Методика работ. 
Самотлорское нефтегазовое месторождение

Полевые работы

Для того, чтобы использовать выбранные нами методы в комплексе, сначала необходимо рассмотреть их по отдельности, чтобы понять на каких принципах они устроены и за счет каких физических свойств пород можно определить наличие в породе флюида.

Начнем с первого и основного метода для поиска углеводородов — сейсморазведки МОГТ (общей глубинной точки).

Рассмотрим схему полевых сейсморазведочных работ (Рисунок 3).

Рисунок 3. Схема полевых сейсморазведочных работ.

1 — прямых и проходящих, 2 — преломленных, 3 — отраженных.

Системы наблюдений В настоящее время в основном применяют системы многократных перекрытий (СМП), обеспечивающей суммирование по общей глубинной точке (ОГТ), и тем самым резкое повышение соотношения сигнал/помеха. Применение не продольных профилей сокращает затраты на полевые работы и резко повышает технологичность полевых работ.

В настоящее время практически используются только полные корреляционные системы наблюдений, позволяющие проводить непрерывную корреляцию полезных волн.

При рекогносцировочной съемке и на стадии опытных работ с целью предварительного изучения волнового поля в районе исследований применяют сейсмозондирования. Система наблюдений при этом должна обеспечивать получение информации о глубинах и углах наклона исследуемых отражающих границ, а также определение эффективных скоростей. Различают линейные, представляющие собой короткие отрезки продольных профилей, и площадные (крестовые, радиальные, круговые) сейсмозондирования, когда наблюдения производят на нескольких (от двух и более) пересекающихся продольных или не продольных профилях.

На системах многократного профилирования (перекрытия) основан метод общей глубинной точки, при котором используют центральные системы, системы с изменяющимся пунктом взрыва в пределах базы приема, фланговые односторонние без выноса и с выносом пункта взрыва, а также фланговые двухсторонние (встречные) системы без выноса и с выносом пункта взрыва.

Наиболее удобны для производственных работ и обеспечивают максимальную производительность системы, при реализации которых база наблюдений и пункт возбуждения смещаются после каждого взрыва в одном направлении на равные расстояния.

Для прослеживания и определения элементов пространственного залегания крутопадающих границ, а также трассирования тектонических нарушений целесообразно применить сопряженные профили. которые почти параллельны, а расстояние между ними выбирают из расчета обеспечения непрерывной корреляции волн, они составляют 100−1000 м.

При наблюдении на одном профиле ПВ располагают на другом, и наоборот. Такая система наблюдений обеспечивает непрерывную корреляцию волн по сопряженным профилям.

Многократное профилирование по нескольким (от 3 до 9) сопряженным профилям составляет основу способа широкого профиля. Пункт наблюдения при этом располагают на центральном профиле, а возбуждения производят последовательно с пунктов, находящихся на параллельных сопряженных профилях. Кратность прослеживания отражающих границ по каждому из параллельных профилей может быть различной. Общая кратность наблюдений определяется произведением кратности по каждому из сопряженных профилей на их общее число. Увеличение затрат на проведение наблюдений по столь сложным системам оправдывается возможностью получения информации о пространственных особенностях отражающих границ.

Сети профилирования Для каждой разведочной площади существует предел числа наблюдений, ниже которого невозможно построение структурных карт и схем, а также верхний предел, выше которого точность построений не увеличивается. На выбор рациональной сети наблюдений влияют следующие факторы: форма границ, диапазон изменения глубин залегания, погрешности измерения в точках наблюдения, сечения сейсморазведочных карт и другие. Точные математические зависимости пока не найдены в связи с чем пользуются приближенными выражениями.

Различают три стадии сейсморазведочных работ: региональную, поисковую и детальную. На стадии региональных работ профили стремятся направлять в крест простирания структур через 10−20 км. От этого правила отступают при проведении связующих профилей и увязке со скважинами.

При поисковых работах расстояние между соседними профилями не должно превышать половины предполагаемой длины большой оси исследуемой структуры, обычно оно составляет не более 4 км. При детальных исследованиях густота сети профилей в разных частях структуры различна и не превышает обычно 4 км. При детальных исследованиях густота сети профилей в разных частях профилей различна и не превышает обычно 2 км. Сеть профилей сгущают в наиболее интересных местах структуры (свод, линии нарушения, зоны выклинивания и т. д.). Максимальное расстояние между связующими профилями не превышает удвоенного расстояния между разведочными профилями. При наличии разрывных нарушений на площади исследования в каждом из крупных блоков усложняют сеть профилей для создания замкнутых полигонов. Если размеры блоков небольшие, то проводят только связующие профили, Соляные купола разведывают по радиальной сети профилей с их пересечением над сводом купола, связующие профили проходят по периферии купола, связующие профили проходят по периферии купола.

