Итогом поисково-разведочных работ на нефть и газ является открытие месторождений и подготовка их к разработке. Важная роль при этом отводится сейсморазведке ЗО и 4Б. Если на стадии выявления локальных объектов применяется, в основном, сейсмическая съёмка 2Б, то для изучения геологического строения и оптимального размещения поисково-разведочных скважин используется, как правило, площадная сейсморазведка ЗЭ и даже 4Э.
От качества проведённых сейсмических работ зависит достоверность выполненных структурных построений и, в целом, качество разработки геологической модели поисково-разведочных объектов.
На территории Западного Казахстана расположены Прикаспийская и Южно-Мангышлакская нефтегазоносные провинции, Бузачинский нефтегазоносный район и Северо-Устюртская нефтегазоносная область.
Прикаспийская впадина и её бортовые части, последние 50 лет являются одним из основных регионов концентрации нефтегазопоисковых работ на евроазиатском континенте. Здесь ещё в первой половине XX века были открыты месторождения, нефти и газа в мезокайнозойских отложениях, приуроченные преимущественно к солянокупольным структурам.
Интерес к подсолевым отложениям Прикаспийской впадины резко усилился после открытия Оренбургского газоконденсатного месторождения в северной бортовой зоне Прикаспия. Последовавшие затем открытия Астраханского, Карачаганакского, Тенгизского, Жанажолского и других месторождений, выявление нефтеи газопроявлений промышленного и полупромышленного значения по всему периметру Прикаспийской впадины свидетельствуют о региональной нефтегазоносности подсолевых отложений этого крупнейшего солянокупольного бассейна.
Ускоренное изучение нефтегазоносности подсолевых и надсолевых отложений может быть осуществлено только при высокой эффективности сейсмических исследований и комплексировании сейсморазведки с другими геофизическими методами. Проведение сейсморазведочных работ и достоверная интерпретация сейсмических данных в соляно-купольных регионах, особенно при изучении локальных структур, требует преодоления ряда серьёзных объективных трудностей, связанных:
— со сложной латеральной изменчивостью физических свойств при общей высокой скорости распространения упругих волн;
— развитием диапиризма и разрывных нарушений в вышележащих отложениях;
— большими глубинами залегания подсолевых отложений;
— специфическими особенностями их флюидных систем.
Несмотря на достигнутые успехи цифровой регистрации и обработки данных сейсморазведки до настоящего времени в, зоне развития соляных куполов не удалось обеспечить непрерывного фазового прослеживания подсолевых отражений. Особенно велика доля разрывов корреляции в зонах крутых склонов соляных штоков.
Перспективы повышения эффективности сейсморазведки в Прикаспийской впадине связаны с развитием площадных систем наблюдений, обеспечивающих 3-х мерное объёмное изучение геологических объектов. Роль таких систем особенно повышается при разведке новых объектов, связанных с рифогенными телами островного типа, к которым относится Карачаганакский риф. Связанное с этим рифом газоконденсатное месторождение приуроченок поднятию в подсолевом комплексе, сложенному карбонатными отложениями различного литофациального состава.
Геологическое строение западной части территории Республики Казахстан, где сосредоточены основные запасы* углеводородов, отличается особым разнообразием и сложностью, в исследовании которой значительный вклад вносит сейсморазведочный метод.
В настоящее время нефтедобывающие предприятия' интересует оптимизация полного цикла сейсморазведочных исследований: от проектирования и проведения полевых работ до обработки и интерпретации результатов съёмок. Получение объективных данных по подсолевым и надсолевым отложениям это — комплексная проблема и решить её возможно только поэтапно.
Данная диссертационная работа посвящена решению проблем повышения эффективности внедрения в практику ГРР на нефть и газ в Западном Казахстане площадных систем ЗЭ сейсморазведки.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Актуальность работы.
