Способ сейсмической разведки

(5 Н 5., 6 01 ч 1/00 ОБРЕ САНИЕ И О ЕЛЬ тся к сейсмическим дки нефтяных и гаутем сейсмического скусственными исх колебаний и мопри.прямых поисках тяных месторождеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ С 1(71) Институт физики Земли АН СССР(54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ(57) Использование: изобретение относитсяк сейсмическим методам поиска и разведкинефтяных и газовых месторождений путемсейсмического воздействия на средуискусственными источниками сейсмических Изобретение относи методам поиска и разве зовых месторождений и воздействия на среду и точниками сейсмически жет быть использовано и оконтуривании неф ний,Известен способ сейсмической разведки, включающий проведение работ методом общей глубинной точки (ОГТ). В результате применения данной методики на получаемых временных разрезах отражающие горизонты выделяются по неискаженным амплитудам отраженных волн. При этом изменения амплитуд отраженных волн свидетельствуют об изменении физических свойств отражающих горизонтов. Подобные изменения могут быть связаны с наличием залежей углеводородоо. Таким образом, появляется возможность осуществить прямые поиски месторождений нефти и газа,но .) Они 1 755224 А 1 колебаний и может быть использовано при прямых поисках и оконтуривании месторождений углеводородов. Сущность изобретения; определяют точки наблюдения на профилях и размещают вйбрационный ис.точник, работающий в диапазоне частот 5- 150 Гц, на расстоянии 10 - 30 м от точек наблюдения. Воздействуют сейсмическим полем источника на дискретных частотах иэ указанного выше диапазона не более трех " минут для каждой частоты и выявляют частоту, обеспечивающую максимум концентрации углеводородных газов, в точке наблюдения. Произоодят воздействие выявленной частотой о течение 10-15 мин "для всех точек наблюдения на профилях,Недостатками указанного способа являются следующие обстоятельСтва.Комплексный спектр регистрируемого сигнала (оьходной сигнал) 3(е) может быть выражен следующим образом,(а) = Аф. Т(в) К(ш),А (оз) - комплексный спектр сигйала, возбуждаемого источником;Т (в) - передаточная функция среды, покрывающей отражающую границу;К (в) - комплексный спектр коэффициента отражения исследуемого участка разреза.Рассматриваемый способ даст положительный результат при условии стабильности (постоянства) оо времени величин А (в) и Т (в) . В противном случае иэмененид 3 (а) в пространстве может быть обусловлено изменениями всей совокупности рассматриоаемык величин. Интерес представляет изменение только К (в),Такий образом, надежность способа зависит от ряда обстоятельств (стабильностьисточника, детальность изучения строения покрывающей толщи и т,д.), неучет которых может привести к отрицательному результату. Опыт использования способа показал, что он надежно работает в 50-60 Ослучаях, что явно недостаточно при массовом его использовании. Кроме того, способ трубуетдополнительных затрат.Известен метод геохимических поисковместорождения неФти и газа, основанный на изучении газового фона перекрывающих осадочный пород - закономерностей пространственного изменения полей концентрацией химических соединений главнымобразом углеводородных), направленныйна выявление перспективных нефтегазоносных площадей,К недостаткам этого метода можно отнести: вероятностный характер результатовисследования. уникальность геохимического исследования в связи с невозможностьюего адекватного воспроизведения, а также крайне малые во многих случаях различия вконцентрациях рассеянных углеводородовв пределах продуктивных площадей и вне их (особенно при больших глубинах залегания пластов - коллекторов или наличия "непроницаемых" покрышек в перекрывающейтолще), что часто приводит к значительнымтрудностям при выделении и оконтуривании нефтегазоносных площадей.Известен способ (прототип) поиска залежей нефти и газа, включающий возбуждение сейсмических колебаний на профилях выявленных геологических структур, проведение анализа газовой компоненты из поисковых скважин на содержаниеуглеводородных газов до и после сейсмического воздействия и суждения по увеличению концентраций газовой компоненты оналичии месторождений углеводородов.