Количественная интерпретация амплитуд

Тщательная динамическая обработка полевого материала хорошего качества позволяет получить сейсмические трассы с высоким уровнем амплитудной и временной разрешенности, то есть с преобладанием коротких импульсов однократных отражений. Такие сейсмические трассы близки к импульсной сейсмограмме, на которой амплитуды колебаний пропорциональны коэффициентам отражения соответствующих границ.

На этой зависимости базируются различные метода динамической инверсии волновой картины, преобразующие амплитуды сейсмических колебаний в оценки упругих свойств горных пород.

Рассмотри некоторые из них наиболее часто используемые на практике.

Псевдоакустический каротаж (ПАК)

Исходными данными служат трассы временного разреза ОГТ, обработанные с «сохранением относительных амплитуд».

Предпочтительно использовать мигрированный разрез – по причине его более высокой горизонтальной разрешенности, на котором полезные импульсы приведены к нуль-фазовой форме – по причине ее большой корреляционной устойчивости.

Допустим, что в результате предшествующей динамической обработки временной разрез превращен в последовательность трасс коэффициентов отражения.

Каждый амплитудный отсчет ukтакой трассы равен соответствующему коэффициенту отраженияAkпри нормальном падении плоской волны на плоскую границуkраздела двух слоев с акустическими жесткостями γk-1 и γk. Известное для такого случая соотношение:

позволяет найти акустическую жесткость подстилающего слоя по жесткости покрывающего слоя при заданном коэффициенте отражения разделяющей их границы:

.

При геологической интерпретации обычно используют оценки не акустической жесткостей, а сейсмических скоростей, поскольку они непосредственно определяют по скважинам и полевым наблюдениям. Как отмечалось ранее в осадочных породах влияние изменений плотности на величины коэффициентов отражения значительно меньше, чем изменение скорости. К тому же в большинстве случаев в большинстве случаев между плотностью и скоростью продольных волн существует положительная корреляционная зависимость.

Получаем:

.

Формула позволяет дискретно заданную трассу коэффициентов отражения A(t)=A(nΔt)пересчитать в трассу соответствующих интервальных скоростей.

Получаемый результат подобен кривой акустического каротажа, что объясняет название этого преобразования – псевдоакустический каротаж (ПАК). Таким образом, трассы исходного разреза u(t,x) превращают во временной разрез ПАКv (t,x), по которому выполняют геологическую интерпретацию, выявляя и прослеживая низкоскоростные слои с благоприятными коллекторскими свойствами.

Для реализации метода ПАК непременным условием является наличие вблизи сейсмического профиля скважины с данными акустического каротажа.

По кривой АК пересчитанной в функции v(t), вычисляют импульсную трассу коэффициентов отражения. Из нее путем свертки с заданным волновым импульсом получают синтетическую трассу. Форму импульса полезной волны находят по ближайшим к скважине трассам исходного разреза: по ним строят осредненную опорную трассу. Сопоставляя опорную трассу с синтетической находят величину и знак масштабного коэффициента, Этот коэффициент используют для масштабирования трасс исходного разреза, которые затем преобразуют во временной разрез ПАК.

Определять пластовые скорости можно в интервале мощностей от до.

В нефтепоисковой сейсморазведке:

Примем в качестве скоростей, характерные для терригенных разрезов, значения 2 - 4 км/с. В таких условиях амплитудная инверсия в сейсмических слоях мощностью от 8 до 15 до 50-100 м.

Минимальные мощности пластов, выделяемые методом ПАК, примерно на порядок больше, чем в реальном акустическом каротаже (1м). Максимальная мощность не более 100 м.

Обычно ПАК–преобразование проводят в целевом интервале времен. Локальные понижения скорости приурочены к залежам углеводородов.

Амплитудные вариации отражения (АВО)

При характерных для терригенных коллекторов небольших коэффициентов отражения (|A|<0.2), типичных отношений скоростей поперечных и продольных волни умеренных углах падения –отражения (α<30) имеет место следующая приближенная формула:

,

где A– «нормальная» составляющая коэффициента отражения, равная его значению при нулевом угле падении (α=0); «пуассоновская» составляющая коэффициента отражения, зависящая от изменения на границе коэффициента Пуассонаσ, который по формуле:

определяет отношение продольной и поперечной волн. Параметры А и В принято называть параметрами «пересечения» и «градиентом».

При малых углах величина A_Pопределяется нормальной составляющей. С возрастанием угла падения-отражения значительно сказывается пуассоновская составляющая.

Пуассоновская составляющая более чувствительная к изменениям флюидного состава коллектора.

Изучение по экспериментальным данным зависимости A_P(α)составляет основу метода амплитудных вариаций отражений (АВО), который в оригинале имеет названиеAmplitude Variation with Offset(AVO). Применительно к АВО предложена классификация газонасыщенных песчаников, подразделяющая их на 4 класса в зависимости от характера функцииA_P(α), который определяется сочетанием величин и знаков параметров «пересечения» и «градиента».