Надёжность локального прогнозирования нефтяных и газовых залежей напрямую связана с наличием адекватных способов её оценки и средств повышения достоверности результатов при интерпретации геолого-геофизических материалов на площадях сейсмических исследований. Причина снижения геологической эффективности сейсморазведки в настоящее время отчасти обусловлена тем, что фонд крупных антиклинальных ловушек уже истощен и основной объём прироста запасов нефти и газа идёт за счёт выявления малоразмерных, малоамплитудных и сложнопостроенных объектов. При этом значительное внимание уделяется поискам глубокозалегающих объектов, хотя используются те же принципы и приёмы, что и при поисках антиклинальных структур в менее глубоких горизонтах осадочной толщи. Кроме того, существует многообразие факторов, вносящих искажения в сейсмические данные об изучаемой геологической среде на стадии выполнения полевых работ и интерпретации: влияние сложных поверхностных условий возбуждения волн, несоответствие полевых методик наблюдений решаемым геологическим задачам, нарушение технологии проведения полевых работ, цифровой обработки и интерпретации данных, отсутствие программных средств и методик для анализа достоверности получаемых результатов применительно к конкретным изучаемым объектам. Учёт и решение даже части названных факторов позволит повысить геологическую эффективность и существенно сократить затраты на бурение.
Таким образом, разработка оптимальных полевых технологий, интерпретация данных, обеспечивающих повышение надёжности картирования ловушек, прогноза залежей углеводородов и уточнение геологических моделей месторождений Западного Казахстана, является актуальной практической задачей.
Целью работы является повышение геологической эффективности сейсморазведки в Прикаспийской впадине, подготовка новых перспективных объектов и уточнение геологических моделей разрабатываемых месторождений в Западном Казахстане на основе оптимизированной технологии сейсморазведки ЗО.
Основные задачи исследований.
1. Анализ и обобщение результатов геофизических работ в.
Западном Казахстане (Прикаспийской впадине).
2. Изучение влияния основных параметров вибрационной сейсморазведки на качество сейсмических материалов и геологические результаты работ.
3. Оценка геологической эффективности различных модификаций сейсморазведки ЗЭ в районах Прикаспийской впадины.
4. Разработка оптимизированной технологии сейсморазведки ЗО, ориентированной на повышение эффективности решения задач по поиску месторождений углеводородов в Западном Казахстане и оценке их запасов.
5. Подготовка временных методических рекомендаций по применению сейсморазведки ЗЭ на разных этапах геологоразведочных работ на нефть и газ в условиях Казахстана.
6. Рассмотрение результатов применения оптимизированной технологии ЗБ в районах Западного Казахстана.
Научная новизна работы и личный вклад.
1. Доказана эффективность решения геологических задач с использованием оптимизированной технологии ЗБ сейсморазведки при поисках и подготовке запасов в надсолевом комплексе и подсолевых отложениях бортовых зон Прикаспийской впадины.
2. Научно обоснованы первоочередные задачи по ускоренной подготовке запасов УВ в Прикаспийской впадине на основе изучения и анализа предшествующих результатов геофизических работ.
3. Разработаны теоретические и экспериментальные основы оптимизированной технологии сейсморазведки ЪТ>, ориентированной на решение геологических задач в Западном Казахстане.
4. Обоснованы новые способы количественной оценки качества исходной информации сейсморазведки ЗБ, обеспечивающие надежный полевой контроль получаемых данных и их достоверность.
5. Получены новые геологические результаты на ряде разведочных площадей, существенно уточняющие объем и распределение запасов углеводородов.
6. Предложена очередность доразведки действующих месторождений, исходя из геологических предпосылок, объёмов остаточных извлекаемых запасов и уровня среднегодовой добычи.
Представленные в диссертации технологические и методические решения разработаны лично автором или с его определяющим участием, и реализованы им самим, или под его непосредственным руководством. При этом все основные результаты, обладающие научной новизной и практической ценностью, были получены лично автором.
Производственное опробование данных разработок и внедрение рекомендаций осуществлено коллективами полевых сейсморазведочных партий геофизических организаций Казахстана при участии автора в проектировании работ и их сопровождении, а обработка и интерпретация данных ЗБ выполнялась под его непосредственным руководством и с его участием.