При проведении сейсмических работ на площади, где ранее выполнялись сейсмические исследования, сеть новых профилей должна частично повторять старые профили для сопоставления качества старого и нового материалов, При наличии на изучаемой площади скважин глубокого бурения они должны быть увязаны в общей сети сейсмических наблюдений, и пункты взрыва и приема должны располагаться вблизи скважин.

Для установления точного расположения профилей еще во время проектирования работ проводят первую рекогносцировку. Детальную рекогносцировку осуществляют в период полевых работ.

Условия возбуждения упругих волн Возбуждение колебаний осуществляется с помощью взрывов (заряды ВВ или линии ДШ) или невзрывных источников.

Способы возбуждения колебаний выбираются в соответствии с условиями, задачами и методикой проведения полевых работ.

Оптимальный вариант возбуждения выбирается на основании практики предшествующих работ и уточняется путём изучения волнового поля в процессе опытных работ.

Возбуждение взрывными источниками Взрывы производятся в скважинах, шурфах, в щелях, на поверхности земли, в воздухе. Применяется только электрический способ взрывания.

При взрывах в скважинах наибольший сейсмический эффект достигается при погружении заряда ниже зоны малых скоростей, при взрыве в пластичных и обводненных породах, при укупорке зарядов в скважинах водой, буровым раствором или грунтом.

Выбор оптимальных глубин взрыва осуществляется по наблюдениям МСК и результатам опытных работ В процессе полевых наблюдений на профиле следует стремиться поддерживать постоянство (оптимальность) условий возбуждения.

С целью получения разрешенной записи масса одиночного заряда выбирается минимальной, но достаточной (с учетом возможного группирования взрывов) для обеспечения необходимой глубинности исследований. Группирование взрывов следует применять при недостаточной эффективности одиночных зарядов. Правильность выбора массы зарядов периодически контролируется.

Заряд ВВ должен опускаться на глубину, отличающуюся от заданной не более чем на 1 м.

Подготовка, погружение и взрывание заряда производятся после соответствующих распоряжений оператора. Об отказе или неполном взрыве взрывник обязан немедленно сообщить оператору.

По окончании взрывных работ оставшиеся после взрыва скважины, котлованы и ямы должны быть ликвидированы в соответствии с «Инструкцией по ликвидации последствий взрыва при сейсморазведочных работах» .

При работах с линиями детонирующего шнура (ЛДШ) источник целесообразно размещать вдоль профиля. Параметры такого источника — длина и число линий — выбираются исходя из условий обеспечения достаточной интенсивности целевых волн и допустимых искажений формы их записей (длина источника не должна превышать половины минимальной кажущейся длины волны полезного сигнала). В ряде задач параметры ЛДШ выбираются с целью обеспечения нужной направленности источника.

Для ослабления звуковой волны рекомендуется линии детонирующего шнура заглублять; зимой — присыпать снегом.

При проведении взрывных работ должны соблюдаться требования, предусмотренные «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» .

Для возбуждения колебаний в водоемах применяются только невзрывные источники (установки газовой детонации, пневматические источники и др.).

При невзрывном возбуждении используются линейные или площадные группы синхронно работающих источников. Параметры групп — количество источников, база, шаг перемещения, число воздействий (на точке) — зависят от поверхностных условий, волнового поля помех, необходимой глубины исследований и выбираются в процессе опытных работ При проведении работ с невзрывными источниками необходимо соблюдать идентичность основных параметров режима каждого из работающих в группе источников.

Точность синхронизации должна соответствовать шагу дискретизации при регистрации, но быть не хуже 0,002 с.

Возбуждение колебаний импульсными источниками производится по возможности на плотных утрамбованных грунтах с предварительным выполнением уплотнительного удара.

Глубина «штампа» от ударов плиты при рабочем возбуждении источников не должна превышать 20 см.

При проведении работ с невзрывными источниками должны неукоснительно соблюдаться правила техники безопасности и ведения работ, предусмотренные соответствующими инструкциями по безопасному ведению работ с невзрывными источниками и техническими инструкциями по эксплуатации.

Возбуждение поперечных волн осуществляется с помощью горизонтально либо наклонно направленных ударно-механических, взрывных или вибрационных воздействий Для реализации селекции волн по поляризации в источнике на каждом пункте производят воздействия, различающиеся направлением на 180^о.

