55-61
advertisement
М. Ю. Романенко И. Н. Керусов Д. Е. Мирошниченко Ю. В. Масалкин СК “ПЕТРОАЛЬЯНС”, МОСКВА СК “ПЕТРОАЛЬЯНС”, МОСКВА СК “ПЕТРОАЛЬЯНС”, МОСКВА ОАО “ТНКНЯГАНЬ”, НЯГАНЬ Œ÷≈Õü¿ ›‘‘≈ü“»¬ÕŒ—“» Ã≈“Œƒ¿ —»Õ’–ŒÕÕŒ… »Õ¬≈–—»» —≈…—û◊≈—ü»’ ƒ¿ÕÕ¤’ œ–»Ã≈Õ»“≈À‹ÕŒ ü ÃŒƒ≈Àflà —À¿¡ŒüŒÕ“–¿—“Õ¤’ üŒÀÀ≈ü“Œ–Œ¬ АННОТАЦИЯ. Представлены результаты исследования эффек тивности метода синхронной сейсмической инверсии данных до суммирования на синтетических и реальных данных. Рас смотрено влияние некоторых факторов на возможности вос становления скоростей продольных и поперечных волн и плотности. Показано, что даже в случае идеальных синтети ческих данных для корректного восстановления плотности не обходимо использовать информацию при больших углах под хода волны (около 50°). Проведена оценка помехоустойчиво сти метода. Представлены результаты синхронной инверсии на реальных данных. ABSTRACT. Prestack simultaneous inversion was performed on synthetic and measured seismic data to appraise the influence of several factors to estimation of P and Swave velocity and espe cially density. The measured data from Western Siberia were used to generate the synthetic data. Analysis on synthetic data indicates that even in the ideal case of noisefree data we have to carry on about angle range. For accurate density estimation it is necessary to use farangle data (more than 30 degree). Lastly 5 50% random noise was added to the synthetic data, and misfits between inver sion results and model data were analyzed. Finally inversion was performed on measured data. ¬¬≈ƒ≈Õ»≈. В настоящее время все актуальнее ста новится проблема разработки сложных коллекторов маломощных, непротяжённых по латерали, слабо аку стически контрастных на фоне вмещающих пород. Для решения таких задач широко используются методы динамического анализа сейсмических данных с целью построения моделей упругих свойств и дальнейшего прогноза коллекторских свойств и типа флюида. Основными алгоритмами динамической интерпре тации на сегодняшний день являются акустическая инверсия и изучение зависимостей амплитуд отражён ных волн от удаления AVOанализ. Несмотря на ши рокую распространённость и многолетний опыт исполь зования, они обладают существенным недостатком: по этим методам невозможно разделить вклад каждого из трёх упругих параметров скоростей продольных и поперечных волн и плотности в акустическую жёст кость или амплитуду отражения. В связи с этим в последние годы в публикациях все чаще встречаются методы, в которых объединены под ходы AVOанализа и инверсии, позволяющие независимо оценить влияние упругих свойств разреза на амплитуду сейсмической записи. На вход инверсии подаются не суммированные данные, содержащие информацию об изменении амплитуды с удалением, а на выходе полу чаются восстановленные упругие характеристики сре ды (например, скорости продольных и поперечных волн и плотность). Примерами таких процедур является ме тод упругих импедансов, различные модификации AVO инверсии, синхронная инверсия и др. В последнее время на рынке услуг появилось ог ромное количество инструментов для динамической интерпретации. Задача оценки их возможностей и эф фективности представляется достаточно актуальной и может быть рассмотрена в нескольких ключах. Во первых, возможности алгоритма для различных геоло гических ситуаций при условии, что на вход поданы данные, отражающие истинное изменение амплитуд от угла падения. Вовторых, оценка влияния “негео логических” факторов, таких как нерегулярный шум, особенности съёмки и процедур обработки, на дина мику отражённой волны, и, как следствие, на резуль тат инверсии. В данной статье рассмотрены результаты примене ния синхронной инверсии (Simultaneous Prestack Inversion of seismic data [4]) синтетических и реальных данных с целью анализа влияния ряда факторов на результат восстановления упругих свойств. Исходными данными для исследований послужили данные ГИС и керна по ряду скважин месторождения в Западной Сибири, а также наблюдённые сейсмичес кие данные по этому же месторождению. 