Практическая значимость и эффективность внедрения.
Полученные разработки автора реализованы в виде проектов на проведение сейсморазведочных работ ЗБ на территории Западного.
Казахстана, предусматривающих площадные работы с учётом выбора оптимальных параметров систем наблюдения и принципов оптимизации технологии ЗБ съёмки. Методические рекомендации по проектированию и методике полевых работ внедрены в качестве регламентирующих документов «Стандарта предприятия» в геофизических организациях Казахстана.
Разработки автора апробированы в производственном режиме на 14 объектах, в том числе на месторождениях Акинген, Забурунье, Камышитовое, Кисимбай, Карамандыбас, на которых получен положительный эффект, заключающийся в повышении точности и достоверности геофизических построений по целевым горизонтам, что обеспечило надёжность определения подсчётных параметров при оценке запасов углеводородов.
Защищаемые положения.
1. Выполненные экспериментальные исследования, позволившие оценить влияние методических и технологических факторов на качество ЪТ> сейсморазведки и обеспечившие выбор параметров систем наблюдений для решения геологических задач в условиях Западного Казахстана на новом методическом уровне.
2. Разработанная оптимизированная методика ЗО сейсморазведки и способы количественной оценки качества полевых наблюдений и исходной информации, обеспечившие повышение точности и детальности изучения геологического строения разведочных площадей в Западном Казахстане.
3. Оптимизированная технология сейсморазведки ЗБ, способная обеспечить наибольший прирост запасов УВ при подготовке новых надсолевых и подсолевых объектов, доразведке разрабатываемых месторождений, где геологические условия предполагают дополнительный потенциал выявления запасов и получения новых данных по строению и нефтегазоносности.
4. Методические рекомендации по применению сейсморазведки ЗО на разных этапах геологоразведочных работ на нефть и газ, подготовленные для сейсмогеологических условий Западного Казахстана, в которых сформулированы требования к составу и качеству проведения полевых сейсмических наблюдений.
5. Полученные новые геологические результаты, позволившие обосновать направления дальнейших работ по поиску новых запасов нефти и газа в надсолевых и подсолевых толщах Прикаспийской впадины.
Апробация и публикации.
Основные результаты докладывались на IV Республиканской научной конференции молодых геологов Казахстана (г. Шевченко, 1976 г., г. Алма-Ата, 1981 г.) — на третьем международном семинаре «Казахстан Каспий Шельф» (г. Алма-Ата, 1996 г.) — на Международных геофизических симпозиумах (Австрия, 1997 г., Стамбул, 2000 г. и ежегодных конференциях EAGE, AAPG, SEG, ЕАГО) — на научно-практической конференции «Проблемы освоения углеводородных ресурсов Прикаспия и Каспийского шельфа» (Атырау, 1998 г.) — на научно-практической конференции «Проблемы инновационного развития нефтегазовой индустрии» (г. Алматы, 2007 г.) — на научно-практической конференции технического университета (г. Алма-Ата, 2006 г.) — на VIIIой международной научно-практической конференции «Геомодель — 2006 г.» (г. Геленджик, 2006 г.) — на научно-технической конференции «Технология ВРС при доразведке месторождения Амангельды» (г. Тверь, 2006 г.) — на IV Китайско-Российском симпозиуме «Новейшие достижения в области геофизических исследований скважин» (г.Уфа, 2006 г.) — на VI Казахстанско-Российской международной НТК «Математическое моделирование в нефтегазодобывающей промышленности» (г. Астана, 2007 г.). В процессе опробования и внедрения научных разработок в производственных организациях Казахстана проведен ряд совещаний на этапах планирования и проектирования работ, а также обсуждений результатов опробования разработок, проведение ОМР и производственных исследований с использованием рекомендаций автора. Автором опубликовано 42 статьи в научно-технических журналах, в том числе 34 по теме диссертации.
