SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 6
Downloaden Sie, um offline zu lesen
25№ 5 • май 2007Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
В 2003 г. группа швейцарских ученых решила отве
тить на некоторые интригующие вопросы относитель
но путей открытия и разработки месторождений не
фти и газа. Исследования, проведенные Доктором Ш.
Дангелем в Цюрихском университете, позволили вы
явить четкую и выдержанную эмпирическую зависи
мость между низкочастотными спектральными анома
лиями фоновых волновых полей и геологическими ха
рактеристиками ряда коллекторов главным образом
на Среднем Востоке. Аналогичные наблюдения также
освещались в российской литературе с начала 90 х гг.
Исследования Дангеля отвечали всем стандартам,
но сосредоточились на одной конкретной проблеме –
поверхностные волны над коллекторами углеводоро
дов демонстрируют характерную концентрацию ам
плитудных пиков около частоты 3 Гц [1]. Хотя возмож
ность выявления универсального признака углеводо
родов привлекает внимание, она не слишком увязы
вается со сложностями реалий, с которыми ежеднев
но сталкивается хозяйственная деятельность. Более
того, причины этого хорошо известны.
Вопрос заключался в том, указывают ли исследо
вания Дангеля в более общем виде на характеристики
когерентности в низкочастотных волнах помехах?
Если да, можно ли их напрямую соотнести с коллекто
рами и другими глубинными структурами с тем, что
бы получить новые данные для принятия решений в
ходе геологоразведочных работ и добычи?
Опираясь на растущую сумму знаний в области
наук о Земле, на этот вопрос можно было бы ответить
положительно, однако эта тема никогда серьезно не
рассматривалась в отношении нефти и газа. В сейс
мике систематически игнорируют частоты ниже 10 Гц,
считая их помехами по одной простой причине: серий
ные сейсмографы не регистрируют этот диапазон. Как
ожидается, объем полезных данных в этом диапазоне
небольшой. Как считает один из геологов: «Всю свою
карьеру я борюсь с помехами. А теперь вы хотите, что
бы я поверил в то, что помехи могут быть информа
тивными?».
И,темнеменее,низкиечастотыменеечувствитель
ны ко многим факторам, которые являются бедстви
ем для рядовых сейсморазведочных и электромагнит
ных методов, в частности на участках слабых отраже
ний или препятствий, таких как мощные слои базаль
тов или конгломератов. Успешное выявление законо
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
НИЗКИХ ЧАСТОТ:
НОВЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ ГЕОФИЗИКИ
Р. Граф, Spectraseis Technologie AG, Цюрих; д-р Ш. Шмальхольц, Swiss Federal Institute of Technology,
Цюрих; д-р Ю. Подладчи ов, University of Oslo; д-р Э. Зен ер, Freie Universitat Berlin
Уни альный метод определения прямых призна ов леводородов быстро развивается и берет-
ся на воор жение еоло оразвед ой
мерностей, наблюдаемых на частотах ниже 10 Гц, яви
лось бы ценным вкладом в разведочную геофизику.
Для образования новых качественных массивов
данных и выявления физических механизмов «мик
росейсм углеводородов», обнаруженных Дангелем [1]
и другими [2, 3, 4, 5], необходимы усилия квалифици
рованных специалистов. Также требуется подбор
сильного научного коллектива, существенные капита
ловложения в науку и поддержка заслуживающих до
верия партнеров управленцев. Понимание всего это
го пришло в то время, когда капиталовложения в гео
физику, не говоря же о технологических начинаниях,
были на самом низком уровне.
Когда только начали появляться признаки нынеш
него геологоразведочного бума (в начале 2003 г.), была
основана компания Spectraseis Technology Inc. с целью
сбора низкочастотных сейсмических данных и нахож
дения их промышленного применения по мере разви
тия исследований. Ранние перспективные работы с
бразильской компанией Petrobras и с филиалом ком
пании Chell в Австрии подвигли швейцарское прави
тельство на финансирование специализированной
научно исследовательской группы в Швейцарском
техническом институте, Цюрих. В 2005 г. капитал груп
пы новых технологий компании Norsk Hydro способ
ствовал ускорению и расширению коммерческих си
стем программного обеспечения сбора данных и их
обработки.
В настоящее время в научно исследовательских
работах и разработках принимает участие коллектив
из 10 ученых. Кроме того, планируется или проводит
ся коммерческая съемка компаниями Petrobras в Бра
зилии,PemexвМексике,NorskHydroвЛивиииKuwait
Oil Company (КОК) на Аравийском полуострове. Из
всего этого следует, что анализ низких частот станет
частью программ геологоразведочных работ и изуче
ния характеристики коллектора. Вопрос состоит в том,
какие применения окажутся наиболее эффективны
ми и насколько быстро остальная промышленность
освоит их.
МИКРОСЕЙСМЫ УГЛЕВОДОРОДОВ
Отправным пунктом нашей работы стали эмпири
ческие наблюдения Дангеля и др. [1], после этого до
полненные съемками большего масштаба. Свыше 20
исследований на различных месторождениях нефти
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26 № 5 • май 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
и газа по всему миру показали наличие характерных
спектральных аномалий с высокой степенью корре
ляции с расположением и геометрией углеводородных
коллекторов [1–6].
Основными объектами исследований являются
данные пассивной сейсмики, полученные в частотном
диапазоне 1–10 Гц с применением высокочувстви
тельных широкополосных сейсмометров, но не серий
ных геофонов. Главный результат наблюдений –
спектр сейсмического фона в случае взаимодействий
с геологическими структурами с порами, заполненны
ми углеводородами, несколько отличается от таково
го в случае взаимодействий с подобными структура
ми, поры в которых заполнены только водой. Други
ми словами, «трясение углеводородов» можно рас
сматривать, как частотно зависимый «разброс» вступ
лений волн помех. Глубинные структуры, создавае
мые коллекторами углеводородов, образуют характер
ные рисунки спектров Фурье поверхностных волн
(рис. 1).
Оценка глубинных структур посредством анализа
спектров Фурье поверхностных волн согласуется с
увеличением числа методов изучения фоновых сейс
моволн с целью получения информации о глубинных
структурах. Например, таким путем оценивают риск
землетрясений для зданий, получая для вступлений
волн землетрясений локальные коэффициенты усиле
ния (микрорайонирование).
РЕГИСТРАЦИЯ
ДАННЫХ
Как видно из названия, объектами изучения пас
сивной низкочастотной сейсмики являются данные
фоновых сейсмоволн – непрерывное природное вол
новое поле с переменными амплитудами [7]. Полага
ют, что главной движущей силой этих волн являются
находящиеся в постоянном движении океанские вол
ны. Как показывает рис. 2, их пик приходится на час
тоту около 0,2 Гц.
Как и у других методов изучения пассивной сейс
мики, низкочастотная сейсмика имеет значительные
преимущества с точки зрения экологии, логистики и
себестоимости по сравнению со стандартными актив
ными сейсмическими и электромагнитными метода
ми, которые требуют мощных искусственных источ
ников. Им также присущи низкие риски нанесения
ущерба здоровью и нарушения техники безопаснос
ти.
Собственная разработка компании Spectraseis, по
вторенный компанией HyMAS, подразумевает приме
нение сверхчувствительных, портативных широкопо
лосных трехкомпонентных сейсмометров для регист
рации комплекса данных, которые можно отфильтро
вать и в результате отделить искусственно вызванные
игенерируемыеповерхностьюЗемлисигналыотспек
тральной картины, относящейся к глубинным струк
турам. Для защиты от непогоды и улучшения контак
та приборы устанавливают в неглубокие скважины,
глубиной около 0,5 м (рис. 3).
Другие компании экспериментировали с разным
оборудованием. В низкочастотных исследованиях,
проводившихся компанией Shell в пустыне Руб Аль
Кали в Саудовской Аравии, применяли трехкомпонен
тные (4,5 Гц) геофоны с усилением, расстановкой на
поверхности и оборудованные усилителем с низким
уровнем помех. Целью при этом являлось увеличение
чувствительностиикомплексированиепассивнойсей
смики со стандартной сейсмикой 2D [8].
В идеале применяется сетка с расстояниями меж
ду узловыми точками от 250 м до 1 км. На период ис
следований устанавливают несколько наблюдатель
ных станций. Персонал передвигает записывающую
аппаратуру от одной точки к другой, оставляя ее в дан
ной точке для измерений и регистрации на период от
3 до 24 ч, в зависимости от уровня шумов в этом месте
Рис. 1. Данные исследований в Бразилии; по азаны выдер-
жанные аномалии в спе трах Ф рье поверхностных с орос-
тей, измеренные в пределах и вне раниц распространения
известных нефтяных олле торов
Не выше нефтяно о олле тора
Выше нефтяно о олле тора
Амплитда,произвольныеед.изм.
Частота, Гц
Рис. 2. Из чение материалов сейсмичес их станций во всем
мире по азывает, что хотя фоновые сейсмичес ие волны из-
меняются по амплит де, они повсеместны. Та называемый
«пи о еанс ой волны» виден во р частоты 2 Гц. Источни :
Aki, K., Richards, P.G., «Количественная сейсмоло ия: теория
и методы» (Quantitative Seismology: Theory and Methods),
Freeman 1980
Спетральнаяплотностьсинала,(см·се)2Гц
С
помехами
Частота, Гц
Без
помех
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27№ 5 • май 2007Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
(высокие уровни шумов культурно промышленного
происхождения требуют более продолжительного
времени проведения измерений).
В полевых условиях применяют контроль качества.
