Реферат: Математическое моделирование в сейсморазведке

Лекция 1

/>Введение

Метод математическогомоделирования получил распространение в сейсморазведке примерно с середины 60-хгодов. Использование синтетичес­ких сейсмограмм (СС), являвшихся результатомрешения одномерной динамической задачи, имело следующий цели:

·    анализ процесса формирования поля отраженных волн в тонкослоистойсреде;

·    оценку роли многократных волн в этом поле;

·    определение сейсмических эффектов, обусловленных изменениемлитологии или углеводородосодержания и др.

В целом это позволило получить важныедля практики интерпретации выводы о том, какие особенности и признаки нужноискать на реальной сейсмозаписи при изучении того или иного геологическогообъекта.

Переход к двумерномусейсмическому моделированию, т. е. к исполь­зованию синтетических временныхразрезов (СВР), означал не просто увеличение количества синтезируемых трасс, акачественно новый уровень реализации метода моделирования. Речь идет об открывшейсявозмож­ности применения математического моделирования непосредственно впроцессе интерпретации данных сейсмических наблюдений

К началу 80-х годов сложиласьследующая классификация видов сейсмомоделирования.

1.   Структурное моделирование. Обычно такое моделирование осуществ­ляется путем прослеживаниялучей, что позволяет воспроизвести истинный путь сейсмических волн припересечении границ напластований, установить точную связь между временем и глубинойи понять причины своеобразного отображения определенных структурных форм навременном разрезе. С по­мощью структурного моделирования могут производитьсяоценка и учет влияния вышележащих толщ на кинематику сейсмических волн винтересую­щем (перспективном) диапазоне времен или глубин при решении страти­графическихзадач.

2.   Стратиграфическое моделирование. Первоначально применялось с целью получить оценку влияниязалежей нефти и газа, выклинивающихся слоев, зон литолого-фациального замещенияи других неоднородностей на такие характеристики сейсмической записи, какизменение амплитуд, искажение вышезалегающих горизонтов, изменение полярности,понижение скорости, наличие и расположение дифрагированных волн. Структурныеформы здесь менее важны, а упругие параметры горных пород, наоборот, являютсяочень важными и решающими. В последнее время стратиграфическое моделированиеуспешно применяется для обнаружения и подтверждения залежей углеводородов,определения литологии пород, связанных с этими залежами, границ распространениязалежей и др.

3.   Моделирование сейсмическихскоростей. Вначале такое моделирова­ниеполучило распространение в связи с необходимостью оценки влияния кривизныотражающих и промежуточных границ и локальных неоднородностей на полесейсмических скоростей или, другими словами, для анализа отклонений параметра VОГТреальных скоростей в среде. Впоследствии были осуществлены удачные опытыиспользования этого вида моделирова­ния в качестве основы в методах решенияобратных кинематических задач для многослойных сред с криволинейными границамираздела и с градиен­тами скоростей в слоях.

Кроме того, двумерноесейсмомоделирование стало эффективно исполь­зоваться и на этапе обработкисейсмической информации для решения таких задач, как:

·    расчет статических и кинематических поправок в условияхнеоднородностей в верхней части разреза,

·    тестирование новых программно-алгоритмических средств,

·    синтез оптимальных графов обработки.

/>Глава 1.  Общие принципыинтерпретации данных сейсморазведки на основе математического моделирования/>Раздел 1.1. Системный анализ проблемы интерпретации данных сейсмических наблюдений

В соответствии сметодологическим принципом системного подхода представим объект нашего изучения(процесс интерпретации данных сей­смических наблюдений) в виде целостнойсистемы взаимодействующих эле­ментов (верхняя часть рис. 1, а).

Будем называть интерпретациейданных сейсмических наблюдений про­цесс построения сейсмогеологическоймодели, которая не противоречит имеющейся априорной информации (наблюденномуволновому полю, данным промысловой геофизики, геологической информации) и опытугео­физика-интерпретатора. Из этого определения следует несколько важныхметодологических выводов:

1)   процесс интерпретации являетсяцеленаправленным и поэтому должен быть управляемым;

2)   в процессе интерпретации необходимосопоставлять имеющуюся в данный момент сейсмогеологическую модель с априорнымиданными (в первую очередь с наблюденным волновым полем) на предмет анализа ихпротиворечивости и нахождения способов ее устранения;

3)   ввиду невозможности непосредственногосопоставления таких разно­родных объектов, как сейсмогеологическая модель инаблюденное волно­вое поле, в процессе интерпретации необходимо решать прямуюзадачу, т.е. вычислять волновое поле по сейсмогеологической модели.

Таким обра­зом, математическоемоделирование становится неотъемлемой частью технологии интерпретации.

Конкретизируя схему рис. 1,а,получаем схему интерпретации данных сейсморазведки на основе математическогомоделирования, представлен­ную на рис. 1,б. Она включает операциишести уровней.

I уровень – получение исходной информации в результатегеофизи­ческих измерений и сбора априорных геологических данных.

II уровень – обработка и анализ указанной информации с различ­нымицелями. Полевые данные сейсморазведки обрабатываются в целях получения

—  годографов;

§ горизонтальных спектров скоростей или графи­ков VОГТ;

—  окончатель­ного временного разреза, который должен содержатьминимум помех и искажений и максимум объективной информации о строении среды.

Данные промысловой геофизикиобрабатываются главным образом для получения эффективной по сейсми­ческимкритериям одномерной сейсмической модели. Наконец, важнейшую роль, определяющуювпоследствии все решения геофизика-интерпретатора, играет предварительновыработанная гипотеза о строении разреза, не про­тиворечащая имеющимсягеологическим представлениям.

III уровень состоит в создании исходной для итеративного процес­саинтерпретации двумерной сейсмогеологической модели или модели нулевогоприближения. Эта операция в принципе неформальна и требует максимальногоиспользования всей доступной информации I и II уровней. На этом же уровне производитсявыбор импульса, моделирующего сейсми­ческий сигнал (моделирование сейсмическогосигнала).

На IV уровне дляполучения модельных аналогов промежуточных и окончательных результатов обработкиполевых данных сейсморазведки решаются прямые задачи сейсморазведки.

V уровень – операции сравнения промежуточных и окончательныхрезультатов обработки с их модельными аналогами, имеющие целью коли­чественнуюоценку сходства между ними.

VI уровень врассматриваемой схеме представляют процессы принятий по коррекции параметров вобщем случае всех операций уровней II–V. В частности, при наименее «глубокой» обратнойсвязи корректируются параметры сейсмомоделирования, т. е. сейсмогеологическаямодель и модель импульса падающей волны. Исходными данными для принятия такихрешении являются оценки сходства («рассогласования»), полу­чаемые науровне V.

/>Раздел 1.2.  Теоретические вопросы автоматизированной интерпретацииданных сейсморазведки

Лекция 2

Таблица1. Влияние параметров двумерного сейсмомоделирования
на характеристики отражений

Кинематические и
динами­ческие характеристики отражений

Параметры

А. Определяемые по отдельным трассам синтетического временного разреза

1.   Время отражения

1.  Локальные мощности пластов вышележащей толщи

2.  Локальные скорости в пластах вышележащей толщи

3.  Геометрия отражающей и промежуточных границ

2.   Амплитуда отражения

1.  Дифференциация скоростей и плотностей соседних слоев

2.  Мощности слоев

3.  Количество слоев, участвующих в формировании отражен­ной волны

4.  Геометрия отражающей и промежуточных границ

5.  Частота исходного сигнала

3.   Преобладающая частота отражения

1.  Частота исходного сигнала

2.  Мощности слоев

3.  Количество слоев, участвующих в формировании отражен­ной волны

4.  Величины частотно-зависимого коэффициента поглощения

4.   Полярность отражения

1.  Полярность исходного сигнала

2.  Порядок чередования слоев

3.  Тип насыщающего флюида

5.   Форма отражения:

а)   длительность волны, выраженная ко­ли­че­ством фаз

1.  Количество слоев, участвующих в формировании отражен­ной волны

2.  Мощности слоев

3.  Ширина спектра исходного сигнала

4.  Частота исходного сигнала

б)   соотношение ампли­туд экстремумов (форма оги­ба­ю­щей)

1.  Форма огибающей исходного сигнала

2.  Количество слоев, участвующих в формировании отражен­ной волны

3.  Дифференциация скоростей и плотностей соседних слоев

4.  Мощности слоев

Б. Определяемые по синтетическому временному разрезу

6. Поведение линий t0

1.  Геометрия отражающей и промежуточных границ

2.  Скорости и величины их градиентов в пластах вышележа­щей толщи

3.  Мощности пластов вышележащей толщи

7.   Интерференция

а)   изменение времени между соседними фазами отражения

1.  Градиент изменения мощностей слоев, участвующих в формировании отраженной волны

2.  Градиент изменения скоростей слоев, участвующих в формировании отраженной волны

б)   изменения амплиту­ды отдельных фаз отражения (измене­ние формы огибаю­щей)

1.  Градиент изменения плотностей слоев, участвующих в формировании отраженной волны

2.  Криволинейность границ, участвующих в формировании отраженной волны

8.   Когерентность

1.  Градиент изменения мощностей слоев, участвующих в формировании отраженной волны

2.  Градиент изменения скоростей слоев, участвующих в фор­мировании отраженной волны

3.  Градиент изменения плотностей слоев, участвующих в формировании отраженной волны

4.  Криволинейность границ, участвующих в формировании отраженной волны

9.   Расположение и интенсивность дифрагирован­ных волн

1.  Наличие и местоположение объектов дифракции (точки выклинивания, примыкания; тектонические нарушения; резкие перегибы слоев, радиус кривизны которых меньше длины волны; участки резкого изменения пластовых пара­метров и т. п.)

2.  Дифференциация скоростей и плотностей в дифрагирующих телах и вмещающих породах

/>Глава 2.  Способы построениясейсмических моделей геологических сред

Предметом нашего рассмотренияявляются волновые поля, образую­щиеся в многослойных средах в случае примененияисточника, возбуж­дающего преимущественно продольные волны, наблюдения отраженныхволн при достаточно малых углах падения на границы раздела и регистра­циитолько вертикальных компонент смещения. При моделировании таких волновых полейдостаточно задавать в слоях модели следующие пара­метры: скорость продольныхволн Vp, плотность s и коэффициент погло­щенияпродольных волн ap. Поле продольных отраженных волн будет определяться в этомслучае только данными параметрами, а распределение параметров поперечных волнне будет играть существенной роли. Вслед­ствие допущения о малых углах паденияволны на границы раздела анизо­тропия скоростей также не учитывается.