Способ основан нэ известном факте, что каждое нефтяное и газовое месторождение сопровождается ореолом углеводородных газов в покрывающей толще. Сейсмическое воздействие нэ геологическую среду вызывает десорбцию углеводородов и по увеличению концентрации газов в взрывных скважинах после производствавзрывов судят о наличии углеводородногоместорождения,Недостатком указанного способа является то, что анализ газового состава осуществляется в скважине, где произведен взрыв. Газообразные продукты взрыва имеют чрезвычайно большие концентрации иизменения концентраций углеводородов могут быть некоррелированы с фактом наличия или отсутствия нефтегазоносного месторождения,Целью изобретения является повышение достоверности выявления месторожде 5 ний углеводородов на площадигеологических структур за счет накопленияуглеводородных газов при воздействии нагеологическую среду,Поставленная цель достигается путем10 создания вибросейсмического поля в точкахнаблюдений не менее 0,1 Вт/м, определения частоты вибровоэдействия по максимуму концентраций углеводородных газов припереборе частоты излучения длительностью15 не более 3 мин, воздействия в точках наблюдений вибросигналом выявленной частотыдлительностью не менее 10-15 мин.В экспериментах были использованывибросейсмические источники СВ 10/10020 (или его модификация СВ 10/150), частотный диапазон которых составляет 5-150 Гц.Сущность изобретения состоит в следующем,Над месторождением нефти и газа име 25 ется ореол рассеянного органического вещества и газообразных углеводородов.Углеводороды находятся в сорбированномсостоянии на стенках капилляров и пор скелета в свободной Фазе и частично растворе 30 ны в жидкости, Известно также, что подвоздействием сейсмического поля концентрация рассеянных углеводородов возрастает, Следовательно, по результатамизмерения концентраций углеводородов35 под воздействием сейсмического поля можно судить о наличии или отсутствии вдэннойгеологической структуре нефтегазового месторождения.Воздействие на пористую среду, насы 40 щенную флюидом, волновых полей можетприводить к усилению переходных механохимических явлений. Как показано, при механической активации полимерныхуглеводородных структур происходит 2.5 х1 З45 10 молекулярных актов распада на поверхности 1 см, Энергия химической связиС-С составляет для различия углеводородных соединений (4,8-5,5) х 10 эрг. Такимобразом, суммарная энергия распада свя 50 зей на поверхности 1 м составляет - 2,5 хх 10 х 10 х 5,0 х 10 = 12,5 х 10 эрг"=0;12 Дж.При экспериментальных исследованиях на расстоянии 10-30 м Укаэанный ин 55 тервал расстояний лимитируетсяследующим.При расстоянии вибрационный источник-точки наблюдения больше 30 м в по-,.следних не обеспечивается необходимаяинтенсивность сейсмического воздействия,что может повлиять на положительный эффект вибровоэдействия, При меньших расстояниях (менее 10 м) энергетические параметры соблюдаются интенсивность поля увеличивается), но начинает действовать "эффект присутствия" самого виброисточника - выхлопные газы от двигателя установки (на вибраторах установлен мощный дизель) могут сильно исказить газовое поле в точках отбора проб и нарушить естественную картину, Следовательно, интервал расстояний 10-30 м можно считать оптимальным для проведения вибровоздействий - от вибрационного источника интенсивность сейсмического поля составляет 0,5 - 1,0 Вт/м . т,е. за десятими 2нутный сеанс работы поток сейсмической энергии составляет примерно 300 Дж/м 2. Следовательно, для инициирования указанного процесса необходимо менее 0,1данной величины, Иначе говоря, сейсмический вибрационный источник создает волновые поля, обеспечивающие с одной стороны десорбцию углеводородов, сконцентрированных в приповерхностных частях разреза, а с другой приводит в механохимическим реакциям и как следствие - образованию новых углеводородных соединений,В процессе экспериментальных исследований установлена частотная зависимость генерации углеводородных компонентов, Четко выделяются три основных максимума генерации углеводородов: 15 - 25, 40 - 45, 6 5-70 Гц,Характерным является тот факт, что превышение максимальных концентраций над минимальными составляет 3-4 раза. Отсюда следует, что при вибрационном воздействии целесообразно возбуждать колебания в определенном диапазоне частот, В этом случае можно ожидать получения положительного эффекта, При минимальных концентрациях абсолютные величины содержания углеводородных газов в подпочвенном воздухе не превышают фоновых значений. Сг здовательно, при определенной частоте виЬровоздействия можно вообще не получить ожидаемого результата, Отсюда - пропуск цели.