Точки регистрации данных должны отвечать опреде
леннымтребованиям.Эффективныеработынаплоща
ди 100 км2
можно осуществить группой 20–30 чел. за
период около 30 с. Это намного быстрее по сравнению
с регистрацией данных активной сейсмики. Специаль
норазработанноепрограммноеобеспечениеиполевые
станции, установленные компанией Spectraseis в
2006 г., позволили перевести низкочастотные исследо
ванияизразряданаучногоэкспериментавразрядстро
го контролируемых и гибких по масштабам, экономи
чески выгодных работ. Что это означает для операто
ра? Низкочастотные данные можно регистрировать,
обрабатывать,интерпретироватьиприменятьприпри
нятии решений за период, составляющий 10 % от вре
мени, необходимого для регистрации и обработки дан
ных стандартной сейсмики.
ИСТОЧНИКИ СПЕКТРАЛЬНЫХ АНОМАЛИЙ
НА ЧАСТОТАХ 1–10 ГЦ
Как установлено во многих частях света, в низко
частотной области существуют структуры когерент
ности, связанные с нефтяными и газовыми коллекто
рами. Выявление физических механизмов этих, так
называемых прямых признаков углеводородов это
прямой вызов нам, исследователям. Успех в этой об
ласти позволит проводить более реалистичное число
вое моделирование и изучение чувствительности при
боров. Ниже приводится описание трех вариантов с
иллюстрациями (рис. 4).
Резонанс стоячих волн. Это происходит на макро
уровне, там, где генерируются характеристические
максимумы вследствие отражений между коллекто
ром и поверхностью, а также в пределах коллектора
как следствие контраста комплексных импедансов из
за воздействия коллектора. Когда сейсмоволны рас
пространяются из одной среды в другую с другим ком
плексным импедансом, часть волны отражается. Ха
рактерное полное время пробега, или резонансная
частота, между поверхностью Земли и подошвой по
верхностной зоны пониженных скоростей, генериру
ет характерные спектральные аномалии. Важно, что
эффективный импедансный контраст можно усилить
или сгенерировать исключительно сильным затухани
ем волн в породах коллекторов [9]. Авторы изучают
спектральные аномалии, генерируемые резонансом
стоячих волн в упругой и упруго пористой средах.
Селективное затухание. Характеристические ми
нимумы являются следствием частотно зависимого
затухания в пределах коллектора. Частотно зависи
мые отражения возникают, если сейсмические вол
ны падают на слой с диффузионным затуханием или
Рис. 4. Три возможных механизма енерирования прямых призна ов леводородов в фоновом спе тре: резонанс стоячей волны,
селе тивное подавление, резонансное силение
Стандартное состояние Резонанс стоячей волны Селе тивное подавление Резонансное силение
Амплитда
Широ ополосный
фоновый ш м
Частота ЧастотаЧастотаЧастота
Поверхность Земли Приемни ПриемниПриемни
Фоновые
сейсмоволны Колле тор Колле торКолле тор
Рис. 3. Портативная широ ополосная сейсмостанция, станов-
ленная на месторождении Пеме с в бассейне Б р ос, Ме си а
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28 № 5 • май 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
если волны распространяются из упругой среды в
упруго пористую среду [5, 10]. Создано несколько
физических моделей затухания сейсмоволн вслед
ствие вызванного волнами течения поровой жидко
сти [11]. В этих моделях описывается затухание волн
в различных пространственных и временных масш
табах.
Модель, которая, очевидно, характеризует преоб
ладающий механизм в диапазоне частот 1–10 Гц, это
так называемая, модель неоднородного насыщения
[12–14]. Авторы изучают влияние неоднородного на
сыщения в пределах коллектора с намерением опре
делить, при каких условиях селективное частотно за
висимое затухание могло бы вызвать спектральные
аномалии, подобные наблюдаемым сигналам от мик
росейсм углеводородов.
Затухание волн в масштабе небольшого коллекто
ра апроксимируется эффективной моделью, учитыва
ющейсущественныеособенностизатуханияидиспер
сии волн в большем масштабе (верхние 10 км) с тем,
чтобы оценить перемещение спектральных аномалий
к поверхности Земли. Авторы обращают особое вни
мание на различие между заполнением пор газом или
нефтью и на последствия этого для частотной зависи
мости коэффициента отражения.
Резонансное усиление. Влияние резонансного уси
ления окружающих сейсмических волн также перс
пективно для объяснения сигналов от микросейсм уг
леводородов. Проявление такого влияния будет как от
направленного источника, что подтверждается следу
ющими наблюдениями [1]:
• зачастую узкий интервал частот (1,5–4 Гц);
• средняя абсолютная сила дрожания углеводоро
дов зависит от уровня шума окружающей среды;
• сила сигнала пропорциональна суммарной угле
водородонасыщенной толщины коллектора;
• трехкомпонентные записи показывают на кри
вой отношения h/v не пик, а впадину;
• исследование направлений распространения
волн (с применением компоновок направленно
чувствительных датчиков) показало, что вызыва
ющие аномалию сигналы возникают из направ
ления распространения волн в коллекторе.
Прямое цифровое моделирование с применением
уравнений Навье Стокса показывает, что поры, час
тично насыщенные нефтью и газом, демонстрируют
резонансную частоту. Такой резонансный механизм
может быть аппроксимирован моделью осциллятора
с затуханием. В зависимости от геометрии пор моде
ли осциллятора являются линейными или нелинейны
ми [15]. Подобные резонансные эффекты описаны для
капелек нефти, захваченных капиллярами [16, 17].
Авторы связывают модель осциллятора с уравне
нием одномерного распространения волн и изучают
условия,прикоторыхактивизируетсярезонанснапол
ненных нефтью пор и частоту резонанса можно из
мерить на поверхности. В частности авторы изучают
взаимосвязь между пористым коллектором и вмеща
ющей породой, а также последующее распростране
ние резонансных волн к поверхности Земли.
Альтернативным объяснением механизма являет
ся так называемая «модель падающего пузыря», в ко
торой рассматриваются неравновесные фазовые пе
реходы в углеводородных коллекторах [5].
ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ
Целью обработки данных является удаление или
подавление всех сигналов, не связанных с глубинны
ми структурами. Это в основном поверхностные по
мехи от движения по дорогам, хозяйственной деятель
ности, ветра и дождя. Еще одна цель – скорректиро
вать массив данных для межвременных и приповерх
ностных геологически обусловленных вариаций. Для
этого был специально разработан инструментарий,
охватывающий хранение данных, управление ими и
ихотбор.Котобраннымданнымможноприменитьряд
методик, охватывающих временной интервал, частот
ную область и комплексный временной спектральный
анализ.
Пакет программ для обработки данных компании,
обозначенный как RIO (рис. 5), содержит более 50 под
программ по обработке и анализу данных; некоторые
из них являются предметами патентования. По одной
недавно разработанной методике (патентная заявка
находится на рассмотрении) решения задачи измене
ния сигнала во времени применяется новаторский
метод автоматической нормализации.
Обработка в значительной мере автоматизирова
на. Поэтому в сравнительно простых случаях она тре
бует минимального участия человека. Более сложные
задачи все еще требуют для своего решения участия
опытного аналитика. Применение пакета программ
RIO позволило в целом значительно ускорить оборот
массивов данных и усилить контроль качества посред
ством перевода устойчивых процессов с испытатель
ного стенда в область хорошо структурированной и
контролируемой последовательности выполняемых
действий.
Компания также разработала специализирован
ную программу картирования и геостатистики для
Рис. 5. Компле сная последовательность действий (Па ет RIO)
позволяет автоматизировать целый ряд ф н ций обработ и
данных, значительно со ращает время оборота и л чшает
онтроль ачества массивов низ очастотных данных
Хранение данных
Контроль ачества и
р оводство
Очист а си нала
Например,
фильтрация времени
и частоты
Анализ
Ито овое значение
Нормализация
Гомо енизация
Калибров а
Корре тность
информации
Картирование
Перспе тивность
по леводородам и
толщины
Контроль ачества оординат
Карты
выходных
данных
Датчи
исходных
материалов
Обработ а Интерпретация
Отчетность
Мно омерный
анализ данных
Анализ
оординат
Анализ массива
данных
Диа раммы
Центральная
база данных
Архивирование информации
для сейсми и 4D
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
29№ 5 • май 2007Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
интерпретации. Это позволит обслужить заказчиков
по ограниченной лицензии (рис. 6) и эффективно ин
терпретировать низкочастотные данные. Эти данные
можно легко и интерактивно объединить с прочей гео
логической и геофизической информацией, содержа
щейся в сейсморазведочных картах в горизонталях,
картах разломов и др. Кроме того, для многоатрибут
ной перекрестной корреляции можно применять раз
ные математические операторы. Программа также
позволяет проводить визуальную инспекцию различ
ных массивов данных.
ПРИМЕНЕНИЯ
Низкочастотныеданныеможноприменятьпригео
логоразведочных работах, оценке месторождений и
добыче. Это дополнительный способ уменьшить риск
бурения сухих скважин, напрямую определяя место
положение углеводородов. Его нельзя считать незави
симым, поскольку он не может обеспечить детальную
геометрию, необходимую для планирования бурения
скважин.
Предлагаемая новая методика применения пассив
ной сейсмики особенно эффективна при геологораз
ведочных работах. Она позволяет быстро и дешево