В большинстве случаев дляпостроения двумерных моделей использует­ся информация двух видов: высокоточная,но разреженная по площади геолого-геофизическая информация по разведочным скважинами менее точная, но существенно более плотная сейсмическая информация междускважинами. Первая позволяет получить достоверные оценки физических свойствразреза в отдельных точках, т. е. построить одномерные модели. С помощью второйинформации осуществляется переход к двумерным моделям.

/>Раздел 2.1.  Построение одномерныхмоделей

Исходная информация, т. е.значения детальных скоростей и плотностей, для построения одномерныхтонкослоистых моделей может быть получена несколькими способами:

1.   По данным акустического (АК),гамма-гамма (ГГК) или гравита­ционного каротажей после соответствующей ихобработки; обработка АК обычно включает процедуры вычисления скоростей с учетомкавернометрии, коррекции полученных скоростей по сейсмическому каротажу (СК),осреднения и др.; ГГК дает сразу плотность, поэтому обработка его заключаетсятолько в осреднении.

2.   При отсутствии АК или ГГК, а также принизком их качестве акусти­ческие свойства разреза прогнозируются сиспользованием других широко рас­пространенных промыслово-геофизическиххарактеристик: кажущегося сопротивления (rk), интенсивности первичного (ГК) и вторичного (НГК)гамма-излучения и др.

3.   Для приближенного задания акустическихпараметров тонких слоев иногда используются нормальные или обобщенныезависимости скорости и плотности от глубины для пород различной литологии.

Кроме того, информация одетальном распределении скоростей и плот­ностей в разрезе может быть полученапо данным изучения керна, однако эти данные следует использовать только в техслучаях, если измерения про­водились в условиях, близких к пластовым.

Из перечисленных способов предпочтениеследует отдать использованию данных АК и ГГК.

Осреднение данных АК и ГГК

Большое количество данных АК,накоп­ленное к настоящему времени, подт­верждает представления о тонкослоистойструктуре реального скорост­ного разреза. Практически все осадочные породы, заредким иск­лючением (чистая соль, лед), имеют тонкослоистую структуру с той илииной степенью скоростной дифференциации.

Исходные непрерывные скоростныеи плотностные разрезы, характеризующиеся высокой детальностью, не могут бытьприняты в качестве одномерных моделей, по которым в дальнейшем предстоит построитьдвумерную модель. Тем или иным спосо­бом производится их осреднение ипостроение максимально упрощенной од­нородно-слоистой (или тонкослоистой)модели среды. Такая модель представляется в виде серии тонких однородных пластов,разделенных гра­ницами первого рода. При построении тонкослоистых моделей предпола­гается,что акустическая неоднородность, обусловленная внутренней измен­чивостью породпласта, незначительна по сравнению с межпластовой акусти­ческойнеоднородностью, связанной с изменением литологии или типа насыщения.

Способ осреднения с порогом. Применение его позволяет получить тонкослоистую модель ввиде серии однородных слоев большей мощности по сравнению с исходным разрезом.Все границы в модели представляются границами первого рода. Сущ­ность алгоритмаосреднения в данном способе заключается в том, что по заданным DV – величине значимойскоростной дифференциации и Dqmin – минимальной временноймощности слоев из разреза исключаются тонкие слои, время пробега в которых dti < Dqmin, объединяются слои с номера­ми i и i-1, еслиразница скоростей в них удовлетворяет условию

|Vi–Vi–1| £ DV

Значение скорости в объединенномслое вычисляется как среднее из Vi и Vi-1. Пороговое значение скачка скорости DV может быть различным для разных частей разреза.

Изменяя DV, можно менять числослоев в модели N, так как оно тем меньше, чем больше DV. Это может быть использовано для автоматическо­го поискамоделей с числом слоев, находящихся в заданных пределах Nmin – Nmax.

/>Раздел 2.2.  Построение двумерных моделей

Рассмотрим методику построениядвумерных сейсмогеологических мо­делей, представляющих собой комбинациютолстослоистых толщ (покры­вающей и подстилающей) и собственно моделируемогоинтервала в виде совокупности тонких слоев. Чтобы условия интерференции волн наверх­ней и нижней границах моделируемого интервала не отличались от реаль­ных,необходимо этот интервал расширить вверх и вниз на величину не менее l(длина волны). Пример комбинированной модели представлен на рис. 8,д.

Такие модели используются, какправило, при решении стратиграфи­ческих задач, в которых объектами исследованиямогут быть зоны выклинивания и фациального замещения, залежи углеводородов идр. При этом моделируемый интервал должен совпадать с объектом исследований.Желательно, чтобы в пределах моделируемого профиля имелось две-три опорныеточки, в которых по данным глубоких скважин заданы одно­мерные модели. Когда напрофиле или вблизи него нет глубоких скважин, то в принципе возможно построениедостаточно детальных моделей только по данным сейсморазведки.

Выбор комбинированного типамоделей для описания способов построе­ния самых разнообразных в целевомотношении двумерных моделей оправдан тем, что:

·    во-первых, такая модель получила наибольшее рас­пространение впрактике моделирования и,

·    во-вторых, излагаемые ниже способы пригодны как для построениятолстослоистых моделей (используемых при решении прямых и обратныхкинематических задач), так и для построения тонкослоистых моделей по всемуразрезу (используемых при решении прямых и обратных динамических задач).

Однако на практике последниестроятся очень редко из-за край­ней трудоемкости построения таких моделей вдвумерном варианте. Поэтому тонкими слоями задается ограниченный интервал, т.е. и в этом случае приходится иметь дело с комбинированной моделью.

При построении покрывающейтолстослоистой части комбинированной модели, как правило, используетсятрадиционный сейсмический разрез. При этом желаемым является условие: формаграниц и значения скоростей в пластах должны быть такими, чтобы сохранялиськинематические годо­графы основных отраженных волн, а границам приписаны те коэффициентыотражения, которые получаются при расчетах с учетом их тонкослоистой структурыпри определенной форме волны. В некоторых случаях по­крывающая толща можетзадаваться в виде одного или двух пластов с эффективными параметрами или сискусственно подбираемыми скоростями и толщинами, при которых совпадали бывремена отражений на синте­тическом и реальном временных разрезах в пределахмоделируемого интер­вала

/>§ 2.2.1.  Построение модели по данным бурения

При отсутствии данныхсейсморазведки, т. е. в задачах предварительной оценки сейсмических аномалий,обусловленных особенностями геологического строения разреза (нефтегазоносность,фациальные замещения, выклинивания и др.), двумерные модели наиболее простостроятся путем линейной интерполяции свойств среды и положения границ в областимежду разведочными скважинами.

Метод линейной интерполяциидостаточно точен в том случае, если период изменений используемых длямоделирования геолого-геофизических характеристик больше расстояния междускважинами. В подавляющем большинстве случаев это условие не выполняется, илинейная интерполяция является лишь наиболее простым решением из множества вариантовувязки одномерных моделей по соседним скважинам.

/>Лекция 3

§ 2.2.2.   Построениемоделей по данным бурения и сейсморазведки

Наличие сейсмических временныхразрезов позволяет отказаться от линейной интерполяции и осуществить построениемодели с помощью следующих приемов:

1.    Производитсятщательная стратиграфическая привязка отраженных волн в точках глубокихскважин, причем наиболее надежная привязка осуществляется по временному разрезу,в который «врезаны» диаграммы скорости по АК в масштабе двойноговремени и синтетические сейсмограммы.

2.   На сейсмическом разрезе границы путемпарал­лельного переноса точно совмещаются в точках расположения скважин с темигеологическими границами, которые определены в результате стра­тиграфическойпривязки (см. п. 1) как доминирующие при формировании отраженной волны. Если покакой-либо скважине получается невязка, то она «разбрасывается» полинейному закону в глубины сейсмической грани­цы между скважинами.

3.   На полученный в результате такойкоррекции сейсмический разрез, который можно назвать базисной толстослоистоймоделью, в точках рас­положения скважин наносятся тонкослоистые модели, соответствующиемоделируемому интервалу. В пределах моделируемого интервала про­водятся границыотдельных литологически однородных тонких слоев. При этом в зависимости отпредполагаемой степени сложности двумерной модели подходы к ее построению могутбыть различными. В зонах выдер­жанной корреляции сейсмических данных, которые,как правило, соответ­ствуют согласному или близкому к нему залеганию пород, этиграницы проводятся так, чтобы они соединяли отметки по скважинам и были парал­лельнысейсмическим границам между скважинами. Участки изменений сейсмических данных(схождение осей синфазности, изменения формы и интенсивностей колебаний,разрывы в корреляции) тщательно анализи­руются и с учетом данных по скважинамзадаются возможные модели изменений мощности слоев, литолого-фациальныхзамещений, появления углеводородов и др. Нередки случаи, когда в пределаходного модели­руемого интервала встречаются участки различной сложности.

4.   Задаются упругие параметры (скорости иплотности) во всех слоях модели, при этом в точках между скважинами этипараметры находятся путем линейной интерполяции значений, полученных ранее впроцессе формирования одномерных моделей в точках расположения скважин.

/>§ 2.2.3.  Построение моделей по данным сейсморазведки

Если на профиле нет скважин, томодель может быть построена только по сейсмическим дан­ным. В этом случаецелесообразно применять такие процедуры.

1.   На основе кинематической интерпретациивременного разреза строит­ся базисная толстослоистая модель. Используемые приэтом средние и плас­товые скорости берутся из данных скоростного анализа, а вусловиях Волго-Уральской провинции – чаще из интерполированных или экстрапо­лированныхсейсмокаротажных данных.

2.   Интервал временного разреза,соответствующий моделируемому объекту, преобразуется во временной разрезволновых сопротивлений по методике псевдоакустического каротажа (ПАК).

3.   В ряде точек профиля строятсяодномерные модели волновых сопро­тивлений. Затем от волновых сопротивлений сиспользованием формулы s =аVb, где s –плотность, V – скорость, переходят к оцен­кам скорости и плотности.Полученные таким способом одномерные мо­дели скорости целесообразно проверятьна соответствие со значениями пластовых скоростей, взятыми из интерполированныхили экстраполиро­ванных сейсмокаротажных данных.

4.   Одномерные тонкослоистые моделинаносятся на базисную толсто-слоистую модель, после чего, так же как и впредыдущем параграфе, строится комбинированная двумерная модель.