Благодарности.
В основу диссертации положены разработки, выполненные автором в период с 1986 по 2007 год за время работы в геолого-геофизических организациях Казахстана и, особенно, в АО НК «КазМунайГаз».
Автор выражает особую благодарность Г. Н. Гогоненкову, который существенно повлиял на круг научных интересов автора. Автор признателен докторам геолого-минералогических наук Г. Ж. Жолтаеву, Д. Ш. Садыкову, У. С. Карабалину, Б. С. Ужкенову, Б. М. Куандыкову за участие, советы и критические замечания в ходе подготовки диссертационной работыК.Н. Ибрашеву, А. К. Балжанову, К. О. Исказиеву, Е. К. Огай, С. М. Исенову, А. Е. Жаксыбекову, A.A. Аккулову и многим другим сотрудникам АО НК «КазМунайГаз» (г. Астана) за помощь во внедрении научных разработок автора в производство, за обсуждения получаемых результатов, всестороннюю поддержку в подготовке диссертации.
Автор также приносит глубокую признательность A.C. Кашику, О. С. Обрядчикову, В. Б. Левянту, Ю. Ш. Закариеву, С. М. Рябошапко и другим коллегам (г. Москва) за помощь, оказанную при подготовке диссертации, полезные советы и рекомендации.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ.
Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, а также списка литературы из 63 наименований. Работа содержит 210 страниц, в том числе 94 рисунка.
Выводы.
1. Проведённый анализ результатов применения сейсморазведки ЗБ при поисково-разведочных работах в Прикаспийской впадине на месторождениях Акинген, Забурунье,. Кисимбай, Камышитовый и других доказали эффективность применения оптимизированной технологии ЗБ сейсморазведки при изучении особенностей геологического строения и нефтегазоносности, что позволило усовершенствовать геологическую модель месторождений и предложить направления дальнейших работ с целью увеличения начальных, запасов. Работы ЗБ сейсморазведки на месторождении Карамандыбас иллюстрируют возможности выделения и картирования протяжённых седиментационных тел песчаников и алевролитов, характеризующихся повышенными коллекторскими свойствами.
2. Для каждого комплекса отложений (подсолевого, солевого и надсолевого) определены основные геологические задачи, которые необходимо решать работами ЗБ сейсморазведки. На основе имеющихся данных по перспективам нефтегазоносности составлена схема сейсмических работ 3Б на территории Прикаспийской впадины: на подсолевые объектыобласти распространения карбонатных платформ, атоллоподобных карбонатных массивов и их склоновна надсолевые объекты — территория Южной и Северной Эмбы, а также южная часть междуречья Урал-Волга с прилегающей частью акватория Северного Каспия.
Заключение
.
Основу экономики республики Казахстан в настоящее время и в обозримую перспективу составляет добыча полезных ископаемых и, прежде всего, энергетического сырья — нефти и газа. Несмотря на наличие значительного объёма перспективных объектов, выявление и подготовка к разработке дополнительных запасов нефти и газа, особенно, в районах Западного Казахстана, где уже* существует развитая инфраструктура добычи и транспортировки углеводородов, является весьма актуальной, экономически востребованнойзадачей.
В представленной диссертационной работе автором и руководимым им коллективом выполнены исследования, направленные на повышение эффективности геолого-поисковых работ в условиях Западного Казахстана. На основе анализа сложных геолого-геофизических условий солянокупольной тектоники. Прикаспийской" впадины самым, эффективным' методом геофизической' разведки на нефтьш газ, обеспечивающим^ достоверное изучение* целевых объектов, является пространственная ЗО сейсморазведка. Однако качество полевых работ и последующей геологической интерпретации часто бывает неудовлетворительным. На примере сложно построенных объектов Западного Казахстана показано, что применение оптимизированной системы при проведении сейсморазведочных работ позволяет значительно повысить их эффективность. Решение комплекса задач по повышению качества и, соответственно, геологической эффективности подготовки новых запасов углеводородов в условиях Западного Казахстана и посвящена настоящая работа.