покрыть геологической разведкой значительные пло
щади и выделить весьма перспективные углеводород
ные площади. Более дорогую сейсмику 3D можно в
таком случае приурочить к этим весьма перспектив
ным территориям. Все это сохраняет время и деньги и
значительно сокращает время от этапа геологоразве
дочных работ до начала добычи углеводородов.
Рассмотренная методика также подходит для вы
явления стратиграфических ловушек, обычно не кар
тируемых при сейсмике 2D и 3D. Значение вышеска
занного увеличивается, так как эпоха выделения клас
сических структурных ловушек подходит к концу.
Еще одна интересная область применения – геоло
горазведочные работы на глубоководном шельфе, где
всеещеожидаетсяоткрытиекрупныхместорождений.
С помощью сейсмики 3D обычно невозможно опреде
лить, содержат ли углеводороды закартированные
структуры. С помощью нового метода это возможно.
ПРИМЕРЫ
Объем данных по низкочастотному спектрально
му анализу в настоящее время быстро увеличивается.
В первой половине 2007 г. будет проведено не менее
девяти новых исследований; объем полученных при
этом данных более чем в два раза превысит объем
имеющихся до этого материалов. Хотя из за обычных
ограничений на распространение информации заказ
чиков число опубликованных примеров сократилось,
два примера все же можно здесь упомянуть.
Компания Petrobras Mossoro. В 2004 г. на площади
100 км2 компанияPetrobrasпровелаисследованиявсле
пую на известном сложно построенном продуктивном
месторождении в бассейне Потигуар в северо восточ
ной Бразилии. При этом в пределах блока были точно
обнаружены два и частично выявлен третий продук
тивный пласт. Результаты также показали отчетливую
положительную корреляцию между амплитудами сиг
налов и толщиной нефтяной части залежи по данным
каротажа в восьми скважинах. Последующие коррек
ции поверхности и повторная обработка с примене
нием новых методик, разработанных в 2006 г., устра
нили расхождения по третьей площади. Результаты
дальнейших исследований, которые начнутся в этом
месяце в том же регионе, будут исчерпывающими.
Компания RAG Voitsdorf. Экспериментальные ис
следования совместно с RAG (Австрийский филиал
Shell) позволили правильно предсказать точку буре
ния первой за 10 лет успешной для компании нефтя
ной скважины. Данные по объекту разведки были со
Рис. 6. Метод артирования при мно оатриб тной и еостати-
стичес ой интерпретации данных низ очастотной пассивной
сейсми и
Рис. 7. Ма симальное значение отношения h/v в интервале
1–6 Гц для аждо о датчи а в южной части полностью разве-
данно о олле тора в Войтсдорфе, Австрия. Эта альтернати-
ва стандартной методи и h/v представляет собой дополни-
тельный, запатентованный атриб т при обнар жении ми ро-
сейсм леводородов
Пи овая амплит да отношения v/h
v/h
Широта
Граница
олле тора
словная
Граница
олле тора
С важина
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30 № 5 • май 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
поставлены с результатами изучения существующей
продуктивной площади, расположенной приблизи
тельно в 5 км севернее. Результаты (рис. 7) показали,
что у уже запланированной скважины можно ожидать
столб нефти, по меньшей мере в два раза превышаю
щий таковой (15 м) на месторождении к северу. Дей
ствительно,былазафиксированаэффективнаятолщи
на приблизительно 32 м.
Ряд крупных операторов, в том числе компании
Kuwait Oil Co. (KOC) и ADCO (Средний Восток), так
же сообщили об обнадеживающих результатах экспе
риментальных исследований в диапазоне низких час
тот [2, 4].
В недалеком будущем должны быть обнародованы
новые данные по Мексике и Ливии, учитывающие
данные сейсмики и бурения. Согласно недавно под
писанному 5 летнему соглашению с компанией KOC
о техническом сотрудничестве исследования сосредо
точатся на разработке месторождений и характерис
тиках коллекторов.
ПЕРСПЕКТИВЫ
2007 г. обещает быть годом прорыва как в нашем
научном понимании поведения низкочастотных сиг
налов, так и в проявлении интереса к коммерческому
применению пассивной сейсмики. Семинар Европей
ской ассоциации инженеров геологов и геофизиков
по пассивной сейсмике и ее применению, прошедший
в Дубаи с 10 по 14 декабря 2006 г., собрал приблизи
тельно 120 специалистов различных нефтяных компа
ний и подрядчиков.
Основными событиями следующего полугодия ста
нут новаторские геологоразведочные работы на шель
фе Северного моря совместно с компанией Norsk
Hydro и Скриппсонским институтом океанографии в
Сан Диего. При этом найдут применение извлекаемые
донные датчики, расставленные на площади разведан
ного непродуктивного месторождения на норвежском
шельфе.
Авторская стратегия научных работ заключается в
применении хорошо обоснованных современных те
орий и инструментария, включая результаты анали
зов данных и нормальных колебаний, теорию упруго
сти пористой среды, затухание, инверсию и цифро
вое моделирование, с целью оценки и отработки ме
тодики конкретного применения, направленного на
улучшении методов обнаружения нефти и газа. Ре
зультаты этих исследований позволят последователь
но усовершенствовать процессы обработки данных.
Хотя сегодня и найдены ответы на многие важные
вопросы, но еще решены не все проблемы, которые,
несомненно, станут объектами изучения и обсужде
ния в будущем. Задачами низкочастотного спектраль
ного анализа, так же как и любой новой технологии
геофизическихисследований,являютсяегосовершен
ствование, а также определение его технических воз
можностей. В то же время усилия будут направлены
на его практическое применение при самой высокой
промышленной отдаче.
Перевел В. А ранат
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dangel, S., et al., Journal of Volcanology and GeothermalResearch,
128(1–3): pp. 135–158, 2003.
2. Akrawi K. and G. Bloch, «Применение пассивной сейсмики на
Аравийском полуострове» (Application of passive seismic (IPDS)
surveys in Arabian Peninsula), In: «EAGE Workshop: Passive Seismic:
Exploration and Monitoring Applications», Dubai, United Arab
Emirates, 2006.
3. Birialtsev, E. V. and I. N. Plotnikova, I. R. Khabibulin, N. Y. Shabalin,
«Анализ спектра микросейсм при разведке нефтяных коллекто
ров в Республике Татарстан» (The analysis of microseisms spectrum
at prospecting of oil reservoir on Republic Tatarstan, In: «EAGE
Conference», Saint Petersburg, Russia, 2006.
4. Rached, G. R, «Пассивная сейсмика поверхности Земли в Ку
вейте» (Surface passive seismic in Kuwait), In: «EAGE Workshop:
Passive Seismic: Exploration and Monitoring Applications», Dubai,
United Arab Emirates, 2006.
5. Suntsov, A. E, and S. L. Aroutunov, A. M. Mekhnin, B. Y. Meltchouk,
«Технология пассивной инфрачастотной микросейсмики. Опыт
и проблемы практического применения» (Passive infra frequency
microseismic technology Experience and problems of practical use),
In: «EAGE Workshop: Passive Seismic: Exploration and Monitoring
Applications», Dubai, United Arab Emirates, 2006.
6. Holzner, R., et al., first break, pp. 41 46, 23 May 2005.
7.Berger,J.andP.Davis,G.Ekstrom,JournalOfGeophysicalResearch
Solid Earth, 109(B11), 2004.
8. Al Dulaijan, and P. Van Mastrigt, et al., «Применение новой тех
нологии в пустыне Руб Аль Хали» (New Technology applications
in the Rub Al Khali Desert), In: 2GEO 2006 Conference2, Bahrain.
9. Korneev, V. A., and G. M. Goloshubin, T. M. Daley, D. B. Silin,
Geophysics, 69(2): pp. 522–532, 2004.
10. Dutta, N. C. and Ode, H., Geophysics, 48(2), pp. 148–162, 1983.
11.Pride,S.R.,andJ.G.Berryman,J.M.Harris,JournalofGeophysical
Research – Solid Earth, 109(B1), 2004.
12. Gurevich, B. and S. L. Lopatnikov, Geophysical Journal
International, 121(3), pp. 933–947, 1995.
13. Whire, J. E., and N. Mihailova, F. Lyakhovitsky, Journal of the
Acoustical Society of America, 57: S30–S30, 1975.
14. Johnson, D. L, Journal of the Acoustical Society of America,
110(21:682–694.2001.
15. Holzner, R., and P. Eschle, M. Frehner, S. M. Schmalholz, Y.Y.
Podlachikov, «Микросейсмы углеводородов, интерпретирован
ные как колебания, вызванные фоновыми волнами в океане»
(Hydrocarbon microtremors inrerpreted as oscillations driven by
oceanic background waves), In: «EAGE 68th
», Vienna, Austria, 2006.
16. Hilpert, M. and G. H. Jirka, E. J. Plate, Geophysics ,65(3), pp. 874–
883, 2000.
17. Beresnev, I. A., Geophysics, 71(6): Nos. 47–N56, 2006.
18. Biot, M. A., JournalofAppliedPhysics, 33(4), pp. 1482–1498, 1962.
19. Carcione, J. M. and S. Picotti, Geophysics, 71(3): 01–08, 2006.
20. Carcione, J. M. and F. Cavallini, J. E. Santos, C. L. Ravazioli, P. M.
Gauzellino, Wave Motion, 39(3): 227–240, 2004.
Р. Граф, исполнительный директор Spectraseis Technology Inc. Он
работает в нефтегазовой отрасли более 30 лет. Р. Граф сотрудни
чал с Shell International a PROSEIS. С ним можно связаться по ад
ресу: rene.graf@spectraseis.com.
Д рС.Шмальхольц,преподавательинаучныйсотрудникGeologic
Institute of the Swiss Federal Institute of Technology (ETH). С ним
можно связаться по адресу: Stefan.schmalholz@erdw.ethz.ch.
Д рЮ.Подладчиков,профессорCenterofExcellenceforthePhysics
ofGeologicalProcessesприУниверситетевОсло(Норвегия).Сним
можно связаться по адресу: iouri.podladtchikov@fys.uio.no.
Д р Э. Зенгер, преподаватель и научный сотрудник Freie
Universitдt в Берлине (Германия). С ним можно связаться по ад
ресу: saenger@geophysik.fu berlin.de.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Weitere ähnliche Inhalte

