Матрица знаний по геофизике резервуара

 

	Задача	Знания
1.	Оценка пластовых скоростей	Знать уравнение Гарднера, уметь рассчитать скорость продольных и поперечных волн на основе упругих констант, рассчитать отношение Vp/Vs
2.	Механика горных пород	Знать четыре основные упругие константы и знать, как их получить. Знать типичный диапазон изменения коэффициента Пуассона и модуля Юнга. Знать, как рассчитать механические свойства горных пород, используя круг Мора.
3.	Стратиграфическая привязка скважин	Рассчитывать модельные сейсмограммы используя теоретические и извлеченные из сейсмических данных импульсы. Редактировать каротажные данные при необходимости. Увязывать модельные сейсмограммы с данными профильной и пространственной сейсморазведки. Использовать данные вертикального ВСП и ВСП с выносом при интерпретации.
4.	Интерпретация данных профильной сейсморазведки	Увязывать интерпретацию разломов и отражающих горизонтов. Выполнять геологически корректную интерпретацию разломов. Определять структурные и стратиграфические ловушки. Производить увязку данных 2D и 3D сейсморазведки.
5.	Структурная геология резервуара	Создавать геологически корректные структурные разрезы, основанные на сейсмической интерпретации. Использовать совместно сейсмические данные и показания наклономера. Накладывать сейсмический разрез на структурный и стратиграфический разрезы
6.	Свойства горных пород и описание резервуара	Понимать основы сейсмического отклика на изменения литологии или насыщающего флюида. Построить график взаимной зависимости между параметром сейсмической записи и свойством горной породы, измеренном в скважине. Использовать сейсмические данные для прогноза свойств горных пород в межскважинном пространстве.
7.	Картирование	Использовать пакет картирования CPS-3 для построения структурных карт во времени и глубинах. Определять проблемные участки, на которых нарушены правила ведения изолиний или смещений вдоль разломов
8.	Преобразование времен в глубины	Знать основные методики пересчета времен в глубины. Точный расчет глубин в планируемых скважинах
9.	Параметры сейсмической записи	Уметь рассчитывать 1D, 2D и 3D параметры сейсмической записи. Знать физическое значение и ограничения в расчете разных параметров. Изображать параметры на сейсмотрассах при 2D и 3D
10.	Стратиграфическая интерпретация	Определять стратиграфически значимые интервалы на сейсмических данных. Использовать параметры сейсмической записи для выделения речных русел, баров и других элементов обстановок осадконакопления.
11.	AVO	Знать основы теории AVO и методик его использования, а также их ограниченность. Рекомендовать соответствующие AVO обработку и цели.
12.	Инверсия	Понимать теорию, использование, и ограничения сейсмической инверсии. Ввод результатов инверсии в геостатическую модель резервуара.
13.	Обработка	Понимать основы процесса обработки. Знать, как пользоваться пакетами PROMAX, PostStack/PAL или другими для выполнения основных шагов обработки. Быть способным к проведению контроля качества обработки сторонними исполнителями
14.	Сейсмическая съемка	Определять геологические и геофизические цели для проектирования параметров систем наблюдения. Уметь работать с представителями компаний-Исполнителей геофизических работ для снижения их стоимости при оптимизации пользы. Планировать съемку ВСП
15.	Трещиноватость	Знать влияние трещиноватости на сейсмический отклик. Совместно использовать FMI, обрушения стенок скважин, акустический каротаж на поперечных волнах и данные ВСП с выносом при расчете анизотропии
16.	Интерпретация данных пространственной сейсморазведки	Уметь получить и интерпретировать временные срезы, срезы по горизонтам, разрезы произвольной ориентации, совмещенные горизонтально-вертикальные изображения и т.д. Использовать инструменты автопикинга для повышения производительности. Изображать результаты интерпретации с помощью объемной 3D визуализации на основе создающего псевдообъемные изображения программного обеспечения.

 

Повторим, что эти знания необходимы геофизикам-профессионалам. К геологам требования иные. Тем не менее, часть этой информации в по-возможности простой форме мы постараемся донести до вас или напомнить о ней в рамках недельного курса.

 

Прежде чем приступить к рассмотрению пользы от сейсмических данных, необходимо уточнить, что понимается под моделью месторождения или территории и соответственно, каким образом и в какой ее части может сейсморазведка быть полезной.

Классификаций существует достаточно много. Например, но мнению Французского института нефти, начальной моделью является геологическая модель, состоящая в свою очередь из:

· структурной,

· стратиграфической,

· седиментологической

· петрофизической

Модель резервуара по виду использования может быть

· статической (куда относятся все геологические модели) и

· динамической.