Для коллектора известно класса можно выбрать такую комбинацию А и В, которые в случае его газонасыщенности дает наибольший аномальный эффект по сравнению с фоновыми значениями при водонасыщенности того же пласта.

В АВО – преобразовании исходными данными служат динамически обработанные сейсмограммы с введенными динамическими поправками, на которых оси синфазности однократных отражений горизонтальны.

Для индикации аномалий АВО, наряду с раздельными оценками параметров А и В используют производные от них варианты А+В, АхВ, аА+вВ, а и в – эмпирически определяемые коэффициенты, зависящие от петрофизических свойств исследуемых отложений.

Изменяя на сейсмограмме значения t0 с шагом дискретизации Δtи вычисляя каждый раз величины А и В , получаем их последовательности в виде двух трасс атрибутовA(t0) и В(t0).

Строится специфический временной разрез АВО –атрибутов, на котором тем или иным способом изображается из аномальные значения.

Лекция № 12

Тема: Сейсмическая стратиграфия

Сейсмическая стратиграфия – метод геологической интерпретации сейсмической волновой картины путем воссоздания по ее структурно-динамическим особенностям тектонической истории и условий образования осадочных отложений с целью прогнозирования из фациально-литологического состава и поисковых перспектив.

В основу сейсмо-стратиграфического анализа положены проверенные на практике представления о том, как структурно-литологическое строение осадочной толщи отображается в геометрии отражающих горизонтов, характере их прослеживаемости и рисунке сейсмических колебаний. Такой анализ требует от интерпретатора глубоких знаний тектонических, стратиграфических, литодинамических и фациальных аспектов в геологии осадочных пород, а также реальных оценок геологической значимости и разрешающей способности сейсмических изображений.

Основным материалом для сейсмостратиграфической интерпретации служат мигрированные сейсмические кубы или совокупность глубинных разрезов по изучаемой площади, что обусловлено трехмерным характером изучаемых геологических объектов.

На этапе рекогносцировочных исследований сейсмо-стратиграфический анализ может выполнять по отдельным региональным профилям.

Сейсмостратиграфическую модель строят последовательно из двух основных элементов: сейсмических комплексов и сейсмических фаций

Сейсмический комплекс - часть разреза, которая ограничена поверхностями несогласия и объединяет относительно согласные и генетически связанные отложения.

Выделен­ные сейсмокомплексы коррелируют в пространстве и идентифициру­ют в возрастном отношении, используя привязку к скважинным наблюдениям.

Руководящий принцип сейсмостратиграфии заключается в том, что сейсмические горизонты на разрезах отображают возраст­ные поверхности раздела, которые в общем случае могут не совпадать с литологическими границами и даже пересекать их.

Сейсмические границы указывают положение структурных и стратиграфических несогласий в осадочном покрове, в том числе - некоторых скрытых перерывов осадконакопления и неявных поверхностей размыва. Тем самым отражающие горизонты преимущественно фиксируют в разре­зе границы отдельных тектонических циклов изменения условий осад­кообразования.

По характеру прекращения прослеживаемости осей синфазности отражений на границах сейсмокомплексов установлен ряд типовых схем несогласия - налегание, кровельное и подошвенное прилегание, эрозионный срез и др. Границы сейсмокомплекса, найденные благо­даря угловым несогласиям, удается экстраполировать в области со­гласного залегания слоев на основе синхронности и сингенетичности его отложений.

Трансгрессии и регрессии моря, вызывающие перемещение берего­вой линии, проявляются в закономерных изменениях мощностей и со­става прибрежных отложений, имеющих с поверхностью ложа несог­ласие типа налегания. Осадочные комплексы бокового наращивания создают клиноформиые отложения по схеме подошвенного прилегания к склону шельфа. При последующем перекрытии этих наклонных сло­ев пологими отложениями образуется несогласие типа кровельного при­легании. Размыв пород в области континентального шельфа в резуль­тате относительного понижения уровня моря создает несогласие типа эрозионного среза.

Указанные схемы относятся к случаям наиболее простых и однознач­ных отображений па сейсмических разрезах процессов образования и разрушения осадочных отложений. В целом из-за сложности сочетания многообразных тектонических, геоморфологических и литологических факторов осадкообразования их оценка по сейсмическим данным явля­ется сложной и не всегда однозначно решаемой задачей.

Эффективным приемом сейсмостатиграфического анализа являет­ся построение палеосейсмического разреза. При этом выполняют струк­турную палеореконструкцию исходного разреза, выравнивая на нем один из сейсмических горизонтов путем введения в трассы относитель­ных статических сдвигов. Процедура исходит из допущения, что в свое время отложение осадков этого горизонта происходило на практичес­ки горизонтальном дне морского бассейна. Такое выравнивание ис­ключает из всего разреза тектонические деформации осадочных сло­ев, которые имели место после образования данного горизонта. В ре­зультате в более глубоких частях разреза восстанавливаются струк­турные формы, существовавшие до его образования. Последователь­ная палеореконструкция по нескольким горизонтам позволяет воссоз­давать тектоническую историю формирования структур современно­го геологического разреза.