Ähnlich wie 219.спектральный анализ низких частот новые пути развития геофизики

630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...
630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...
630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...
efwd2ws2qws2qsdw
 
2 lesson
2 lesson2 lesson
2 lesson
Eduard Isaev
 
бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...
бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...
бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...
Иван Иванов
 
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
ivanov1566353422
 
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
ivanov15548
 
Ядерная медицина Багудинова Сахиба.pdf
Ядерная медицина Багудинова Сахиба.pdfЯдерная медицина Багудинова Сахиба.pdf
Ядерная медицина Багудинова Сахиба.pdf
ssuserb664dc
 
Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.
Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.
Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.
Alex_Zadorin
 

Ähnlich wie 219.спектральный анализ низких частот новые пути развития геофизики (20)

630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...
630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...
630.широкополосное, проводимое по многим направлениям сейсмопрофилирование пр...
 
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБМЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
 
2 lesson
2 lesson2 lesson
2 lesson
 
НАНОТЕХНОЛОГИИ, ЭНЕРГЕТИКА И КОСМОС
НАНОТЕХНОЛОГИИ, ЭНЕРГЕТИКА И КОСМОСНАНОТЕХНОЛОГИИ, ЭНЕРГЕТИКА И КОСМОС
НАНОТЕХНОЛОГИИ, ЭНЕРГЕТИКА И КОСМОС
 
бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...
бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...
бифуркации, катастрофы, синергетика, фракталы и нейронные сети в физических, ...
 
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
 
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
723.электромагнитная совместимость радиотехнических и телекоммуникационных си...
 
