8.2 Сейсморазведка. Сбор данных

8.2 Сейсморазведка. Сбор данных

Первым нефтяным месторождением, обнаруженным в 1928 г. с помощью сейсморазведки, оказалось месторождение Семиноул в Оклахоме. Тогда результаты сейсморазведки фик­сировали в аналоговом виде на бумаге. Данные содержали много шумов и не были очень точными. Значительный про­гресс в области нефтепоисковых работ в последние десятиле­тия привел к введению новых технологий для сбора данных сейсморазведки, а также к их компьютерной обработке.

(месторождение в Семиноуле)

Сейсмический метод основан на использовании звуковой энергии, проникающей в землю. Звуковой импульс проходит сквозь подземные слои пород, отражается от них и возвра­щается на поверхность, где фиксируется. В результате сейсмо­разведки определяют структуру залегания пород и местона­хождение нефтяных и газовых ловушек. Для этого исполь­зуют источник звука и детектор. Первый испускает акусти­ческий импульс на поверхности суши или океана, после чего звуковая энергия отражается от определенных слоев подзем­ных пород. Как и у зеркала, наибольший коэффициент отра­жения наблюдается, когда угол падения луча на плоскость равен углу отражения (см. рис. 1). Отраженная энергия возвращается на поверхность и фиксируется детектором.

(рис. 1 Отражение сейсмических волн, когда угол падения - п равен углу отражения - о)

Детектор на поверхности ловит как сигнал, т. е. требуемую информацию о породах, так и шум, т. е. постороннюю посту­пающую энергию. Шум может возникать вследствие движе­ний на поверхности, ветра, наземных и ветровых волн, а так­же подповерхностных отражений, не являющихся прямыми (первичными) отражениями от подземного слоя породы. Для получения точных данных необходимо высокое отношение поступающего сигнала к шуму. Первоначально можно про­вести шумовую разведку, относящуюся к группе малых сей­сморазведок, для определения природы шума на территории и разработки плана оптимальной сейсморазведки для его снижения.

На суше наиболее распространенными источниками сей­смических сигналов являются взрывчатые вещества и «Вибро- сейс». Первоначально в качестве источника выступал дина­мит, но в настоящее время он практически не используется. Взрывчатку применяют при залегании на поверхности несцементированных отложений и на болотах. При ее использо­вании сейсмическую партию сопровождает малая буровая установка, смонтированная на автомобиле. Она пробуривает подпочвенный шпур обычно глубиной 60 - 100 фут. (18 - 30 м). На его дно устанавливают взрывчатое вещество. Детони­рующий шнур размещают в желобе на глубине 1 фут. (30 см) или подвешивают в воздухе как источник сейсмического сигнала. Взрывчатые вещества - весьма дорогой источник сигналов. В настоящее время около 70% сейсморазведок на суше производятся с помощью «Вибросейса» - установки, разра­ботанной компанией Conoco. 

«Вибросейс» - это грузовой автомобиль с источником вибрации (см. рис. 2), оснащен­ный гидравлическими двигателями, закрепленными на плат­форме, а также опорной плитой, находящейся под двигателя­ми. Грузовик с источником подъезжает к шпуру и опускает плиту до тех пор, пока большая часть его массы не окажется на плите. Гидромоторы используют массу автомобиля для со­трясения земли, обычно в течение 7 - 20 секунд (длительность свип-сигнала), при этом в землю направляется сигнал с опре­деленным частотным интервалом, называемый свипированием (разверткой) излучения. «Вибросейс» является очень удобным средством для транспортировки и может использоваться в населенных районах.

(Рис. 2 Вибросейс)

Другие, менее популярные сейсмические источники включают в себя возбуждение сей­смических волн падающим грузом, использование газовой пушки, наземной пневмопушки и пушек, аналогичных обыч­ному огнестрельному оружию.