Необходимо отметить, что из-заиспользования только сейсмических данных, имеющих ограниченный частотныйдиапазон, тонкослоистую часть комбинированной модели следует рассматривать какэффективную сейсмическую модель.

Если полученные по описаннымвыше методикам двумерные модели предполагается использовать для интерпретации витеративном режиме, то их целесообразно называть моделями нулевого приближения(моделями 0-приближения).

/>§ 2.2.4.  Влияние нефтегазонасыщенности на упругие свойства пород

Сведения об изменении упругихсвойств (скорости и плотности) пород-коллекторов в зависимости от типанасыщающего флюида можно получить прямым измерением в скважинах, расположенныхв контуре залежи и за контуром, изучением керна при различном его насыщении,путем теоретических расчетов.

Прямые измерения в скважинах спомощью сейсмического просвечи­вания и СК выполнены в ограниченном объеме иполученные результаты не всегда достаточно точны. Обобщение данных показывает,что в нефтенасыщенных песчаных коллекто­рах при глубинах 1500–3000 м и среднейпористости 20% скорость продоль­ных волн уменьшается на 6–12%, в газонасыщенныхколлекторах – на 15–30% по сравнению с водонасыщенным коллектором.

При измерениях на ультразвуковыхчастотах (АК) величина различия скоростей, обусловленная водо- инефтегазонасыщенностью пород, меньше, чем на сейсмических частотах. Поэтомуиспользование данных об уменьшении скоростей при нефтегазонасыщении, полученныхна ультразвуковых частотах (в скважинах или на образцах керна), для модельныхрасчетов в сейсмическом диапазоне частот возможно лишь после их коррекции.Удвоение величин понижения скорости будет, по-видимому, вполне допустимым.Данных об изменении плотности при различном насыщении коллектора, которые былибы получены путем прямых измерений в скважинах, пока не имеется.

При отсутствии данных прямыхизмерений на керне или в скважине (или если эти данные недостаточно надежны)влияние нефтегазонасыщения на скорость и плотность может быть оцененотеоретически, с помощью формул из теории распространения упругих волн впористых средах. Для определения скорости продольных волн в сейсмическом диапазонечастот используется уравнение

/>,                                                                                                            (2.1)

где Uп и sп – параметры, зависящие соответственно от упругости и плот­ностифлюида; Uск и sск – параметры,характеризующие упругость и плотность скелета (остова) породы.

Значения U иs следующим образомвыражаются через свойства твердо­го материала породы и насыщающего ее флюида:

1)  sск = sтв (1 – Kп),где sтв – плотностьматериала, слагающего твердую фазу породы, Kп– пористость;

2)  sп = sфKп,где sф – плотностьфлюида, т. е. плотность воды, нефти, газа или их смеси;

3)  />, где bск – сжимаемость скелета(относительное изменение объема скелета при всестороннем упругом сжатиипороды), Gск – модуль сдвига скелета;

4)  />

где bтв – сжимаемостьматериала, слагающего скелет породы, bф– сжимаемость флюида, величины bтви bск связаны соотношением bск = bтв+ Kпbп (bп – сжимаемость порового пространства).

При использовании формулы (2.1)основная трудность заключается в выборе величин bски Gск.

Для приближенных расчетов можноиспользовать уравнение среднего времени (уравнение Уилли)

/>,                                                                                                           (2.2)

где Vп – скорость в коллекторе, заполненном флюидом; Vск – скорость вскелете; Vф– скорость во флюиде,Kп– коэффициент пористости. Формула (2.2)справедлива для хорошо сцементированных пород. Величину плотности можно оценитьпо уравнению

sп = sск (1 – Kп)+ sфKп,                                                                                                 (2.3)

где sп – плотностьколлектора, заполненного флюидом, sск – плотность скелета, sф – плотность флюида.

Если поры заполнены несколькимикомпонентами, например газ–вода, нефть–вода и т. д., то имеет место уравнение

sп = sск (1 – Kп)+ sфKп + (sв– sф)SвKп,

где sв – плотность воды, Sв – коэффициентводонасыщенности.

/>Глава 3.  Методика интерпретациина основе итеративного моделирования/>Раздел 3.1.  Особенности получения и обработки сейсмических данных, интерпретируемых на основе моделирования

Главное требование,предъявляемое к данным сейсмических наблюдений, которые интерпретируются спомощью итеративного моделирования, состоит в повышенном отношениисигнал/помеха. Опыт сейсмомоделирования показывает, что нижний предел отношенияэнергии сигнала к энергии помехи, равный 10 – 15, является достаточным длятого, чтобы в процессе итератив­ного подбора параметров модели достичьдостаточно высокую степень сходства СВР и реального временного разреза (РВР).Это предельное значение установлено на основе тесто­вого моделирования исопоставления СВР и РВР по нор­мированной функции взаимной корреляции (НФВК) изначений отношения сигнал/помеха на РВР по одинаковым фрагментам временныхразрезов. На рис. 4 показан пример такого сопоставления по профилю 39 Северо-Маркинскойплощади, из которого видно, что сходство СВР и РВР до 0,8 и выше удавалосьполучить только на участках, где отношение сигнал/по­меха на РВР достигало 10 –15 и выше.

Важным является также требованиеиметь на реальных временных разрезах достаточно высокую временную разрешенностьотражений. При повышении разрешенности появляется возможность не только болееде­тально, т.е. в более узких временных окнах, производить сравнение СВР и РВРи последующую коррекцию модели, но и получать более детальные псевдоакустическиеразрезы, необходимые для построения модели 0-приближения.

Лекция 4

Достижение подобного качестваРВР естественно накладывает более жесткие требования на методику полевыхнаблюдений и последующую обработку сейсмических данных.

/>§3.1.1.   Методикаполевых наблюдений

Как известно, требованияповышения отношения сигнал/помеха и увеличения разрешенности записи в какой-томере противоречивы. Поэтому на практике важно определить, какое из этихтребований является доминирующим при изучении того или иного геологическогообъекта. Например, при изучении рифогенных построек, грабенообразных прогибов идр. прежде всего нужно обеспечить высокое отношение сигнал/помеха, а привыявлении зон выклинивания и страти­графического несогласия, первостепеннымстановится требование высокой разрешенности сейсмичес­кой записи.

На поисковом этапе исследований,в целях выявления рифогенных образований, грабенообразных прогибов, выступовкристаллического фундамента методика полевых работ может быть близка к производственнойили отличаться от нее некоторым увеличением мощности интерференционных системпри возбуждении и приеме. Основные элементы такой методики следующие:

1)  плотность сетипрофилей 1,5–2,0 пог. км на 1 км2;

2)  схема наблюдения – восновном центральная;

3)  кратность перекрытия 12или 24;

4)  максимальноерасстояние взрыв – прибор Хmax=1700–2500 м;

5)  вы­нос 25–200 м;

6)  расстояние междуканалами 40–50 м;

7)  группированиесейсмоприемников до 36 на канал, причем расположение приемников в одну или двелинии на базе не более 50 м;

8)  возбуждение – взрывы водиночных скважинах с опти­мальной глубины или из группы мелких (4–5 м) скважинна базе не более 40–50 м.

При детальных исследованияхтребования к методике полевых наблюде­ний повышаются и сводятся к следующему.

1)  плотность профилей должна быть не менее 3 пог. км на 1 км2,причем при детализации, например, грабенообразных прогибов большую частьпрофилей следует ориентировать вкрест прогиба с расстоянием между ними не более500 м;

2)  в целях повышения пространственной разрешенности расстояниемежду каналами не должно превышать 25–30 м;

3)  группирование сейсмоприемников увеличивается до 48–60элементов на канал, причем эти элементы располагаются по площади в виде 4–5парал­лельных ниток; база группы должна быть не более 50 м.

/>§3.1.2.   Методикацифровой обработки

Независимо от содержаниярешаемой геологической задачи методика обработки должна предусматривать полу­чениевременных разрезов с сохранением истинных амплитуд, с высокой разрешенностью отражений,с высоким соотношением сигнал/помеха, а также обеспечивать возможностьвысокоточного определения интерваль­ных скоростей.

Выполнение указанных требованийдостигается при использовании усложненного графа обработки, содержащего следую­щиепроцедуры:

1)    демультиплексация цифровых записей (DMXT);

2)    редакция (REDX);

3)    коррекция амплитуд за геометрическоерасхож­дение и поглощение (RAMP);

4)    вычитание среднескоростных волн-по­мех(RECON);

5)    минимально-фазовая деконволюцияисходных записей (DECVTX);

6)    широкополос­ная фильтрация исходныхзаписей (FILVTX);

7)    коррекция амплитуд за неидентичностьусловий возбуждения и приема (NORM);

8)    коррекция статических поправок (SUMLAK);

9)    коррекция кинематических поправок(сканирование или вертикальные спектры, KINVC);

10)  автоматическая коррекция статическихпоправок (PAKS);

11)  накапливание по ОГТ (SUMLC);

12)  погоризонтный анализ скоростей(горизонтальные спектры скоростей, HORSP);

13)  неза­висимая потрассовая коррекцияостаточных фазовых сдвигов в несколь­ких временных окнах (WINCOR);

14)  когерентная фильтрация (AMCOD);

15)  нуль-фазовая деконволюция по раз­резу (ZEDEC);

16)  широкополосная фильтрация по раз­резу (FILVTX);

17)  когерентная фильтрация (AMCOD);

18)  ми­грация (MIGFK);

19)  псевдоакустический каротаж (РАК).

/>Раздел 3.2.  Выбор способа решенияпрямой
динамической задачи

При использованииматематического моделирования для целей интер­претации сейсмических данныхвозникает вопрос о выборе способа вычисления теоретического волнового поля. Впоследнее время для двумерного моделирования получили распространение способы,осно­ванные на лучевом приближении, и более точные способы, базирующиеся на решениидифракционного уравнения Кирхгофа или волнового уравнения в конечных разностях.Выбор способа является, прежде всего, вопро­сом методическим. Однако нельзязабывать и о стоимостной стороне дела, поскольку затраты машинного времени привычислениях по точным спо­собам, например по алгоритму Трорея – Хилтермана, длянекоторых, даже не очень сложных моделей, могут быть на один-два порядка выше,чем при вычислениях в лучевом приближении. Особенно остро вопрос о выбореспособа вычислений стоит при использовании моделирования в итеративном режиме,когда предполагается многократное вычисление СВР.