Doklad sokolov 19.10.2017
Doklad sokolov 19.10.2017Doklad sokolov 19.10.2017
Doklad sokolov 19.10.2017
 
Дом строится по кирпичику
Дом строится по кирпичикуДом строится по кирпичику
Дом строится по кирпичику
 
Phasellus m.u. рубидиевый стандарт частоты porta
Phasellus m.u. рубидиевый стандарт частоты portaPhasellus m.u. рубидиевый стандарт частоты porta
Phasellus m.u. рубидиевый стандарт частоты porta
 
ДИФФУЗИЯ СВЕТА В СРЕДЕ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ
ДИФФУЗИЯ СВЕТА В СРЕДЕ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИДИФФУЗИЯ СВЕТА В СРЕДЕ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ
ДИФФУЗИЯ СВЕТА В СРЕДЕ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ
 
Hypoxia
HypoxiaHypoxia
Hypoxia
 
Rentgen
RentgenRentgen
Rentgen
 
Ядерная медицина Багудинова Сахиба.pdf
Ядерная медицина Багудинова Сахиба.pdfЯдерная медицина Багудинова Сахиба.pdf
Ядерная медицина Багудинова Сахиба.pdf
 
Блокирующие антициклоны в XX-XXI веках и их роль в формировании аномальных су...
Блокирующие антициклоны в XX-XXI веках и их роль в формировании аномальных су...Блокирующие антициклоны в XX-XXI веках и их роль в формировании аномальных су...
Блокирующие антициклоны в XX-XXI веках и их роль в формировании аномальных су...
 
Novel Emergency Detectors of Gamma Radiation for Nuclear Power Plants - MNPK ...
Novel Emergency Detectors of Gamma Radiation for Nuclear Power Plants - MNPK ...Novel Emergency Detectors of Gamma Radiation for Nuclear Power Plants - MNPK ...
Novel Emergency Detectors of Gamma Radiation for Nuclear Power Plants - MNPK ...
 
29651ip
29651ip29651ip
29651ip
 
Результаты РФФИ 2015
Результаты РФФИ 2015 Результаты РФФИ 2015
Результаты РФФИ 2015
 
Solit 2014, Геоанамальные зоны и сейсмоакустика. Субъективный взгляд. Миснико...
Solit 2014, Геоанамальные зоны и сейсмоакустика. Субъективный взгляд. Миснико...Solit 2014, Геоанамальные зоны и сейсмоакустика. Субъективный взгляд. Миснико...
Solit 2014, Геоанамальные зоны и сейсмоакустика. Субъективный взгляд. Миснико...
 
Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.
Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.
Получение радионуклидов и РФП для ПЭТ. Введение. Лекция 1, Красикова Р.Н.
 

Mehr von ivanov15666688

Mehr von ivanov15666688 (20)

