Проведение скважинных исследований по методу вертикального сейсмического профилирования (ВСП) может существенно повысить надежность интерпретации сейсмических данных для сложнопостроенных разрезов, когда качество материалов наземных сейсмических исследований невысоко. Благодаря этому удается определить места заложения новых разведочных скважин.

На примере нефтегазоперспективного района Футхиллс, провинция Альберта, рассматриваемого в данной статье, можно убедиться в том, что выходы палеозойских пород на дневную поверхность существенно затрудняют интерпретацию данных наземной сейсморазведки. Для более детального изучения этого разреза и повышения надежности интерпретации данных наземной сейсморазведки в одной из скважин было проведено вертикальное сейсмическое профилирование. Эти работы предусматривали выполнение следующих этапов:

• построение начальной геологической модели изучаемого разреза на базе имеющихся геологических сведений и материалов наземной сейсморазведки;
• бурение разведочной скважины, заложенной с учетом начальной геологической модели;
• проведение первого рейса вертикального сейсмического профилирования в этой скважине до того, как она достигнет проектной глубины, для определения местоположения главного разрывного нарушения и оптимизации условий проведения второго рейса ВСП;
• обработка результатов первого рейса ВСП, переинтерпретация данных наземной сейсморазведки в соответствии с первыми вступлениями, зарегистрированными при проведении ВСП;
• корректировка геологической модели;
• проведение второго рейса ВСП, ориентированного на детальное изучение потенциально продуктивных зон;
• обработка результатов второго рейса и сопоставление полученных материалов с откорректированным сейсмическим разрезом для дальнейшего уточнения и согласования;
• корректировка геологической модели и выбор нового места заложения скважины.

Отмечено, что исследования по методу ВСП позволяют получать более точное отображение реального геологического разреза, чем при наземных сейсморазведочных работах, поскольку при ВСП регистрируется не только поле отраженных волн, но и поле падающих волн, регистрируемое при ВСП, по сути дела является характеристикой источника возбуждения, что позволяет напрямую определить все параметры, необходимые для корректной обработки сейсмических сигналов и получения данных с оптимальным разрешением.

На этом же рисунке показаны положение брошенной скважины и положение скважины, предлагаемой к бурению для активизации работ на этом участке. Именно в этой проектируемой скважине впоследствии провели два рейса вертикального сейсмического профилирования, благодаря чему было уточнено геологическое строение участка, а скважину успешно закончили на продуктивные отложения. Сбор и обработка данных и интерпретация результатов этих исследований подробно обсуждаются в настоящей статье.

Однако детальный анализ приведенного на рисунке геологического разреза и использование модельного подхода для расчета поля падающих волн позволили выбрать точку заложения разведочной скважины. Результаты моделирования и данные полевых сейсмических наблюдений неплохо коррелировали между собой при выделении зон отражения и дифракции, что и позволило в конечном счете спроектировать положение скважины.

Запланированные для проведения в этой скважине исследования по методу ВСП были выполнены за два рейса. Первый рейс ВСП провели до того, как скважину пробурили до проектной глубины, чтобы предсказать положение зоны главного разрывного нарушения и подтвердить прогноз, полученный по данным бурения. Результаты первого рейса позволили подобрать идеальные параметры для второго, тем самым создали оптимальные условия для приема сейсмических сигналов от изучаемого объекта.

Начальная ВСП-модель базировалась на данных геологического разреза и была использована при интерпретации материалов наземной сейсморазведки. Этот разрез вскрывает разбитую разрывными нарушениями толщу палеозойских пород от кембрийских глин стефен до перекрывающих мезозойских отложений. Описываемый разрез интересен тем, что надвиг разделяет его на два одинаковых по последовательности напластования блока пород, один из которых оказался над другим, что привело к образованию в главной надвиговой зоне характерных чешуйчатых структур в миссисипских отложениях.

Эти структуры сформированы субпараллельными, расположенными примерно на равном расстоянии и перекрывающими друг друга небольшими надвигами, между которыми заключены резко выклинивающиеся породы. Именно эти чешуйчатые структуры и представляют наибольший интерес для нефтяников.

В статье на рисунке представлена временная развертка фронта упругих волн от источника возбуждения, расположенного на поверхности, через перспективные на обнаружение углеводородов чешуйчатые структуры.

Первый рейс ВСП проводили при интервале между приемными группами 15 м по стволу скважины. В качестве источника возбуждения были использованы два вибратора с частотами свип-сигнала от 10 до 100 Гц. После этого рейса были внесены некоторые изменения в схему расположения групп возбуждения и приема для исключения влияния волн-помех, а группа возбуждения уже ко второму рейсу была увеличена до четырех вибраторов, что позволило получить более интенсивный отраженный сигнал.

Обработка данных. При обработке данных, полученных в результате проведения вертикального сейсмического профилирования, из исходного полевого материала приходится извлекать информацию как о падающем, так и отраженном волновом поле. Эта процедура выполняется при помощи специального метода разделения волновых полей, использующего двухмерное Гильберт-преобразование при скоростной фильтрации.

