Способы определения скоростей

 

 

 

2.4.Эффект газогидратов

На сейсмических разрезах, полученных в глубоководных районах, иногда на небольшой глубине под поверхностью дна прослеживаются отражения, секущие плоскости напластования (рис 2.1).

Рис.2.1.    Сейсмический профиль на внешнем хребте Блейк у юго-восточного побережья США, на котором видно отражение от подошвы зоны газогидратов.

Эти отражения часто относят за счет газогидратов, в которых молекулы газов связаны в кристаллические решетки вместе с молекулами воды с образованием структур, подобных льду. Газогидраты устойчивы в тех условиях температур и давлений, которые характерны для зоны, расположенной непосредственно под поверхностью дна в глубоководных районах. Образование газогидратов возможно, когда концентрация газа превышает величину, необходимую для насыщения поровой воды. Скорость в метаногидратных осадков составляет приблизительно 2-2,2 км в с. Отражение от основания зоны газогидратов грубо повторяет рельеф морского дна в районах, где падение пластов направлено в сторону суши, и глубина этого отражения под поверхностью дна приблизительно соответствует пределу устойчивости метаногидрата. Поэтому при интерпретации считается, что оно маркирует границу между гидратом и газом, скопившимся в ловушке, образованной вышележащим гидратом. Газ, уловленный таким образом, может когда-нибудь стать энергетическим ресурсом.

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Способы определения скоростей

3.1.Сейсмический  каротаж

При сейсмическом каротаже в скважину на кабеле опускают сейсмоприемник (геофон) или гидрофон и регистрируют время, необходимое для прохождения сейсмических волн от пункта взрыва вблизи устья скважины до сейсмоприемника. (рис 3.1  )

в качестве источников сейсмической энергии используются также пневмопушки в шурфах с глинистым раствором или в воде при каротаже морских скважин. Чтобы избежать воздействия высоких температур и давлений, характерных  для глубоких нефтяных скважин, применяют приемники специальных конструкций. Для обеспечения хорошего контакта приемники прижимают   к стенкам скважины механическими устройствами. Кабель выполняет тройное назначение: к нему крепится приемник, он служит для измерения глубины опускания преемника и содержит электрические провода, по которым выходной сигнал преемника передается на поверхность, где происходит регистрация. Взрывы производят в одной или более точках вблизи устья скважины. Приемник перемещают между взрывами вдоль ствола скважины. Таким образом, результаты измерений представляют собой набор времен пробега волн от поверхности до ряда глубин. Глубины погружения сейсмоприемника выбирают так, чтобы лучше изучить наиболее важные геологические границы, такие как кровли формаций, поверхности несогласия, а также получить данные о промежуточных положениях. Интервал между последовательными измерениями должен быть достаточно малым для обеспечения необходимой точности наблюдений (часто 200 м).Вертикальное время пробега t до глубины z  получается умножением наблюдаемого времени на коэффициент z/ , учитывающий наклон реальной траектории. Средняя скорость между поверхностью и глубиной z  определяется отношением z/t. на рис.    Приведены график средней скорости V и вертикальный годограф t, построенные в функции z. интервальная скорость vi, т.е. среднюю скорость на интервале zm-zn, с помощью формулы

                        Vi=( zm-zn)/(tm-tn)     ( 3.1  )

 

Рис.3.2

 

 

 

 

 

 

 

Каротаж скважин позволяет определить среднюю скорость с хорошей точностью. Однако его проведение обходиться слишком дорого. Потенциальная опасность разрушения скважины- еще один фактор, отбивающий охоту проводить сейсмокаротаж. Другой неблагоприятный фактор- то что сейсмические работы часто заканчиваются прежде, чем пробурена первая скважина.

3.2Акустический  каротаж

Непрерывные изменения скорости выполнятся с помощью одного или двух импульсных генераторов и двух или четырех приемников, которые помещают в один контейнер, называемый зондом и опускают в скважину.

рис.3.3.