10375
1037510375
10375
 
10374
1037410374
10374
 
10373
1037310373
10373
 
10372
1037210372
10372
 
10371
1037110371
10371
 
10370
1037010370
10370
 
10369
1036910369
10369
 
10368
1036810368
10368
 
10367
1036710367
10367
 
10366
1036610366
10366
 
10365
1036510365
10365
 
10364
1036410364
10364
 
10363
1036310363
10363
 
10362
1036210362
10362
 
10361
1036110361
10361
 
10360
1036010360
10360
 
10359
1035910359
10359
 
10358
1035810358
10358
 
10357
1035710357
10357
 
10385
1038510385
10385
 

219.спектральный анализ низких частот новые пути развития геофизики

  • 1. 25№ 5 • май 2007Т Е Х Н О Л О Г И И НЕФТЕГАЗОВЫЕ В 2003 г. группа швейцарских ученых решила отве тить на некоторые интригующие вопросы относитель но путей открытия и разработки месторождений не фти и газа. Исследования, проведенные Доктором Ш. Дангелем в Цюрихском университете, позволили вы явить четкую и выдержанную эмпирическую зависи мость между низкочастотными спектральными анома лиями фоновых волновых полей и геологическими ха рактеристиками ряда коллекторов главным образом на Среднем Востоке. Аналогичные наблюдения также освещались в российской литературе с начала 90 х гг. Исследования Дангеля отвечали всем стандартам, но сосредоточились на одной конкретной проблеме – поверхностные волны над коллекторами углеводоро дов демонстрируют характерную концентрацию ам плитудных пиков около частоты 3 Гц [1]. Хотя возмож ность выявления универсального признака углеводо родов привлекает внимание, она не слишком увязы вается со сложностями реалий, с которыми ежеднев но сталкивается хозяйственная деятельность. Более того, причины этого хорошо известны. Вопрос заключался в том, указывают ли исследо вания Дангеля в более общем виде на характеристики когерентности в низкочастотных волнах помехах? Если да, можно ли их напрямую соотнести с коллекто рами и другими глубинными структурами с тем, что бы получить новые данные для принятия решений в ходе геологоразведочных работ и добычи? Опираясь на растущую сумму знаний в области наук о Земле, на этот вопрос можно было бы ответить положительно, однако эта тема никогда серьезно не рассматривалась в отношении нефти и газа. В сейс мике систематически игнорируют частоты ниже 10 Гц, считая их помехами по одной простой причине: серий ные сейсмографы не регистрируют этот диапазон. Как ожидается, объем полезных данных в этом диапазоне небольшой. Как считает один из геологов: «Всю свою карьеру я борюсь с помехами. А теперь вы хотите, что бы я поверил в то, что помехи могут быть информа тивными?». И,темнеменее,низкиечастотыменеечувствитель ны ко многим факторам, которые являются бедстви ем для рядовых сейсморазведочных и электромагнит ных методов, в частности на участках слабых отраже ний или препятствий, таких как мощные слои базаль тов или конгломератов. Успешное выявление законо СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НИЗКИХ ЧАСТОТ: НОВЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ ГЕОФИЗИКИ Р. Граф, Spectraseis Technologie AG, Цюрих; д-р Ш. Шмальхольц, Swiss Federal Institute of Technology, Цюрих; д-р Ю. Подладчи ов, University of Oslo; д-р Э. Зен ер, Freie Universitat Berlin Уни альный метод определения прямых призна ов леводородов быстро развивается и берет- ся на воор жение еоло оразвед ой мерностей, наблюдаемых на частотах ниже 10 Гц, яви лось бы ценным вкладом в разведочную геофизику. Для образования новых качественных массивов данных и выявления физических механизмов «мик росейсм углеводородов», обнаруженных Дангелем [1] и другими [2, 3, 4, 5], необходимы усилия квалифици рованных специалистов. Также требуется подбор сильного научного коллектива, существенные капита ловложения в науку и поддержка заслуживающих до верия партнеров управленцев. Понимание всего это го пришло в то время, когда капиталовложения в гео физику, не говоря же о технологических начинаниях, были на самом низком уровне. Когда только начали появляться признаки нынеш него геологоразведочного бума (в начале 2003 г.), была основана компания Spectraseis Technology Inc. с целью сбора низкочастотных сейсмических данных и нахож дения их промышленного применения по мере разви тия исследований. Ранние перспективные работы с бразильской компанией Petrobras и с филиалом ком пании Chell в Австрии подвигли швейцарское прави тельство на финансирование специализированной научно исследовательской группы в Швейцарском техническом институте, Цюрих. В 2005 г. капитал груп пы новых технологий компании Norsk Hydro способ ствовал ускорению и расширению коммерческих си стем программного обеспечения сбора данных и их обработки. В настоящее время в научно исследовательских работах и разработках принимает участие коллектив из 10 ученых. Кроме того, планируется или проводит ся коммерческая съемка компаниями Petrobras в Бра зилии,PemexвМексике,NorskHydroвЛивиииKuwait Oil Company (КОК) на Аравийском полуострове. Из всего этого следует, что анализ низких частот станет частью программ геологоразведочных работ и изуче ния характеристики коллектора. Вопрос состоит в том, какие применения окажутся наиболее эффективны ми и насколько быстро остальная промышленность освоит их. МИКРОСЕЙСМЫ УГЛЕВОДОРОДОВ Отправным пунктом нашей работы стали эмпири ческие наблюдения Дангеля и др. [1], после этого до полненные съемками большего масштаба. Свыше 20 исследований на различных месторождениях нефти Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 2. 26 № 5 • май 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И НЕФТЕГАЗОВЫЕ и газа по всему миру показали наличие характерных спектральных аномалий с высокой степенью корре ляции с расположением и геометрией углеводородных коллекторов [1–6]. Основными объектами исследований являются данные пассивной сейсмики, полученные в частотном диапазоне 1–10 Гц с применением высокочувстви тельных широкополосных сейсмометров, но не серий ных геофонов. Главный результат наблюдений – спектр сейсмического фона в случае взаимодействий с геологическими структурами с порами, заполненны ми углеводородами, несколько отличается от таково го в случае взаимодействий с подобными структура ми, поры в которых заполнены только водой. Други ми словами, «трясение углеводородов» можно рас сматривать, как частотно зависимый «разброс» вступ лений волн помех. Глубинные структуры, создавае мые коллекторами углеводородов, образуют характер ные рисунки спектров Фурье поверхностных волн (рис. 1). Оценка глубинных структур посредством анализа спектров Фурье поверхностных волн согласуется с увеличением числа методов изучения фоновых сейс моволн с целью получения информации о глубинных структурах. Например, таким путем оценивают риск землетрясений для зданий, получая для вступлений волн землетрясений локальные коэффициенты усиле ния (микрорайонирование). РЕГИСТРАЦИЯ ДАННЫХ Как видно из названия, объектами изучения пас сивной низкочастотной сейсмики являются данные фоновых сейсмоволн – непрерывное природное вол новое поле с переменными амплитудами [7]. Полага ют, что главной движущей силой этих волн являются находящиеся в постоянном движении океанские вол ны. Как показывает рис. 2, их пик приходится на час тоту около 0,2 Гц. Как и у других методов изучения пассивной сейс мики, низкочастотная сейсмика имеет значительные преимущества с точки зрения экологии, логистики и себестоимости по сравнению со стандартными актив ными сейсмическими и электромагнитными метода ми, которые требуют мощных искусственных источ ников. Им также присущи низкие риски нанесения ущерба здоровью и нарушения техники безопаснос ти. Собственная разработка компании Spectraseis, по вторенный компанией HyMAS, подразумевает приме нение сверхчувствительных, портативных широкопо лосных трехкомпонентных сейсмометров для регист рации комплекса данных, которые можно отфильтро вать и в результате отделить искусственно вызванные игенерируемыеповерхностьюЗемлисигналыотспек тральной картины, относящейся к глубинным струк турам. Для защиты от непогоды и улучшения контак та приборы устанавливают в неглубокие скважины, глубиной около 0,5 м (рис. 3). Другие компании экспериментировали с разным оборудованием. В низкочастотных исследованиях, проводившихся компанией Shell в пустыне Руб Аль Кали в Саудовской Аравии, применяли трехкомпонен тные (4,5 Гц) геофоны с усилением, расстановкой на поверхности и оборудованные усилителем с низким уровнем помех. Целью при этом являлось увеличение чувствительностиикомплексированиепассивнойсей смики со стандартной сейсмикой 2D [8]. В идеале применяется сетка с расстояниями меж ду узловыми точками от 250 м до 1 км. На период ис следований устанавливают несколько наблюдатель ных станций. Персонал передвигает записывающую аппаратуру от одной точки к другой, оставляя ее в дан ной точке для измерений и регистрации на период от 3 до 24 ч, в зависимости от уровня шумов в этом месте Рис. 1. Данные исследований в Бразилии; по азаны выдер- жанные аномалии в спе трах Ф рье поверхностных с орос- тей, измеренные в пределах и вне раниц распространения известных нефтяных олле торов Не выше нефтяно о олле тора Выше нефтяно о олле тора Амплитда,произвольныеед.изм. Частота, Гц Рис. 2. Из чение материалов сейсмичес их станций во всем мире по азывает, что хотя фоновые сейсмичес ие волны из- меняются по амплит де, они повсеместны. Та называемый «пи о еанс ой волны» виден во р частоты 2 Гц. Источни : Aki, K., Richards, P.G., «Количественная сейсмоло ия: теория и методы» (Quantitative Seismology: Theory and Methods), Freeman 1980 Спетральнаяплотностьсинала,(см·се)2Гц С помехами Частота, Гц Без помех Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 3. 