Объектно-ориентированные процедуры для построения изображений внутренней структуры резервуаров

22в, 022, Красноярск

тел.: [phone]

e-mail: *****@***ru

Чеверда нефтегазовой геологии и геофизики,

Объектно-ориентированные процедуры для построения изображений внутренней структуры резервуаров

Аннотация. Восточная Сибирь является одним из перспективных регионов нефтегазодобычи, однако разведка и разработка новых месторождений тут существенно затруднена из-за чрезвычайно сложного геологического строения. Прежде всего эти трудности связаны с весьма низкой информативностью изображений, построенных с помощью обычных миграционных процедур, причем как после так и до суммирования. Для повышения их качества и разрешающей способности мы предлагаем и развиваем так называемые объектно-ориентированные технологии сейсмической обработки. Их основное достоинство заключается в возможности работать с отраженными и рассеянными/дифрагирующими волнами как совместно, так и по отдельности. Это дает детальное описание различных характеристик целевых геологических объектов – отраженные волны описывают их регулярную составляющую (границы раздела), в то время как рассеянные/дифрагирующие дают описание их тонкой структуры, например распределение трещин и каверн.

Введение. Любая миграционная процедура основывается на допущении о представлении геологической среды в виде суперпозиции двух основных составляющих – гладкой макроскоростной модели (вмещающая среда) и ее резких изменений (отражатели/дифракторы/рассеиватели). Волновые изображения позволяют определять расположение и (иногда) коэффициенты отражения быстро меняющейся компоненты геологического строения. Для того, чтобы можно было сделать корректное геологическое заключение с их помощью, необходимо иметь в виду, что регулярные отражения как правило гораздо более интенсивные, чем рассеяние/дифракция. Поэтому с помощью обычной миграционной процедуры невозможно получить достоверное отображение рассеивателей/дифракторов в окрестности границ раздела со сколь-нибудь существенным контрастом. Более того, почти никогда не удается обнаружить такие объекты вообще где-либо в целевой области ввиду ограниченности частотного диапазона построенного изображения. Однако именно дифрагированные/рассеянные волны, как правило, порождены такими структурами субсейсмического масштаба, как разломы, трещины, каверны и др., присутствие которых на изображении существенно повышает его разрешающую способность и информативность. Иногда корректная интерпретация результатов обработки сейсмических данных может быть сделана только после правильного изображения рассеивателей/дифракторов (см. пример на Рис.1 ниже).

В статье [1] был предложен, реализован и протестирован подход к построению изображений объектов субсейсмического масштаба. Его первоначальная реализация была ориентирована на построение изображений только лишь субсейсмических объектов, но в последствии, в работе [2] он был модифицирован с тем, чтобы обеспечить возможность переключения с одного типа объектов на другой – с регулярных отраженных волн на рассеянные/дифрагирующие.

По нашему убеждению для восстановления внутренней структуры резервуара с максимальной разрешеющей способностью необходимо привлечение как отраженных, так и рассеянных/дифрагирующих волн. Первые обеспечивают правильное позиционирование резервуара в пространстве, в то время как вторая группа волн несет информацию об его тонкой структуре. Таим образом, необходима объектно-ориентированная процедура построения волновых изображений, позволяющая переориентироваться с отображения регулярных отражающих границ на объекты субсейсического масштаба. Ниже мы представляем некоторые результаты применения такой процедуры на основе Фокусирующих Преобразований (Pozdniakov and Tcheverda, 2005a), (Pozdniakov and Tcheverda, 2005b).

Фокусирующее Преобразование. Прежде всего кратко напомним основные свойства Фокусирующих Преобразований. Для того, чтобы сделать это запишем миграционное преобразование Кирхгофа в частотной области:

Здесь есть преобразование Фурье от входных данных по времени t. Фокусирующее Преобразование вводится путем суммирования исходных данных не для всех допустимых положений источник/приемник, а только лишь для их скользящих составляющих и . Для того, чтобы объяснить, как выбираются эти составляющие рассмотрим простейший пример – изображение уединенного точечного рассеивателя, расположенного в некоторой текущей точке . После выполнения ряда упрощений (асимптотическое представление функции Грина, использование Борновского приближения для рассеянной волны и выполнение суммирования вместо интегрирования) старший член данного изображения в высокочастотном приближении представляется в виде:

(1)

Единичные векторы и направлены к i-му источнику и j-му приемнику. Функция в (1) задает режим его излучения и, следовательно, пренебрежимо мала при где есть доминирующая частота. Поэтому в сумме (1) можно оставить только слагаемые, для которых . Таким образом, наиболее яркими элементами на изображении будут элементарные рефлекторы с единичным вектором нормали, ортогональным к вектору рассеянияr. Но вектор рассеяния единственным образом определен выбором скользящей системы возбуждения/регистрации . Это означает, что для различных движущихся систем возбуждения/регистрации будут возникать различные векторы рассеяния и, следовательно, будут восстановлены элементарные рефлекторы с различной ориентацией. Таким образом, априорное знание строения среды, точнее, знание ориентации границ раздела, позволяет выбрать такую геометрию скользящей системы врзбуждения/регистрации, при которой на изображении останутся только рассеивающие/дифрагирующие объекты, что и позволит оценить уровень рассеянной энергии.