Выполненные исследования позволяют отметить следующее.
1. В результате работы над главной задачей — оптимизацией полевых ЗБ вибросейсмических исследований, некоторые важные её вопросы и давно устоявшиеся методические решения удалось переосмыслить и раскрыть по-новому. Это позволяет наметить пути к созданию более совершенной технологии проведения ЗВ сейсморазведочных работ и достичь лучших практических результатов. К ним относится: разработка методики количественной оценки сейсмической информации при проведении опытно-методических работ и мониторинг производственных работобоснование выбора типа геометрии полевых систем ЗБ вибросейсмических наблюденийобоснование выбора и оптимизация параметров группирования приёмников и источников сейсмических колебаний, а также некоторые другие результаты.
2. Из всех возможных модификаций систем наблюдений ЗБ наиболее оптимальной признана модификация, использующая ортогональные системы наблюдения типа «крест». Успешность использования таких систем в значительной мере зависит от правильности выбора их параметров, постановки опытных работ и комплексных оценок их эффективности.
3. В процессе проведения опытно-методических и производственных работ определены факторы, влияющие на качество сейсмических данных ЪТ>, учёт которых обеспечивает получение более информативного и достоверного материала, последующая обработка которого ведёт к успешному решению геологических задач. При этом доказаны следующие важные методические выводы:
3.1. Величина верхней граничной частоты свипа.
Зависимость общей энергии сейсмической записи (а, соответственно, и глубинности изучения разреза) от её величины близка к обратной пропорциональной. Так изменение верхней граничной частоты от 80 Гц до 120 Гц приводит к уменьшению средней амплитуды сейсмограмм примерно в 1.5 раза (при прочих равных условиях).
3.2. Длина свипа.
Зависимость амплитуды от этого фактора близка к пропорциональной: изменение длины свипа от 8с до 16с приводит приблизительно к двукратному росту амплитуды.
3.3. Число накапливаний.
При режиме корреляции до накапливания амплитуда сейсмограммы пропорциональна числу накапливаний (увеличение накапливания с 2 до 8 приводит к росту амплитуды в 4 раза).
3.4. Нагрузка (усилие) на грунт.
Изменение нагрузки от 40% до 70% приводит к нелинейному росту амплитуды приблизительно в 2.7 раза.
3.5. Тип группирования источников.
Линейное группирование 4-х вибраторов на базе 50 м приводит к получению приблизительно в 3 раза более интенсивных сейсмограмм (продольный профиль) ОПВ, чем группирование тех же 4-х вибраторов, установленных в вершинах квадрата со стороной 20 м.
Все указанные выше факторы воздействуют на амплитуды практически синхронно как в области полезных волн Б, так и поверхностных волн Я.
4. Специфическое действие на амплитуды сейсмограммы оказывает увеличение длины конуса свипа (в его начальной части) в диапазоне от 250 мс до 1000 мс: оно практически не влияет на амплитуду полезных волн в окне 8 и значимо — приблизительно в 1.8 раза, — ослабляет амплитуду поверхностных волн в окне Я. Указанный эффект связан с тем, что увеличение длины конуса в начальной части свипа приводит к уменьшению доли низких частот, и, следовательно, подавлению (фильтрации) низкочастотной части сейсмической записи. Соответственно, подавление низких частот приводит к ослаблению поверхностных волн, а также к повышению преобладающей частоты их остаточной части.
5. Показана целесообразность, а в ряде случаев необходимость оптимизации геометрии ЗБ сейсмических наблюдений, от которой зависит точность структурных построений и полнота освещения объектов исследований. В частности, при выборе площади съёмки необходимо исходить из ожидаемой модели среды, учитывая величину сейсмического сноса.
6. Доказана необходимость оптимизации группирования источников и приёмников сейсмических колебаний при площадных ЗБ вибросейсмических наблюдениях. На примерах опытно-методических работ показано возможное отрицательное влияние неправильно выбранных параметров группирования полевых элементов сейсмического канала.
