Метод низкочастотного сейсмического зондирования

Метод низкочастотного сейсмического зондирования (НСЗ)

Метод НСЗ основан на изучении спектральных характеристик естественных акустических полей в частотном диапазоне 0,5-10 Гц.

Физические основы метода.

Непрерывное  возбуждение  Земной коры  атмосферными и океаническими (приливы, прибой, трение воды о дно океана ) и др. воздействиями приводит к образованию низкочастотных стоячих волн.

Последние формируются на различных неоднородностях в толще осадочного чехла, и характеризуются постоянной частотой и амплитудой для каждой из такой неоднородности (рис.1).

 

 

 

Рис.1 Схема формирования стоячей волны от неоднородности в виде нефтяной залежи. На рисунке показано, что в зависимости от глубины залежи изменяется амлитудно-частотный спектр   стоячей волны.

 

Зарегистрированные естественные акустические поля содержат в себе помимо стоячих волн различного вида волны других типов (Рэлея, Лява и др.) которые являются для метода НСЗ помехами. На фоне волн-помех стоячие волны отличаются более выдержанным и выраженным амплитудно-частотным спектром вследствие явления резонанса. Эффект резонанса вызван тем, что геологическая среда между акустически контрастной неоднородностью и земной поверхностью является своего рода резонатором.

Для выделения стоячих волн на фоне естественного акустического поля  используется способ, основанный на построении синтетических моделей стоячих волн. В основе построения такой модели лежит геологическая модель вмещающей среды, в рамках которой задаётся  объект поиска. В процессе выполнения моделирования  выполняется перебор параметров объекта поиска: месторасположение объекта поиска, его геометрические размеры, упругие параметры. В качестве объекта поиска может быть задана залежь УВ, либо другой объект с контрстными свойствами резко отличающимися от вмещающей среды.

По результатам моделирования полученный модельный спектр (амплитудно-частотный) стоячей волны сопоставляется с  зарегистрированным спектром  естественного акустического   поля  стоячих волн (после удаления шумовых компонент). При совпадении модельного спектра с наблюдённым спектром стоячей волны принимается решение о выделении поискового объекта с заданными параметрами. 

Возможности метода НСЗ могут использованы при решении широкого спектра задач как на этапе геологоразведочных работ (ГРР), так и технологических задач на этапе разработки месторождения.

Задачи, решаемые НСЗ на этапах ГРР

Поскольку насыщенный углеводородами резервуар имеет высокий акустический контраст по отношению к слагающим геологический разрез породам, метод НСЗ может быть применен для выявления аномалий, связанных с наличием УВ в пласте-коллекторе на всех этапах и стадиях ГРР, в том числе:

на поисково-оценочном этапе провозятся исследования НСЗ нацеленные на:

- ранжирование территорий по перспективам нефгегазоносности;

- определение границ ГВК, ВНК;

- картирование границ скоплений УВ структурного и неструктурного типа в плане и по разрезу;

- картирование зон отсутствия коллекторов;

- выдачу рекомендаций о месте заложения скважин для бурения.

 

На стадии разведки и доразведки проводятся работы НСЗ, нацеленные на:

- детальное картирование отдельных скоплений УВ выше и ниже продуктивного пласта;

- картирование скоплений УВ, обрамляющих основное месторождение, в том числе и неструктурного типа.

Задачи, решаемые НСЗ на этапе разработки и ликвидации месторождения.

При строительстве скважин происходит нарушение естественной разобщенности горизонтов, слагающих геологический разрез. В процессе разработки месторождений происходят изменения напряженно-деформированного состояния геологического разреза. В результате этих процессов возникают субвертикальные разнонаправленные каналы миграции флюидов, заполняющих субгоризонтальные резервуары в пластах-коллекторах.

Развитие процессов миграции флюидов приводит к снижению балансовых запасов УВ, разубоживанию запасов. Вероятный выход флюида на дневную поверхность влечет за собой возникновение аварийных ситуаций, вплоть до катастрофических.

АО «Октопус» является пионером по применению пассивных микросейсмических методов, в частности НСЗ для решения технологических задач, стоящих перед недропользователем на всех этапах жизненного цикла месторождения, в том числе:

ü картирование скоплений УВ вне продуктивного горизонта;

ü мониторинг техногенных и природных скоплений УВ;

ü мониторинг герметичности подземных объектов, как горной выработки, в том числе:

- ПХГ;

- эксплуатационных скважин;

- скважин имеющих осложнения (непроход инструмента) по стволу;

- ликвидированных скважин;

- иных объектов;

ü мониторинг распространения закачиваемых промстоков;

ü выявление неоднородностей с аномальными геомеханическими свойствами в осадочном чехле.