27№ 5 • май 2007Т Е Х Н О Л О Г И И НЕФТЕГАЗОВЫЕ (высокие уровни шумов культурно промышленного происхождения требуют более продолжительного времени проведения измерений). В полевых условиях применяют контроль качества. Точки регистрации данных должны отвечать опреде леннымтребованиям.Эффективныеработынаплоща ди 100 км2 можно осуществить группой 20–30 чел. за период около 30 с. Это намного быстрее по сравнению с регистрацией данных активной сейсмики. Специаль норазработанноепрограммноеобеспечениеиполевые станции, установленные компанией Spectraseis в 2006 г., позволили перевести низкочастотные исследо ванияизразряданаучногоэкспериментавразрядстро го контролируемых и гибких по масштабам, экономи чески выгодных работ. Что это означает для операто ра? Низкочастотные данные можно регистрировать, обрабатывать,интерпретироватьиприменятьприпри нятии решений за период, составляющий 10 % от вре мени, необходимого для регистрации и обработки дан ных стандартной сейсмики. ИСТОЧНИКИ СПЕКТРАЛЬНЫХ АНОМАЛИЙ НА ЧАСТОТАХ 1–10 ГЦ Как установлено во многих частях света, в низко частотной области существуют структуры когерент ности, связанные с нефтяными и газовыми коллекто рами. Выявление физических механизмов этих, так называемых прямых признаков углеводородов это прямой вызов нам, исследователям. Успех в этой об ласти позволит проводить более реалистичное число вое моделирование и изучение чувствительности при боров. Ниже приводится описание трех вариантов с иллюстрациями (рис. 4). Резонанс стоячих волн. Это происходит на макро уровне, там, где генерируются характеристические максимумы вследствие отражений между коллекто ром и поверхностью, а также в пределах коллектора как следствие контраста комплексных импедансов из за воздействия коллектора. Когда сейсмоволны рас пространяются из одной среды в другую с другим ком плексным импедансом, часть волны отражается. Ха рактерное полное время пробега, или резонансная частота, между поверхностью Земли и подошвой по верхностной зоны пониженных скоростей, генериру ет характерные спектральные аномалии. Важно, что эффективный импедансный контраст можно усилить или сгенерировать исключительно сильным затухани ем волн в породах коллекторов [9]. Авторы изучают спектральные аномалии, генерируемые резонансом стоячих волн в упругой и упруго пористой средах. Селективное затухание. Характеристические ми нимумы являются следствием частотно зависимого затухания в пределах коллектора. Частотно зависи мые отражения возникают, если сейсмические вол ны падают на слой с диффузионным затуханием или Рис. 4. Три возможных механизма енерирования прямых призна ов леводородов в фоновом спе тре: резонанс стоячей волны, селе тивное подавление, резонансное силение Стандартное состояние Резонанс стоячей волны Селе тивное подавление Резонансное силение Амплитда Широ ополосный фоновый ш м Частота ЧастотаЧастотаЧастота Поверхность Земли Приемни ПриемниПриемни Фоновые сейсмоволны Колле тор Колле торКолле тор Рис. 3. Портативная широ ополосная сейсмостанция, станов- ленная на месторождении Пеме с в бассейне Б р ос, Ме си а Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 4. 28 № 5 • май 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И НЕФТЕГАЗОВЫЕ если волны распространяются из упругой среды в упруго пористую среду [5, 10]. Создано несколько физических моделей затухания сейсмоволн вслед ствие вызванного волнами течения поровой жидко сти [11]. В этих моделях описывается затухание волн в различных пространственных и временных масш табах. Модель, которая, очевидно, характеризует преоб ладающий механизм в диапазоне частот 1–10 Гц, это так называемая, модель неоднородного насыщения [12–14]. Авторы изучают влияние неоднородного на сыщения в пределах коллектора с намерением опре делить, при каких условиях селективное частотно за висимое затухание могло бы вызвать спектральные аномалии, подобные наблюдаемым сигналам от мик росейсм углеводородов. Затухание волн в масштабе небольшого коллекто ра апроксимируется эффективной моделью, учитыва ющейсущественныеособенностизатуханияидиспер сии волн в большем масштабе (верхние 10 км) с тем, чтобы оценить перемещение спектральных аномалий к поверхности Земли. Авторы обращают особое вни мание на различие между заполнением пор газом или нефтью и на последствия этого для частотной зависи мости коэффициента отражения. Резонансное усиление. Влияние резонансного уси ления окружающих сейсмических волн также перс пективно для объяснения сигналов от микросейсм уг леводородов. Проявление такого влияния будет как от направленного источника, что подтверждается следу ющими наблюдениями [1]: • зачастую узкий интервал частот (1,5–4 Гц); • средняя абсолютная сила дрожания углеводоро дов зависит от уровня шума окружающей среды; • сила сигнала пропорциональна суммарной угле водородонасыщенной толщины коллектора; • трехкомпонентные записи показывают на кри вой отношения h/v не пик, а впадину; • исследование направлений распространения волн (с применением компоновок направленно чувствительных датчиков) показало, что вызыва ющие аномалию сигналы возникают из направ ления распространения волн в коллекторе. Прямое цифровое моделирование с применением уравнений Навье Стокса показывает, что поры, час тично насыщенные нефтью и газом, демонстрируют резонансную частоту. Такой резонансный механизм может быть аппроксимирован моделью осциллятора с затуханием. В зависимости от геометрии пор моде ли осциллятора являются линейными или нелинейны ми [15]. Подобные резонансные эффекты описаны для капелек нефти, захваченных капиллярами [16, 17]. Авторы связывают модель осциллятора с уравне нием одномерного распространения волн и изучают условия,прикоторыхактивизируетсярезонанснапол ненных нефтью пор и частоту резонанса можно из мерить на поверхности. В частности авторы изучают взаимосвязь между пористым коллектором и вмеща ющей породой, а также последующее распростране ние резонансных волн к поверхности Земли. Альтернативным объяснением механизма являет ся так называемая «модель падающего пузыря», в ко торой рассматриваются неравновесные фазовые пе реходы в углеводородных коллекторах [5]. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ Целью обработки данных является удаление или подавление всех сигналов, не связанных с глубинны ми структурами. Это в основном поверхностные по мехи от движения по дорогам, хозяйственной деятель ности, ветра и дождя. Еще одна цель – скорректиро вать массив данных для межвременных и приповерх ностных геологически обусловленных вариаций. Для этого был специально разработан инструментарий, охватывающий хранение данных, управление ими и ихотбор.Котобраннымданнымможноприменитьряд методик, охватывающих временной интервал, частот ную область и комплексный временной спектральный анализ. Пакет программ для обработки данных компании, обозначенный как RIO (рис. 5), содержит более 50 под программ по обработке и анализу данных; некоторые из них являются предметами патентования. По одной недавно разработанной методике (патентная заявка находится на рассмотрении) решения задачи измене ния сигнала во времени применяется новаторский метод автоматической нормализации. Обработка в значительной мере автоматизирова на. Поэтому в сравнительно простых случаях она тре бует минимального участия человека. Более сложные задачи все еще требуют для своего решения участия опытного аналитика. Применение пакета программ RIO позволило в целом значительно ускорить оборот массивов данных и усилить контроль качества посред ством перевода устойчивых процессов с испытатель ного стенда в область хорошо структурированной и контролируемой последовательности выполняемых действий. Компания также разработала специализирован ную программу картирования и геостатистики для Рис. 5. Компле сная последовательность действий (Па ет RIO) позволяет автоматизировать целый ряд ф н ций обработ и данных, значительно со ращает время оборота и л чшает онтроль ачества массивов низ очастотных данных Хранение данных Контроль ачества и р оводство Очист а си нала Например, фильтрация времени и частоты Анализ Ито овое значение Нормализация Гомо енизация Калибров а Корре тность информации Картирование Перспе тивность по леводородам и толщины Контроль ачества оординат Карты выходных данных Датчи исходных материалов Обработ а Интерпретация Отчетность Мно омерный анализ данных Анализ оординат Анализ массива данных Диа раммы Центральная база данных Архивирование информации для сейсми и 4D Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 5. 