RU2674524C1 - Method of seismic exploration - Google Patents

Method of seismic exploration Download PDF

Info

Publication number
RU2674524C1
RU2674524C1 RU2018111050A RU2018111050A RU2674524C1 RU 2674524 C1 RU2674524 C1 RU 2674524C1 RU 2018111050 A RU2018111050 A RU 2018111050A RU 2018111050 A RU2018111050 A RU 2018111050A RU 2674524 C1 RU2674524 C1 RU 2674524C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seismic
time
wave
images
difference
Prior art date
Application number
RU2018111050A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Аронович Шехтман
Александр Андреевич Пудовкин
Original Assignee
Григорий Аронович Шехтман
Александр Андреевич Пудовкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Григорий Аронович Шехтман, Александр Андреевич Пудовкин filed Critical Григорий Аронович Шехтман
Priority to RU2018111050A priority Critical patent/RU2674524C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674524C1 publication Critical patent/RU2674524C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/003Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. analysis, for interpretation, for correction
    • G01V1/288Event detection in seismic signals, e.g. microseismics
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. analysis, for interpretation, for correction
    • G01V1/30Analysis
    • G01V1/301Analysis for determining seismic cross-sections or geostructures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. analysis, for interpretation, for correction
    • G01V1/30Analysis
    • G01V1/308Time lapse or 4D effects, e.g. production related effects to the formation

Abstract

FIELD: geophysics.SUBSTANCE: invention relates to the geophysics and can be used in seismic surveys. Claimed is the seismic survey method, which is based on the oscillations repeated excitation, the seismic records recording, the records conversion into the media images and the differential source records or generated from such records images formation. According to the claimed method, it is proposed to carry out each subsequent excitation and registration of oscillations after the previous one with an interval of time that is in an order of magnitude shorter than the anomalous object formation time. Then, from the registered wave fields or generated from them images, form a difference after equalizing the maximum intensity of wave fields or images adjacent in time and by the difference wave field or difference image judge on the change in the anomalous object properties, its size and location in space. At that, in one of the method modifications, forming the total wave field or image by summing the difference wave fields or images, obtained by adjacent in time wave fields or images subtraction. In the another method modification, simultaneously recording the oscillations inside the medium and in the near-surface zone and, before the wave fields subtraction, their equalization is carried out by recorded inside the medium seismic records. In the another method modification, from each of the registered wave fields subtracting the wave field formed by mathematical modeling using a model of the medium that does not contain the anomalous object. Obtained in this way the differential wave fields are summed up among themselves and on the total wave field, or on the obtained from it medium image, selecting the anomalous object and judging on its properties change with time. To implement the method into production, it is proposed to use the existing seismic records standard interpretative processing packages.EFFECT: increase in the anomalous objects selection reliability, whose properties, spatial position and size are quickly changing in time.4 cl

Description

Изобретение относится к геофизическим методам исследований геологической среды и предназначено, главным образом, для обнаружения расположенных внутри среды аномальных объектов, изучения быстрых изменений во времени их состояния, местоположения и размеров. Такими объектами могут быть:The invention relates to geophysical methods for studying the geological environment and is intended mainly to detect abnormal objects located inside the environment, to study the rapid changes in time of their condition, location and size. Such objects may be:

Figure 00000001
трещины, сформировавшиеся в результате гидроразрыва или тектонических движений;
Figure 00000001
cracks formed as a result of hydraulic fracturing or tectonic movements;

Figure 00000002
пустоты или несанкционированно роющиеся в приповерхностной зоне подземные туннели;
Figure 00000002
voids or underground tunnels rummaging in the near-surface zone;

Figure 00000003
потенциальные очаги землетрясений, краткосрочный прогноз которых остается проблемой до настоящего времени.
Figure 00000003
potential sources of earthquakes, the short-term forecast of which remains a problem to date.

Аномальные объекты, размер которых соизмерим с преобладающей длиной сейсмический волны, могут быть не обнаружены на сейсмических записях на фоне сильных физически возможных волн разных типов и классов. Кинематические и динамические характеристики дифрагированных волн, чаще всего связанных с аномальными объектами, могут быть близки к характеристикам других, более сильных, волн, регистрируемых на близких временах к целевым волнам, связанным с изучаемым объектом. В этих условиях разделить между собой целевые волны и другие волны, являющиеся в данном случае волнами-помехами, весьма трудно.Anomalous objects, the size of which is comparable with the prevailing seismic wavelength, may not be detected on seismic records against the background of strong physically possible waves of different types and classes. The kinematic and dynamic characteristics of diffracted waves, most often associated with anomalous objects, can be close to the characteristics of other, stronger, waves recorded at close times to the target waves associated with the object under study. Under these conditions, it is very difficult to separate the target waves and other waves, which in this case are interference waves.

Известные в сейсморазведке способы вычитания преобладающих по интенсивности волн-помех имеют существенные ограничения в условиях множества волн, являющихся помехами: последовательное вычитание каждой из волн приводит к искажениям остающихся в волновом поле более слабых волн, среди которых содержатся слабые целевые волны, связанные с выявляемым объектом.Known in seismic surveying methods for subtracting noise-waves dominating in intensity have significant limitations under the conditions of many waves that are interference: sequential subtraction of each wave leads to distortions of weaker waves remaining in the wave field, among which there are weak target waves associated with the detected object.