В конечном итоге все модели строятся с целью получения последней, наиболее достоверной, для правильного и эффективного планирования разработки месторождений и итогового достижения максимальной экономической выгоды.

 

Почему мы сконцентрируем свое внимание на сейсморазведке? Многие из вас уже сталкивались с полученными на ее основе данными, и на практике знают, насколько они важны. Реально, в большинстве случаев, мы, к сожалению, используем только небольшую часть той полезной информации, которую сейсморазведка может нам дать. В рамках настоящего курса для нас актуально определить, что нам может дать сейсморазведка при построении той или иной части модели месторождения, при каких условиях, какова ее погрешность и какие дополнительные данные нужны для выполнения интерпретации? Что мы можем требовать от сейсморазведчиков, а они обязаны нам дать? И наоборот, какие обещания могут быть не достаточно обоснованными, ведь возможности сейсморазведки не безграничны.

Перед нами некоторый список тех задач, которые может решать сейсморазведка и которые могут быть интересны геологам и разработчикам при изучении месторождений. Расположены задачи примерно в порядке трудности достижения.

Основное, что дает сейсморазведка – это структурные карты. Это первая и основная задача сейсморазведки. Казалось бы, задача старая и успешно решаемая. Это так, но повышение точности структурных построений как база для любой модели месторождения – задача по-прежнему важная и актуальная. Для ее достижения необходимо проводить больше скважинной сейсморазведки для детального изучения скоростей, гироскопию во всех скважинах, применять сейсморазведку 3D и пространственную миграцию.

Данные по геометрии песчаных тел – отследить их с помощью даже эксплуатационного бурения не всегда удается. В то же самое время по данным пространственной сейсморазведки по картам амплитуд или других параметров, по картам классов сейсмической записи или с применением приемов сейсмостратиграфии возможно картирование изучаемых тел, часто не только в плане, но и по высоте. Задача решаемая. Не всегда, но ставить ее надо.

Разломы могут быть закартированы прежде всего по данным сейсморазведки. Это зависит от амплитуды разломов, но также влияет и обработка сейсмических данных (надо не заглаживать горизонты). Картировать можно как по разрезам, так и по картам (параметров сейсмической записи) или временным срезам. Определение свойств разломов пока практически недостижимо для сейсморазведки.

Данные о свойствах пластов или вмещающих пород также могут быть получены с опорой на данные сейсморазведки и калибровкой на скважинные данные. Такие данные в виде карты, конечно, имеют свою погрешность, но они реальны и несут полезную информацию в межскважинном пространстве. Для их получения необходимо изучения петрофизических свойств керна, и не только пластов, но и вмещающих пород.

Данные о литологии. Их часто получить сложнее, чем данные по свойствам пород в том смысле, что тут погрешность может быть еще больше. Однако задача решаемая, особенно при применении 4-компонентной сейсморазведки и учета изменения амплитуд отражения с удалением (так называемый анализ AVO или AVA) – точность существенно увеличивается.

Данные о насыщенности – также решаемая задача, особенно успешно на газовых месторождениях. Опять же необходимо применение анализ AVO или AVA, а также лабораторные измерения параметров керна: модули сжатия и сдвига, скорость прохождения поперечных волн.

Возможно определение анизотропии свойств горных пород по сейсмическим данным. Это может быть связано, например, с трещиноватостью. Для этого потребуется специальная обработка пространственных данных (систему наблюдений лучше сразу спроектировать с учетом возможных требований), а еще лучше комплекс скважинной и наземной 4-компонентной съемки.

Как мы видим, сейсморазведка может дать достаточно много полезной и разноплановой информации о строении месторождения. И в этом ее основная ценность. Мы можем заказывать получение такой информации сейсморазведчикам и в оптимальном случае всю ее получить. В случае, если мы ничего не закажем, то и ничего этого мы и не получим.

 

К геометрии резервуара мы можем отнести еще ряд некоторых особенностей. К ним относятся:

Размеры резервуара – определяются преимущественно по структурным картам, однако на определение размеров залежи могут влиять и представления о других, контролирующих залежь факторах – распространении разнофациальных тел, положении контактов нефть-вода или газ-вода. Информацию о последних сейсморазведка в отдельных случаях также может дать, более того, проследить по факту их смещение через некоторые интервалы времени при использовании сейсмомониторинга.

Наклоны границ могут интересовать геологов и разработчиков в качестве отдельной информации (хоть и получаемой на базе структурных построений). По ним можно судить как о напряженности состояния пласта (и, возможно, трещиноватости), так и о наличии тектонических нарушений.