Сейсмическая фация - фрагмент волновой картины сейсмокомплекса, который выделяется рисунком сейсмической записи, отображаю­щим условия образования отложений и их фациально-литологический состав. Этот рисунок обусловлен конфигурацией и устойчивостью осей синфазности отраженных волн, их относительной интенсивностью, особенностью и стабильностью формы колебаний. С одной стороны, сейсмофацию определяет общая ориентировка осей синфазности от­носительно границ сейсмокомплекса, т. е. схема несогласия. С другой стороны, сеисмофация характеризуется взаимным расположением от­ражений внутри нее, которое может быть параллельным и субпараллель­ным, расходящимся и косослоистым, сигмовидным и бугристым, почти произвольным и вовсе хаотическим.

Однозначной зависимости рисунка сейсмической записи от веще­ственного состава отложений не существует, однако в конкретных сейсмогеологических условиях на основе привязки к скважинным данным нередко удается установить более или менее устойчивую корреляцию между палеорежимами седиментации и тонкими особенностями наблю­даемой волновой картины.

Выделив сейсмофации в пределах сейсмокомплексов по отдельным разрезам или вертикальным сечениям кубов, затем составляют карты, характеризующие мощности сейсмофации и области их распростра­нения на исследуемой площади.

При сейсмостратиграфическом анализе оценивают относительные изменения уровня моря путем палеореконструкций условий осадкооб­разования, прежде всего - по особенностям налегания прибрежных отложений. В ряде случаев региональные изменения уровня моря во времени удается увязать с графиками глобального изменения уровня мирового океана

Известные ограничения сейсмостратиграфического анализа обус­ловлены его субъективно-качественным характером и недостатком количественных критериев в характеристиках волновой картины. Этот недостаток стремятся преодолеть в подходах структурно-формационной интерпретации (СФИ).

Для нее геологический разрез есть иерархи­чески организованная система разномасштабных геологических тел надпородного уровня, называемых формационными объектами.

Распространенными формационными объектами упорядоченной структуры являются циклиты. Они характеризуются закономерными изменения­ми мощности и литологии составляющих слоев, а следовательно - аку­стических свойств отражающих пачек.

Различают трансгрессивные и регрессивные серии морских отложений, известные как проциклиты и рециклиты соответственно. Сейсмическая волновая картина отобра­жает направленность изменения свойств циклитов и их связь с пере­рывами седиментации. Последние характеризуются более или менее резкой сменой состава и свойств отложений либо выдержанными ма­ломощными прослоями - породно-слоевыми ассоциациями.

Согласно концепции СФИ, следует отказаться от случайной моде­ли импульсной сейсмограммы типа «белого шума» и выявлять скры­тую закономерность в распределении коэффициентов отражения по исследуемому разрезу.

С этой целью предложен метод спектралыно-временного анализа (СВАН), основанный на детальном частотном ска­нировании волновой картины.

Она может быть представлена одной трассой временного разреза или его небольшим фрагментом протя­женностью несколько сот метров. Волновую картину фильтруют рядом нуль-фазовых полосовых фильтров с короткими временными операто­рами. Их частотные характеристики имеют треугольную форму и с не­большими сдвигами смешаются по оси частот в пределах спектрально­го диапазона регистрируемых колебаний. Таким путем получают на­бор из многих вариантов фильтрации исходной волновой картины, на­зываемый СВАН-колонкой.

С ее помощью выявляют систематические изменения со временем спектрального состава отраженных волн.

В пределах циклита происходит направленное изменение грануло­метрического состава и характера слоистости отложений, что сказы­вается на их сейсмоакустичсских свойствах. В проциклитах тонкозернистость и тонкослоистость осадков возрастают по разрезу снизу вверх и в этом же направлении, т. е. с уменьшением времени прихода соот­ветствующих отраженных волн увеличивается преобладающая часто­та их спектров. Для рециклитов, отличающихся противоположными направлениями изменения свойств осадков, характерна обратная за­кономерность в спектральном составе наблюдаемых отраженных волн. Перерывы в осадконакоплении и наличие породно-слоевых ассоциа­ций между циклитами проявляются на СВАН-колонках нарушениями плавности изменения во времени спектров отражений и присутствием колебаний, устойчивых к вариациям фильтрации.

Имеющийся опыт свидетельствует о том, что количественные оцен­ки спектрально-временного анализа служат объективной основой по­строения структурно-формационной модели разреза на базе историко-геологического подхода к интерпретации сейсморазведочных данных. При нефтепоисковых работах СВАН в комплексе с ГИС применя­ют для районирования исследуемых площадей по степени прогнозной продуктивности целевых отложений терригенного и карбонатного состава. С этой целью по СВАН-колонкам эталонных трасс временного разреза, полученных вблизи глубоких скважин, вычисляют ко­личественные показатели, называемые спектрально-временными пара­метрами (СВП). Их значения сопоставляют со степенью продуктив­ности соответствующих отложений, вскрытых скважинами. На этом основании по сейсмическим данным выполняют прогнозирование неф­теносности целевых горизонтов на межскважинных участках.