55 “≈Œ–≈“»◊≈—ü»≈ Œ—ÕŒ¬¤ Ã≈“Œƒ¿ —»Õ’–ŒÕÕŒ… »Õ¬≈–—»» Синхронная инверсия основана на модификации урав нения АкиРичардса для зависимости коэффициента отражения от угла падения волны, предложенной Фат ти и др. [2]: R pp (θ) = c1RP + c2RS + c3RD , 1. Подготовка исходных данных: расчёт трасс для набора углов падения; выбор импульсов для каждого угла; подготовка начальной модели значений IP, IS и ρ. 2. Расчёт оптимальных коэффициентов k и m линей ной связи между логарифмами импедансов P и Sволн и плотностью (рис. 1), используя измеренные в скважи нах значения: ln( I S ) = k ln( I P ) + kc + ∆LS ; где: 2 c1 = 1 + tan θ; ln(ρ) = m ln( I P ) + mc + ∆LD . c2 = −8γ 2 sin 2 θ; 1 c3 = − tan 2 θ + 2γ 2 sin 2 θ; 2 VS γ= ; VP ∆ρ ⎤ 1 ⎡ ∆V RP = ⎢ P + ⎥; 2 ⎣ VP ρ ⎦ ∆ρ ⎤ 1 ⎡ ∆V RS = ⎢ S + ⎥; 2 ⎣ VS ρ ⎦ ∆ρ RD = . ρ 3. Подготовка начальной модели: ⎡⎣ LP ∆LS T 4. Решение системы уравнений относительно LP, ∆LS и ∆LD. 5. Расчёт конечных значений IP, IS и ρ: I P = exp( LP ); I S = exp(kLP + kc + ∆LS ); ρ = exp(mLP + mc + ∆LD ). При этом приняты следующие допущения: используется приближённое выражение для коэффи циента отражения продольной волны, полученное Фатти и др. [2] из уравнения АкиРичардса; предполагается, что коэффициенты отражения малы; предполагается, что справедлива линейная связь между ln(IS), ln(IP) и ln(ρ); γ = VS/VP принято постоянным; Рис. цветной Здесь и далее: VP скорость продольной волны; VS скорость поперечной волны; ρ плотность; θ угол подхода волны; ∆VP = VP 2 VP1; ∆VS = VS 2 VS1; ∆ρ = ρ 2 ρ 1 ; V P = (V P2 + V P1 )/2; V S = (V S2 + V S1 )/2; ρ = (ρ2 + ρ1)/2; θ = (θ2 + θ1)/2; IP = VP*ρ; IS = VS*ρ; LP = ln(IP); LS = ln(IS); LD = ln(ρ). Кратко алгоритм синхронной инверсии можно пред ставить следующим образом: Рис. 1. Кроссплоты: а ln(IP) ln(ρ), б ln(IP) ln(IS); показаны линейные тренды и отклонения ∆LD и ∆LS, связанные с искомыми аномалиями [4] 56 T ∆LD ⎤⎦ = ⎡⎣ ln( I P 0 ) 0 0 ⎤⎦ . предполагается, что растяжение сиг нала вследствие ввода кинематичес ких поправок может быть устранено путём использования импульса, зави сящего от угла. —≈…—ÃŒ√≈ŒÀŒ√»◊≈—ü¿fl ÃŒƒ≈À‹ Объектом для исследований были про дуктивные пласты викуловской свиты в пределах Красноленинского свода (За падная Сибирь), для которой характер но наличие врезанных долин [1]. Прин ципиальная модель строения этой час ти разреза представлена на рис. 2. Продук тивными здесь являются пласты ВК 1 ВК3, а также породы заполнения врезан ной долины, которые представляют самостоятельный интерес для разработки ввиду улучшенных коллектор ских свойств. По данным ГИС были проанализированы упругие свойства пород в пределах этой части разреза. На кросс плотах VP VS и VP ρ (см. рис. 5, а) видно, что облака точек, характерные для каждого типа пород, хорошо разделяются. Породы заполнения врезанной долины резко отличаются высокими скоростями от перекрыва ющих отложений пласта ВК1. Песчаники пласта ВК1 по скоростным характеристикам близки к алевролитам, но отличаются от последних пониженными плотностями. Песчаники врезанной долины также менее плотные, чем алевролиты, но характеризуются повышенными скоро стями. Была сформирована пятислойная модель упру гих свойств, включающая два типа коллекторов, харак терных для данного разреза. Первый характеризуется пониженными значениями скоростей и плотности на фоне вмещающих пород (песчаники пласта ВК1), вто рой пониженной плотностью и повышенной скорос тью продольных волн, вследствие чего слабо контрас тен по акустическому импедансу на фоне вмещающих пород (песчаники врезанной долины). “≈—“»–Œ¬¿Õ»≈ »Õ¬≈–—»» Õ¿ ÃŒƒ≈À‹Õ¤’ —≈…—ÃŒ√–¿Ãÿ’ Синтетические сейсмограммы рассчитывались в про грамме HampsonRussell с использованием уравнений Цёппритца [3] для пятислойной модели с постоянным импульсом. Эти же кривые упругих свойств использо вались для построения низкочастотной стартовой мо дели. Для инверсии использовался тот же импульс, что и для расчёта синтетических сейсмограмм. Выбор диапазона углов является важным этапом ин версии, так как ширина диапазона определяет полноту подаваемой на вход информации об изменении ампли туды с удалением. Изучение этого вопроса осуществля лось на синтетических сейсмограммах