 

 

 

 

 

 

Зонд содержит два источника сейсмичеcких импульсов S1 и S2 и четыре преемника R1-R4, разнос которых, т.е. расстояние от R1 до R3 и от R2 до R4 составляет 61 см. Длина компенсированного скважинного зонда равна 1,22 м, для длинных зондов-2,44 м. при работе с длинными зондами более вероятно, что измеренная будет соответствовать геологической формации. Для нахождения скорости измеряют разности времен пробега импульса, распространяющегося от  S1 до R2  и R4, и подобным же образом от S2  до R3 и R1, после чего вычисляется среднее из этих разностей. Зонд перемещается по скважине, заполненной буровым раствором, которой характеризуется скоростью сейсмических волн порядка 1500 м/c. Однако в первых вступлениях регистрируются Р- волны, которые прошли по породе, окружающей скважину. Ошибки, возникающие из за вариаций диаметра скважины и толщины глинистой корки вблизи излучателей, в значительной мере устраняются благодаря измерению разности времен пробега до двух сейсмоприемников; ошибки, обусловленные подобными вариациями вблизи преемников, снижаются осреднением результатов для двух пар приемников. Диаграммы акустического каротажа (рис 3.3 ) дается в виде функции от глубины интервального времени, деленного на разнос преемников; эта величина является обратной по отношению к скорости Р- волн в породе.

Разность времен пробега до преемников акустического зонда измеряется устройством, которое автоматически регистрирует время прихода сигнала к каждому из двух приемников и вычисляет разность этих времен. Поскольку сигнал приходит к приемнику не в виде короткого импульса, а как волновой цуг, преемник реагирует на первый максимум или минимум, который превышает некоторое пороговое значение. Иногда чувствительные элементы двух приемников реагируют не на один и тот же максимум или минимум, и тогда будет зафиксировано ошибочное приращение времени, называемое перескок на период, обычно удается выявить и учесть, так как ошибка точно равна известному времени интервалу между последовательными периодами в импульсе.

Точность значений скорости полученной по данным акустического каротажа, часто довольна низка, о чем свидетельствуют частые расхождения между диаграммами обычного и длиннозондового каротажа. Точность данных акустического каротажа часто снижается из за переменного радиуса зоны проникновения волн, наличия каверн в стенках скважины и из за других факторов. Диаграммы акустического каротажа используют для определения плотности, поскольку плотность, является основным фактором, влияющим на сейсмическую скорость.

3.3.Измерения, основанные  на приращении времени пробега с ростом удаления

А) Метод Х2-Т2. Время пробега отраженной энергии зависит не тоько от глубины отражения и скорости в породах вые отражающей границы, но и от удаления преемника от источника. Основу методов измерения скорости по наблюдениям на поверхности составляют два метода: Х2-Т2 и Т-˄Т.

Метод Х2-Т2 основан на формуле:

                                       t2=x2/V2огт+to2    (3.2)

если нанести на график значения t2 в функции x2, то получим прямую, наклон которой равен 1/Vогт т которая отсекает на оси t2 отрезок to2; с помощью этого отрезка можно определить соответствующую глубину. Величина Vогт – это скорость, принятая при суммировании ОГТ и поэтому ее называют скоростью ОГТ (или скоростью суммирования). Когда среда горизонтальна- слоистая и отражающие границы горизонтальны, скорость Vогт совпадает со среднеквадратичной скоростью.

Vогт=V для постоянной скорости и горизонтальной границы;

Vогт=V/cos£ для постоянной скорости и угла наклона отражающей границы £;

Vогт=Vср для горизонтально слоистой среды;

Vогт= Vср/ cos£  для сред с плоскопараллельными наклонными границами.

Скорость Vогт используется для расчета кинематических поправок до проведения суммирования даже в тех случаях, когда ее связь с истинным распределением скорости очень сложна или вовсе не известна.

При работах по методу Х2-Т2 можно получить точность определения скоростей порядка нескольких процентов, если 1) записи характеризуются хорошим качеством и на их имеется не очень большое количество отражений, 2) введены точные статические поправки, 3) полевые работы и интерпретация проведены на высоком уровне, 4) распределение скорости в среде подчиняется простой зависимости (т.е. отсутствуют горизонтальные изменения скорости и сложные структуры).

 

Б) Метод Т-˄Т. Он основан на формуле    , которую можно записать в виде

                           V=x/(2to˄tn)1/2      (3.3)

Для симметричных расстановок ˄tn можно рассчитать из времен прихода отраженной волны в пункт взрыва (to) и к внешним группам сейсмоприемников (t1 и tk). Угловой кинематический сдвиг устраняется осреднением значений приращения времени на противоположных от пункта взрыва концах расстановки:

∆tn=1/2{(t1-to)+(tk-to)}=1/2(t1+tk)-to                        (3.4)

Значения ∆tn , определенные по этой формуле, содержат большие ошибки главным образом из за неточности статических поправок. Для получения хороших результатов необходимо осреднить большое количество данных измерений- в случае есть надежда, что изменения в ЗМС и другие неопределенности будут в достаточной мере снижены.

