отражающую границу как огибающую к окружностям с радиусами h, проведенными из соответствующих ПВ.

11 Интерпретация данных МОВ Способ засечек На профиле выбирается 3-5 точек. Из них проводятся засечки с радиусом R=V ср * t. Засечки, пересекаясь в одной точке, дают положение мнимого ПВ, а отражающая граница располагается в середине засечек перпендикулярно ОО 1. Существует множество способов и алгоритмов интерпретации данных МОВ.

12 Построение временных разрезов Временной разрез – определенным образом подобранные и преобразованные сейсмограммы, на которых записи отнесены к нулевому времени t 0, вместо обычного времени регистрации. При многоканальной записи для получения временных разрезов сейсмограммы преобразуются следующим образом: 1. В каждый канал вводится т.н. «кинематическая поправка», полученная из ф-лы годографа над двухслойной средой 2. Значение t 0 (x/2) относится к середине расстояния между пунктами возбуждения и приема. Т.е. для пункта x/2 определяется время, которое могло бы быть измерено, если бы над ней находился пункт возбуждения.

13 Построение временных разрезов Фактически пакеты волн, имеющие на сейсмограммах вид гипербол, выпрямляются. Наибольшая точность у разрезов МОВ-ОГТ,т.к. благодаря сложению сигналов происходит ослабление кратных волн и волн-помех. Если V ср не изменяется вдоль профиля, то линия t 0 может быть сопоставлена с отражающей границей. Если мы знаем V ср в вертикальном сечении, то мы можем временной разрез перестроить в глубинный. Разрез, полученный в результате построения отражающих площадок по линейным годографам – сейсмический разрез.

14 Динамические характеристики сейсмических волн Анализ динамических характеристик сейсмических волн (амплитуда, частота и др. х-ки сигнала) обеспечивает построение: - разреза квазиакустичесткой жесткости (А-разрез) строится по амплитудным характеристикам отраженных сигналов. - параметра квазипоглощения является функцией частоты принимаемого сигнала и используется для выявления зон высокой и низкой консолидации горных пород, зон высокого поглощения. - разрезы средней и интервальной скоростей характеризуют петроплотностные различия крупных блоков. Их геологическая эффективность невысока. Эффективная скорость дает лишь опосредованное представление о смене геологической ситуации.

15 Сейсморазведка МОВ, МОВ-ОГТ – главный геофизический метод поисков, разведки и эксплуатации месторождений углеводородов

16 Простейшие модели нефтегазоносных структур Нефть из нефтематеринской породы перемещается в пористые породы (резервуар) в результате первичной миграции. В пределах резервуара нефть перемещается в ловушку – вторичная миграция. Наиболее распространенный тип ловушек – антиклинали. Зональность залежи УВ – внизу нефть, выше –газ. Нефтяные бассейны, приуроченные к одной структуре – поле. Размеры поля – от 5 до 3000 км 2. Поле размером 25 км2 может содержать млн.тонн. Бассейны - от 0.5 км2 до n100 км2 с вертик. размером от n10м до n100 м. Обычно располагаются на глубинах от 0.5 до 3 км. Более 6 км-редко.

17 Разрез МОВ-ОГТ осадочного бассейна На разрезе уверенно прослеживаются сейсмостратиграфические горизонты, изучение которых позволяет оценить морфологию всего осадочного бассейна, выделить синклинальные и антиклинальные структуры, наметить стратиграфические несогласия, разрывные нарушения.

18 Применение сейсморазведки Когда бассейн обнаружен – КМПВ и МОВ – определение глубины бассейна. Главная фаза – выделение структур ловушек. Раньше использовались профильные работы В настоящее время 3D c использованием систем параллельных профилей с шагом около 100 м. Ставится только на перспективных площадях.