При выборе способа еговычисления естественно исходить из того клас­са сейсмологических моделей,который предопределен решаемой при интерпретации геологической задачей.Зафиксировав этот класс моделей, нужно соотнести его с наиболее существеннымидопущениями, на которых построены конкретные вычислительные алгоритмы.Отправными здесь являются следующие соображения. Теория распространениясейсмических волн на основе лучевых представлений геометрической сейсмикипредпо­лагает, прежде всего, абсолютную локальность сейсмических лучей, чторавносильно утверждению о бесконечно малой длине волны, а также рас­пространениеэнергии волны по лучу и зеркальное ее отражение в един­ственной точке. Согласноволновым представлениям, полная энергия сейс­мической волны есть результатсуммирования элементарных волн, при этом в одну и ту же точку приема приходитэнергия, отраженная от неко­торого участка границы, которая, таким образом,должна иметь опре­деленную протяженность. Вследствие этого возникают явлениядифракции, благодаря которым у окончаний границ не наблюдается резкого обрываотраженных волн. При падении плоской волны на границу, содержащую резкие перегибы,их экстремальные точки являются источниками дифрагированных волн. Эти инекоторые другие явления не могут быть рассчитаны в лучевом приближении.

Для оценки величины областиформирования отраженного импульса обычно используется параметр первой зоныФренеля F, который рассчи­тывается по известной формуле:

/>,

где Н – глубина залега­ния отражающей границы; l – длина волны. Если протяженность отра­жающегоэлемента, связанного с какой-либо неоднородностью в геологи­ческом разрезе, составляетвеличину F зоны Френеля и более, то этот эле­ментотобразится на временном разрезе с максимальной амплитудой, со­ответствующейотражению от бесконечно длинной границы. При уменьше­нии горизонтальныхразмеров элемента (меньше F) он будет отображать­сяна временном разрезе с заметным уменьшением амплитуды, все мень­ше походить наотражение и все больше приобретать вид дифракции, со­ответствующей отражающейточке.

В связи с этим для практикимоделирования большое значение имеет определение хотя бы примерного набораструктурных и стратиграфических моделей, для которых ограничения лучевой теориимогут оказаться неприемлемо жесткими и для построения СВР потре­буются способы,основанные на волновой теории. Далее рассмотрим примеры таких моделей, причемвыбранные модели соответствуют геологи­ческим объектам, нередко обнаруживаемымв Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Для каждой модели вычислялись СВРпо двум программам: по программе, алгоритм которой осно­ван на лучевых представлениях,и по программе, реализующей численное решение ди­фракционного уравнения Кирхгофа.

В первой программе СВРвычисляется путем поиска траекторий нормаль­ных лучей для заданных пунктоввзрыва-приема (ПВП) и определения амплитуд отраженных волн. В осно­ву алгоритмавторой программы положена простая теория дифракции А. Трорея, которуюмодифицировал Ф. Хилтерман для случая многослой­ной среды.

/>§3.2.1.   Пример1. Моделирование микрограбенов

Данный пример (рис. 5)иллюстрирует отличие волновых полей от грабенообразных прогибов при различнойих ширине. Последняя варьировалась, исходя из величины зоны Френеля, котораядля модели на рис. 5,а при видимой длине волны l =160 м и глубине границы Н = 2400 м составляет F = 880 м.Поэтому шири­на грабенов была задана следующей: l1 = 0,5F = 440 м, l2 = F = 880 м, l3 = 2F = 1760 м.

На временных разрезах,полученных в лучевом приближении (рис 5, б), можно видеть адекватноеотображение всех элементов модели грабенообразного прогиба независимо от егоширины. На временных разрезах, полученных по алгоритму Трорея –Хилтермана, наблюдается отчетливая зависимость волновой картины от шириныграбена: при ширине грабена меньше зоны Френеля происходит перекрытие разрыва вотражающих границах за счет дифракции, и при l1 = ,5F разрыв практическинезаме­тен. Существование его можно обнаружить лишь по небольшой аномалиивремени и по некоторому ослаблению амплитуд. Это надо учитывать припрактической интерпретации временных разрезов, чтобы избежать непра­вильных выводовотносительно ширины прогиба, пределов распростра­нения вверх по разрезуразрывных нарушений и самого существования прогиба.

/>§3.2.2.   Пример2. Моделирование подрифовых горизонтов

Данный пример (рис. 6)иллюстрирует различие в отображении на временных разрезах плоских горизонтальныхграниц, расположенных глубже рифогенных обра­зований. На рис. 6,апредставлена обобщенная модель рифогенного образования фамен-турнейскоговозраста, составленная на основе анали­за и обобщения сейсмогеологическихматериалов по большому количе­ству структур Самарской и Оренбургской областей,рифогенная при­рода которых доказана. На модели граница 8 соответствует кровлетерригенных отложений девона, границы 4 и 5– бобриковскому горизонту,границы 2 и 3– верейскому горизонту, граница 1 – кровле жесткихотложений. В рифогенных образованиях, расположенных между граница­ми 5 и 8,скорость 6000 м/с, во вмещающих породах – 5400 и 5500 м/с.

Из сравнения временных разрезовна рис. 6,б,в, прежде всего, видно появление на обоих разрезахложных антиклинальных перегибов по гори­зонту 8 с амплитудой 20 мс, хотя на моделиграница 8 была задана плоской и горизонтальной. Отличие заключается в том, чтона временном разрезе, вычисленном с учетом дифракции (рис. 6,в), погоризонту 8 наблюдает­ся резкое уменьшение интенсивности записи на участкахфлексурообразного перехода от горизонтальной части к ложной антиклинали. Крометого, флексурообразные перегибы явились источниками ложных (мнимых)дифрагированных волн. Данный пример должен предостеречь от ошибочной интерпрета­цииреальных временных разрезов, на которых встречены аномалии, подоб­ныеприведенным на рис. 6,б по горизонту 8. Очевидно, такие аномалииможно принять за горстовидные структуры.

Лекция 5

Рассмотренные модели являютсядостаточно «трудными» для расче­тов по лучевому методу, но следуетучитывать, что соответствующие этим моделям реальные геологические объекты вВолго-Уральской провинции составляют не более 10-20 % от общего числа нефтегазоперспективныхобъектов. Кроме того, сравнение результатов моделирования для ряда других,менее сложных моделей (антиклинальные складки и флексурообразные перегибыслоев, тонкослоистая пачка с нерезким изменением толщин слоев или с плавновыклинивающимся одним слоем, выступы кристаллического фундамента с выклиниваниемслоев в примыкающих отложениях, верейские и довизейские врезы с нерез­койморфологией и др.) показывает, что временные разрезы, рассчитан­ные в лучевомприближении и по волновой теории, практически идентичны. В связи с этимприменение лучевого метода при модельных расчетах с целью интерпретации можетбыть достаточно широким и полезным. Однако если в моделях имеются такие элементы,как тектонические нарушения, неоднородности с горизонтальными размерами,меньшими зоны Френеля, резкие перегибы слоев с радиусом кривизны, меньшим длиныволны, и если при интерпретации используются в количественной формединамические характеристики записи (например, при решении задач ПГР), тоследует пользоваться более точными методами.

/>Раздел 3.3.  Выбор исходногосейсмического импульса

Результатом решения прямойдинамической задачи обычно является СВР в виде импульсных сейсмотрасс, которыезатем подвергаются свертке с импульсом, моделирующим сейсмический сигнал. Успехиспользования СВР для целей интерпретации во многом определяется правильнымвыбо­ром начального приближения этого импульса.

В связи с этим в практикемоделирования применяется следующая методи­ка выбора сейсмического импульса.Основой этой методики является аналитическое выражение импульса Пузырева:

/>,                                                                                         (3.1)

где a0– начальная амплитуда (обычно a0= 1); w0= 2pf0– преобла­дающая частота, Гц; р – затухание; j – начальная фаза.

Определение начальногоприближения параметров этого импульса (w0, p, j) производится следующим образом. Начальная фаза j прини­мается равной p/2 (симметричный импульс)на основании того, что в процессе обработки реальных сейсмических записей в результатеприме­нения всех видов фильтраций (деконволюция, полосовая фильтрация) стремятсяна выходе получить элементарный сигнал симметричной формы (нуль-фазовый).

Преобладающая частота f0находится по спектру мощности реальных записей, для чего взаданном фрагменте временного разреза по всем трас­сам вычисляютсянормированные автокорреляционные функции, которые затем осредняются, врезультате чего получается одна функция />. Для этой функции, предварительно сглаженной, вычисляетсяспектр мощности. Квадратный корень из этого спектра принимается за осредненныйамплитудный спектр сейсми­ческого импульса. Этот спектр нормируется, и по немунаходятся два параметра: преобладающая частота f0и ширина спектра Df на уровне 0,7.

Для определения параметразатухания р используется аналитическое выражение для нормированногоамплитудного спектра импульса (3.1) в виде:

/>.                                                                               (3.2).

Вначале по этой формуле приизвестном w0= 2pf0и p = 5000 вычисляет­ся амплитудный спектр теоретическогоимпульса (3.1), по которому также на уровне 0,7 оценивается ширина спектра Df(1) (первая итера­ция). Это значение Df(1) сравнивается с определенным по спектру реальныхсейсмозаписей значением Df, и если Df(1) > Df, топервоначальное р уменьшается, и наоборот. С новым значением ропять вычисляется по формуле (3.2) спектр F(w),по которому находится новое значение Df(2) (втораяитерация) и т. д. Шаг изменения по р вначале принимается равным 1000, апосле получения «вилки» он уменьшается до тех пор, пока не будетвыполнено условие |Df(i) – Df| £ 2 Гц, тогда значение р фиксируется.

Полученные оценки w0и p, а также принятоезначение j = p/2исполь­зуются для расчета по формуле (3.1) весовых коэффициентов фильтра длясвертки с синтетическим временным разрезом в импульсном представ­лении.

Рассмотренная, методикапредназначена для определения начального приближения пара­метров импульса,которое, как правило, является достаточно хорошим для параметров w0и p, но принимаемая априоривеличина j = p/2может быть весьма приближенной, поскольку на реальном временном разрезе сигналможет отличаться от нуль-фазового. Поэтому в дальнейшем в про­цессе итеративнойкоррекции параметров модели все три параметра им­пульса также корректируются.