Говоря о разнофациальных телах, мы можем ожидать от сейсморазведки получения информации об их геометрии, а также об особенностях их седиментогенеза – тут наибольшую информацию сейсмостратиграфический подход. С ним близко сочетаются и проблемы определения стратиграфических несогласий и их типов по сейсмической записи.

 

Следом за выделением геологических тел различной седиментационной природы, определения их размеров и описания характера их взаимоотношений с другими телами – типов несогласий или согласного залегания, идет решение задачи описания истории и геометрии осадконакопления. Последняя решается с опорой на две предыдущие задачи, а также с учетом типов выделенных тектонических нарушений, и может быть очень полезной при определении свойств изучаемого резервуара.

Литология горных пород часто является целью исследований сейсмическими методами. Одними исследователями она рассматривается как более просто решаемая задача, нежели определение коллекторских свойств горных пород, другими – наоборот. Автор курсов согласен со вторым мнением, однако только за пределами рамок многокомпонентной сейсморазведки и AVO-анализа. Последние методы весьма эффективны при определении литологии. Это же относится и к характеру насыщения.

Из коллекторских свойств наиболее часто по данным сейсморазведки определяют пористость. Проницаемость – весьма важное свойство горных пород, особенно при динамическом моделировании, и по данным сейсморазведки ее стараются спрогнозировать, однако с разной степенью достоверности. Тесно связана с последним свойством горных пород трещиноватость. Однако прогноз последней осуществляется преимущественно с опорой на анизотропные свойства сейсмических волн, в первую очередь поперечных волн, и прежде всего их скоростей.

В заключение сделаем важное замечание: все прогнозы по данным сейсморазведки мы можем условно разделить на качественные (не количественные) и количественные. Если первые позволяют нам судить о присутствии в пространстве какого-либо объекта со специфичными свойствами, то последние позволяют эти свойства закартировать и использовать эту информацию непосредственно при построении цифровых геологических моделей. К первым относятся положения разломов, сейсмофаций, литологически обособленных тел. Ко вторым относятся карты свойств геологических тел: их толщин, пористости, проницаемости, трещиноватости. Для заказчика всегда важно правильно ставить задачу: что он хочет получить в результате выполняемых работ и контролировать степень соответствия достигнутого результата запланированному.

 

Как мы уже отмечали раньше, основная задача геофизики резервуара заключается в оптимизации оценки резервуара, получении наиболее точной и правильной с инженерной точки зрения модели строения резервуара, позволяющей произвести как оценку запасов, так и разделить их по трудности извлечения, и выполнить динамическое моделирование.

После оптимизации оценки резервуара и построения корректной динамической модели следует оптимизация управления резервуаром и добычей с целью достижения максимального экономического эффекта – именно на это должна быть настроена применяемая на месторождении сейсморазведка и другие геофизические методы.

 

Для решения поставленных перед сейсморазведкой задач используется широкий набор средств или инструментов. К ним относятся:

· 3-мерная сейсморазведка ( 3D ) (пространственная)

· Высокоразрешающая сейсморазведка ( HR )

· Анализ сейсмических параметров

· Сейсмофациальный анализ

· Ориентированная обработка сейсмических данных

· Скважинная сейсморазведка

· Сейсмическая инверсия

· Зависимость амплитуды от удаления ( AVO )

· 4-компонентная сейсморазведка ( 4C )

· 4-мерная сейсморазведка ( 4D )

· Сейсмическое моделирование

Список инструментов может быть расширен, т.к. методик и методических приемов гораздо больше. Более того, практически каждый из перечисленных методов имеет разные модификации. Однако наиболее часто употребляемые, основные средства этим списком охватываются и в рамках нашего курса мы постараемся рассмотреть большую часть из них.

 

В отличии от других методов изучения резервуара, геофизика имеет свои особенности, помогающие ей решить задачу описания строения пластов не только своими методами, но и с иной детальностью и масштабностью. И тут она принципиально отличается от всех других методов.

Данные пространственной сейсморазведки как никакой другой метод позволяют прослеживать особенности геологического строения в пространстве, исследователь как бы видит своими глазами изучаемый объект целиком и непрерывно. Никакой другой инструмент не позволяет достичь того же. Высокая плотность наблюдений 3D позволяет надежно прослеживать линейно вытянутые объекты, такие, как разломы или каналообразные тела.