Опыт выполнения работ методом НСЗ

Компания Октопус выполнила работы методом НСЗ на ряде месторождений Западной Сибири (Уренгой, Ямбург, Ноябрьск, Надым), Астраханской области, Иркутской области, Камчатке.

Общее количество объектов исследований НСЗ по заключенным договорам за 2016 год составило 36 объектов.

Приводим некоторые результаты выполненных работ методом НСЗ:

Работы в Пуровском районе Ямало-Ненецкого автономного округа России по выявлению зон формирования техногенных скоплений. 2016 год

В процессе проведения работ было проведено:

- исследование межскважинного пространства, не контролируемого методами ГИС, на предмет выявления техногенных скоплений УВ;

- определение наличия флюидонасыщения ниже забоя скважины

На рис.2 показан пример разреза НСЗ проходящего через одну из исследуемых скважин.

Рис.2. Результаты изучения околоскважинного простраства методом НСЗ.

 

Как видно из рисунка отчётливо проявляются залежи ниже забоя скважины, связанные с неокомскими и ачимовскими отложениями. Отчётливой аномалией отмечается сеноманская залежь.

По данным ГИС в интервале 839-1560  отмечены заколонные перетоки.

В поле НСЗ выявлены отчётливые аномалии в интервалах 450-550 м, 750-850 м, 1300-1400 м. Аномалии выше сеноманской залежи не контактируют со стволом скважины и возможно связаны с природными газонасыщенными пластами.

Аномалия на глубине 1300-1400 возможно связана с проникновением флюида в пласт. Однако эта аномалия может быть  связана с изначально с тонким газоносным пропластком. В связи с этим Рекомендовано выполнить повторный замер через 1 год, с целью выяснения природы полученных аномалий.

Мониторинг закачки промстоков

На территории Астраханской области были выполнены работы по мониторингу закачки промстоков в горизонты Юрских отложений

Исследования по продвижению промстоков проводились в 2012-2014 годах.

По результатам исследований  были выявлены зоны распространения промстоков (промытая зона), а так же оконтурена зона смешивания пластовых и закачиваемых вод.

По результатам работ 2014 года  была предложена схема ежегодного мониторинга зоны распространения промстоков в наиболее опасных направлениях.

 

В 2015 году был проведен мониторинг распространения промстоков в северо-восточной части полигона закачки.

По результатам мониторинга 2015 года было выявлено:

- распространение промстоков в ожидаемом наиболее опасном северо-восточном  направлении  не подтвердилось.

- выявлено новое направление продвижения фронта промстоков – северо-западное. Длина продвижения составила 520 м.

В 2016 году при строительстве одной из скважин в северо-восточном направлении, были зафиксированы осложнения при строительстве. При анализе проб отобранного флюида в его составе были выявлены промстоки. Это подтвердило вывод о том, что оконтуренная мониторингом зона действительно является зона смешивания. Что эта зона является потенциально опасной и ее распространение так же следует контролировать.

Поскольку продвижение фронта промстоков происходит в разноориентированных направлениях, объем и периодичность работ по мониторингу были откорректированы.

Следующие работы по мониторингу распространения промстоков намечены на 2017 год. Работы планируется проводить по равномерной сетке 250х250 ориентированной с севера на юг, с выходом за границы горного отвода на 2 ф.т. наблюдения. С периодичностью один раз в 2 года.

 

Определение границы зоны регионального отсутствия коллекторов. Иркутская область, 2015 год

 

На вертикальном профиле хорошо выделяется продуктивная залежь парфеновского горизонта в виде яркой аномалии (п.н. 1-19), между п.н. 19-20 аномалия резко обрывается и далее располагается зона с крайне низкими перспективами газоносности. Аномалии низкой интенсивности (белого цвета) отмечаются  в районе п.н. 20, 28 и 34 и связаны с наличием в парфеновском горизонте единичных маломощных коллекторов с непромышленными запасами газа.

Выше по разрезу на уровне христофоровского и балыхтинского горизонтов отмечается аномалия связанная с возможным газонасыщением коллектора.

В нижнеанагарской подсвите в районе п.н. 22 и 23 выделяется аномалия которая может быть связана с газонасыщением коллектора или зоной АВПД.

 

Пример определения УВ-насыщения геологического разреза на месторождении в Камчатском Крае в 2013-2014 гг.