/>Раздел 3.4.  Сопоставлениесинтетического и
реального временных разрезов

В соответствии с общимипринципами анализа двумерных изображений сопоставляемые объекты должны бытьразбиты на элементарные единицы, называемые сегментами. В нашем случае (присравнении РВР и СВР) это понятие обозначает наименьшие элементы (DX, Dt), которые сохраняютфизико-геологический смысл. Конкретно: сегменты, выделяе­мые на сопоставляемыхвременных разрезах, ограничиваются по оси t интервалом с одним или двумя опорными отражениями или такиминтер­валом между опорными отражениями, который может представлять само­стоятельныйинтерес для моделирования, по оси Х – участком, который характеризуетсяпримерно одинаковым характером записи и в определенной степени соответствуетпонятию сейсмофации, принятому в сейсмостратиграфии. Необходимо также отметить,что процедура сегментации, являясь неформальной в принципе, выпол­няетсяинтерпретатором, а те соображения, которыми он руководствуется при выделениисегментов, создают для каждого из них свой контекст при сопоставлении реальногои синтетического разрезов.

Наиболее естественной и наглядной являлась бы оценка,характеризую­щая в целом сходство соответствующих друг другу (т. е. имеющиходин и тот же физико-геологический смысл) сегментов реального и синтетиче­скогоразрезов. Однако для упрощения будем сопоставлять только участки трасс,входящих в указанные сегменты. Это позволяет свести двумерную (по Х и t) задачуоценки сходства к сово­купности одномерных (только по t) задач.По существу предполагается при этом, что волновое поле квазистационарно по X-координате.

Переходя непосредственно кчисленному оцениванию сходства трасс РВР и СВР, прежде всего, выделим двегруппы таких оценок:

1)  инте­гральные оценки,характеризующие общий вид сравниваемых объектов;

2)  дифференциальные,характеризующие отдельные их элементы.

При оценивании сходства по интегральным критериям основнойоперацией является интегрирование с использованием полной информации об объек­тах,а по дифференциальным критериям – дифференцирование, которое применяется как кобъектам в целом, так и к их частям. Конкретные виды критериев сходства трассСВР и РВР рассматриваются ниже.

Отметим лишь одно, важное вметодическом аспекте обстоятельство. Достаточно высокий уровень глобальных оценоксходства, построенных по интегральным и дифференциальным критериям, играет рольсоответственно необходимого и достаточного усло­вия достижения целиинтерпретации. Это значит, что в процессе интерпре­тации при оцениваниисходства с необходимостью нужно переходить от интегральных критериев кдифференциальным. Фактически это соответ­ствует наращиванию степени детальностирассмотрения сравниваемых раз­резов.

Так, при решениистратиграфических задач, вызывающих повышенный интерес в связи с проблемойпрогнозирования геологического разреза, очевидно, нельзя заканчивать процессинтерпретации по достижению вы­сокой степени сходства по интегральнымкритериям, поскольку геологи­ческая сущность таких задач часто выражается встоль незначительных вариациях сейсмогеологической модели и соответствующего ейСВР, чув­ствительностью к которым обладают лишь дифференциальные критерии.Подобного рода чувствительность достигается усложнением процедуры оцениваниясходства или построением этой процедуры на итеративно-диалоговых принципах, чемобеспечивается соответствие оцен­ки сходства визуальным и геолого-геофизическимпредставлениям интер­претатора.

Из рис. 7,а видно, чтоприменение интегральных критериев требует осторожности, поскольку здесь приочевидном отсутствии визуального сходства значение интегральной оценки довольновысоко (0,84). Рис. 7,б и в демонстрируют слабуючувствительность интегрального критерия к малоамплитудным (локальным)особенностям записи: если учесть форму последнего полупериода записи, трассы нарис. 7,6 визуально более похо­жи между собой, чем трассы на рис. 7,в. Однако значения сходства по НФВК противоречат этому суждению. Рис. 7,г, д и е иллюстрируют тот факт, что числовые значенияинтегральных и дифференциальных оценок могут отличаться весьма существенно.Кроме принципиальной разницы в подходах к оцениванию сходства, это объясняетсяеще и тем, что при вычислении дифференциальных оценок учитывается качественнаяинфор­мация от геофизика-интерпретатора. Так, выполнив стратиграфическуюпривязку отражений, он может выделить отражения, являющиеся целевы­ми врешаемой им геологической задаче, и задать их как наиболее важные приоценивании сходства.

Главной методической цельюполучения оценок сходства является выделение на каждом шаге итеративногопроцесса интерпретации тех трасс СВР и РВР, сходство между которыми нижепринятого на данном шаге порога. Наличие протяженных участков СВР, характеризующихсяпониженными значениями оценок сходства, указывает на необходимость коррекциисоответствующего фрагмента сейсмогеологической модели (иногда вплоть до переходак другой гипотезе о строении геологического разреза).

/>Раздел 3.5.  Целенаправленнаякоррекция параметров
тонкослоистых моделей

Как и ранее, будемориентироваться на класс комбинированных моделей геологических сред, введенныйв гл. 2. Напомним, что такие модели состоят из собственно моделируемогоинтервала, представленного совокупностью тонких слоев, и толстослоистой покрывающейчасти. В число корректируемых параметров включаются скорости, плотности имощности тонких слоев, а также параметры импульса, моделирующего сейсмическийсигнал.

Из методических соображенийразделим процесс оптимизации целевой функции, связывающей оценки сходства спараметрами сейсмомоделирования, на два этапа:

1)   предварительная коррекция, выполняемаяв диалоговом режиме, когда в процессе коррекции предполагается постоянное инепосредствен­ное участие геофизика-интерпретатора;

2)   уточнение параметров моделей вавтоматическом режиме путем оптимизации некоторого функционала, описывающегосходство трасс реального и синтетического временных разрезов.

/>§3.5.1.   Предварительнаякоррекция

На этапе предварительнойкоррекции осуществляется сравнительно грубый подбор параметров модели в диало­говомрежиме. Наличие данного этапа позволяет не вводить каких-либо ограничений навеличину отклонения параметров модели нулевого при­ближения от искомогорешения. Но вместе с тем если при первой оценке сходства (визуальной или поНФВК) синтетического и реального времен­ных разрезов обнаруживается явное ихнесходство, то ставится вопрос об изменении модели в целом или о переходе кдругой гипотезе о геологи­ческом строении разреза.

Методической основойпредварительной коррекции являются следующие положения:

1)   при коррекции используются данные осравнительной чувствитель­ности динамических характеристик записи к изменениюпараметров тонко­слоистой модели, полученные с помощью метода статистическихиспыта­ний;

2)   в целях ограничения области поискаглобального экстремума из пер­вого этапа исключается и переносится на второйэтап коррекция двух пара­метров исходного импульса (р, j)и в некоторых случаях коррекция толщин слоев;

3)   для коррекции систематическогоотклонения толщин или скоростей в слоях, выражающегося в растяжении или сжатиитрасс синтетического разреза, применяются формулы, которые учитывают значенияпервона­чальной скорости и толщины слоя;

4)   на каждом шаге коррекции используютсярезультаты сравнения СВР и РВР по НФВК, которые в конце предварительнойкоррекции могут дополняться сравнением по частным критериям (графики амплитуд иэнергий, частотные спектры и др.) или с помощью дифференциальной оценкисходства.

Рассмотрим подробнееперечисленные положения.

Лекция 6

Чувствительность динамических характеристик к изменению параметров  модели

Для обеспеченияцеленаправленности и сходимости процесса коррекции желательно, чтобы интерпретатор,принимающий решения об изменении параметров модели, руководствовался наборомнекоторых методических положений.

В результате обработки и анализаотносительных отклонений динамических характеристик отмечены следующие закономерности.

1.    Изтрех динамических характеристик сейсмической записи (Е, F0 и DF) наиболее чувствительной к изменению параметров моделиявляется энергия Е (например, при знакопеременном изменении плотности на20%относительное изменение энергии в среднем в 8 раз выше, чемизменение ширины амплитудного спектра на уровне 0,7, и в 12 раз выше, чем изменениемаксимума частотного спектра F0.

2.    Наиболееинертной (малочувствительной к изменению параметров модели) является преобладающаячастота записи F0, например, признакопеременном изменении плотностей, скоростей и мощностей слоев на 20%F0изменяется в среднем на 4% признакопеременном изменении толщин даже на 40% преобладающая частота F0изменяетсяна 5%. Этот результат означает, что при интерпретации с помощью итеративногомоделирования частота f0должнауточняться на начальных шагах итеративного процесса коррекции.

3.    Еслиизменение плотностей на одинаковую относительную величину во всех слоях и содним знаком не изменяет самой СС и ее динамических характеристик, тоаналогичное изменение скоростей, например на 20%, вызывает изменение Е всреднем на 30%, DFна 14% и F0на 11%. В данном случаепри сравнительно невысоких средних от­клонениях характеристик DF и F0наблюдается значительно большая их дисперсияпо сравнению с дисперсией этих характеристик при другом характере измененияскорости или при изменении других параметров модели. Полученный результат интересенв тех случаях, когда известно, что пластовые скорости содержат систематическиепогрешности: их, оче­видно, нужно устранять возможно раньше, на начальных шагахпроцесса коррекции.

4.    Знакопеременноеизменение плотностей, например на 20%, приводит к изменению энергии в среднемна 80%, DFна 17% и F0на 10%. Аналогич­ноеизменение скоростей, однако, не приводит к заметно большему изме­нениюуказанных характеристик, хотя в этом случае изменяются не только коэффициентыотражения, но и времена вступления волн.

5.    Знакопеременноеизменение толщин слоев приводит к очень слабому изменению динамических характеристикзаписи. Например, при изменении толщин на 20% энергия Е изменяется всреднем на 12%, DFна 7,5% и F0на 3,5%.Необходимо подчеркнуть важ­ность данного результата, поскольку согласно ему впроцессе коррекции модели даже при значительном изменении положения промежуточныхграниц в тонкослоистой пачке (даже до 40-50% от толщины слоя) без существенногоизменения общей ее мощности не следует ожидать замет­ного изменениядинамических характеристик записи. Отсюда можно сде­лать вывод: коррекциютолщин слоев целесообразно оставлять на второй этап.

6.    Изменениечастоты исходного сигнала f0на ±20%приводит к сущест­венному изменению динамических характеристик: энергия Еизменяется в среднем на 38%, DF на 18% и F0на 26%, причем наблюдается значительная дисперсия этих отклонений. Данныйрезультат подкрепляет сделанный ранее вывод о том, что коррекция преобладающейчастоты f0исходного импульсадолжна выполняться на первых шагах итеративного процесса коррекции.