В) Наилучшие приближения. Определение скорости по большей части производится в процессе обработки данных. Соответствующие методы основаны или 1) на нахождении гиперболы, наилучшим образом аппроксимирующей оси синфазности, которые считаются однократными отражениями в пределах некоторого пространственного и временного окна, или 2) на определении скорости ОГТ, при которой получается лучший суммированный разрез. Результаты таких определений обычно достаточно точны для проведения суммирования, но эта точность не всегда бывает настолько высока, чтобы можно было делать выводы о литологии.

3.4.Определение эффективных скоростей

Скорости можно также определить, используя обычные сейсмические записи отраженных волн. Скорости определяемые по наблюденным годографам отраженных волн, называются  эффективными скоростями, Vэф. Наблюденные годографы исправляют за рельеф, зону малой скорости, осредняют и аппроксимируют гиперболой, определяемой выражениями 2.2 для годографа ОТВ

( 3.5)

Для годографа ОГТ 2.3

(3.6)

Параметр Vэф или Vогт гиберболического годографа ОТВ или ОГТ отраженной волны, которым с наибольшим приближением аппроксимируется наблюденный годограф и является определяемым значением Vэф или Vогт.

 

3.5.Определение граничных скоростей

Граничной скоростью Vг называется скорость распространения фронта головной (преломленной) волны вдоль границы, на которой она образовалась и равна величине скорости в преломляющем пласте. Граничные скорости используют для литологической характеристики пород разреза, а также стратиграфической привязки преломляющих и отражающих границ.

Рис.3.4. годограф преломленной (головной волны)

Граничные скорости определяют по встречным годографам преломленной (головной) волны. Кажущаяся скорость, определяемая по прямому годографу Г1 равна

             (3.7)

А по обратному годографу Г2

             (3.8)

Так как фронт волны движется в сторону, противоположную положительному направлению оси х, то в 2.5 поставлен знак минус. Найдем

(3.9)

Так как Vг= Vср /sini , следовательно

                 (3.10)

Если углы наклона преломляющей границы не превышают 10-15 градусов, то можно принять cos=1 и пользоваться упрощенной формулой

                              (3.11)

Сведения о пластовых, средних, граничных скоростей необходимы для преобразования сейсмической записи отраженных или преломленных волн в изображения сейсмогеологических границ, на которой эти волны образовались.

3.6.Другие источники информации о скоростях

Кривизна осей синфазности дифрагированных волн зависит от скорости, и в отдельных случаях ее можно использовать для определения скорости, если известна ориентация дифрагирующего объекта (или она известна). Автоматические методы проведения миграции (к которым относятся дифракционные преобразования), также предполагают знание скорости и максимально достижимая когерентность мигрированного разреза принципиально дает информацию о скоростях. Амплитуда отраженной волны содержит сведения об изменениях акустичекой жесткости, которая используется при построении псевдосейсмических диаграмм. Характер изменения амплитуды отраженной волны при изменении угла падения зависит от скорости. Но точность определения скорости этими разнообразными методами обычно довольна низка.

Наряду с этим информацию о скоростях можно извлечь из таких измерений, которые не зависят от траектории распространения отраженных волн.

 

 

 

 

Глава 4.Интерпретация данных о скоростях

Располагая данными метода ОГТ, которые характеризуются высокой степенью избыточности (т.е. отражения от каждой глубинной точки получаются много раз) и программами анализа скоростей можно рассчитать интервальные скорости для пластов между параллельными отражающими границами во многих точках на разрезе- практически на непрерывной базе. После устранения неопределенностей, связанных с измерением скоростей, можно провести стратиграфическую интерпретацию систематических вариаций этого параметра. Скорости, характерные для карбонатных пород  существенно выше, чем для обломочных пород, а поэтому эти два типа пород часто можно различить по скоростям.

Анализ данных о скоростях представляет важную интерпретационную задачу. Скорость не может меняться совершенно произвольным образом.

Скорость не будет меняться от точки к точке иначе, чем медленным систематическим образом, если только в разрезе не присутствует значительные структурные или другие аномалии, которые служили бы причинной столь быстрого изменения. Поэтому два анализа скорости должны давать разные результаты на участках разреза, разделенных разломом, в то время как на участках, которые предполагаются непрерывными, они должны иметь близкие значения. Подобно этому можно смело интерпретировать увеличение скорости как рифовую постройку в классическом разрезе, если это увеличение сопровождается изменениями характера отражений и такими структурными признаками, как наличие дифрагированных волн, или если оно проявляется над более глубокой структурой, которая могла бы обусловить сравнительно высокие гипсометрическое положение этой области в период осадконакопления, в результате чего вероятность образования рифа была здесь больше, чем где либо в другом месте.