Владимир Алексеевич Милашин
Михаил Евгеньевич Старобинец
Речная сейсморазведка … на суше
Известно, что реки, ручьи, болота и протоки всегда являются помехой, как при производстве полевой сейсморазведки 3D, так и при последующей обработке полученного в таких районах сейсмического материала.
Дополнительные проблемы при производстве площадной сейсморазведки создают крутые обрывистые берега, обычно сопутствующие меандрируемым руслам рек.
Там, где позволяют климатические условия, сейсморазведка 3D в таких условиях проводится зимой, когда водные преграды замерзают и можно свободно перемещать необходимые для производства работ транспортные средства – сейсмостанции, вибраторы, буровые станки и т.п. В летний период все это оборудование обычно простаивает.
В тех странах и районах, где морозной зимы не бывает, приходится сооружать многочисленные и очень дорогие переправы для многотонажного транспорта, на обширных водоохранных зонах использовать портативные и малоэффективные источники возбуждения упругих колебаний.
Обычно, на первом этапе изучения подобных районов сейсморазведкой используется т.н. речная сейсморазведка, основное достоинство которой - высокая технологичность производства возбуждения упругих колебаний в воде с использованием пневмопушек и возможность работы летом. Однако, принципиальным недостатком речной сейсморазведки является привязка пунктов возбуждения и пунктов приема к речному руслу. В результате мы можем построить только временные разрезы вдоль русел рек и ручьев. Конечно, они дают первое представление о геологическом строении изучаемой территории, однако этого совершенно недостаточно для обоснованного заложения поисковых скважин. Здесь нужна съемка 3D.
Авторы в 2012 г. предложили и запатентовали способ проведения площадной сейсморазведки, в котором комбинируются водные источники возбуждения упругих колебаний и площадные наземные системы приема, то есть, объединены достоинства наземной и речной сейсморазведки, и устранены их недостатки при изучении территорий с разветвленной речной сетью.
Основная идея предлагаемого способа (назовем его «ВС-3D») состоит в том, что за счет криволинейности русла реки средние точки (точки ОГТ), каждой из которых соответствует одна сейсмическая трасса, формируются не вдоль русла, а занимают некоторое промежуточное положение в области речной излучины. Если линии возбуждения и приема достаточно протяженные, то средние точки распределяются по площади и, в зависимости от размеров и конфигурации меандры, могут покрывать значительные территории (рис.1).
Как эта идея практически реализуется? В районе с разветвленной речной сетью выделяется система рек и притоков (рис.2), на которых на плавучих средствах будут располагаться источники возбуждения упругих колебаний (назовем их для краткости ПВ).
Рис.2
Составляется массив координат этих источников.
На выделенную систему пунктов возбуждения колебаний накладывается площадь, для которой мы хотим получить куб данных (рис.3).
Для каждого бина куба рассчитываются координаты приемников, которые надо поставить там и в таком количестве, чтобы при заданном массиве ПВ для этого бина была обеспечена заданная кратность и спектр удалений. Для всей совокупности бинов выбранной площади рассчитываются координаты всех сейсмоприемников, необходимых для достижения заданной кратности и спектров удалений. На рисунке 4 представлен набор сейсмоприемников для куба 3D, заданного в излучине реки. Данный набор обеспечивает кратность 48 во всех узлах куба.
Современные технические достижения в производстве аппаратуры и снаряжения для проведения полевых работ (беспроводные пункты приема, спутниковая навигация и т.п.) позволяют без проблем реализовать технологию расстановки этих беспроводных пунктов приема по заданному массиву их координат на любых сухопутных участках междуречий.
Рассмотрим пример практического опробования способа «ВС-3D» в Иркутской области. Протекающая здесь река Лена в районе поселка Кривая Лука образует обширную меандру (Рис.5).
На краю этой меандры в 60-х годах была пробурена скважина №3-р, при опробовании которой из Парфёновского горизонта нижнемотской свиты был получен приток нефти, с дебитом 34.5 м3/сутки. Впоследствии скв.№3 была законсервирована.
В 2008 году инвесторы, получившие лицензию на право пользования недрами на этом участке, решили возобновить здесь геологоразведочные работы с целью оконтуривания и изучения возможной нефтяной залежи в окрестности скважины №3-р.
Очевидно, что бурение новых скважин при практическом отсутствии сейсмической информации о геологии изучаемого района заранее обречено на неэффективность.
