И. Ю. ГЕРАСИМОВА
О ТОЧНОСТИ СТРУКТУРНЫХ ПОСТРОЕНИЙ В МАЛОГЛУБИННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ
Определение пространственного положения опорных стратиграфических, литологических и тектонических границ, дающих в совокупности представление о геологическом строении исследуемого разреза, является традиционной задачей наземных сейсмических исследований. При изучении вопроса точности структурных построений необходимо рассматривать несколько аспектов.
Во-первых, границы, выделяемые по изменению волновых параметров, могут не совпадать с литологическими (например, связанные с изменением водонасыщенности пород и др.). Во-вторых, существуют объективные ограничения метода, связанные с его разрешающей способностью. И, наконец, точность корреляции отражающих горизонтов определяется формой регистрируемого сигнала, обусловленной многочисленными факторами (исходным импульсом, методикой полевых работ, суммированием явлений, возникающих на сильных и слабых границах). Все перечисленные факторы оказывают значительное влияние на пространственное положение получаемых в результате интерпретации границ раздела.
Рассмотрим влияние указанных факторов при использовании малоглубинной сейсморазведки на примере одного из участков Верхнекамского месторождения солей. Расчеты проводились для отражающих горизонтов, стратиграфически отнесенных к кровлям следующих лито-фациальных границ: соляно-мергельной толщи (СМТ), переходной пачки (ПП), покровной каменной соли (ПКС), карналлитового пласта Е (Е), сильвинитовой пачки (Сил) и маркирующей глины (МГ).
Формально возможности сейсморазведки по расчленению разреза на отдельные толщи, определяются ее разрешающей способностью [1, 2].
Анализ материалов показывает, что преобладающая частота сигнала при наземных сейсмических исследованиях составляет в большинстве случаев
60 – 70 Гц, достигая на отдельных участках 80 – 100 Гц.
В сейсморазведке МОВ вертикальную разрешающую способность сейсморазведки принято рассчитывать на основе условия Вайдса, как (1/4 – 1/8) длины волны, а горизонтальную разрешающую способность – с использованием формулы [2]:
,
где R – латеральные размеры значимо выделяемого в сейсмических записях объекта, dф – диаметр зоны Френеля, l - длина волны, H – глубина залегания отражающей границы, V – эффективная скорость от поверхности наблюдения до границы, f – преобладающая частота импульса.
В условиях рассматриваемого участка глубина залегания, например, кровли СМТ от уровня приведения (+100 м) изменяется в значительных пределах – от 60 до 192 м (по данным бурения скважин). Поэтому минимальные латеральные размеры неоднородностей, которые могут быть обнаружены по особенностям сейсмической записи при используемой на сегодняшний день технологической базе, составляют для частот 60 – 70 Гц от 15 до 35 м. Результаты подобных расчетов для других отражающих горизонтов представлены в табл. 1.
В пределах исследуемого участка величина вертикальной разрешающей способности (минимальная толщина пласта) составляет около 10 м, максимальная – порядка 15 м (табл. 1). Порог толщин, меньше которого отраженная волна не имеет кинематических признаков интерференции, в условиях Верхнекамского месторождения, для исследуемых частот составляет 5-7 м. С учетом этого максимально допустимая ошибка корреляции отражающих горизонтов c учетом разрешающей способности может составлять около 6 мс.
Таблица 1
Граница | Длина волны, (при f = 60 и 70 Гц) м | Эффективные скорости, м/с | Глубина залегания границы от УП, м | Горизонтальные размеры неоднородностей, м |
СМТ | 40-52 | 60-198 | 14,7-35,4 | |
ПП | 41-53 | 127-246 | 24,4-41,8 | |
ПКС | 43-55 | 172-306 | 30,7-50,1 | |
Е | 44-57 | 211-348 | 36,2-56,0 | |
Сил | 44-59 | 247-391 | 41,2-61,4 | |
МГ | 46-60 | 298-434 | 48,0-67,2 |
Наиболее корректные оценки точности определения глубины залегания отражающих границ получают при сопоставлении результатов интерпретации сейсморазведки и уже имеющихся данных бурения. Этот вопрос можно решить с помощью широкого круга методик. Например, рассчитать прямые корреляционные зависимости между результатами, полученными для каждого из методов. Для данной цели формировалась выборка сейсмических точек наблюдения (633), расположенных в пределах расстояния в 50м от устья скважин. Полученные распределения аппроксимировались прямыми, рассчитанными методом наименьших квадратов и вычислялся коэффициент корреляции. При этом необходимо отметить, что при корреляции сейсмических горизонтов производилось согласование с данными бурения скважин, расположенных на линии профиля, т. е. коэффициент корреляции в данном случае должен равняться 100 %. Вычисленная величина коэффициента составляет 98-99 %, что указывает на наличие погрешности в определении глубины сейсмических горизонтов.