7. Учитывая важность знания формы сигнала на точность сейсмических построений, изучены условия изменения формы сигнала отражённой волны на коррелограммах и определены принципы согласования графа последующей обработки данных ЗБ. Показано, что ошибки, связанные с недоучётом формы сигнала, могут привести к значительным временным невязкам и некорректному выбору параметров фильтрации и деконволюции, что, в свою очередь, ведёт к неточностям в сейсмических построениях.
8. Разработана усовершенствованная технология полевого контроля качества сейсмических наблюдений ЗБ.
Контроль полевых сейсморазведочных работ по совокупности объектов и приёмов этого контроля рассмотрен в двух аспектах — «параметрическом» и «сейсмическом». Первый соответствует мониторингу параметров возбуждения-регистрации, влияющих на амплитудно-частотный состав сейсмических записей, второй — мониторингу собственно амплитудно-частотных характеристик сейсмических записей в виде их оконных оценок. Представляется необходимым ввести такой двусторонний контроль в стандарт, что, с одной стороны, дисциплинирует Исполнителя работ и, с другой стороны, обеспечивает решение задач современной обработки сейсмических данных с сохранением амплитуд.
9. Мониторинг должен сопровождаться построением карт исследуемых параметров. Использование карт оконных оценок позволяет производить районирование территории (установления зависимостей между геоморфологическими формами рельефа и значениями определенных параметров), как постфактум, так и в процессе полевых работ. Конечная цель, с которой производится текущее районирование, заключается в возможности «улучшения» амплитудно-частотных характеристик записей, получаемых при возбуждении в неблагоприятных поверхностных условиях, через адаптацию каких-то действенных для этого в данных условиях параметров возбуждения. Перечень таких параметров и направление их изменения могут быть заранее определены в проектной документации и уточнены в результате последующего проведения опытно-методических работ. В случае достаточно однородных поверхностных сейсмогеологических условий и при отсутствии обширных техногенных зон, аномалии оконных оценок на картах могут свидетельствовать об изменениях глубинных сейсмогеологических условий.
10. С учётом выполненных диссертационных исследований и опыта опробования результатов в процессе производства работ разработаны «Временные методические рекомендации по применению пространственной сейсморазведки ЗБ на разных этапах геологоразведочных работ на нефть и газ (в условиях Казахстана)» — методические рекомендации по проектированию и проведению вибросейсмических исследований МОГТ-ЗБ на территории Казахстана [29].
Методические рекомендации включают разделы: проектирование ЗБ съёмки, ОМР, производственные работы, передача сейсмических материалов Заказчику. Каждый раздел наполнен подробным содержанием для исследователя-геофизика и является по существу руководством к действию на каждом этапе исследований геологического объекта. Этот документ рассмотрен и одобрен на научно-техническом совете АО НК «КазМунайГаз» с положительным отзывом Комитета геологии и охраны недр Министерства Энергетики и Природных Ресурсов Республики Казахстан. Рекомендовано принять его как стандарт предприятия.
11. Полученные результаты диссертационных исследований по оптимизации технологии ЗБ сейсморазведки апробированы на ряде площадей Западного Казахстана. Повышена разрешающая способность сейсморазведки ЗБ, увеличена точность и достоверность сейсмических построений по целевым горизонтам. Наряду с решением кинематических задач, успешно решаются и динамические задачи, что обеспечивает увеличение прироста запасов углеводородов на территории Казахстана.
Обеспечена возможность выделения локальных седиментационных тел, которые характеризуются улучшенными коллекторскими свойствами. Создана научно-методическая база для планомерной доразведки старых давно разрабатываемых месторождений.
12. На основе анализа геологических перспектив различных районов Западного Казахстана сформулированы предложения по очерёдности опоискования территории на базе оптимизированной технологии сейсморазведочных работ ЗО, по комплексу решаемых геологических задач и ожидаемым результатам.