Приведенные оценки относительныхизменений динамических характе­ристик записи касаются в основном тех случаев,когда параметры модели изменялись на 20 и 40%; естественно, измененияпараметров модели на 15, 10% и менее вызывают меньшие изменения характеристикзаписи, но ли­нейной зависимости здесь нет.

Что касается преобладающейчастоты импульса f0, то ее коррекциюнеобходимо осуществлять на первых шагах итера­тивного процесса коррекции,поскольку преобладающая частота записи F0гораздо сильнее зависит от f0, чем от изменений пластовых параметров тонкослоистойпачки.

Коррекцию толщин слоевцелесообразно также переносить на этап авто­матической коррекции в двухслучаях. Во-первых, когда на синтетическом временном разрезе уже полученывременные соотношения (интервалы меж­ду соседними отражениями или экстремумами),которые близки к вре­менным соотношениям на реальном разрезе. Во-вторых, есликоррекция модели начинается с участка, расположенного в непосредственнойблизости к глубокой скважине, то толщины слоев принимаются достоверно извест­нымии, естественно, их грубая коррекция не требуется.

/>§ 3.5.2.  Уточнение параметров модели в автоматическом режиме

Если исходная геологическая гипотеза верна, тогеофизик-интерпретатор на первых шагах коррекции сравнительно быстро находитправильные решения и сходство СВР и РВР улучшается достаточно быстро. Затемпосле 10–15 итераций, когда для дальнейшего улучшения сходства разрезовтребуется вводить в модель все более тонкие детали, то процесс сильнозамедляется. С этого момента начинает играть значительную роль фактор времени,для преодоления которого любые средства автоматизации становятсямалоэффективными.

Ниже излагается подход к постановке задачи и выборучисленного метода ее решения, который ориентирован на отыскание глобальногоэкстремума целевой функции, связывающей потрассную оценку сходства с параметрамисейсмомоделирования, причем размерность и положение области поиска при реализацииданного подхода могут итеративно меняться в зависимости от достигнутого кнастоящему моменту результата и суждения геофизика, ведущего процессинтерпретации.

Введем два допущения, упрощающих процесс образованиясейсмического волнового поля и необходимых для построения целевой функции.

Первое допущение состоит в том, что волновое поле навременных разрезах аппроксимируется моделью, в которой возбуждение среды производитсяплоскими волнами, падающими по нормали к границе раздела, и практическиотсутствуют многократные отражения. В этом случае можно учитывать единственныйдинамический фактор – коэффициент отражения.

Второе допущение состоит в том, что сейсмический сигналаппроксимируется теоретическим импульсом Пузырева (3.1).

/>Глава 4.  Программно-алгоритмическоеобеспечение/>Раздел 4.1.  Решение прямойдинамической задачи в лучевом приближении/>§4.1.1.   Поисктраектории нормального луча

Полный и точный учет амплитуд­ногофактора фокусировки сейсмической энергии возможен при сопостав­лении элементуотражающей границы пунктов взрыва-приема (ПВП), которые могут иметь нормальноеотражение от этого элемента. Величина указан­ного элемента должна быть такой,чтобы часть среды, ограниченная норма­лями от его концов, удовлетворялаопределению лучевой трубки. Всю со­вокупность траекторий нормальных лучей,необходимую для построения временного разреза, можно получить, рассмотрев всеэлементы всех отра­жающих границ модели среды.

Алгоритм нахождения траекторийнормальных лучей применяется в ходе просмотра с заданным шагом DX всех отражающихграниц задан­ной модели. Если величина шага достаточно мала, ПВП, которые могутиметь нормальные отражения от рассматриваемого элементарного участка отражающейграницы, располагаются между точками выхода нормалей, трассированных из егоконцевых точек. Для каждого полученного таким образом ПВП ведется поиск такогонормального луча, точка выхода кото­рого с заданной точностью совпадает с X-координатойэтого ПВП. Итеративный алгоритм трассирования нормальных лучей из внутрен­нихточек указанного элементарного участка позволяет завершить поиск, затратив минимальноеколичество трассированных лучей, что важно с точки зрения быстродействияпрограммы.

Обозначим через /> и /> абсциссы точек,ограничивающих (со­ответственно слева и справа) рассматриваемый элементотражающей гра­ницы на n-м шаге итерационного процесса, через /> и /> абсциссы точек выхода наповерхность нормалей к отражающей границе в точках с абсциссами /> и /> соответственно, а через XN– абсциссу ПВП (рис. 9,а).

Сначала из точек /> и /> отражающейграницы восстанавливаются нормали, для двух полученных точек выхода с абс­циссами/> и /> проверяется условие /> и таким образомопределяются количество и номера ПВП, находящихся между точками выхода нормалей.Именно здесь элементу отражающей границы ставится в соответствие ПВП, которыемогут иметь нормальное отражение от него. Если данному условию не удовлетворяетни один ПВП, делается следующий шаг по отражающей границе. Для каждого ПВП изинтервала /> проверяется условие

/>,                                                                                             (4.1)

где e – заданная малаявеличина. Выполнение (4.1) означает конец итера­ционного процесса, а егорезультаты определяются траекторией, соответ­ствующей />, если />, или /> при />.

В случае, когда таким путемтраектория не найдена, а элемент отражаю­щей границы не меньше заданнойвеличины, из точки отражающей границы с абсциссой

/>

восстанавливается нормаль к отражающейгранице. Если абсцисса /> ее точки выходадостаточно близка к ПВП, т. е. />,считается, что искомая траектория определена. В противном случае проверяетсяусло­вие принадлежности /> интервалу/>. Если это условие выполнено, происходит переход к следующейитерации:

/>

/>

Невыполнение этого условияозначает, что рассматриваемый элемент модели не является лучевой трубкой, иесли он не слишком мал, то отрезок отражающей границы между точками сабсциссами /> и /> де­лится пополам, послечего процесс поиска начинается как бы снача­ла (n =0).

По исчерпанию всех ПВП, найденныхв интервале />, делается следующий шаг поотражающей границе.

/>Лекция 7

§ 4.1.2.  Учет динамических факторов

Амплитуды отраженийрассчитываются на основе следующих положений теории распространения волн:

1)  непре­рывность напряжений и смещений для плоских волн,отражающихся от плоских границ;

2)  сохранение энергии внутри лучевой трубки;

3)  по­стоянный параметр поглощения Q, учитывающийминимально-фазовый механизм потерь при распространении за счет поглощенияэнергии.

Условия непрерывности на границедают для коэффициента отражения простейшую формулу, строго справедливую врассматриваемом случае нормального падения луча:

/>,

где /> – акустические жесткости слоев, лежащих соответственно вышеи ниже отражающей границы.

Дляучета геометрического расхождения воспользуемся известной фор­мулой:

/>,

где L – коэффициент геометрическогорасхождения; Dl– поперечный размер сечения лучевой трубки плоскостью паде­ния волны в точкенаблюдения; Dq – интервал углов выхода, ограничи­вающий лучевую трубку.Обозначив R амплитудный фактор расхождения, сучетом соотношения R = L-2

R=/>,                                                                                                    (4.2)

здесь Dq и DX –приращения угла засылки лучей и точек их выхода соот­ветственно; aN – угол выходанормального луча.

На основе формулы (4.2) построенитеративный алгоритм вычисления амплитудного фактора R,учитывающего геометрическое расхождение. Упрощенное описание его сводится к следующему.

Шаг 1. Засылка из данного пункта взрыва-приема пяти лучей суглами  qN-F, qN‑F/2,qN, qN+F/2и qN+F иполучение соответствующих точек выхода (F – малая величина порядка ~ 10-4– 10-5, задаваемая в исходных данных).

Шаг 2. Формирование из пяти трассированных на шаге 1 лучей систе­мыиз двух пар лучей так, чтобы каждая пара вмещала бы данный ПВП и чтобы одна изпар вмещала другую (см. рис. 9,б); вычисление двух значенийамплитудного фактора R:

/>

Шаг 3. Проверка предельного перехода

/>.

Если «да», то R=R2и алгоритм заканчивается. Если «нет», проверяется условие |X1‑X5| < 50. Приневыполнении этого условия расхождение считается вычисленным условно. В случаевыполнения приращение увеличивается в 2 раза. Переход к шагу 1. При этом делаетсяне более 16 попыток достигнуть сходимости в формуле (4.2) за счет увеличения F.

С учетом вышерассмотренныхдинамических факторов вычисляется импульсный временной разрез, в котором досвертки с заданным сейсми­ческим сигналом можно также произвести учетчастотно-зависимого погло­щения сейсмической энергии.

Влияние фокусировки сейсмической энергии на амплитудуотраженных сигналов учитывается автоматически в ходе вычисления траекторий нор­мальныхлучей. Явления фокусировки возникают при наличии локальных отрицательныхперегибов в поведении границ (вогнутостей), когда нор­мальные лучи пересекаются(образуют каустики) в непосредственной бли­зости от линии наблюдения. Примероммогут служить участки перехода от горизонтальной границы к крылу пологойструктуры. В этом случае для одного и того же ПВП находятся два и болеенормальных лучей с почти равными временами прихода отраженных сигналов которыеавтоматически суммируются.

/>Раздел 4.2.  Расчет временныхразрезов на основе дифракционной теории трорея

При разработке упрощенной теориисейсмической дифракции А. Трореем за основу был взят дифракционный интегралГельмгольца, который выражает значение упругого потенциала jp (или преобразованияЛап­ласа от потенциала jp)поля отраженных волн в произвольной точке р, расположенной внутризамкнутой поверхности S, через заданный на этой поверхности потенциал jS :

/>,                                                        (4.3)

где jр – преобразованиеЛапласа от скалярного потенциала поля отражен­ных волн в точке р внутризамкнутой поверхности S; r – расстояние от рдо элемента DS на S; п – внешняя нормаль к S; V – скорость; р – транс­форманта Лапласа; jS – заданный на S потенциал.

Данное уравнение имеет местолишь в рамках акустического прибли­жения, поэтому его решение содержит толькопродольные волны.