При определении частоты вибровоэдействия предлагается применять метод перебора. Это означает, что на каждой из выбранных частот вибрационный источник должен отработать определен н ый промежуток времени. Для того, чтобы исключить зависимость концентрации углеводородов от естественного их уменьшения в результате последовательного отбора проб из скважин, необходимо определить минимально достаточное время воздействия на среду. В ре зультате специальных экспериментов установлено, что время воздействия не должно превышать трех минут, поскольку большее время воздействия может сильно нарушить газовый фон среды и повлиять на результаты следующих воздействий, При меньшем времени воздействия эффект данной частоты может быть несколько занижен,После выбора частоты производят виб 10 15 ровоздействие в течение 10-15 мин на каждой точке наблюдения и производят отбор газовых проб, У казанный временной интервал соответствует оптимальным условиям накопления углеводородных газов в поисковых скважинах, т.е. максимальному эффекту вибровоэдействия. Изобретение выполняется следующимобразом. Выбор перспективных площадей геоло 20 гических структур по материалам площадной сейсмической разведки и геологическим данным.В пределах выбранной площади, предположительно содержащей нефтегазовое 25 месторождение, и вне ее определяют точки наблюдения. Точки наблюдения на профилях выбираются таким образом, чтобы вибровоздействие на предыдущей точке не влияло на газовое поле последующих точек 30 наблюдения по профилю и не вносило искажений при отборе газовых проб. Исходя из данных расстояние между точками наблюдения по поисковому профилю должно быть 35 не менее 200 м по профилю. Кроме того, не рекомендуется располагать точки наблюдения вблизи нефтедобывающих скважин, нефтепроводов и нефтеотстойников, где приповерхностный слой может быть сильно загрязнен нефтепродуктами. Бурят поиско 40 вые скважины глубиной до зеркала грунтовых вод.Измеряют концентрации углеводооодных газов на забоях поисковых скважин.Устанавливают вибрационный источник на некотором расстоянии от поисковой скважины, Расстояние выбирается так, чтобы поток сейсмической энергии от виброисточника в точке отбора газовых проб был 50 не менее 0,1 Вт/м (в наших экспериментахоно составляло 10-30 м) и производят возбуждение сейсмических колебаний длительностью не более 3 мин на каждой из перебираемых частот.55 Определяют частоту вибровоздействияпо максимальной концентрации газа на данной частоте,Производят вибрационное воздействиена выбранной частоте длительностью не менее 10-15 мин и измеряют концентрациюуглеводородных газов в поисковых скважи: нах,По графикам изменения концентрацийуглеводородных газов в пространстве определяют наличие или отсутствие месторождения, а также его контуры,Способ опробован нэ двух нефтяныхместорождениях: Осташковичи БССР и Убежинское Краснодарского края РСФСР.На месторождении Осташковичи продуктивные горизонты находятся в межсолевых отложениях на глубине 3,0 - 3,5 км вкаверноэных известняках девонского возраста. Поисковый профиль длиной около 6км с расположенными на нем точками наблюдений пересекает месторождение в егоцентральной части вкрест простирания нефтяной залежи. Пробы газов отбирали из небольших скважин глубиной до 2 м,расположенных по профилю с интервалом400 - 500 м глубина скважин лимитировалась уровнем грунтовых вод), Предварительно была определена частота оибровоэдействия, которая составляла для данного района 25 Гц, По скважинам определена фоновая