Поэтому была поставлена задача провести сейсморазведку 3D для оценки контуров залежи, вскрытой скважиной №3-р, и для расчета основных параметров пласта-коллектора, - эффективной нефтенасыщенной мощности, пористости, и т.п.
Однако, проведение сейсморазведки 3D в стандартной модификации оказалось здесь невозможным из-за очень сложных поверхностных условий: крутые обрывистые берега с превышением над урезом воды свыше 50-80 метров, широкая водоохранная зона, практическое отсутствие переправ . Кроме того, здесь имеются мелкие, но многочисленные населённые пункты.
Во всяком случае, две сервисные сейсмические компании, которым было предложено провести здесь стандартную сейсморазведку 3D, после рекогносцировки от этого предложения отказались.
И тогда было принято решение попробовать выполнить площадную обработку данных речной сейсморазведки 2D, проведенной здесь ранее. Тогда источник возбуждения упругих колебаний (пневмопушка) перемещался вдоль русла реки, а сейсмоприёмники располагались по обоим берегам. К счастью для нас, из-за технических проблем, некоторые расстановки были отработаны в стороне от русла. Таким образом, была сформирована некая площадная система наблюдений (Рис.6).
Такая система регистрации не совсем отвечала принципам запатентованного способа, однако, даже и в этом случае удалось получить площадное распределение средних точек с переменной кратностью, достигающей в среднем 40-50 для бина размером 75х25 м.
Полученный куб данных 3D характеризуется качеством, достаточным для выполнения достоверных структурных построений.
На рис 7 приведено сопоставление временных разрезов по двум сечениям куба, примерно совпадающим с разрезами, полученными речной сейсморазведкой вдоль русла реки Лена. Отметим, что кратность куба составляет здесь около 30, а кратность «речных» временных разрезов достигает 80. Тем не менее, можно отметить хорошую корреляцию тех и других разрезов и уверенное выделение на сечениях куба основных отражающих горизонтов данного геологического района.
Структурная карта по кровле «Парфеновского» горизонта построена по результатам интерпретации этого куба (Рис.8).
В центральной части куба уверенно картируется Криволукская антиклинальная складка, на восточной переклинали которой была пробурена скважина №3-р. По результатам интерпретации был выполнен подсчет запасов и проведена их успешная защита в ГКЗ.
Таким образом, на федеральном уровне официально было признано, что описанный способ площадной сейсморазведки наряду со стандартным МОГТ 3D может использоваться для подготовки структур к глубокому бурению, и по результатам его интерпретации можно производить подсчет запасов
Рассмотрим основные преимущества способа ВС- 3D по сравнению со стандартной площадной съемкой.
Сроки выполнения полевых работ по способу ВС- 3D гораздо меньше. Не надо рубить просеки, не надо бурить огромное количество взрывных скважин, не тратится время на переезд и установку вибраторов и т.п. Кроме того, используемое оборудование для возбуждения упругих колебаний (т.н. «пневмопушки») обладает очень высокой производительностью. В результате время отработки каждого квадратного километра в несколько раз меньше, чем при проведении стандартной сейсморазведки 3D. Плюс к этому полевые работы ВС- 3D выполняются летом. Поэтому существенно уменьшаются расходы на решение транспортных и бытовых вопросов жизнедеятельности сейсмической партии, - отопление, водоснабжение, логистика и т.п. В свете вышесказанного при съемке ВС- 3D значительно снижается стоимость полевых работ. В зависимости от рельефа дневной поверхности, сложности речной сети и степени залесенности это снижение может составить до 200-300% , фактически приближая стоимость «ВС- 3D» к стоимости профильной сейсморазведки 2D.
Очень важным преимуществом площадной съемки «ВС- 3D» является абсолютная идентичность условий возбуждения для всех ПВ (в воде с использованием пневмопушек). При наземной съёмке с взрывными источниками качество сейсмограмм на 90% зависит от глубины заложения заряда и его веса. На практике получается, что в процессе отработки 3D редко удаётся соблюсти одинаковость условий возбуждения по разным причинам. В итоге cейсмограммы могут быть плохими, пустыми, зашумлёнными, низкочастотными и т.д., и при обработке приходится применять дорогостоящие процедуры, которые могут и не исправить плохие условия возбуждения, не сделать сейсмограммы идентичными.
Всё это сказывается на точности дальнейшей интерпретации и порой не позволяет решать обратную динамическую задачу. В нашем способе источник работает в воде и условия возбуждения ВСЕГДА одинаковы.