Трансформируя поверхность S вполусферу с бесконечным радиусом, на диаметральной плоскости которой расположенотражающий элемент, и аппроксимируя отражающую поверхность набором плоскихполос бес­конечной длины и шириной Dx=x2 – x1 (рис. 10,а),А. Трорей получил решение дифракционного интеграла (4.3) для одной[1]такой полосы в виде

/>                                                                                       (4.4)

здесь R – коэффициент отражения; f(р)–преобразование Лапласа от импульса волны в источнике Q; смыслобозначений Z,q  и x ясен из рис. 10. a. Для интегрирования выражения (4.4)следует выразить x через угол q (рис. 10, a), однако дваважных вывода можно сделать и до этого

1.   На каждом краю отражающего(дифрагирующего) элемента (в точ­ках А рис. 10,б) фаза дифракцииизменяется на 180°. В самом деле, пусть D1 и D2 – результатыинтегрирования (4.4) в направлении линии АВ (рис. 10,а) нарасстоянии Х1 и Х2 соответственно (в пределахот -p/2 до p/2). Тогда jр=D2-D1. Если Х1<0,что соответствует положению точки p надполосой, то jр=V–D2–D1(здесь V обозначен член, соот­ветствующийотражению). Отсюда следует, что D2 меняет знак при перехо­де Рчерез край полосы.

2.   На дифрагирующем краю форма отраженной и форма дифрагированнойволн совпадают, но величина амплитуды дифрагированной волны в 2 раза меньше.Действительно, пусть точка Р при движении слева направо пересекает дифрагирующуюполосу (рис. 10,б). Для распространения алгоритма Трорея на случаймногослойной среды с криволинейными Распределениеамплитуд показано на этом же рисунке. Из условий непрерывности jр при переходе через край А имеем D2=V–D2, т.е. D2=V/2, что и требовалось.

3.    Границамираздела, с горизонтальным градиентом плас­товых скоростей и плотностей, сугловыми несогласиями и выклиниваниями Ф. Хилтерман предложил вычислительныйспособ приведения среды над каждой границей поочередно к однослойной с единой постояннойскоростью. Для этой цели из каждого пункта наблюдения с равным шагом по углупроизводится трассирование лучей в исходной модели, после чего каждый прослеженныйлуч заменяется прямолинейным лучом, выхо­дящим из пункта наблюдения под тем жеуглом (рис. 10,в). Мнимое положение края плоского элемента рассчитываемойграницы с номером j находится на прямолинейномлуче на расстоянии, равном /> где Vi – локальная скорость; ti –время прохождения трассированного луча в i-мслое (соответствующий пример представлен на рис. 10, в для границы 3).Множество всех полученных таким образом мнимых точек образует мни­муюмодель, состоящую из одной границы с одной постоянной скоростью. От всех краевплоских элементов, составляющих эту мнимую границу, дифрагированные волныправомерно рассчитывать по «простой теории» Трорея.

/>Раздел 4.3.  Количественноеоценивание сходства трасс синтетического и реального временных разрезов

Как отмечено в разд. 3.4, приреализации технологии интерпретации дан­ных сейсморазведки, основанной наматематическом моделировании, используются оценки сходства, имеющиеинтегральный и дифференциаль­ный характер.

/>§ 4.3.1.  Способы вычисления предварительных оценок

В качестве первоначаль­нойоценки сходства отрезков сейсмических трасс, входящих в соответ­ствующие другдругу сегменты применяется интегральная оценка с помощью широко известнойнормированной функции взаимной корреляции вида:

/>,

где Ар<sub/>и Ас– отсчеты реальной и синтетической трасс; L – длина сравни­ваемых трасс; п – номер отсчетасравниваемых трасс; q = –(L–1),–(L–1)+1, …, (L–1) – сдвиг. Из формулы видно, что р(q) Î [-1, 1], причем случай р = ±1соответствует полному подобию АP(t) и Ас(t) с точ­ностьюдо полярности, а р=0 – полной их некоррелированности.

Оценка сходства R длязаданных трасс и временные сдвиги между ни­ми получаются в результате обработкиНФВК р(q) по следующему алгорит­му.

1)  выделяются все положительные максимумы НФВК;

2)  в координа­тах (р,q)строится окно поиска [(/>),± КТ/>], где /> –средняя ампли­туда всех экстремумов рассматриваемой функции; /> – средний период(среднее расстояние между экстремумами); КR и КT – задаваемые кон­станты;

3)  за оценку R принимается наибольший из всех положительных экстремумовНФВК, попадающих в окно поиска;

4)  в случае, если указан­ное окно не содержит ни одногоположительного экстремума, считается, что между сравниваемыми трассами сходствополностью отсутствует; аналогично интерпретируется и случай, когда в окнеимеются два и более положительных экстремумов с примерно равными амплитудами,которые характеризуют минимальный уровень значимости параметра R.

В качестве простейшейдифференциальной оценки сходства используется разность между численными производнымисравниваемых отрезков сейсмических трасс, при этом для большей устойчивости численныепроизводные сглаживаются путем суммирования на малой базе Вz. Конкретно, вычисляется модульная оценка:

/>

где/>, />, n1=п – ,5(Вz–1), n2=п + 0,5(Вz–3) – нормированные амплитудные значе­ния отрезков трассРВР и СВР, а также квадратичная оценка Ssq, отличаю­щаяся отпредыдущей тем, что вместо модуля разности сумм в ней исполь­зуется квадратэтой разности. Понятно, что нулевые значения этих оценок соответствуют полномусходству кривых (по используемому критерию); рост значений этих оценоксоответствует нарастанию их несходства.

/>§ 4.3.2.  Способ построения дифференциальных оценок, основанный
на анализе характерных точек трасс СВР и РВР

При формированиирепрезентативной системы частных критериев сход­ства используются следующиепредположения:

1)   в процессе визуального сопоставлениятрасс СВР и РВР геофизик-интерпретатор выделяет так называемые характерныеточки этих кривых – нули и экстремумы;

2)   визуальное сопоставление каждой парытрасс основывается на следующих непосредственно воспринимаемыхгеофизиком-интерпретато­ром факторах: общее число и порядок следованияхарактерных точек, со­отношение амплитуд экстремумов, разница в положенииабсцисс характер­ных точек.

Согласно следующемупредположению искомая система частных крите­риев сходства двух кривых А(1)(t)и А(2)(t), являющихся отрезками трасс РВР и СВР соответственно, включаетв себя безразмерные критерии четырех типов:

1)   рассогласование в соотношениях амплитудсопоставленных друг дру­гу экстремумов (рис. 11): />, />, где k иl – порядковые номера этих экстремумов, отсчитанные от началарассматриваемого временного интервала; п(k) и п(l)– соответствующиеим номера отсчетов в дискретизированном представлении кривых;

2)   рассогласование в относительномположении сопоставленных экстре­мумов на полупериоде: />,/>. Гдеg – порядковый номер данного экстремума среди других экстремумов,зафиксированных в рассматриваемом временном ин­тервале; п(g)–номер соответствующего ему отсчета; смысл /> и/> ясен из рис. 11;

3)   рассогласование в ширине полупериода: />, где e – порядковый номер нуля функций А(t), c которогоначинается данный полупериод, среди других нулей, выделенных в рассматриваемоминтервале, а смысл остальных обозначений ясен из рис. 11;

4)   рассогласование в положениисопоставленных экстремумов на оси времени: />,здесь Dmax –заданное макси­мально допустимое отклонение.

/>Глава 5.  Использованиемоделирования
для выявления ловушек сложного экранирования и прямого обнаружения залежей поданным сейсморазведки/>Раздел 5.1.  Применение сейсмомоделированияпри решении стратиграфических задач (изучениедетального строения нефтегазоперспективных толщ)

Лекция 8

Решение этой задачи изучим напримере интерпретации временного разреза по профилю 017801 в Самарской области,проходящему вкрест северо-­восточного борта Муханово-Ероховского прогиба отскв. 19 Капитоновская через скв. 28 Винно-Банновская и 11 Мочалеевская. Рассмотримрезультаты интерпретации только по участку профиля в пределах Винно-Банновскогоподнятия (протяженность участка 2,5 км). По глубине был выбран интер­валтерригенных отложений нижнего карбона, который на сейсмическом временномразрезе заключен между опорными отражающими горизон­тами У и Т стратиграфическисопоставляемыми с пластом глин тульского горизонта и кровлей карбонатных отложенийтурне соответственно.

Двумерная модель нулевогоприближения строилась только по данным сейсморазведки, для чего использовалисьвременной разрез, глубинный сейсмический разрез и разрез ПАК. Выбор такоговарианта построения был обусловлен тем, что в имеющихся на профиле скважинах непроводился АК и, кроме того, преследовалась цель сопоставить окончательныйрезуль­тат интерпретации с данными бурения. По этой причине модель нулевого приближения,все промежуточные модели и окончательную модель следует рассматривать какэффективные сейсмические модели.

Полученная в результатекоррекции параметров окончательная сейсмо­логическая модель показана на рис.12,а, сопоставление фрагментов реаль­ного и синтетического временныхразрезов проведено на рис. 12,б, в соот­ветственно.Количественная оценка сходства этих разрезов с помощью нормированной функциивзаимной корреляции дала такие результаты: максимальные значения, например, потрассам 88, 120 и др. достигают 0,97, минимальные значения – не ниже 0,85, всреднем же эта оценка равна 0,921. Такое сходство, несомненно, можно признатьдостаточно высоким.

В процессе итеративногомоделирования корректировались не только параметры тонких слоев модели, но ипараметры импульса, моделирующе­го сейсмический сигнал. В итоге былоустановлено, что параметры опти­мального импульса изменяются по профилю следующимобразом: преобла­дающая частота – от 41 до 49 Гц, затухание – от 9000 до 10300,фаза – от 1,43 до 1,95. С учетом такого изменения параметров исходного импуль­сарассчитывался окончательный СВР на рис. 12,в.

О точности модели послекоррекции можно судить по сопоставлению с данными бурения по скв. 28Винно-Банновская (рис. 8,д). Детальный скоростной разрез по нейполучен путем прогнозирования по данным промысловой геофизики и затемпрофильтрован нуль-фазовым фильтром 20-100 Гц. Такое сопоставление показывает,что подбор и оптимизация модели выполнены достаточно точно.

При анализе окончательнойсейсмогеологической модели на рис. 12,а были получены важные геологическиерезультаты.

Во-первых, во всех пластахмоделируемого интервала наблюдается изменение упругих параметров (скорости иплотности) по латерали. Наи­большие изменения отмечаются в нижней частиинтервала, т.е. в пластах песчаника и глин радаевского и елховского горизонтов.Менее изменчивы параметры пластов тульского горизонта, например скорость в тульскойплите изменяется сравнительно плавно и в пределах не более 4%. Сущест­венно большуюизменчивость скорости в пластах песчаника и глин нижезалегающих отложений бобриковского,радаевского и елховского горизон­тов можно объяснить значительной их неоднородностью,т.е. в пластах песчаника встречаются сильно заглинизированные участки и, наоборот,глины содержат неравномерно распределенный песчаный материал.