Обработка реальных данных.

Восстановление правильного положения верхней границы газового месторождения (Рис.1).

На Рис.1a мы представляем разрез ОГТ по акустическому каротажу для одного из месторождений Восточной Сибири. На нем отчетливо прослеживается понижение уровня верхней границы продуктивного горизонта в окрестности скважины №2, дающей приток газа. Если без раздумий согласиться с представленной картиной, тут же приходишь к абсолютно нереалистическому заключению о том, что газовое месторождение находится более глубоко, чем нефтяное (скважины №1 и №3) Более того, данное расположение покрышки резервуара не подтверждается данными каротажа. Поэтому было решено переобработать сейсмические данные с помощью Фокусирующих Преобразований, нацеленных на восстановление как отражающих, так и рассеивающих/дифрагирующих объектов. Результат представлен на Рис.1б. Теперь уже очевидно, что нет никакой депрессии верхней границы, а существует разделение резервуара на два различных месторождения – нефтяного справа и нефтегазового слева. Ранее наблюдавшаяся депрессия, видимо, была связана с разрушением отраженных волн в окрестности границы сочленения двух месторождений. Именно использование рассеянных волн обеспечило корректное восстановление верхней границы.

3D объектно-ориентированные преобразования.

Другой пример относится к построению трехмерных изображений сейсмических данных. На Рис.2а мы приводим структурную карту одной конкретной отражающей поверхности, построенную в результате тщательной обработки сейсмических данных и их последующей интерпретации с использованием всей доступной геологической информации. Нам хочется обратить внимание на систему разломов и областей дезинтеграции, особенно на находящиеся внутри прямоугольника, помещенного в левую верхнюю часть изображения. Именно к этому прямоугольнику привязан трехмерный куб, в котором строилось изображение. Наиболее уверенно трассируемые разломы пронумерованы соответственно как 1, 2 и 3 (Рис.2a).

На Рис. 2b представлен результат применения трехмерной объектно-ориентированной процедуры построения отражающих и рассеивающих/дифрагирующих объектов, основанной на применении Фокусирующих Преобразований, нацеленной на совместную обработку отраженных и рассеянных/дифрагированных волн. Как видно, на полученном трехмерном изображении отчетливо прослеживается наличие всех трех вышеупомянутых разломов и областей дезинтеграции.

Наконец, на Рис. 2c представлен результат применения стандартного суммрования по ОГТ, разрешающая способность и информативность которого не идет ни в какое сравнение с предыдущим изображением.

a)

b)

Fig.1. ОГТ разрез (a) Разрез, полученный в результате применения Фокусирующих Преобразований (b). 1 и 3 нефтяные скважины, 2 – газовая скважина. GOC – Газонефтяной контакт, WOC – Водонефтяной контакт.

a)

b)

c)

Fig.2. a). Структурная карта. Прямоугольник окаймляет 3D куб для построения изображения. Числа 1, 2 и 3 соответствуют положению разломов, полученных путем совместной инерпретации сейсмических и геологических данных. b) 3D куб построенный с помощью фокусирующих преобразований. (сравни разломы 1, 2 и 3. c) Тот же самый куб, но построенный с помощью ОГТ.

Обсуждение и заключение.

1. Объектно-ориентрованная процедура построения изображения на базе применения Фокусирующих Преобразований к полям отраженных и дифрагированных/рассеянных волн является чрезвычайно надежным средством для реконструкции геологических объектов, погруженных в сложно устроенную среду.

2. Их применение для сложных геологических ситуаций может обеспечить существенное повышение информативности и осуществить корректную реконструкцию целевых геологических объектов.

3. Объектно-ориентированные процедуры открывают пути для дальнейшего повышения качества результатов обработки сейсмических данных.

References

1. Pozdniakov V. A., Tcheverda V. A. Focusing transformation of 3D seismic data for areal stationary acquisition system. Russian geology and geophysics, 2005a, #5, pp.328 – 338.

2. Pozdniakov V. A., Tcheverda V. A. Object oriented transformations of seismic data. Seismic technologies, 2005b, #3, pp.35 – 37.