Известен способ поиска залежей углеводородов, приуроченных к трещинно-кавернозным коллекторам, в котором с помощью престековой миграции по Френелю получают два куба сейсмических данных: мигрированный куб отраженных волн (рефлекторов) и куб дифрагированных волн (дифракторов). При этом куб дифракторов получают посредством вычитания отраженных волн из полного волнового поля и последующей фокусировки рассеянных волн. По кубу дифракторов рассчитывают амплитудные и спектральные атрибуты сейсмического поля. По интегральным амплитудным характеристикам получают трехмерную модель рассеивающих объектов геологической среды (куб индекса акустической неоднородности). Посредством совместной интерпретации мигрированного куба рефлекторов и куба индекса акустической неоднородности получают распределение мгновенных амплитуд рассеянных волн по сечению куба в интервалах, соответствующих исследуемым продуктивным уровням геологического разреза. Выделяют объекты с максимальными значениями индекса акустической неоднородности, которые соответствуют зонам развития трещинно-кавернозных коллекторов (Патент РФ №2451951, 2010; Харахинов и Шленкин, 2015).There is a method of searching for hydrocarbon deposits confined to fissure-cavernous reservoirs, in which two cubes of seismic data are obtained using pre-mortem migration along the Fresnel: a migrated cube of reflected waves (reflectors) and a cube of diffracted waves (diffractors). In this case, a cube of diffractors is obtained by subtracting the reflected waves from the total wave field and subsequent focusing of the scattered waves. The amplitude and spectral attributes of the seismic field are calculated from the cube of diffractors. By integrated amplitude characteristics, a three-dimensional model of scattering objects of the geological environment (cube index of acoustic heterogeneity) is obtained. Through a joint interpretation of the migrated cube of reflectors and the cube of the index of acoustic heterogeneity, we obtain the distribution of the instantaneous amplitudes of the scattered waves over the cross section of the cube in the intervals corresponding to the studied productive levels of the geological section. Objects with maximum values of the acoustic heterogeneity index are identified that correspond to the zones of development of fractured-cavernous reservoirs (RF Patent No. 2451951, 2010; Kharakhinov and Shlenkin, 2015).

Основным недостатком известного способа является однократное наблюдение волнового сейсмического поля, что не дает никакой возможности осуществлять изучение изменений свойств выявляемого аномального объекта во времени. Кроме того, в нем имеется очевидная сложность, состоящая в необходимости формировании поля отраженных волн с целью их последующего вычитания из общего поля для диагностики дифракторов в разностном поле.The main disadvantage of this method is a single observation of the wave seismic field, which makes it impossible to study the changes in the properties of the detected anomalous object in time. In addition, it has an obvious difficulty, consisting in the need to form a field of reflected waves in order to subsequently subtract them from the general field for the diagnosis of diffractors in a difference field.

Известен способ определения параметров системы трещин гидроразрыва, который включает возбуждение упругих колебаний источником колебаний в скважине, пересекающей трещины гидроразрыва, регистрацию в точках приема, по меньшей мере, в одной соседней скважине резонансных колебаний, излучаемых системой трещин гидролразрыва при возбуждении в буровой жидкости упругих колебаний, и определение параметров системы трещин по возникающим в трещинах резонансным колебаниям. Возбуждение колебаний в скважине и их регистрацию проводят до и после гидроразрыва. При этом для каждой фиксированной пары источник-приемник формируют разностную сейсмическую запись из записей, полученных до и после гидроразрыва, на разностной сейсмозаписи выделяют сигналы, излучаемые системой трещин, и по этим сигналам судят о параметрах трещин (Патент РФ №2507396, 2012).A known method for determining the parameters of a hydraulic fracture system, which includes the excitation of elastic vibrations by a source of oscillation in the well crossing the hydraulic fractures, registration at the points of reception in at least one neighboring well of resonant vibrations emitted by the hydraulic fracture system when elastic vibrations are excited in the drilling fluid, and determination of the parameters of the crack system from the resonant oscillations occurring in the cracks. Excitation of vibrations in the well and their registration is carried out before and after hydraulic fracturing. In this case, for each fixed source-receiver pair, a differential seismic record is formed from the records obtained before and after hydraulic fracturing, the signals emitted by the crack system are extracted from the differential seismic record, and these parameters are used to judge the parameters of the cracks (RF Patent No. 2507396, 2012).

Основным недостатком известного способа является возбуждение и регистрация сейсмических колебаний лишь в соседних скважинах, что не позволяет в силу ограниченности апертуры наблюдений по сейсмическим записям сформировать пространственное изображение среды, вмещающей искомый аномальный объект, - в данном случае систему трещин гидроразрыва. Кроме того, однократная регистрация сейсмических колебаний после гидроразрыва не позволяет проследить во времени процесс дальнейшего развития трещин. Принципиальным ограничением данного способа является его привязанность к дорогостоящим глубоким скважинам, бурить которые можно далеко не везде.The main disadvantage of this method is the excitation and registration of seismic vibrations only in neighboring wells, which does not allow, due to the limited aperture of observations from seismic records, to form a spatial image of the medium containing the desired anomalous object, in this case, a fracture system. In addition, a single registration of seismic vibrations after hydraulic fracturing does not allow us to trace in time the process of further development of cracks. The fundamental limitation of this method is its attachment to expensive deep wells, which can be drilled far from everywhere.

Известен способ сейсмического мониторинга, получивший название «сейсморазведка 4D» (четырехмерная сейсморазведка), в котором к трем пространственным координатам добавляется четвертая координата (время), поскольку предполагаются повторные наблюдения, позволяющие проследить изменения во времени состояния изучаемого объекта, например, состояния разрабатываемой нефтяной залежи (Jack, 1998). В этом способе сопоставляются полученные в разное время изображения геологической среды и по их изменениям судят об изменениях во времени физических свойств изучаемых объектов.There is a known method of seismic monitoring, called “4D seismic exploration” (four-dimensional seismic exploration), in which a fourth coordinate (time) is added to the three spatial coordinates, since repeated observations are supposed to track changes in time of the state of the studied object, for example, the state of the developed oil reservoir ( Jack, 1998). In this method, the images of the geological environment obtained at different times are compared and their changes are used to judge the changes in time of the physical properties of the studied objects.