Отметка момента взрыва или удара, а также вертикального времени должна быть четкой и устойчивой, обеспечивающей определение момента с погрешностью не более шага дискретизации.

Если на одном объекте работы проводятся с различными источниками возбуждения (взрывы, вибраторы и пр.), должно быть обеспечено дублирование физических наблюдений с получением в местах смены источников записей от каждого из них.

Возбуждение импульсными источниками Многочисленный опыт работ с поверхностными импульсными излучателями показывает, что необходимый сейсмический эффект и приемлемые соотношения сигнал/помеха достигаются при накоплении 16−32 воздействий. Это число накоплений эквивалентно взрывам зарядов тротила массой всего 150−300 г. Высокая сейсмическая эффективность излучателей объясняется большим коэффициентом полезного действия слабых источников, что делает перспективным их применение в сейсморазведке, особенно в способе ОГТ, когда на этапе обработки происходит N-кратное суммирование, обеспечивающее дополнительное повышение соотношения сигнал/помеха.

Перед производственными работами с использованием невзрывных источников на каждой новой площади проводят цикл работ по выбору оптимальных условий возбуждения и регистрации сейсмических волновых полей.

Условия приема упругих волн При импульсном возбуждении всегда стремятся создать в источнике резкий и короткий по времени импульс, достаточный для образования интенсивных волн, отраженных от исследуемых горизонтов. Сильными средствами воздействия на форму и длительность этих импульсов во взрывных и ударных источниках мы не располагаем. Не располагаем мы также высокоэффективными средствами воздействия на отражающие, преломляющие и поглощающие свойства горных пород. Однако сейсморазведка располагает целым арсеналом методических приемов и технических средств, позволяющих в процессе возбуждения и особенно регистрации упругих волн, а также в процессе обработки полученных записей наиболее ярко выделить полезные волны и подавить мешающие их выделению волны-помехи. С этой целью используются различия в направлении прихода волн разного типа к земном поверхности, в направлении смещения частиц среды за фронтами приходящих волн, в частотных спектрах упругих волн, в формах их годографов и т. п.

Упругие волны регистрируются комплектом достаточно сложной аппаратуры, монтируемой в специальных кузовах, устанавливаемых на высоко проходимых транспортных средствах — сейсмических станциях.

Комплект приборов, регистрирующих колебания почвы, вызванные приходом упругих волн в той пли иной точке земной поверхности, называют сейсморегистрирующим (сейсмическим) каналом. В зависимости от числа точек земной поверхности, в которых одновременно регистрируется приход упругих волн, различают 24-, 48-канальные и более сейсмостанции.

Начальным звеном сейсморегистрирующего канала является сейсмоприемник, воспринимающий колебания почвы, обусловленные приходом упругих волн и преобразующий их в электрические напряжения. Так как колебания почвы очень малы, электрические напряжения, возникающие на выходе сейсмоприемника, перед регистрацией усиливаются. С помощью пар проводов напряжения с выхода сейсмоприемников подаются на вход усилителей, смонтированных в сейсмостанции. Для соединения сейсмоприемников с усилителями используется специальный многожильный сейсмический кабель, который обычно называют сейсмической косой.

Сейсмический усилитель представляет собой электронную схему, усиливающую подаваемые на его вход напряжения в десятки тысяч раз. Он может с помощью специальных схем полуавтоматических либо автоматических регуляторов усиления или амплитуд (ПРУ, ПРА, АРУ, АРА) усиливать сигналы. Усилители включают специальные схемы (фильтры), позволяющие необходимые частотные составляющие сигналов усиливать максимально, а другие — минимально, т. е. осуществлять их частотную фильтрацию.

Напряжения с выхода усилителя поступают на регистратор. Используется несколько способов регистрации сейсмических волн. Ранее наиболее широко использовался оптический способ регистрации волн на фотобумаге. В настоящее время упругие волны регистрируются на магнитной пленке. В том и другом способе перед началом регистрации фотобумага либо магнитная пленка приводятся в движение с помощью лентопротяжных механизмов. При оптическом способе регистрации напряжение с выхода усилителя подается на зеркальный гальванометр, а при магнитном способе — на магнитную головку. Когда на фотобумаге или на магнитной пленке производится непрерывная запись, волнового процесса способ записи называют аналоговым. В настоящее время наибольшее применение получает дискретный (прерывистый) способ записи, который обычно называют цифровым. В этом способе в двоичном цифровом коде регистрируются мгновенные значения амплитуд напряжений на выходе усилителя, через равные интервалы времени? t изменяющиеся от 0,001 до 0,004с. Такая операция носит название квантования по времени, а принятую при этом величину? t называют шагом квантования. Дискретная цифровая регистрация в двоичном коде дает возможность использовать для обработки сейсмических материалов универсальные ЭВМ. Аналоговые записи могут быть обработаны на ЭВМ после их преобразования в дискретную цифровую форму.