29№ 5 • май 2007Т Е Х Н О Л О Г И И НЕФТЕГАЗОВЫЕ интерпретации. Это позволит обслужить заказчиков по ограниченной лицензии (рис. 6) и эффективно ин терпретировать низкочастотные данные. Эти данные можно легко и интерактивно объединить с прочей гео логической и геофизической информацией, содержа щейся в сейсморазведочных картах в горизонталях, картах разломов и др. Кроме того, для многоатрибут ной перекрестной корреляции можно применять раз ные математические операторы. Программа также позволяет проводить визуальную инспекцию различ ных массивов данных. ПРИМЕНЕНИЯ Низкочастотныеданныеможноприменятьпригео логоразведочных работах, оценке месторождений и добыче. Это дополнительный способ уменьшить риск бурения сухих скважин, напрямую определяя место положение углеводородов. Его нельзя считать незави симым, поскольку он не может обеспечить детальную геометрию, необходимую для планирования бурения скважин. Предлагаемая новая методика применения пассив ной сейсмики особенно эффективна при геологораз ведочных работах. Она позволяет быстро и дешево покрыть геологической разведкой значительные пло щади и выделить весьма перспективные углеводород ные площади. Более дорогую сейсмику 3D можно в таком случае приурочить к этим весьма перспектив ным территориям. Все это сохраняет время и деньги и значительно сокращает время от этапа геологоразве дочных работ до начала добычи углеводородов. Рассмотренная методика также подходит для вы явления стратиграфических ловушек, обычно не кар тируемых при сейсмике 2D и 3D. Значение вышеска занного увеличивается, так как эпоха выделения клас сических структурных ловушек подходит к концу. Еще одна интересная область применения – геоло горазведочные работы на глубоководном шельфе, где всеещеожидаетсяоткрытиекрупныхместорождений. С помощью сейсмики 3D обычно невозможно опреде лить, содержат ли углеводороды закартированные структуры. С помощью нового метода это возможно. ПРИМЕРЫ Объем данных по низкочастотному спектрально му анализу в настоящее время быстро увеличивается. В первой половине 2007 г. будет проведено не менее девяти новых исследований; объем полученных при этом данных более чем в два раза превысит объем имеющихся до этого материалов. Хотя из за обычных ограничений на распространение информации заказ чиков число опубликованных примеров сократилось, два примера все же можно здесь упомянуть. Компания Petrobras Mossoro. В 2004 г. на площади 100 км2 компанияPetrobrasпровелаисследованиявсле пую на известном сложно построенном продуктивном месторождении в бассейне Потигуар в северо восточ ной Бразилии. При этом в пределах блока были точно обнаружены два и частично выявлен третий продук тивный пласт. Результаты также показали отчетливую положительную корреляцию между амплитудами сиг налов и толщиной нефтяной части залежи по данным каротажа в восьми скважинах. Последующие коррек ции поверхности и повторная обработка с примене нием новых методик, разработанных в 2006 г., устра нили расхождения по третьей площади. Результаты дальнейших исследований, которые начнутся в этом месяце в том же регионе, будут исчерпывающими. Компания RAG Voitsdorf. Экспериментальные ис следования совместно с RAG (Австрийский филиал Shell) позволили правильно предсказать точку буре ния первой за 10 лет успешной для компании нефтя ной скважины. Данные по объекту разведки были со Рис. 6. Метод артирования при мно оатриб тной и еостати- стичес ой интерпретации данных низ очастотной пассивной сейсми и Рис. 7. Ма симальное значение отношения h/v в интервале 1–6 Гц для аждо о датчи а в южной части полностью разве- данно о олле тора в Войтсдорфе, Австрия. Эта альтернати- ва стандартной методи и h/v представляет собой дополни- тельный, запатентованный атриб т при обнар жении ми ро- сейсм леводородов Пи овая амплит да отношения v/h v/h Широта Граница олле тора словная Граница олле тора С важина Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 6. 30 № 5 • май 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И НЕФТЕГАЗОВЫЕ поставлены с результатами изучения существующей продуктивной площади, расположенной приблизи тельно в 5 км севернее. Результаты (рис. 7) показали, что у уже запланированной скважины можно ожидать столб нефти, по меньшей мере в два раза превышаю щий таковой (15 м) на месторождении к северу. Дей ствительно,былазафиксированаэффективнаятолщи на приблизительно 32 м. Ряд крупных операторов, в том числе компании Kuwait Oil Co. (KOC) и ADCO (Средний Восток), так же сообщили об обнадеживающих результатах экспе риментальных исследований в диапазоне низких час тот [2, 4]. В недалеком будущем должны быть обнародованы новые данные по Мексике и Ливии, учитывающие данные сейсмики и бурения. Согласно недавно под писанному 5 летнему соглашению с компанией KOC о техническом сотрудничестве исследования сосредо точатся на разработке месторождений и характерис тиках коллекторов. ПЕРСПЕКТИВЫ 2007 г. обещает быть годом прорыва как в нашем научном понимании поведения низкочастотных сиг налов, так и в проявлении интереса к коммерческому применению пассивной сейсмики. Семинар Европей ской ассоциации инженеров геологов и геофизиков по пассивной сейсмике и ее применению, прошедший в Дубаи с 10 по 14 декабря 2006 г., собрал приблизи тельно 120 специалистов различных нефтяных компа ний и подрядчиков. Основными событиями следующего полугодия ста нут новаторские геологоразведочные работы на шель фе Северного моря совместно с компанией Norsk Hydro и Скриппсонским институтом океанографии в Сан Диего. При этом найдут применение извлекаемые донные датчики, расставленные на площади разведан ного непродуктивного месторождения на норвежском шельфе. Авторская стратегия научных работ заключается в применении хорошо обоснованных современных те орий и инструментария, включая результаты анали зов данных и нормальных колебаний, теорию упруго сти пористой среды, затухание, инверсию и цифро вое моделирование, с целью оценки и отработки ме тодики конкретного применения, направленного на улучшении методов обнаружения нефти и газа. Ре зультаты этих исследований позволят последователь но усовершенствовать процессы обработки данных. Хотя сегодня и найдены ответы на многие важные вопросы, но еще решены не все проблемы, которые, несомненно, станут объектами изучения и обсужде ния в будущем. Задачами низкочастотного спектраль ного анализа, так же как и любой новой технологии геофизическихисследований,являютсяегосовершен ствование, а также определение его технических воз можностей. В то же время усилия будут направлены на его практическое применение при самой высокой промышленной отдаче. Перевел В. А ранат СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Dangel, S., et al., Journal of Volcanology and GeothermalResearch, 128(1–3): pp. 135–158, 2003. 2. Akrawi K. and G. Bloch, «Применение пассивной сейсмики на Аравийском полуострове» (Application of passive seismic (IPDS) surveys in Arabian Peninsula), In: «EAGE Workshop: Passive Seismic: Exploration and Monitoring Applications», Dubai, United Arab Emirates, 2006. 3. Birialtsev, E. V. and I. N. Plotnikova, I. R. Khabibulin, N. Y. Shabalin, «Анализ спектра микросейсм при разведке нефтяных коллекто ров в Республике Татарстан» (The analysis of microseisms spectrum at prospecting of oil reservoir on Republic Tatarstan, In: «EAGE Conference», Saint Petersburg, Russia, 2006. 4. Rached, G. R, «Пассивная сейсмика поверхности Земли в Ку вейте» (Surface passive seismic in Kuwait), In: «EAGE Workshop: Passive Seismic: Exploration and Monitoring Applications», Dubai, United Arab Emirates, 2006. 5. Suntsov, A. E, and S. L. Aroutunov, A. M. Mekhnin, B. Y. Meltchouk, «Технология пассивной инфрачастотной микросейсмики. Опыт и проблемы практического применения» (Passive infra frequency microseismic technology Experience and problems of practical use), In: «EAGE Workshop: Passive Seismic: Exploration and Monitoring Applications», Dubai, United Arab Emirates, 2006. 6. Holzner, R., et al., first break, pp. 41 46, 23 May 2005. 7.Berger,J.andP.Davis,G.Ekstrom,JournalOfGeophysicalResearch Solid Earth, 109(B11), 2004. 8. Al Dulaijan, and P. Van Mastrigt, et al., «Применение новой тех нологии в пустыне Руб Аль Хали» (New Technology applications in the Rub Al Khali Desert), In: 2GEO 2006 Conference2, Bahrain. 9. Korneev, V. A., and G. M. Goloshubin, T. M. Daley, D. B. Silin, Geophysics, 69(2): pp. 522–532, 2004. 10. Dutta, N. C. and Ode, H., Geophysics, 48(2), pp. 148–162, 1983. 11.Pride,S.R.,andJ.G.Berryman,J.M.Harris,JournalofGeophysical Research – Solid Earth, 109(B1), 2004. 12. Gurevich, B. and S. L. Lopatnikov, Geophysical Journal International, 121(3), pp. 933–947, 1995. 13. Whire, J. E., and N. Mihailova, F. Lyakhovitsky, Journal of the Acoustical Society of America, 57: S30–S30, 1975. 14. Johnson, D. L, Journal of the Acoustical Society of America, 110(21:682–694.2001. 15. Holzner, R., and P. Eschle, M. Frehner, S. M. Schmalholz, Y.Y. Podlachikov, «Микросейсмы углеводородов, интерпретирован ные как колебания, вызванные фоновыми волнами в океане» (Hydrocarbon microtremors inrerpreted as oscillations driven by oceanic background waves), In: «EAGE 68th », Vienna, Austria, 2006. 16. Hilpert, M. and G. H. Jirka, E. J. Plate, Geophysics ,65(3), pp. 874– 883, 2000. 17. Beresnev, I. A., Geophysics, 71(6): Nos. 47–N56, 2006. 18. Biot, M. A., JournalofAppliedPhysics, 33(4), pp. 1482–1498, 1962. 19. Carcione, J. M. and S. Picotti, Geophysics, 71(3): 01–08, 2006. 20. Carcione, J. M. and F. Cavallini, J. E. Santos, C. L. Ravazioli, P. M. Gauzellino, Wave Motion, 39(3): 227–240, 2004. Р. Граф, исполнительный директор Spectraseis Technology Inc. Он работает в нефтегазовой отрасли более 30 лет. Р. Граф сотрудни чал с Shell International a PROSEIS. С ним можно связаться по ад ресу: rene.graf@spectraseis.com. Д рС.Шмальхольц,преподавательинаучныйсотрудникGeologic Institute of the Swiss Federal Institute of Technology (ETH). С ним можно связаться по адресу: Stefan.schmalholz@erdw.ethz.ch. Д рЮ.Подладчиков,профессорCenterofExcellenceforthePhysics ofGeologicalProcessesприУниверситетевОсло(Норвегия).Сним можно связаться по адресу: iouri.podladtchikov@fys.uio.no. Д р Э. Зенгер, преподаватель и научный сотрудник Freie Universitдt в Берлине (Германия). С ним можно связаться по ад ресу: saenger@geophysik.fu berlin.de. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»