Недостаток известного способа состоит в том, что он позволяет на изображениях среды, полученных в разное время, увидеть лишь те изменения, которые вызваны протяженными в пространстве и достаточно контрастными объектами. На эти изменения накладываются фоновые изображения, сформированные из физически возможных сильных объемных волн в условиях модели, даже не включающей аномальный искомый объект. Небольшие по размерам слабоконтрастные объекты, свойства которых изменяются во времени, могут быть при этом вообще пропущены.The disadvantage of this method is that it allows you to see on the images of the environment obtained at different times, only those changes that are caused by extended in space and quite contrasting objects. These changes are superimposed by background images formed from physically possible strong body waves under the conditions of a model that does not even include an anomalous target. Small in size, low-contrast objects, whose properties change over time, can be omitted altogether.

Известен способ сейсмического мониторинга 4D, в котором проводят последовательное выполнение обычных съемок 3D через большие интервалы времени с последующим вычитанием волновых полей (Ампилов, Батурин, 2013). Вычитание волновых полей, полученных с интервалом 13 лет, позволило, к примеру, на разностном волновом поле увидеть зоны с наиболее выраженными изменениями. Эти изменения были связаны с закачкой воды через нагнетательные скважины для поддержания пластового давления при вытеснении нефти водой. В результате удалось закартировать зоны распространения воды, учесть полученные данные в фильтрационной модели месторождения и определить места для бурения дополнительных нагнетательных скважин.There is a known method of 4D seismic monitoring, in which sequential performance of conventional 3D surveys is carried out at long intervals with subsequent subtraction of wave fields (Ampilov, Baturin, 2013). Subtraction of the wave fields obtained with an interval of 13 years made it possible, for example, to see zones with the most pronounced changes in the difference wave field. These changes were associated with the injection of water through injection wells to maintain reservoir pressure during the displacement of oil by water. As a result, it was possible to map the zones of water distribution, to take into account the data obtained in the filtration model of the field and to determine the places for drilling additional injection wells.

Недостатком известного способа является фиксация в нем лишь конечного результата в исследуемом аномальном объекте путем сопоставления волновых полей с весьма большим интервалом времени (13 лет). Сам процесс изменений во времени состояния аномального объекта при таком однократном повторе наблюдений проследить невозможно.The disadvantage of this method is the fixation in it of only the final result in the investigated anomalous object by comparing the wave fields with a very large time interval (13 years). The process of changes over time in the state of the anomalous object with such a single repeat of observations is impossible to trace.

Наиболее близким к предлагаемому способом сейсмической разведки (прототипом) является способ сейсмического мониторинга, в котором повторно возбуждают и регистрируют сейсмические волновые поля, осуществляют вычитание волновых полей и по разностным волновым полям прослеживают изменения во времени атрибутов волнового поля, связанных с изучаемым аномальным объектом (Van Gestel et al., 2008). В этом способе возбуждение и регистрацию волновых сейсмических полей проводили раз в полгода, при этом из последующих волновых полей вычитали стартовое (фоновое) волновое поле, полученное перед началом процесса закачки воды в пласт из нагнетательных скважин. На разностных волновых полях удалось проследить во времени процесс внедрения воды в пласт. Кроме того, удалось отметить места, куда вода проникает плохо, чтобы затем корректировать бурение нагнетательных и эксплуатационных скважин. Данная технология позволила оптимизировать программу бурения скважин, повысить темпы добычи, а также сократить расходы на бурение.Closest to the proposed seismic exploration method (prototype) is a seismic monitoring method in which seismic wave fields are repeatedly excited and recorded, wave fields are subtracted, and time-domain wave field attributes associated with the anomalous object under study are tracked by difference wave fields (Van Gestel et al., 2008). In this method, the excitation and registration of wave seismic fields was carried out once every six months, while the starting (background) wave field obtained before the start of the process of pumping water into the formation from injection wells was subtracted from subsequent wave fields. On the difference wave fields, it was possible to trace in time the process of water penetration into the formation. In addition, it was possible to mark the places where water penetrates poorly, and then adjust the drilling of injection and production wells. This technology made it possible to optimize the well drilling program, increase the production rate, and also reduce drilling costs.