19 Необходимость сгущения сети наблюдений МОВ

20 3D-сейсморазведка МОВ-ОГТ Трехмерные (3D) модели перспективных площадей выполняются c использованием систем параллельных профилей с шагом около 100 м. 3D сейсмическая модель, представленная на рисунке, показывает распределение в в пределах нефтяного поля Forties field (Северное море) пористости пород (от 0 до 30%).

21 Проявление контактов нефти и воды на разрезе МОВ Разрез показывает наличие рефлектора, обусловленного контактом вода-нефть (выделяется чисто горизонтальным положением).

22 Использование МОВ-ОГТ для мониторинга извлечения УВ

23 Сейсморазведка МОВ, МОВ-ОГТ – в исследованиях глубинного строения земной коры

24 Новый этап исследований глубинного строения литосферы Современный этап региональных глубинных исследований характеризуется резким переходом от ГСЗ-МОВЗ к МОВ-ОГТ

25 Структура поля Поле отражателей характеризуется: - фрагментарностью отражателей, отсутствием протяженных субгоризонтальных границ (реперных горизонтов), которые можно было бы напрямую сопоставлять с границами, прослеживаемыми в ГСЗ; - наличием латеральных и вертикальных неоднородностей поля отражателей, чередованием прозрачных, полупрозрачных зон с участками с многочисленными отражающими фрагментами.

26 Разрез верхней коры - Наиболее геологически- информативная структура поля, проявляющаяся в виде пакетов коротких субгоризонтальных и слабонаклонных отражателей отмечается в верхней части коры. Их инфраструктура отражает проявления складчатых разрывных деформаций, отдельных геологических тел.

27 Процедура суммирования и генерализации оптических изображений Эффективным методическим приемом геологической интерпретации данных МОВ-ОГТ являются процедуры суммирования и генерализации оптических изображений, построением разрезов в показателях отражательной способности (reflectivity в англоязычной литературе). На таких моделях сложная картина распределения отражающих элементов проявляется в виде сложного радиально-зонального распределения сейсмически прозрачных и гетерогенных областей. На них более контрастно выделяются блоки (палеоплиты) с древней архейской корой и разделяющие их межплитные шовные, появляются дополнительные аргументы для систематизации и прослеживания на глубину разрывных нарушений. В этом выражении выделяются два типа объектов: области стационарности расчетных геофизических параметров, отвечающие блокам (палеоплитам) с древней континентальной корой и разделяющие их градиентные зоны, маркирующие положение глубинных межплитных швов

28 Интерпетационный разрез земной коры по данным МОВ-ОГТ (профиль Уралсейс). Геолого-геофизическими исследованиями вдоль серии профилей глубинного МОВ-ОГТ установлено: - Разрезы палеоплит характеризуются закономерным чередованием в радиальном измерении высокоотражательных и сейсмически прозрачных зоны. Индивидуальный характер этой расслоенности в разных блоках, и его смена является индикатором положения межблоковых швов; - Для верхней - средней коры блоков (палеоплит) характерно повсеместное проявление пакетов наклонных дугообразных отражающих границ, а также линеаментов смещения субгоризонтальных пакетов отражателей, которые в приповерхностной зоне хорошо увязываются с геологически закартированными разрывными нарушениями. Главные надвиговые структуры имеют листрическую морфологию с широким спектром углов падения в разрезе вулканогенно-осадочного складчатого слоя и выполаживанием плоскостей сместителей в верхней – средней коре. - Глубинное - литосферное заложение межплитных структур, их, в общем случае, клинообразной морфология в разрезе верхней коры части и пологое погружение узких глубинных каналов. Анализ морфологии, выделенных на разрезах «рефлективности» высокоотражательных пачек, в комплексе с данными интерпретации потенциальных геофизических полей позволяет оценить положение и морфологию этих тектонических границ.

29 Фрагмент разреза МОВ-ОГТ по линии профиля «Усть-Пинега-Мезень» На разрезе уверенно выделяется структура асимметричного грабена –авлакогена Мезенской синеклизы.