Запись колебаний почвы в одной точке земной поверхности обычно называют сейсмической трассой или дорожкой. Совокупность сейсмических трасс, полученных в ряде смежных точек земной поверхности (либо скважины) на фотобумаге, в наглядной аналоговой форме составляет сейсмограмму (Рис. 4), а на магнитной пленке — магнитограмму. В процессе записи на сейсмограммах и магнитограммах наносятся марки времени через 0,01с, и отмечается момент возбуждения упругих волн.

Рисунок 4. Пример сейсмограммы.

Любая сейсморегистрирующая аппаратура вносит некоторые искажения в записываемый колебательный процесс. Для выделения и отождествления однотипных волн на соседних трассах необходимо, чтобы вносимые в них искажения на всех трассах были одинаковыми. Для этого все элементы регистрирующих каналов должны быть идентичны друг другу, а вносимые ими искажения в колебательный процесс — минимальными.

Далее перейдем ко второму предложенному методу, которым является электроразведка методом ВЭЗ.

Идея метода ВЭЗ чрезвычайно проста. На поверхности земли собирают электроразведочную установку, которая, как правило, состоит из двух питающих и двух приемных электродов (см. Рис. 5). В качестве электродов обычно применяют металлические штыри, которые забиваются в землю. Питающие электроды принято обозначать буквами, А и В, приемные — M и N. К питающим электродам подключают источник тока — например, батарею (Рисунок 4 (1)). В земле возникает электрическое поле и, соответственно, электрический ток. Силу тока в питающей линии (I_AB) измеряют с помощью амперметра, включенного в цепь АВ. На приемных электродах M и N возникает разность электрических потенциалов (ДU_MN), которая измеряется с помощью вольтметра. По результатам измерений можно судить об электрических свойствах горных пород на глубинах проникновения тока в землю. Глубина «погружения тока» зависит, в основном, от расстояния между питающими электродами, А и В. По результатам выполненных измерений вычисляют кажущееся электрическое сопротивление (КС), обозначаемое с_k, и измеряемое в Ом· м:

где, K — геометрический коэффициент (зависит от расстояний между электродами A, B, M и N), ДU_MN — разность потенциалов на приемных электродах M и N, I_AB — сила тока, протекающего в питающей линии.

Рисунок 5. Схема установки в методе ВЭЗ.

Для выполнения зондирования производят серию измерений, постепенно увеличивая размер питающей линии АВ. Чем больше параметр АВ/2 — тем глубже «погружается ток в землю» и тем больше глубинность исследований (см. Рис.6).При этом каждая следующая область исследования полностью включает в себя предыдущую.

Рисунок 6. Зависимость глубины от разноса питающих электродов.

В результате описанной серии измерений получается набор значений кажущегося сопротивления, измеренных при известных АВ/2. В электроразведке параметр АВ/2 называют разносом питающей линии (или просто разносом).

Для удобного представления результатов наблюдений строят график зависимости с_k (в Ом· м) от разноса (в м). Такой график называется кривой зондирования или кривой ВЭЗ. Кривые зондирования принято строить не в обычном (линейном) масштабе, а на билогарифмических бланках (см. Рис. 7) По обеим осям такого бланка откладываются не значения с_k(Ом· м) и АВ/2 (м), а их логарифмы.

Рисунок 7. Кривая ВЭЗ.

При выполнении измерений приходится сталкиваться с многочисленными помехами. Наиболее значимые из них:

• · аппаратурные помехи: шумы измерителя, погрешности работы генератора и др.;
• · методические погрешности: погрешности в задании разносов АВ, отклонения положений электродов от прямой линии, индукционные наводки и пр.;
• · наводки от линий электропередач, электрофицированных железных дорог и т. д.;
• · влияние рельефа;
• · влияние локальных неоднородностей изучаемого разреза, залегающих на глубинах от первых сантиметров.

Влияние помех приводит к различным искажениям на кривых ВЭЗ. Нормативные документы требуют от геофизиков, чтобы погрешность полевых наблюдений не превышала 5%.