без случайных и регулярных помех. Рис. 2. Принципиальная модель строе ния викуловской свиты Исследования диапазона углов показали, что резуль таты инверсии сильно искажаются при приближении к области закритических отражений. Для данной модели критические углы превышают 65°, однако удовлетвори тельные результаты инверсии получаются лишь при ограничении углом 50° (рис. 3, а). Уменьшение макси мального анализируемого угла до 30° приводит к тому, что для коллектора первого типа упругие свойства оп ределяются корректно, тогда как для коллектора второ го типа удовлетворительно восстановить свойства (в частности, плотность) не удаётся даже на качественном уровне пласт не выделяется на фоне вмещающих по род (см. рис. 3, б). При этом уменьшение углового диа пазона снизу (до 20°) существенных изменений в резуль таты инверсии не вносит. Поскольку ширина углового диапазона сверху зави сит от расстановки и не может быть расширена, то на этапе обработки и подготовки данных к инверсии необ ходимо “сохранить” максимально возможный угловой диапазон. С другой стороны, можно пренебречь трасса ми малых удалений (и, соответственно, малых углов), часто искажённых влиянием поверхностных волн. Оценка помехоустойчивости метода синхронной инвер сии. Для оценки помехоустойчивости метода в синтети ческие сейсмограммы добавлялось от 5 до 50% случай ного шума. На графиках, представленных на рис. 3, г, видно, что качество восстановления кривых при уровне шума до 20% остаётся неизменным, а при дальнейшем увеличении уровня помех ошибки резко растут. Наибо лее устойчиво в результате инверсии восстанавливается акустический импеданс, затем сдвиговый импеданс, а наихудшим образом восстанавливается плотность: уже при количестве шума 30% погрешность определения плотности более чем вдвое превышает диапазон изме нения плотности в модели. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что в рамках данной акустической модели метод синхронной инверсии может быть использован для восстановления плотности по сейсмическим данным до суммирования при условии низкой зашумленности и при наличии инфор мации при больших (до 50°) углах подхода волны. 57 Рис. 3. Результаты инверсии синтетических сейс мограмм в диапазоне углов 0 50° (а), синтетичес ких сейсмограмм в диапазоне углов 0 30° (б), син тетических сейсмограмм с добавлением 20% белого шума (в) и график зависимости ошибок инверсии от количества шума (г): тонкая синяя линия исходная кривая, красная результат инверсии 58 “≈—“»–Œ¬¿Õ»≈ »Õ¬≈–—»» Õ¿ Õ¿¡Àfiƒ®ÕÕ¤’ —≈…—ÃŒ√–¿Ãÿ’ Тестирование алгоритма было проведено на сейсмичес ких данных, полученных в рамках работ 3D и обработан ных с привлечением современных подходов с сохране нием амплитуд. Размер бина 25 на 25 м, диапазон уда лений от 0 до 4000 м, максимальная кратность 72. Для инверсии были использованы сейсмограммы после вре менной миграции до суммирования. Для инверсии сейсмограммы в удалениях были пе ресчитаны в угловые сейсмограммы с использованием скоростей миграции. Имеющиеся сейсмические дан ные позволили сформировать угловые сейсмограммы в диапазоне углов от 9 до 56° (центральные углы: 9, 18, 25, 31, 36, 40, 44, 48, 52, 56°). Затем была проведена кор рекция остаточных кинематических сдвигов, а также для увеличения соотношения сигналпомеха данные были просуммированы на базе 3 × 3 сейсмограммы, после чего они подавались на вход инверсии. В различных точках съёмки для каждого центрального угла была оценена форма сигнала и сформирован один набор импульсов, осреднённых по площади. Реальные данные характеризуются невысоким соот ношением сигнал/помеха (около 5 6 для сейсмограмм, использованных для инверсии). Для выбора оптималь ных параметров инверсии были проведены тестовые расчёты в точках расположения скважин с данными акустического и плотностного каротажа. Они показали, что погрешности восстановления упругих свойств зна чительно превышают 50 60% (для плотности более 100%), и поэтому все дальнейшие результаты можно рассматривать только на качественном уровне. Проведённые тесты также показали необходимость аккуратно подходить к вопросу выбора углового диапа