В принципе способ «ВС- 3D» - это такая же съёмка 3D, только в отличии от регулярной съёмки в плане расположения источников и приёмников, мы достигаем регулярность фиксированным расположением источников при рассчитанном положении на местности приёмников.
Как и в стандартной 3D, мы получаем поле средних точек, которое путём бинирования превращается в регулярную сетку 3D, в узлах которой формируются подборки трасс с близкими диапазонами удалений и азимутов. Преимущество нашего способа заключается в его гибкости, мы можем создать любую, даже излишнюю систему наблюдений, используя близлежащие к реке озёра, старицы и т.д., и из неё потом выбрать на этапе обработки ту, в которой характеристики направленности от точки к точке близки или равны. Стандартная съёмка этой возможности лишена.
В России и во многих зарубежных странах, где проводится сейсморазведка с целью поисков месторождений нефти и газа, имеется довольно много перспективных участков, где проведение стандартной сейсморазведки 3D с регулярными системами возбуждения и регистрации в принципе невозможно. Это в первую очередь участки с высокими скалистыми берегами, где стандартную площадную сейсморазведку невозможно отработать ни летом, ни зимой. На рис.9 приведены примеры таких берегов на реках Лена и Чусовая.
Рис.9
Поскольку бескосные сейсмоприемники расставляются вручную, нет никаких проблем для проведения здесь площадной сейсморазведки по технологии «ВС- 3D.
Кроме того проведение площадной сейсморазведки существенно затруднено на участках с инфраструктурой авиационной, оборонной, сельскохозяйственной и иной направленности, где движение любых транспортных средств запрещено. Для способа ВС-3D такие участки (конечно, при наличии в их пределах разветвленной речной сети) абсолютно открыты для работы, поскольку установка сейсмоприемников на суше выполняется вручную, а возбуждение упругих колебаний производится в воде.
В качестве одного из реальных примеров преимущества способа «ВС- 3D» можно привести сейсморазведочные работы на участке в пределах Самарской области ( рис.10)
Этот участок находится в в южной части Самарской Луки, на изучение которого «Роснедра» весной 2013 года выделило средства и объявило конкурс «Проведение комплексных геофизических работ в пределах акватории реки Волга» . В рамках этого комплекса предусматривалось проведение «речной сейсморазведки МОГТ 2D по линиям региональных профилей общей протяженностью 800 пог. км». Как уже указывалось выше, речная сейсморазведка позволит получить временной разрез только вдоль русла реки Волга. На суше в этом районе имеется очень редкая сеть сейсмических профилей 2D, с низкой кратностью. Таким образом, после завершения всех работ, включая обработку, интерпретацию и увязку полученных речных профилей с отработанными на суше, удастся обосновать, в лучшем случае, мелкомасштабную схему строения изучаемого района акватории реки Волга и ее пойменной части.
Между тем, пользуясь особенностями русла Волги в изучаемом районе и наличием обширной пойменной зоны здесь можно было бы практически для всей заданной территории выполнить площадную сейсморазведку по технологии «ВС- 3D». Причем, выполнить в летнее время и практически с тем же снаряжением, которое используется в стандартной речной сейсморазведке 2D. Соответственно, стоимость таких работ была бы в несколько раз ниже, чем стоимость проведения здесь стандартного сухопутного 3D. На рис 11 показана совокупность линий взрывов в воде на одном из участков заданной конкурсом территории, в районе Васильевских островов. На рис 12 приведены результаты расчета положения сейсмоприемников для имеющейся совокупности линий взрывов и заданной площади куба данных. Выбрана совокупность сейсмоприемников, обеспечивающая кратность 60.
Рис.11
Таким образом, в результате использования технологии «ВС- 3D» мы могли бы при некотором превышении стоимости речной сейсморазведки (максимум в полтора раза) выполнить трехмерные построения общей площадью свыше 600 – 800 км2 в заданном районе акватории реки Волга и ее пойменной части. То есть построить кондиционные структурные карты для этой территории, выполнить инверсионные преобразования, оценить наличие нефтесодержащих коллекторов и дать обоснованные заключения о перспективах нефтегазоносности. Аналогичный результат по технологии, заложенной в условиях упомянутого конкурса, в принципе невозможен.
К сожалению, наше предложение по изменению технологии проведения речной сейсморазведки в рамках проводимого конкурса не нашло поддержки у администрации.