концентрация углеводородных газов, При интенсивности волнового поля 0,5 Вт/м производился отбор газовых проб через 10 мин после началавибрацийВ результате для скважин, находящихсяв пределах контура месторождения, была получена устойчивая аномалия по содержанию СН 4 и СгН 4 (трехкратное увеличениеконцентраций), в то время как для скважин,находящихся за контуром, этот эффект выражен значительно слабее. Полученные данные позволяют однозначно ответить на два основных вопроса: имеется месторождениеуглеводородов или нет и где его контурВторой эксперимент поставлен на месторождении Убежинском Краснодарского края, существенно отличающимся по своим геологическим характеристикам от месторождения Осташковичи.Продуктивный горизонт залегает на глубине 390 - 400 м и связан с песчанистым коллектором третичного возраста. Поисковый профиль длиной около двух километровпересекает месторождение в его центральной части окрест простирания нефтяной залежи. Пробы газов отбирали по писанной методике из поисковых скважин глубиной до 1-1,5 м. На основании предварительных 5 10 15202530404550 исследований частота вибровоздействия55была выбрана 22 Гц. Расстояние вибратор- точка наблюдения - 20 м. Интенсивность сейсмического поля в точках измерений составляла 0,2-0,4 Вт/м, В результате вибгровоэдействия изменения концентрации углеводородных газов достигают весьма существенно величины - несколько порядков.Подобные изменения связаны, очевидно, снебольшой глубиной месторождения, а также с наличием мощной газовой шапки, перекрывающей залежь, фиксируемаяаномалия четко выделяет контуры месторождения. В точках наблюдений, расположенных вне месторождения, приращениеконцентраций углеводородов после вибровоздействия незначительно,При опробовании способа нэ двух месторождениях отмечается эффект образования непредельных углеводородов (СпНгп).Тэк по месторождению Осташковичи фоновые значения по этилену на северной половине профиля не наблюдаются, эприсутствие этилена в фоновых пробах впределах южной части профиля, по-видимому, обьясняется наличием в этой части месторождения разлома, являющимсядополнительным транспортным каналом,по которому углеводороды могут мигрировать от залежи к поверхности. При сейсмическом воздействии концентрации этиленарезко возрастают и становятся значимымина всех точках профиля, что приводит к образованию четкой поисковой аномалии.На Убежинском месторождении наблюдается аналогичный эффект.Таким образом, можно утверждать, чтопри сейсмическом воздействии на средувозможно протекание механохимическихреакций с образованием новых компонентов углеводородных газов,По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет повысить достоверность выявления месторожденийуглеводородов,Экономический эффект от внедренияпредлагаемого изобретения пока не подсчитывался,Ф о р мула изобретенияСпособ сейсмической разведки, включающий возбуждение сейсмических колебаний на профилях выявленных геологических структур, проведение анализа газовой компоненты иэ поисковых скважин на содержание углеводородных газов до и после сейсмического воздействия. суждение по увеличению концентраций газовой компоненты о наличии месторождений углеводородово т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности выявления месторождений углеводородов на площади геологических структур за счет эффекта накопления углеводородных газов при вибровоэдействии нэ геологическую среду, оп1755224 10 Составитель С. АммосовТехред М.Моргентал Корректор Е. Папп Редактор Н, Горват Заказ 2891 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 ределяют точки наблюдения на профилях и размещают вибрационный источник, работающий в диапазоне частот 5-150 Гц, на расстоянии 10-30 м от точек наблюдения, воздействуют сейсмическим полем источника на дискретных частотах из указанного выше диапазона н е более трех минут для каждой частоты и выявляют частоту. обеспечивающую максимум концентрации углеводородных газов в точке наблюдения, производят воздействие этой частотой в те чение 10 - 15 мин и повторяют указанныеоперации на выявленной частоте для всех точек наблюдения на профилях,