Данный факт находит отражение и в распределении коэффициентов корреляции, вычисленных по данным сейсморазведки и бурения с использованием промежуточного параметра – абсолютных отметок поверхности наблюдения. При изучении аналитических зависимостей для всего участка использовались данные по 78 скважинам и результаты сейсморазведки, полученные в процессе обработки и интерпретации для 24 профильных линий общей протяженностью 59664 м (около 15 тысяч точек наблюдения). В указанном случае корреляционные зависимости также могут быть аппроксимированы прямой линией, а коэффициент корреляции составляет 0,6, что может быть обусловлено неучтенными данными о строении геологического разреза.
Естественно, что наиболее достоверные реальные оценки точности определения глубин можно получить по результатам обобщения сходимости данных сейсморазведки с результатами последующего бурения. На данном участке после проведения сейсморазведочных изысканий пробурено 3 скважины. Величины расхождений между сейсмическими и скважинными данными находятся в пределах значений вертикальной разрешающей способности, и составляют достаточно небольшой процент от самой глубины залегания отражающей границы (табл. 2). Таким образом, несмотря на наличие погрешностей, результат решения обратной задачи определения пространственного положения опорных лито-стратиграфических границ методом отраженных волн при использовании малоглубинной высокочастотной сейсморазведки в точках скважин, является удовлетворительным.
Таблица 2
Граница | Средняя арифметическая глубина от поверхности наблюдения (скв.), м | Погрешность определения глубины (сейсморазведка) | |
м | % (от глубины залегания границы) | ||
СМТ | 143,3 | 5,97 | 4,2 |
ПП | 216,6 | 1,08 | 0,5 |
Е | 281,9 | 4,16 | 1,5 |
Сил | 317,7 | 5,66 | 1,8 |
МГ | 359,6 | 12,16 | 3,4 |
Что касается вопроса о прогнозной точности структурных построений, вычисляемых по данным сейсморазведки и бурения в точках, расположенных на значительном расстоянии от скважин, необходимо отметить, что погрешности зависят от ряда факторов и могут быть вычислены с использованием разных методик [1, 2]. В частности, для определения прогнозной погрешности глубины отражающих горизонтов sZ можно применить формулу [3]:
sZ = 
,
где V и T – интервальная скорость и время пробега отраженной волны; sT и sV – средние квадратичные погрешности определения времени и скорости.
В результате расчетов получены величины, не превышающие значений вертикальной разрешающей способности. Например, для СМТ прогнозная погрешность сейсморазведки составляет 7,7 м, для ПП – 6,8 м, для ПКС – 7,6 м, для Е – 8,0 м, для Сил – 7,9 м, для МГ – 11,7 м. Таким образом, можно утверждать, для изучаемого участка все отражающие границы определены с точностью ± (6,8 – 11,7) м. Хочется отметить, что основное достоинство прогнозных оценок – относительная простота и быстрота получения оценок, а ограничения – весьма упрощенное представление об особенностях строения среды.
Таким образом, вычисляемые в результате обработки и интерпретации сейсмических данных глубины целевых горизонтов, определяются с прогнозной точностью до ±12 м. При этом последующие результаты бурения показывают, что величина погрешности определения глубины имеет такие же пределы
(до ±12 м). Эти параметры даже несколько меньше пределов, допускаемых вертикальной разрешающей способностью метода, что является свидетельством удовлетворительной структурной интерпретации материалов малоглубинной сейсморазведки. Добавим, что расчеты ограничений метода сделаны без учета многих факторов и только для частот 60-70 Гц, тогда как в формировании волнового разреза принимают участие как более низко-, так и более высокочастотные гармоники. Эти факторы могут сказываться на качестве структурных построений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Маловичко интерпретация данных цифровой сейсморазведки в условиях вертикально-неоднородных сред / ; УрО АН СССР; [отв. ред. ]. – Свердловск, 1990. – 270 с.
2. Пузырев поля отраженных волн и метод эффективных параметров / . – Новосибирск: Наука, 1979. – 262 с.
3. Спасский : учеб.-метод. пособие / , . – Пермь: Изд-во ПГУ, 2007. – 245 с.: ил.