Недостаток известного способа состоит в низкой частоте повторения возбуждения и регистрации волновых полей, не позволяющей прослеживать быстротекущие изменения свойств аномального объекта, его размеров и положения в пространстве. Кроме того, вычитание фонового поля из последующих волновых полей при больших интервалах в получении каждого из этих полей может привести к искажениям каждого из волновых полей, вызванным изменением условий возбуждения и приема при смене погоды и времени года. Вычитание фоновой части волнового поля по этим причинам может оказаться не вполне эффективным.The disadvantage of this method is the low frequency of repetition of excitation and registration of wave fields, which does not allow to trace the fast-moving changes in the properties of the anomalous object, its size and position in space. In addition, subtracting the background field from subsequent wave fields at large intervals in obtaining each of these fields can lead to distortions of each of the wave fields caused by changes in the excitation and reception conditions when the weather and time of the year change. Subtraction of the background part of the wave field for these reasons may not be completely effective.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа при обнаружении аномальных объектов, быстро меняющих свои физические свойства, размеры и местоположение во времени.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the method when detecting abnormal objects that quickly change their physical properties, sizes and location in time.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сейсмической разведки, основанном на повторном возбуждении колебаний, регистрации сейсмических записей и формировании разностных записей, возбуждение и регистрацию колебаний проводят с интервалом времени, на порядок меньшим времени формирования аномального объекта, из зарегистрированных волновых полей или сформированных по ним изображений формируют разность после уравнивания максимальной интенсивности соседних по времени волновых полей или изображений, и по разностному волновому полю или разностному изображению судят об изменении во времени свойств аномального объекта, его размеров и расположения объекта в пространстве. При этом в одной из модификаций способа формируют суммарное волновое поле или изображение путем суммирования разностных волновых полей или изображений, полученных путем вычитания соседних по времени волновых полей или изображений. В другой модификации способа одновременно регистрируют колебания внутри среды и в приповерхностной зоне, и перед вычитанием волновых полей их уравнивание проводят по сейсмическим записям, зарегистрированным внутри среды. В еще одной модификации способа из каждого из зарегистрированных волновых полей вычитают волновое поле, сформированное путем математического моделирования. Полученные таким путем разностные волновые поля суммируют между собой и на суммарном волновом поле или на полученном по нему изображении среды выделяют аномальный объект и судят об изменении его свойств во времени.This goal is achieved by the fact that in the method of seismic exploration, based on the repeated excitation of oscillations, registration of seismic records and the formation of differential records, the excitation and registration of oscillations is carried out with a time interval an order of magnitude shorter than the formation time of the anomalous object from the recorded wave fields or generated from them of images form the difference after equalizing the maximum intensity of the time-adjacent wave fields or images, and the difference wave Liu or difference image judging the change in time of the anomalous properties of the object, its size and location in the object space. Moreover, in one of the modifications of the method, a total wave field or image is formed by summing the difference wave fields or images obtained by subtracting the time-adjacent wave fields or images. In another modification of the method, oscillations inside the medium and in the near-surface zone are simultaneously recorded, and before the wave fields are subtracted, their equalization is carried out using seismic records recorded inside the medium. In yet another modification of the method, the wave field generated by mathematical modeling is subtracted from each of the registered wave fields. The difference wave fields obtained in this way are summarized among themselves and an anomalous object is isolated on the total wave field or on the image of the medium obtained from it and judged about the change in its properties over time.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ сейсморазведки в соответствии с изобретением характеризуется следующими существенными отличиями:Compared with the prototype of the proposed method for seismic exploration in accordance with the invention is characterized by the following significant differences:

Figure 00000004
периодичностью повторных наблюдений, включающих возбуждение и регистрацию колебаний, которая позволяет оперативно изучать быстропротекающие процессы внутри среды путем достаточно высокой частоты воздействий;
Figure 00000004
the frequency of repeated observations, including the excitation and registration of vibrations, which allows you to quickly study fast-moving processes inside the medium through a fairly high frequency of effects;

Figure 00000005
более высоким отношением сигнал/помеха, которое достигается путем впервые предложенного суммирования разностных волновых полей, на которых полезный сигнал уже предварительно выделен путем акта вычитания фоновых волновых полей;
Figure 00000005
a higher signal-to-noise ratio, which is achieved by the first proposed summation of difference wave fields, on which the useful signal is already preliminarily selected by the act of subtracting the background wave fields;

Figure 00000006
возможностью выделять слабоконтрастные аномальные объекты благодаря суммированию сигналов, излучаемых именно этими объектами. Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.
Figure 00000006
the ability to highlight low-contrast anomalous objects due to the summation of the signals emitted by these objects. The essence of the proposed method is as follows.

Небольшие по размеру аномальные объекты, расположенные внутри геологической среды, могут быть источниками дифрагированных волн, а также собственных резонансных колебаний. Изменение во времени физических свойств этих объектов, их размера и ориентации в пространстве неизбежно отразится на динамических и кинематических характеристиках волн, связанных с такими объектами. Однако на фоне физически возможных волн разного типа и класса (продольных, поперечных, обменных, поверхностных и др.) не только трудно проследить изменения во времени сейсмических импульсов, связанных с аномальными объектами, но бывает трудно вообще эти импульсы выделить из-за их небольшой интенсивности. При повторном возбуждении и регистрации сейсмических колебаний в волновых полях будут иметь место лишь те незаметные на глаз изменения, которые обусловлены изменениями во времени свойств аномального объекта. Если вычесть эти волновые поля, предварительно уравняв их по интенсивности, то разностное волновое поле будет отображением изменений волновых полей, связанных только лишь с аномальным объектом. Существенно при этом, что вычитаются практически все волны, не связанные с аномальным объектом, при этом в локальных волновых полях, обусловленных непосредственно аномальным объектом, происходят изменения, вызванные актом вычитания, и такие изменения можно предусмотреть, зная частотную характеристику вычитания пары сейсмических импульсов. При небольших временных сдвигах, имеющих место в предлагаемом способе, эта частотная характеристика является, как известно, верхнечастотным широкополосным фильтром. Если же размеры, форма и ориентация аномального объекта сильно изменяются во времени, то разностный сигнал, связанный с таким объектом, будет иметь довольно сложную форму. При этом сильные волны, не связанные с аномальным объектом, будут синфазны, и вычитание приведет к их практически полному подавлению. После вычитания волновых полей разностную сейсмограмму можно путем миграции преобразовать в изображение среды, которое благодаря отсутствию регулярных волн-помех будет содержать лишь изображение аномального объектаSmall in size anomalous objects located inside the geological environment can be sources of diffracted waves, as well as their own resonant vibrations. A change in time of the physical properties of these objects, their size and orientation in space will inevitably affect the dynamic and kinematic characteristics of the waves associated with such objects. However, against the background of physically possible waves of a different type and class (longitudinal, transverse, exchange, surface, etc.), it is not only difficult to trace changes in time of seismic pulses associated with anomalous objects, but it can be difficult to isolate these pulses in general because of their low intensity . Upon repeated excitation and registration of seismic oscillations in wave fields, only those changes that are invisible to the eye will take place, which are caused by changes in the properties of the anomalous object over time. If we subtract these wave fields, having previously equalized them in intensity, then the difference wave field will be a reflection of changes in wave fields associated only with an anomalous object. It is significant at the same time that almost all waves unrelated to the anomalous object are subtracted, while changes in the local wave fields caused directly by the anomalous object occur due to the act of subtraction, and such changes can be foreseen by knowing the frequency response of the subtraction of a pair of seismic pulses. With small time shifts that occur in the proposed method, this frequency response is, as you know, a high-pass broadband filter. If the dimensions, shape and orientation of the anomalous object vary greatly in time, then the difference signal associated with such an object will have a rather complex shape. In this case, strong waves that are not associated with an anomalous object will be in phase, and subtraction will lead to their almost complete suppression. After subtraction of the wave fields, the difference seismogram can be transformed by migration into an image of the medium, which, due to the absence of regular interference waves, will contain only an image of an anomalous object