Расположение сейсмического источника называется точ­кой возбуждения. Для снижения шумов, генерируемых источ­ником, возможно одновременное использование нескольких связанных взрывов или вибрационных источников, установ­ленных в сетке точек возбуждения. Частота сейсмической энергии обычно составляет от 8 до 120 Гц, или колебаний в секунду. Человеческое ухо способно воспринимать часто­ты от 20 до 20 тыс. Гц.

В открытом море наиболее распространенным сейсмиче­ским источником является пневмопушка, представляющая со­бой металлический цилиндр несколько футов в длину. Ее буксируют кораблем на глубине 20 - 30 фут. (6 - 9 м). На судне имеются установки сжатия воздуха. Воздух под высоким дав­лением (в 2000 psi - 140 кг/кв. см) пропускается в пневмо­пушку через гибкую полую трубку. По команде компьютера отверстия на пневмопушке открываются, и формируется рас­тущий воздушный пузырь, который служит источником сей­смических волн, неопасным для морской флоры и фауны.

Пневмопушки характеризуются по размеру воздушной камеры, например 200 куб. дюйм. (3000 куб. см). Обычно про­водят одновременно взрыв в нескольких пневмопушках раз­ного размера (сеть резонансных пушек) для погашения шума, что достигается соединением растущих воздушных пузырей сразу после первого залпа. В некоторых случаях пневмопушки используют и на болотах. Другие сейсмические источники для открытого моря - водная пушка и спаркер (электроискро­вой источник).

Сейсморазведку проводит подрядчик по сейсморазведке, который является владельцем оборудования. Он может осуществлять разведку в соответствии с контрактом с неф­теразведочной компанией либо проводить собственную раз­ведку, однако не каждая разведочная компания станет затем платить за доступ к неэксклюзивной информации. В соответ­ствии с другим вариантом, несколько компаний по разведке могут договориться о разделе цены и результатов сейсмораз­ведки, организуя групповой взрыв. 

Перед проведением сейсморазведки на частной земле в таких странах, как США и Канада, специальный человек должен получить разрешение на это исследование от вла­дельцев прав на данную территорию. За бурение каждого шпура устанавливается отдельная плата, кроме того, догова­риваются о неустойках при повреждениях. Затем разведоч­ная бригада прокладывает путь сквозь деревья и кустарники (при наличии таковых), точно определяет и маркирует точки возбуждения и местоположение сейсмоприемника, а все результаты заносит в журнал учета разведки. Члены разве­дочной бригады - установщики сейсмоприемников на про­филе - прокладывают кабель, подготавливают и устанавли­вают сейсмоприемники.

Получать разрешение на разведку на море не обязательно. Пока экипаж судна осуществляет навигацию, сейсмическая партия устанавливает оборудование для разведки. Разведка в океане проводится посредством глобального позициониро­вания с помощью навигационных спутников.

Сейсмическая энергия проходит вниз сквозь подземные породы (см. рис. 3).

(Рис. 3 Сейсмический метод на суше и на море)

Каждый раз, когда звуковой импульс касается кровли пласта породы, часть его отражается на по­верхность в виде эха. Остальная часть проходит все глубже и глубже, либо отражаясь от более глубоко залегающих по­род, либо рассеиваясь. Возвращающееся эхо фиксируется детекторами вибрации, называемыми сейсмоприемниками, или геофонами. Они улавливают вертикальные движения земли и переводят их в электрический сигнал.

Геофон оснащен большим крепежным шипом, так что его можно расположить на поверхности земли (см. рис. 4).