Разрешающая способность сейсморазведки ограничена, но значительные усилия многих специалистов в мире направлены на то, чтобы повысить ее, и в итоге сейчас мы можем видеть на глубине тела, имеющие размеры в первые метры, а говорить об их свойствах, например, толщинах, с 1,5-2 метров.

Сейсморазведка использует скважинные данные для калибровки собственных наблюдений и тем самым позволяет объединить их в пространстве эти разрозненные данные, создав комплексное информационное поле. Сразу отметим, что без скважинной информации данные сейсморазведки сразу очень сильно теряют в точности и по большей части интерпретация их ведется на качественном уровне.

Данные сейсморазведки позволяют взглянуть на месторождение в целом, как на единый объект. Это уникальная возможность получать и работать с данными, сопоставимыми по масштабам с изучаемым объектом в целом.

Важно подчеркнуть еще раз об интегральности полученных данных. Материалы интерпретации сейсморазведки объединяют не только их самих, материалы ГИС, но также часто плохо формализуемые сведения о геологическом строении месторождения, исследований керна, результаты промысловой деятельности – наличии экранов, эффективных значений проницаемости, насыщенности и др.

При значительном разнообразии получаемой с использованием сейсморазведки информации, всегда есть возможность оценить ее точность, не только в точке, но и в пространстве – и надо всегда требовать такую оценку. Степень неточности наших знаний, или неопределенностей в описании месторождении опять же можно оценить в пространстве, увидев, какие из параметров или участков территории нуждаются в уточнении и дополнительном изучении.

 

На данном слайде еще раз проиллюстрированы особенности сейсмических данных при использовании их при описании резервуара.

Временной сейсмический разрез после стандартной обработки, называемый также окончательным, используется для проведения по нему корреляции отдельных сейсмических горизонтов и выполнения структурных построений. Сейсмические данные сопоставляются со скважинной информацией, калибруются на нее. При этом возникает проблема сопоставимости масштабов и необходимость осреднений материалов ГИС. Исходные сейсмические данные служат основой для расчета прогнозных значений параметров, интересующих геологов и разработчиков, или свойств разреза – при этом используются различные технологии, и выполняться они могут в варианте линий, разрезов или объемов, а также карт. Последние в большинстве случаев являются заключительными результатами интерпретации материалов сейсморазведки и они описывают строение месторождения в пространстве. В настоящее время все чаще и чаще в качестве заключительного представления объекта выступают 3-х мерные модели, состоящие из ячеек, каждой из которых приписывается числовое значение каждого из исследуемых свойств.

 

 

Таким образом сейсмическая информация является одной из основных составляющих частей той базовой информации, на которой строится модель резервуара. Она участвует практически на всех шагах ее построения и по сути своей является интегрирующей, объединяющей для всех данных на месторождении. Никакой другой метод в этом отношении с сейсморазведкой сравниться не может.

 

Те задачи, которые сейсморазведка может решать, тем не менее, могут остаться не достигнутыми. Для успешного решения поставленных перед сейсморазведкой задач необходимо соблюдение ряда требований. К основным требованиям можно отнести следующие.

При проведении сейсмической съемки необходимо обеспечить наиболее широкий диапазон принимаемых частот. Кажущееся визуальное улучшение материала при полосовой фильтрации в поле приведет к невозможности решения многих количественных задач при интерпретации полученных материалов. Близко с этим требованием находится и требование к обеспечению высокой разрешенности исходных материалов. Для достижения этого необходимо выбирать малый шаг дискретизации, выбирать оптимальные сейсмоприемники и сейсмостанциии, обеспечивать оптимальные условия возбуждения сигналов, добиваться минимального присутствия вол-помех на первичных сейсмограммах. Значительное количество сейсмического материала бракуется из-за недостаточно глубоких взрывных скважин. Все это достигается организацией службы супервайзеров.

Западные компании уже на протяжении многих лет не рассматривают материалы по месторождениям без наличия сейсмической съемки 3D. Она в принципе отличается от профильных наблюдений, и не только плотностью получаемой информации. Без последней невозможно решить задачи картирования разломов, разнофациальных тел и получения кубов свойств горных пород.

При проведении мониторинга разрабатываемых месторождений необходима постановка сейсморазведки в модификации 4D – повторяющейся во времени.