В соответствии с предлагаемым изобретением можно из наблюдаемых волновых полей вычитать фоновые волновые поля, полученные путем полноволнового моделирования. Однако достичь полной идентичности такого волнового поля и зарегистрированного волнового поля довольно трудно, так как для этого потребуется детальная информация о строении среды, вмещающей аномальный объект.In accordance with the invention, the background wave fields obtained by full-wave simulation can be subtracted from the observed wave fields. However, it is quite difficult to achieve complete identity of such a wave field and the registered wave field, since this will require detailed information on the structure of the medium containing the anomalous object.

Вопрос о возможном краткосрочном прогнозе землетрясений предлагаемым способом заслуживает отдельного рассмотрения. Основу современных представлений о возникновении очага землетрясения составляют положения механики разрушений. Из них следует, что образовавшаяся в упругой среде трещина в какой-то момент теряет устойчивость и начинает лавинообразно распространяться. В неоднородном материале перед образованием крупной трещины непременно появляются предваряющие этот процесс явления - предвестники, в сейсмологии их называют форшоками. Интенсивность форшоков с течением времени снижается, а затем вслед за их почти полным исчезновением наступает стадия неустойчивости, характеризующаяся лавинообразным распространением трещин. Таким образом, землетрясение сопровождается аналогичным лавинообразным распространением трещин. Существенно, что лавинообразное образование трещин происходит исключительно в области разломов, где землетрясения проходили ранее. Тем самым область прогноза приурочена к таким сейсмоопасным зонам. К краткосрочным относятся изменения, происходящие вследствие уже начавшегося, но пока еще скрытого развития крупной трещины. На этом этапе (за 1-3 суток до землетрясения) анализируют текущую сейсмическую обстановку по изменениям сейсмических записей. Эти изменения наиболее уверенно можно увидеть, выделив в чистом виде волны, связанные с потенциальным гипоцентром землетрясения, в окрестности которого происходят аномальные изменения упругих свойств. Вычитание волновых полей, выполненное в соответствии с предлагаемым способом, в состоянии обеспечить более уверенные наблюдения в волновом поле, обусловленные изменением во времени упругих свойств очага, вызванные лавинообразным изменением его сплошности. Способ осуществляют следующим образом.The question of a possible short-term earthquake forecast by the proposed method merits a separate consideration. The basis of modern ideas about the occurrence of the earthquake source is the provisions of the mechanics of destruction. It follows from them that a crack formed in an elastic medium at some moment loses stability and begins to spread like an avalanche. In a heterogeneous material, before the formation of a large crack, phenomena that precede this process — precursors — certainly appear in seismology as foreshocks. The intensity of foreshocks decreases over time, and then, after their almost complete disappearance, the stage of instability begins, characterized by an avalanche-like propagation of cracks. Thus, the earthquake is accompanied by a similar avalanche-like crack propagation. It is significant that the avalanche-like cracking occurs exclusively in the fault zone, where the earthquakes took place earlier. Thus, the forecast area is confined to such earthquake-prone zones. Short-term changes are those that occur as a result of the already begun but still hidden development of a large crack. At this stage (1-3 days before the earthquake), the current seismic situation is analyzed by changes in seismic records. These changes can be most confidently seen by isolating in pure form the waves associated with the potential hypocenter of the earthquake, in the vicinity of which anomalous changes in the elastic properties occur. Subtraction of wave fields, performed in accordance with the proposed method, is able to provide more confident observations in the wave field, due to a change in time of the elastic properties of the source, caused by an avalanche-like change in its continuity. The method is as follows.