(Рис. 4 Примерные конструкции геофона)

Обычно устанавливаются от одного до 12 геофонов, образующих группу, которая производит запись по единому каналу. Такое использование нескольких геофонов позволя­ет снизить шум. При этом геофоны можно установить как по прямой линии, так и по нескольким параллельным линиям, в форме звезды, прямоугольника и т. д. Группы геофонов составляют более крупную геометрическую систему, так назы­ваемую расстановку. Большое число групп геофонов уста­навливают, чтобы охватить максимально возможную площадь подповерхностных структур при каждом взрыве. Снятие показаний по 96 каналам означает, что на каждый пункт взрыва использовано 96 групп геофонов. Обычное чис­ло - от 48 до 96 групп, расположенных на расстоянии 55 - 110 фут. (17 - 34 м) друг от друга. Все геофоны соединены свинцовым кабелем с самоходной регистрирующей станцией. Данные также можно передавать и в цифровом виде с помо­щью радиотелеметрической системы, применяющей для свя­зи радиосигналы. На самоходной регистрирующей станции (в шутку именуемой в США собачьей будкой) имеется специ­альный высокочувствительный магнитофон, который может записывать данные в цифровом виде на магнитной ленте, а также проверять их качество в процессе записи.

В море источник буксируют судном, двигающимся со скоростью около пяти узлов (5 морских мили в час). Испускаемая сейсмическая энергия достаточно силь» на для проникновения сквозь морское дно. Отраженные сигналы регистрируются детекторами вибрации, называемыми гидрофонами. Их размещают в длинной пластиковой трубка (сейсмоприемной косе), которая также перемещается судном, От гидрофонов через сейсмоприемную косу тянется кабель к регистрирующей аппаратуре, расположенной на судне.

Сейсмоприемную косу заполняют прозрачной жидкостью, например керосином, с таким расчетом, чтобы она плавала в воде. Коса может быть вытянута на 5 миль (8 км) в виде пря­мой линии за кормой судна, на ней устанавливают несколько сотен гидрофонов группами от 25 до 40 штук, расположенны­ми на равных расстояниях друг от друга. На участке кабеля могут помещаться две, три или четыре группы гидрофонов. Несколько участков соединяют между собой, образуя сейсмо­приемную косу с 96 - 240 группами. Для погружения сейсмопри­емной косы на глубину 20 - 50 фут. (6 - 16 м) используют устройства, называемые регуляторами глубины. На конце косы находится осветительный и позиционирующий буй.

Морскую сейсморазведку обычно проводят, используя расстановку вдоль линии наблюдения. Для того чтобы охватить большую территорию, устанавливают 12 параллельных сейсмоприемных кос и четыре группы источников (см. рис. 5).

(Рис. 5 Морская сейсморазведка)

Существует вариант придонной сейс­моразведки; в этом случае гидрофонная сейсмоприемная коса находится на морском дне. Суда с источниками двигаются параллельно кабелю или кабелям, расположенным на дне. Эту технологию применяют на территориях с затрудненным продвижением, например в местах расположения нефтедо­бывающих платформ, на мелководье и территориях с огра­огра­ниченным доступом.

Для повышения отношения сигнала к шуму посредством усиления действительных отражений и ослабления случай­ного шума используют метод суммирования общей глубин­ной точки или общей средней точки. Метод предполагает запись отражений от каждой подземной точки при различ­ных расстояниях от источника до детектора (удаления), а так­же комбинирования (суммирования) отражений (трасс). Число регистраций каждой точки называется кратностью перекры­тия, оно фиксирует число трасс, накладывающихся друг на друга и образующих многослойное отражение. Кратность перекрытия, равная 48 (либо сумма 4800%), показывает, что от одной подземной точки получено 48 отражений при раз-ных удалениях с образованием одного многослойного отра­жения (трассы).

Сейсморазведка на суше, особенно на пересеченной мест­ности - наиболее дорогостоящая операция. Гораздо дешевле ее проводить на море, причем качество получается выше.

Литература:

1. Норман Дж. Хайн. Геология, разведка, бурение и добыча нефти. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2008г. – 752 стр.

2. http://www.nuestromar.org

Подготовил: Легковский А.А.

Статья создана исключительно в информационно-познавательных целях и может быть удалена по просьбе автора или правообладателя входящих в нее материалов.

Благодарим за внимание!