При обработке сейсмических данных с целью их последующей количественной интерпретации необходимо обеспечивать сохранность амплитуд сейсмической записи. Требование очень актуально, т.к. с целью улучшения визуализации материалов начальные амплитуды часто сильно искажают. Проведение 3D миграции абсолютно необходимо для корректных структурных построений при значительных углах падения пластов горных

 

 

пород. Более того, миграция позволяет снять часть волн-помех, что также повышает точность количественного прогноза. Часто для применения каждого из интерпретационных методов (а они практически все требуют интерпретационной дообработки сейсмических данных) требуется применение специально ориентированного графа обработки. Например, для процедуры инверсии необходимо обеспечить постоянство импульса по площади. В этом случае для достижения максимального эффекта необходимо предусматривать ориентированные на каждый конкретный метод граф обработки. В случае попытки на этом сэкономить результатом будет некачественный результат, достоверность которого определить будет сложно.

При интерпретации необходимо обеспечить рабочее место современным интегрированным пакетом, позволяющим объединять все имеющиеся на изучаемом участке данные и позволяющим реализовать все запланированные к применению методики интерпретации. С другой стороны в базе данных необходимо наличие всей необходимой исходной информации – результатов фациального анализа, исследований свойств керна, каротажных диаграмм, результатов разработки. Без этих двух составляющих интерпретация просто невозможна. Например, для выполнения той же инверсии необходимы кривые АК по скорости и плотностной каротаж. Последний проводится редко, соответственно и результат интерпретации получается менее точным.

 

Примером результатов использования сейсмических данных при построении модели резервуара может служить месторождение Алвин Норс, изображенное на этом слайде. В псевдотрехмерном изображении мы видим структурный план по кровле продуктивных отложений, с нанесенными положениями тектонических нарушений и плоскостями сместителей, с выделенными цветом залежами нефти и газа, положениями стволов скважин.

 

 

Для облегчения восприятия на структурный план нанесены тени от воображаемого источника света. Создается иллюзия полного обзора изучаемой территории, причем весьма детального. Другие методы не позволят нам получить аналогичную модель. При этом возможности сейсморазведки приведенными на иллюстрации данными не исчерпываются.

 

Прежде, чем приступить к рассмотрению возможностей сейсморазведки при изучении резервуаров углеводородов, обратим внимание на следующее.

Сейсморазведка сама по себе несет очень большой объем полезной информации и используем мы, как правило, лишь небольшую ее часть. На слайде приведен временной разрез, полученный при морской съемке вблизи побережья Австралии. Сразу видно, что такой объем информации о строении геологического разреза как по горизонтали, так и по вертикали никакими другими методами мы получить не можем. На разрезе видно практически все с детальным шагом по горизонтали: и наличие 7 геологических толщ, имеющих разный характер строения, и разная степень их насыщенности сильными отражающими горизонтами, и взаимоотношение их между собой, и залегание пород в пределах каждой из толщ. При этом, как было уже сказано выше, обычно мы используем лишь часть разреза для получения информации о целевом объекте, большая часть полученной информации остается неиспользованной. Это происходит потому, что заложенную в нее информацию мы пока просто не умеем использовать.

 

Представленный временной разрез выглядит очень похожим на геологический. Это потому, что все процедуры обработки направлены на то, чтобы сделать временной сейсмический разрез похожим на геологический, чтобы геолог смог интерпретировать его визуально. Однако, надо заметить, что делая разрез более удобным для восприятия глазом,

 

обработчик губит часть информации о динамике, и его использовать для количественной интерпретации уже трудно. Например, процедура АРУ (автоматической регулировки усиления) – увеличивает амплитуду слабых сигналов до уровня сильных, чтобы их было видно. Амплитуда увеличивается не по какому-либо одному закону, а в зависимости от конкретного полученного сигнала, поэтому результирующая амплитуда искажена, и восстановить начальные значения невозможно.

 

При этом нельзя забывать, что временной сейсмический разрез по-прежнему остается лишь волновым полем со своими особенностями, и относиться к нему, как к геологическому разрезу нельзя. Например, не все геологические границы отображаются на временном разрезе вследствие их тонкосоистости и большой длины сейсмических волн – мы вернемся к этому вопросу при рассмотрении разрешающей способности сейсморазведки. Наоборот, часть волн может быть лишь последующими фазами отражений и не иметь под собой отдельной геологической границы. На разрезе присутствуют недоподавленные кратные волны, волны-помехи, дифрагированные и рефрагированные волны, которые также не могут быть напрямую истолкованы как геологические объекты. Часть геологических границ может быть изображена в неполном соответствии с геологической действительностью – из-за недостаточно аккуратного учета скоростей при суммировании – горизонты в результате «разваливаются». По этим причинам все то, что мы видим на сейсмическом разрезе нельзя сразу непосредственно воспринимать как отображение только геологической реальности – мы видим некоторые явления, которые нуждаются в истолковании, более или менее очевидном или однозначном.