Для получения записей используют современную сейсморегистрирующую аппаратуру, способную регистрировать слабые сигналы на фоне сильных помех. Это условие предполагает достаточно широкий мгновенный динамический диапазон используемых сейсмических каналов. Такая аппаратура позволяет после вычитания полных волновых полей получать на разностных записях неискаженные слабые сигналы, связанные с изучаемым аномальным объектом. Расположение источников и приемников сейсмических колебаний предполагает освещение волнами области среды, содержащей искомый аномальный объект. Обоснованно расположить источники и приемники колебаний можно путем математического моделирования, позволяющего убедиться в том, что исследуемый объект надежно освещается целевыми волнами. Использование для этой цели дифрагированных волн облегчает проектирование соответствующей системы наблюдений. Наличие на участке наблюдений глубоких скважин позволяет проводить скважинно-наземные наблюдения, способные обеспечить последующую интерпретационную обработку достаточно точной скоростной моделью, требуемой для перевода изображений из временного масштаба в глубинный масштаб. Кроме того, уравнивание сейсмических записей по их интенсивности наиболее надежно проводится по сейсмическим сигналам, зарегистрированным внутри среды.To obtain records using modern seismic recording equipment capable of detecting weak signals against a background of strong interference. This condition assumes a sufficiently wide instantaneous dynamic range of the seismic channels used. Such an apparatus allows, after subtracting the total wave fields, to obtain undistorted weak signals on the difference records associated with the anomalous object under study. The location of sources and receivers of seismic vibrations implies that the waves illuminate a region of the medium containing the desired anomalous object. You can reasonably locate the sources and receivers of oscillations by mathematical modeling, which allows you to make sure that the object under study is reliably illuminated by the target waves. The use of diffracted waves for this purpose facilitates the design of an appropriate observation system. The presence of deep wells at the observation site allows borehole-surface observations capable of providing subsequent interpretative processing with a sufficiently accurate velocity model required to transfer images from the time scale to the deep scale. In addition, equalization of seismic records by their intensity is most reliably carried out by seismic signals recorded inside the medium.

Последовательность процедур в соответствии с предлагаемым изобретением является следующей:The sequence of procedures in accordance with the invention is as follows:

Figure 00000007
при помощи источников колебаний и современной кабельной или бескабельной сейсмической аппаратуры периодически проводят возбуждение и регистрацию сейсмических колебаний с периодом, на порядок меньшим ожидаемой продолжительности изменений упругих свойств изучаемого объекта, его размеров или положения в пространстве;
Figure 00000007
using vibration sources and modern cable or cableless seismic equipment, the seismic vibrations are periodically excited and recorded with a period that is an order of magnitude shorter than the expected duration of changes in the elastic properties of the studied object, its size or position in space;

Figure 00000008
уравнивают по интенсивности соседние по времени сейсмические записи и вычитают одну из другой, после чего наблюдают остаточное разностное поле в ожидаемой области регистрации, которую можно получить по модели среды (если она имеется) путем трассирования сейсмических лучей;
Figure 00000008
equalize the seismic records adjacent in time in intensity and subtract one from the other, after which the residual difference field in the expected recording region is observed, which can be obtained from the medium model (if any) by tracing seismic rays;

Figure 00000009
в том случае, если на разностной сейсмограмме не получено сигнала, соответствующего аномальному объекту, аналогичным образом обрабатывают последующую пару записей;
Figure 00000009
if the signal corresponding to the anomalous object is not received on the differential seismogram, the next pair of records is processed in the same way;

Figure 00000010
начиная с момента, когда на разностной сейсмической записи получен значимый по интенсивности сигнал, соответствующий аномальному объекту, суммируют последующие соседние по времени разностные записи;
Figure 00000010
starting from the moment when a signal of significant intensity corresponding to the anomalous object is received on the difference seismic record, the subsequent time difference records, neighboring in time, are summarized;

Figure 00000011
если доступна достаточно детальная модель среды, вмещающей аномальный объект, то рассчитывают по известным программам полное двумерное или трехмерное полноволновое поле, которое вычитают из периодически получаемых записей, и затем суммируют полученные разностные записи;
Figure 00000011
if a sufficiently detailed model of the medium containing the anomalous object is available, then a full two-dimensional or three-dimensional full-wave field is calculated using known programs, which is subtracted from periodically obtained records, and then the resulting difference records are summed;

Figure 00000012
разностные записи или суммарные разностные записи преобразуют путем миграции в изображение среды, используя известные алгоритмы дифракционной томографии. Внедрение предлагаемого изобретения в практику сейсморазведки не требует создания новых технических средств или математического обеспечения и может быть начато уже в настоящее время. Его использование позволит обнаруживать слабоконтрастные аномальные объекты и объекты, размеры которых соизмеримы с преобладающей длиной сейсмической волны. Суммирование не исходных записей или их изображений, а разностных записей или разностных изображений, полученных при повторных воздействиях и регистрации сигналов, позволит обоснованно обнаруживать слабоконтрастные аномальные объекты с меняющимися во времени физическими свойствами. На стадии подземной разработки месторождений любых ископаемых это, к примеру, позволит проводить мониторинг, нацеленный на контроль за изменением содержимого вмещающих пород (контроль за фронтом горения, обводнением и др.). Технический результат - повышение надежности и разрешающей способности сейсморазведки.
Figure 00000012
difference records or total difference records are converted by migration into an image of the medium using known diffraction tomography algorithms. The introduction of the proposed invention into the practice of seismic exploration does not require the creation of new technical means or mathematical support and can be started now. Its use will make it possible to detect low-contrast anomalous objects and objects whose sizes are commensurate with the predominant seismic wavelength. The summation of not the original records or their images, but the difference records or differential images obtained by repeated exposure and registration of signals, will reasonably detect low-contrast anomalous objects with physical properties changing over time. At the stage of underground mining of deposits of any minerals, this, for example, will allow for monitoring aimed at monitoring changes in the contents of the host rocks (control of the combustion front, watering, etc.). The technical result is an increase in the reliability and resolution of seismic exploration.

Предлагаемый способ, детально рассмотренный в применении к наземной сейсморазведке, без существенного изменения его сущности может вполне применяться при проведении морских и скважинных сейсмических исследований, а также при скважинно-наземной сейсморазведке.The proposed method, considered in detail as applied to ground-based seismic exploration, without a significant change in its essence can be quite applied in marine and downhole seismic surveys, as well as in downhole-seismic exploration.