зона. На рис. 4 представлены результаты восстановле Рис. 4. Результаты восстановления упругих свойств по наблюдённым сейсмограммам для различных угловых диапазонов: а 9 56°; б 9 40°; в 9 31°; тонкая синяя кривая исходная модель, красная результат инверсии 59 ния упругих свойств для трёх угловых диапазонов 9 31°, 9 40° и 9 56°. Для всех трёх случаев среднеквадрати ческие отклонения восстановленных кривых от исход ных данных достаточно велики (сопоставимы с перепа дами свойств) и отличаются друг от друга на 5 10%. Однако на качественном уровне результат восстановле ния упругих свойств меняется: при ограничении угло вого диапазона до 30° задача восстановления плотности не решается даже на качественном уровне, пласт, соот ветствующий интервалу врезанной долины, не выделя ется на фоне вмещающих пород; при 40 и 56° плотности во врезанной долине восстановлены, но наиболее близ кий к наблюдённому результат получается при ограни чении диапазона 56°. Что касается скоростей продоль Рис. 5. Распределение упругих свойств по данным ГИС (а), интерпретация результатов инверсии (б) и фрагмент временного разреза (в), где цветовая окраска соответ ствует зонам, выделенным на кроссплотах 60 ных и поперечных волн, то во всех трёх случаях резуль таты схожи, но наиболее убедительно выглядят резуль таты инверсии при использовании всего углового диа пазона до 56°. Опираясь на закономерности распределения упругих свойств, полученные по данным ГИС (рис. 5), были проинтерпретированы результаты инверсии и выделе ны различные типы пород в разрезе: отложения пласта ВК1, песчаники и алевролиты врезанной долины. Зоны, выделенные на кроссплотах, на разрезе преобразуются в объекты, характеризующиеся различными упругими свойствами. В пределах врезанной долины выделено тело, характеризующееся пониженными плотностями и по вышенными скоростями, предположительно соответ ствующее песчаным отложениям, которые являются важным объектом для поиска и картирования, так как обладают повышенной проницаемостью и перспектив ны для разработки. «¿üÀfi◊≈Õ»≈. Выполненные исследования позволяют сделать оптимистичный вывод о том, что методика синхронной инверсии может быть успешно использо вана для получения информации об упругих свойствах разреза викуловской свиты, в т. ч. и о плотности, и для прогноза коллекторских свойств. Ключевым является вопрос подготовки данных к инверсии, при этом, по мимо “стандартных” требований по разрешённости и соотношению сигнал/помеха, для успешной работы алгоритма необходимо уделять внимание возможности сохранить как можно большее количество информации с больших удалений. На синтетических и реальных дан ных было продемонстрировано, как от этого зависит возможность восстанавливать упругие свойства разреза. Коллектив авторов выражает глубокую признатель( ность компании ТНК(ВР за любезно предоставленные данные и разрешение на публикацию данной работы. À»“≈–¿“”–¿ 1. Медведев А. Л., Хэндфорд Р., Лопатин А. Ю., Зверев К. В., Ма( салкин Ю. В., Кузина Е. В., 2009, Новый нефтеперспективный объект комплекс заполнения врезанных долин в продуктивных пластах викуловской свиты Каменного месторождения: Геоло гия, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторожде ний, 1. 2. Fatti J., Smith G., Vail P., Strauss P., Levitt P., 1994, Detection of gas in sandstone reservoirs using AVO analysis: a 3D Seismic Case History Using the Geostack Technique: Geophysics, 59, 1362 1376. 3. Hampson D., AVO theory: Hampson Russell Software services Ltd. 4. Hampson D. and Russell B. Simultaneous inversion of prestack seismic data: SEG, 2005. üŒ–Œ“üŒ Œ¡ ¿¬“Œ–¿’ Марина Юрьевна РОМАНЕНКО инженергеофизик СК “ПетроАльянс”, аспирант кафедры сейсмометрии и геоаку стики геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Email: marina.romanenko@gmail.com Игорь Николаевич КЕРУСОВ заместитель директора департамента сейсморазведки по обработке и интерпретации СК “ПетроАльянс”, кандидат геол.минер. наук. Дмитрий Евгеньевич МИРОШНИЧЕНКО ведущий геофизик СК “ПетроАльянс”. Юрий Владимирович МАСАЛКИН заместитель генерального директора главный геолог ОАО “ТНКНягань”. 61