Создание обратного фильтра (оператора деконволюции) при обработке результатов ВСП отличается от аналогичной процедуры при обработке данных наземной сейсморазведки использованием детерминистского, а не статистического подхода. После разделения волновых полей на отраженное и падающее последнее используется для расчета оператора деконволюции, который в свою очередь применяется для обработки поля отраженных волн.

Точнее, при ВСП регистрируются не только отраженные сейсмические сигналы аналогично тому, как это делается в наземной сейсморазведке, но и поле падающих волн, которое никогда не регистрируется при проведении наземных сейсмических исследований и, следовательно, не используется. Поле падающих волн является прямой характеристикой источника возбуждения. После разделения волнового поля на отраженное и падающее проводится тщательное определение характеристик задающего импульса в дальней зоне, после чего рассчитываются параметры оператора деконволюции.

После деконволюции, выполненной по предлагаемой методике, поле отраженных волн становится вполне интерпретируемым за счет приведения результирующего разреза ВСП к узкоспектральному и нульфазовому виду. Результирующий разрез при этом характеризуется высокими значениями отношения сигнал/помеха и более высокой разрешающей способностью, чем данные наземных сейсмических наблюдений. Результаты первого рейса ВСП для участка Футхиллс, обработанные по вышеизложенной методике, представлены в статье на рисунке.

После деконволюции тот же разрез был подвергнут одноступенчатой миграции Кирхгофа. Миграция Кирхгофа позволяет получить более точное отображение особенностей изучаемого разреза, чем обработка по методу общей глубинной точки (ОГТ), поскольку она предполагает зависимость преобразований от исходного материала, тогда как ОГТ-обработка полностью определяется скоростными характеристиками разреза. Миграция выполнялась в окне с апертурой от 5 до 15°.

Как обычно, при интерпретации результатов ВСП привлекались данные о положении основных отражающих горизонтов, полученные по диаграммам акустического каротажа (АК). После миграции разреза ВСП основные отражающие горизонты, выделенные по диаграммам АК, переносятся на мигрированный разрез и сопоставляются с данными наземной сейсморазведки. После того, как была разбурена зона главного надвига, стало очевидно, что скважина не вскроет миссисипскую чешуйчатую структуру, на которую она была нацелена. Однако эта скважина вскрыла антиклиналь, сложенную миссисипскими отложениями и расположенную между новой и брошенной скважинами.

Второй рейс. Скважина была пробурена до проектной глубины и вскрыла девонские отложения нижнего блока, после чего провели второй рейс ВСП. При обработке данных второго рейса использовали уточненную модель разреза, чтобы возможно точнее отобразить положение пропущенной при бурении чешуйчатой структуры.

Результаты интерпретации мигрированного разреза, полученного по данным второго рейса ВСП, также показаны на рисунке.

Кембрийские глины стефен показаны красным цветом, а главная надвиговая зона – соответственно голубым и розовым. Сама скважина выделена на рисунке желтым цветом. На этом рисунке цветом показаны еще два горизонта, которые не были отмечены после деконволюции исходного разреза: разбитый разрывным нарушением слой глин, выделенный зеленым цветом, и надвиговая зона, находящаяся непосредственно под ним и выделенная коричневым цветом.

Приведен фрагмент уточненного временного сейсмического разреза, аналогичного представленному в статье ранее, но с наложенным на него разрезом ВСП. Уточненный временнбй разрез и наложенный разрез ВСП теперь хорошо коррелируют между собой. Геологический разрез также был несколько исправлен в соответствии с данными, полученными благодаря вертикальному сейсмическому профилированию.

Представлен уточненный вариант геологического разреза. Действительно, качество данных ВСП много выше, чем качество исходных материалов наземной сейсморазведки, что позволяет достаточно легко и уверенно выделять основные отражающие горизонты. Особенно заметно это отличие на примере девонских отложений, которые на разрезе ВСП представлены ярко выраженным и хорошо выдержанным отражающим горизонтом, тогда как на сейсмическом временном разрезе они выделяются далеко не так уверенно.

Совместная интерпретация результатов ВСП и наземной сейсморазведки показала, что девонские отложения, выделенные на рисунке розовым цветом, неподалеку от скважины оказались разбиты разрывными нарушениями в сводовой части девонской антиклинали, что позволило указать местоположение новой скважины, которая в 'скором времени была действительно пробурена и вскрыла пропущенные предыдущей скважиной миссисипские чешуйчатые структуры и связанные с ними продуктивные отложения.

Выводы. Привлечение начальной геологической модели оказало существенную помощь при оптимизации параметров обработки данных наземных сейсмических наблюдений и последующей обработки данных вертикального сейсмического профилирования, проводившихся в скважине на участке Футхиллс, провинция Альберта. То обстоятельство, что ВСП было проведено в две стадии, позволило подобрать оптимальную схему размещения приемных групп и групп возбуждения сейсмических сигналов, это в конечном счете привело к получению исходных материалов ВСП существенно более высокого качества, чем ранее полученные материалы наземных сейсмических исследований.

Референт Е.В. Древиль