В методе вертикального сейсмического профилирования (ВСП) предлагаемый способ можно использовать в самых различных современных модификациях метода (Шехтман, 2017).In the method of vertical seismic profiling (VSP), the proposed method can be used in a wide variety of modern modifications of the method (Shekhtman, 2017).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Ампилов Ю.П., Батурин Д.Г. Новейшие технологии сейсмического мониторинга 4D при разработке морских месторождений нефти и газа//Технолоии сейсморазведки, №2, 2013, с. 31-36.1. Ampilov Yu.P., Baturin D.G. The latest 4D seismic monitoring technologies in the development of offshore oil and gas fields // Seismic exploration technologies, No. 2, 2013, p. 31-36.

2. Баранов В.Д., Ерохин Г.Н., Кремлев А Н., Родин С.В. Способ поиска залежей углеводородов, приуроченных к трещинно-кавернозным коллекторам// Патент РФ №2451951, 2010.2. Baranov V.D., Erokhin G.N., Kremlin A. N., Rodin S.V. A method of searching for hydrocarbon deposits confined to fractured cavernous reservoirs // RF Patent No. 2451951, 2010.

3. Вершинина А.В., Музыченко Е.Л., Курин Е.А., Денисов М.С. Способ прогнозирования и вычитания кратных волн по сейсмическим данным, полученным при помощи донных регистраторов//Технологии сейсморазведки. 2012, №3, с. 56-64.3. Vershinina A.V., Muzychenko E.L., Kurin E.A., Denisov M.S. A method for predicting and subtracting multiple waves from seismic data obtained using bottom loggers // Seismic exploration technologies. 2012, No.3, p. 56-64.

4. Касимов А.Н О., Шехтман Г.А., Максимов Г.А., Касимов С.А., Чертенков М.В., Стенин В.П. Способ определения параметров системы трещин гидроразрыва// Патент РФ №2507396, 2012.4. Kasimov A.N. O., Shekhtman G.A., Maksimov G.A., Kasimov S.A., Chertenkov M.V., Stenin V.P. The method of determining the parameters of the fracturing system // Patent of the Russian Federation No. 2507396, 2012.

5. Левянт В.Б., Моттль ВВ. Способ сейсмической разведки массивных геологических пород// Патент РФ №2168187, 1999.5. Levyant VB, Mottl VV. The method of seismic exploration of massive geological rocks // RF Patent No. 2168187, 1999.

6. Харахинов В.В., Шленкин С.И. Трещинные резервуары нефти и газа//М.: Научный мир, 2015. - 284 с. 6. Kharakhinov V.V., Shlenkin S.I. Fractured reservoirs of oil and gas // M .: Scientific World, 2015. - 284 p.

7. Шехтман Г.А. Вертикальное сейсмическое профилирование. - М.: ООО «ЕАГЕ Геомодель», 2017. - 284 с. 7. Shekhtman G.A. Vertical seismic profiling. - M .: EAGE Geomodel LLC, 2017. - 284 p.

8. Jack Ian Time-Lapse Seismic in Reservoir Management//!998 Distinguished Instructor Short Course, SEG, Tulsa.8. Jack Ian Time-Lapse Seismic in Reservoir Management //! 998 Distinguished Instructor Short Course, SEG, Tulsa.

9. Van Gestel J.P., Kommedal J., Barkved O., Mundal I., Bakke R., Best K.D., Continuous Seismic Surveillance of Valhall Field//The Leading Edge. 2008. P. 1616-1621.9. Van Gestel J.P., Kommedal J., Barkved O., Mundal I., Bakke R., Best K.D., Continuous Seismic Surveillance of Valhall Field // The Leading Edge. 2008.P. 1616-1621.

Claims (4)

1. Способ сейсмической разведки, основанный на повторном возбуждении и регистрации сейсмических колебаний с последующим формированием разностных волновых сейсмических полей, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей способа при обнаружении аномальных объектов, быстро меняющих свои физические свойства, размеры и местоположение во времени возбуждение и регистрацию колебаний проводят с интервалом времени, на порядок меньшим времени формирования аномального объекта, из зарегистрированных волновых полей или сформированных по ним изображений формируют разность после уравнивания максимальной интенсивности соседних по времени волновых полей или изображений и по разностному волновому полю или разностному изображению судят об изменении во времени свойств аномального объекта, его размеров и расположении в пространстве.1. The method of seismic exploration, based on the re-excitation and registration of seismic vibrations with the subsequent formation of differential wave seismic fields, characterized in that in order to expand the functionality of the method when detecting anomalous objects that quickly change their physical properties, sizes and location in time, the excitation and the oscillations are recorded with an interval of time, an order of magnitude shorter than the formation time of the anomalous object, from the registered wave fields or the formed image formed thereon after equalizing the difference of the maximum intensity of neighboring time wavefields or images, and a difference of the wave field or the difference image judging the time variation of the anomalous properties of the object, its size and location in space. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют суммарное волновое поле или изображение среды путем суммирования разностных волновых полей или изображений, полученных путем вычитания соседних по времени волновых полей или изображений.2. The method according to p. 1, characterized in that they form the total wave field or image of the medium by summing the difference wave fields or images obtained by subtracting the time-adjacent wave fields or images. 3. Способ по п. 1, в котором одновременно регистрируют колебания внутри среды и в приповерхностной зоне и перед вычитанием волновых полей их уравнивание проводят по сейсмическим записям, зарегистрированным внутри среды.3. The method according to p. 1, in which oscillations inside the medium and in the near-surface zone are simultaneously recorded and before the wave fields are subtracted, their equalization is carried out according to seismic records recorded inside the medium. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из зарегистрированного волнового сейсмического поля вычитают волновое поле, сформированное путем математического моделирования по модели, не содержащей аномального объекта.4. The method according to p. 1, characterized in that the wave field generated by mathematical modeling according to a model that does not contain an anomalous object is subtracted from the registered seismic wave field.
RU2018111050A 2018-03-28 2018-03-28 Method of seismic exploration RU2674524C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111050A RU2674524C1 (en) 2018-03-28 2018-03-28 Method of seismic exploration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111050A RU2674524C1 (en) 2018-03-28 2018-03-28 Method of seismic exploration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674524C1 true RU2674524C1 (en) 2018-12-11