Во-вторых, локализация зонывыклинивания пласта С-Ш на северо-­восточном крыле Винно-Банновской структуры взначительной мере меня­ет перспективы выявления здесь структурно-литологическойловушки, связанной с этим пластом. Ранее по результатам исследований, в которыхиспользовались только динамические характеристики записи, линия выклиниванияэтого пласта намечалась на юго-западном крыле структуры (на 1 км«левее» на рис. 12,а), и было высказано предположение о сущест­вованииздесь ловушки структурно-литологического типа. Теперь на основе новых данных,полученных с помощью моделирования, становится очевид­ным, что выклиниваниепласта С-Ш происходит северо-восточнее, т.е. за пределами структуры, исуществование ловушки данного типа является маловероятным. Заметим также, чтопри интерпретации данные ГИС скв. 28 Винно-Банновская не использовались, посколькупо этим данным пласт С-Ш идентифицируется неоднозначно.

В-третьих, к юго-западу от скв,28 Винно-Банновская, на расстоянии примерно 400–500 м, в пределах почти всейпесчано-глинистой толщи нижне­го карбона (бобриковский, радаевский и елховскийгоризонты) отчетливо выделяется зона разуплотнения, отображающаяся на моделипонижением скоростей и плотностей, а на трассах временных разрезов в виделокально­го изменения формы записи (например, появления глубокого минимумаперед отражением от кровли турне). В этой зоне разуплотнения можно ожидатьулучшенные коллекторские свойства пластов песчаника радаевско­го ибобриковского горизонтов по сравнению с коллекторскими свойства­ми в скв. 28Винно-Банновской.

В-четвертых, обращаясь краспределению скоростей и плотностей в карбонатных отложениях турнея, можновидеть, что имеются участки с заметно пониженным значением этих параметров.Наиболее контрастный из них расположен на пикетах 33,0-39,0 (трассы 89-103),т.е. на юго-западном склоне Винно-Банновского поднятия. На временных разрезахданная аномалия упругих параметров отображается в виде значительного, почти в 2раза, ослабления амплитуд отражения Т. Понижение скоростей в пределаханомалии составляет не менее 1300 м/с, т.е. скорости уменьша­ются от 6300–6500м/с за пределами аномалии до 5050 м/с в ее централь­ной части. Наиболеевероятным объяснением природы этой аномалии является увеличение пористостипород турне. Расчеты показывают, что в центральной части аномалии пористость вышена 10–13% по сравнению с пористостью за ее пределами, где она была принятаравной 3%. При такой пористости породы турне могут являться хорошим коллектором,и, следовательно, можно предположить существование здесь литологически огра­ниченнойловушки углеводородов. Размеры этой ловушки по рассматри­ваемому профилюневелики – не более 0,5–0,6 км, но не исключено, что такая высокопористая зонапротягивается по простиранию северо-восточно­го борта Муханово-Ероховского прогибана значительное расстояние.

/>Раздел 5.2.  Применениесейсмомоделирования при решении структурных задач (выявление грабенообразных прогибов)

Важным резервом прироста запасовнефти и газа на территории Волго-Уральской нефтегазоносной про­винции являютсяструктуры, контролируемые зонами погребенных девонс­ких грабенообразных прогибов.Поэтому в настоящее время общей задачей исследова­ний в этом направленииявляется оценка возможности выявления масшта­бов распространенияграбенообразных прогибов и связанных с ними мес­торождений нефти в тех районахВолго-Уральской провинции, где они пока не получили должного практическогоиспользования.

Полученные в результатекачественной интерпретации временных разрезов модели грабенообразных прогибовявляются весьма приближенными, и такие параметры прогибов, как ширина,амплитуда сброса и др. могут иметь существенные отклонения от истинных. Болееточные значения этих параметров можно определить путем применения методики интерпретации,основанной на итеративном математическом моделировании. Рассмотрим результатытакой интерпретации на примере временного разреза по профи­лю 24, пересекающемуСанчелеевский грабенообразный прогиб в северной его части.  Несмотря на то, чтона временном разрезе (рис. 13,в) признаки прогиба в записи отражающегогоризонта Д выражены отчетливо, постро­ить достаточно корректную модель,применяя стандартные приемы интер­претации, оказалось невозможным. Поэтому вкачестве априорной модели (модели нулевого приближения) были поочереднорассмотрены пять вариантов, различающихся тем, что строение девонских отложенийи фундамента видоизменялось от неглубокого синклинального прогиба с ампли­тудой50 м и шириной 1,5 км до узкого грабена с амплитудой 200 м и ши­риной 0,5 км.При моделировании грабена изменялись не только амплитуда и ширина, но и формакраевых частей пластов, примыкающих к линии сброса, и строение опущенногоблока. Детальная скоростная характеристика девонских отложений быласпрогнозирована на основе данных про­мысловой геофизики по скважине,расположенной в 3,0 км от профиля. Расчет волнового поля производился попрограмме 57511 из пакета «Вес­терн Джеофизикал Компани», алгоритмкоторой основан на численном решении дифракционного интеграла Кирхгофа длямногослойной среды. Выбор такого способа расчета обусловлен тем, что интерпретируемыйвременной разрез на рис. 13,в не подвергался миграции.

Процесс подбора моделиосуществляется следующим образом. Вначале путем поочередного сравнениясинтетических временных разрезов с реаль­ным разрезом производился выбор наиболееправдоподобной модели из пяти заданных. На этом этапе были исключены модели сэрозионными прогибами в кыновских отложениях и фундаменте, а также модели с гра­беном,в которых амплитуды разрывных нарушений по всем отложе­ниям (от саргаевскихслоев до фундамента) одинаковы. Синтетические временные разрезы по всем этиммоделям имели лишь отдаленное сход­ство с реальным временным разрезом. Длядальнейшего анализа и коррекций была оставлена модель, тип которой показан нарис. 13,а. В этой модели коррекции подверглись главным образомширина и глубина грабе­на, а также амплитуда ступени в опущенном блоке.Окончательная модель и соответствующий ей синтетический временной разрезпредставлены на рис. 13,а, б. Последний имеет сходство среальным разрезом не только в общих чертах, но и в некоторых деталях. Преждевсего обращает на себя внимание то, что волновой картиной подтверждаетсячастичное «перекрытие» грабена за счет дифракции по отложениямсаргаевского и кыновского горизонтов. Кроме того, дифрагированные волны откраевых частей пластов, примыкающих к линии сброса, проявляются достаточно отчетли­во,хотя интенсивность их заметно ниже интенсивности отраженных волн от тех жеграниц. Заметим, что на реальном разрезе предполагаемая дифрагированная волнатакже значительно слабее соответствующей отраженной. Далее, на синтетическомвременном разрезе, так же как и на реальном, отчетливо проявляютсягоризонтальные участки синфазностей, соответ­ствующие опущенному блоку грабена.В процессе подбора модели немало­важной оказалась и такая деталь: для улучшениясходства временных раз­резов пришлось в ряд слоев саргаевского и кыновскогогоризонтов ввести градиенты скорости, благодаря чему уменьшились коэффициентыотражения границ в области грабена.

/>Содержание

Лекция 1. 1

Введение. 1

Глава1.      Общиепринципы интерпретации данных сейсморазведки на основе математическогомоделирования. 3

Раздел1.1.      Системныйанализ проблемы интерпретации данных сейсмических наблюдений  3

Раздел1.2.      Теоретическиевопросы автоматизированной интерпретации данных сейсморазведки  4

Лекция 2. 4

Глава2.      Способыпостроения сейсмических моделей геологических сред. 6

Раздел2.1.      Построениеодномерных моделей. 6

Раздел2.2.      Построениедвумерных моделей. 7

§ 2.2.1.      Построение модели по данным бурения. 8

Лекция 3. 8

§ 2.2.2.      Построение моделей по данным бурения и сейсморазведки. 8

§ 2.2.3.      Построение моделей по данным сейсморазведки. 9

§ 2.2.4.      Влияние нефтегазонасыщенности на упругие свойства пород. 10

Глава3.      Методикаинтерпретации на основе итеративного моделирования. 12

Раздел3.1.      Особенностиполучения и обработки сейсмических данных, интерпретируемых наоснове моделирования. 12

Лекция 4. 12

§ 3.1.1.      Методика полевых наблюдений. 12

§ 3.1.2.      Методика цифровой обработки. 13

Раздел3.2.      Выборспособа решения прямой  динамической задачи. 14

§ 3.2.1.      Пример 1. Моделирование микрограбенов. 15

§ 3.2.2.      Пример 2. Моделирование подрифовых горизонтов. 15

Лекция 5. 16

Раздел3.3.      Выборисходного сейсмического импульса. 16

Раздел3.4.      Сопоставлениесинтетического и  реального временных разрезов. 17

Раздел3.5.      Целенаправленнаякоррекция параметров  тонкослоистых моделей. 19

§ 3.5.1.      Предварительная коррекция. 19

Лекция 6. 20

§ 3.5.2.      Уточнение параметров модели в автоматическом режиме. 21

Глава4.      Программно-алгоритмическоеобеспечение. 23

Раздел4.1.      Решениепрямой динамической задачи в лучевом приближении. 23

§ 4.1.1.      Поиск траектории нормального луча. 23

Лекция 7. 24

§ 4.1.2.      Учет динамических факторов. 24

Раздел4.2.      Расчетвременных разрезов на основе дифракционной теории трорея. 26

Раздел4.3.      Количественноеоценивание сходства трасс синтетического и реального временных разрезов  27

§ 4.3.1.      Способы вычисления предварительных оценок. 27

§ 4.3.2.      Способ построения дифференциальных оценок, основанный  наанализе характерных точек трасс СВР и РВР  28

Глава5.      Использованиемоделирования  для выявления ловушек сложного экранирования и прямогообнаружения залежей по данным сейсморазведки. 30

Раздел5.1.      Применениесейсмомоделирования при решении стратиграфических задач (изучение детальногостроения нефтегазоперспективных толщ) 30

Лекция 8. 30

Раздел5.2.      Применениесейсмомоделирования при решении структурных задач (выявление грабенообразныхпрогибов) 32

Содержание. 34