Family

ID=64753257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018111050A RU2674524C1 (en) 2018-03-28 2018-03-28 Method of seismic exploration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674524C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461026C1 (en) * 2011-05-31 2012-09-10 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of determining geometric characteristics of hydraulic fracture cracks
RU2507396C1 (en) * 2012-08-01 2014-02-20 Алик Нариман Оглы Касимов Method for determining parameters of hydraulic fracturing crack system
US20140198605A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-17 Cgg Services Sa Wavefield modelling and 4d-binning for seismic surveys from different acquisition datums
EP2491428B1 (en) * 2009-10-19 2017-12-13 Geco Technology B.V. Full-waveform inversion in the traveltime domain

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2491428B1 (en) * 2009-10-19 2017-12-13 Geco Technology B.V. Full-waveform inversion in the traveltime domain
RU2461026C1 (en) * 2011-05-31 2012-09-10 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of determining geometric characteristics of hydraulic fracture cracks
RU2507396C1 (en) * 2012-08-01 2014-02-20 Алик Нариман Оглы Касимов Method for determining parameters of hydraulic fracturing crack system
US20140198605A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-17 Cgg Services Sa Wavefield modelling and 4d-binning for seismic surveys from different acquisition datums

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Van Gestel J.P., Kommedal J., Barkved O. at al., "Continuous Seismic Surveillance of Valhall Field", The Leading Edge, 2008, P. 1616-1621. *
Van Gestel J.P., Kommedal J., Barkved O. at al., "Continuous Seismic Surveillance of Valhall Field", The Leading Edge, 2008, P. 1616-1621. Ампилов Ю.П., Батурин Д.Г., "Новейшие технологии сейсмического мониторинга 4D при разработке морских месторождений нефти и газа", Технологии сейсморазведки, номер 2, 2013, с. 31-36. *
Ампилов Ю.П., Батурин Д.Г., "Новейшие технологии сейсмического мониторинга 4D при разработке морских месторождений нефти и газа", Технологии сейсморазведки, номер 2, 2013, с. 31-36. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2022202557B2 (en) Surface wave tomography using sparse data acquisition
KR20200014387A (en) Detection of underground structures
US20140334262A1 (en) Method and Apparatus for Active Seismic Shear Wave Monitoring of Hydro-Fracturing of Oil and Gas Reservoirs Using Arrays of Multi-Component Sensors and Controlled Seismic Sources
Bouchaala et al. Azimuthal investigation of compressional seismic-wave attenuation in a fractured reservoir
Zhang et al. Microseismic hydraulic fracture imaging in the Marcellus Shale using head waves
GB2508159A (en) Processing microseismic data to form composite microseismic data to inform about a hydraulic fracturing process
Tsuji et al. Using seismic noise derived from fluid injection well for continuous reservoir monitoring
EP2917857B1 (en) Fracture characterization from refraction travel time data
RU2690089C1 (en) Method of detecting and mapping fluid-saturated anisotropic cavernous-fracture reservoirs in inter-salt carbonate formations of a sedimentary cover
Basu et al. A microseismic experiment in Abu Dhabi, United Arab Emirates: implications for carbonate reservoir monitoring
US20200209418A1 (en) Method and Apparatus for Active Seismic Shear Wave Monitoring of Hydro-Fracturing of Oil and Gas Reservoirs Using Arrays of Multi-Component Sensors and Controlled Seismic Sources
RU2674524C1 (en) Method of seismic exploration
AU2011268412B2 (en) Look-ahead seismic while drilling
Forghani-Arani et al. Analysis of passive surface-wave noise in surface microseismic data and its implications
Wang et al. Retrieving drill bit seismic signals using surface seismometers
RU2169381C1 (en) Method of seismic prospecting for direct search and study of oil and gas fields by data of conversion, processing and analysis of elastic wave fields in frequency region
Tan Study of microseismic events: Their source mechanism, spatial and temporal distribution, and the evolution of transmitting medium
Hanssen Passive seismic methods for hydrocarbon exploration
Polychronopoulou et al. Integrating earthquake-based passive seismic methods in mineral exploration: Case study from the Gerolekas bauxite mining area, Greece
Lacazette et al. Passive Seismic Methods for Unconventional Resource Development
Tschache et al. Combination of 2D shear wave reflection seismics and travel time analysis of borehole geophone data for the investigation of a sinkhole area
Ya System mathematical models for the formation of signals and synchronous interference with the use of pulsed non-explosive seismic sources
Cankurtaranlar et al. Utilization of ambient noise seismic interferometry to retrieve P‐wave reflections at Soma coal basin, Western Turkey
Durrani et al. Azimuthal Prestack Seismic Anisotropic Inversion on a Deep and Tight Carbonate Reservoir From the North Potwar Basin of Pakistan
RU2492509C2 (en) Method of determining vertical velocity of longitudinal waves in layers of anisotropic medium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200329