DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций


Разработка и применение методики геологической интерпретации данных дифференциально-нормированного метода электроразведки для поисков месторождений нефти и газа

Иванов Сергей Александрович, 08.06.2009

 

- задача выделения аномалий поляризуемости, связанных с залежами УВ, усложнялась и тем фактором, что иногда (в настоящее время на примере достаточно редких случаев) аномалии ВП могли смещаться в плане по отношению к залежам, а их интенсивность даже в пределах одной изучаемой территории существенно менялась.

В этой связи закономерную актуальность приобретает работа, направленная на повышение достоверности выделения аномалий ВП, геологической информативности метода, разработки приемов и способов геологической интерпретации, основанной на применении ДНМЭ как в сочетании с другими геологическими и геофизическими методами, так и в качестве самостоятельного метода исследований геологического разреза, применяемого для поисков и разведки месторождений УВ.

Цель работы. Повышение эффективности геологической интерпретации данных

Задачи исследований

- обобщить выработанные ранее и разработать новые способы интерпретации данных с учетом особенностей расчета параметров моделей, использующихся при проведении инверсии данных;

- разработать классификацию интерпретационных моделей и выявить их преимущества и недостатки;

- разработать интерпретационный граф для комплексного анализа данных, включающих полевые материалы, параметры и результаты инверсии, априорную информацию;

- разработать методические приемы выявления аномалий ВП, связанных с залежами углеводородов;

- исследовать возможности метода по прогнозированию геологического строения разреза.

Фактический материал и методы исследования. Диссертационная работа основывается на фактических материалах наземных и морских исследований ДНМЭ, полученных Сибирской геофизической научно-производственной компанией (СГНПК) и СГП в 2000-2008 гг. Для выделения аномалий ВП и прогнозирования геологического строения разреза непосредственно автором и под его руководством были подготовлены и проанализированы данные около 20000 п.км наземных и морских наблюдений за период с 2000 г. по 2008 г., а также осуществлен анализ данных прошлых лет по ряду площадей, отработанных по методике наземных и речных наблюдений в 1990-1999  гг.

В качестве основных методов исследования использовались натурные эксперименты, математическое моделирование, статистический анализ, компьютерная обработка и интерпретация экспериментальных и теоретических данных с помощью современных интерактивных программных комплексов.

Защищаемые научные положения

Применение алгоритма разделения суммарного сигнала ДНМЭ (DU) на гальваническую (IPg) и индукционную (EM) составляющие позволяет получить устойчивые характеристики поля ВП (IPg, dIPg, IPint), не зависящие от поляризационных параметров модели, и расширяет возможности использования метода для поисков залежей УВ в условиях разрезов со сложным строением осадочного чехла при дефиците априорной геолого-геофизической информации.

Совместное использование данных характеристик поля ВП и параметров модели Cole-Cole, получаемых, соответственно, на основе вариационных и жестко-параметризованных моделей, повышает надежность выделения и геологического истолкования геоэлектрических аномалий ВП.

Разработанные методические приемы позволяют выявлять аномалии ВП в условиях различно обусловленных фоновых вариаций и осуществлять их разбраковку на характерные и не характерные для залежей УВ.

Комплексирование электроразведки ДНМЭ с другими геофизическими методами на основе использования информации о строении потенциальных ловушек УВ и положении региональных водоупоров (геохимических барьеров) позволяет повысить надежность раздельного прогноза целевых интервалов геологического разреза.

Научная новизна

Разработаны новые виды интерпретационных моделей, позволившие повысить геологическую информативность ДНМЭ. Обоснована классификация моделей по степени параметризации и по возможности и особенностям их использования для геологической интерпретации геоэлектрических параметров.

Впервые исследованы закономерности распределения полей IPg, dIPg и интегральной поляризуемости IPint, и на этой основе разработаны приемы выделения аномалий ВП.

Разработана новая методика геологической интерпретации данных ДНМЭ, позволяющая в условиях сложного геологического строения разреза (с наличием соленосных отложений, трапповых образований, очагов развития многолетне-мерзлых пород, тектонических нарушений, фациальной неоднородности; при изменениях минерализации пластовых вод; с различным сочетанием высоко- и низкопроводящих комплексов осадочных отложений) выявлять и разбраковывать аномалии ВП, выделяя из них связанные с залежами УВ.

На основе исследования возможностей применения электроразведки ДНМ в целях прогнозирования элементов строения геологического разреза показано, что метод является эффективным инструментом для выделения очагов развития многолетнемерзлых пород, залежей газогидратов, разрывных нарушений, прогнозирования карбонатных и глинистых покрышек.

Личный вклад. Разработка методики интерпретации данных ДНМЭ и их интерпретация, разработка алгоритмов работы с данными, исследование особенностей распределения над залежами полей ВП, комплексный анализ геолого-геофизических данных выполнены непосредственно автором или под его руководством.

Разработанная методика является составной частью российского и международных патентов.

Практическая ценность. Методические разработки могут быть использованы при интерпретации морских и наземных данных ДНМЭ в различных геологических условиях (в пределах платформенных областей, впадин и краевых прогибов; с развитой соляной тектоникой и трапповым магматизмом) для поиска УВ в ловушках структурного и неструктурного типов.

Положительным результатом следует считать подтверждение геологического прогноза по результатам бурения более 50 скважин, при этом отрицательные результаты бурения были получены только в четырех. За период с 2000 г. по 2008 г. метод ДНМЭ активно применялся на территории Иркутской, Тюменской, Калининградской, Волгоградской, Ростовской, Саратовской областей, Красноярского, Краснодарского и Ставропольского края, Республики Бурятия, Республики Коми, Республики Казахстан, Республики Татарстан, в Еврейской автономной области, на шельфе Каспийского, Азовского, Балтийского морей, на Обской губе и в настоящее время используется такими крупными геологическими предприятиями Российской Федерации, как ОАО «ЛУКОЙЛ», ОАО «ГАЗПРОМ», ОАО «НК «Роснефть» и МПР РФ.

Апробация работы. Представленные в работе научные и практические результаты докладывались на международных научно-практических конференциях EAGE в г. Геленджике в 2005 г., 2006 г., 2007 г., 2008 г. и в г. Риме в 2008 г., на научно-практической конференции ИрГТУ в 2006 г., в Санкт-Петербургском государственном университете в 2006 г., в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН (г. Новосибирск) в 2005 г., в Институте нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН (г. Новосибирск) в 2007 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 работ, из них 3 работы – в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Диссертация содержит 173 страницы машинописного текста, включая 63 рисунка, 8 таблиц и список литературы из 136 наименований.

Благодарности. Автор выражает благодарность за руководство и помощь в проведении и подготовке исследовательской работы своему научному руководителю, д. г.-м. н., профессору М.М. Мандельбауму и генеральному директору СГНПК, д. г.-м. н. П.Ю. Легейдо; за соучастие в разработке методических приемов геологической интерпретации ДНМЭ к.г.-м.н. С.Ю. Гариной, аспиранту СПбГИ Е.О. Кудрявцевой, д. г.-м. н., профессору О.Ф. Путикову; за предоставленную возможность всесторонней апробации диссертации, обсуждение структуры работы и ценные замечания д. г.-м. н., профессору А.Г. Дмитриеву, д. г.-м. н., профессору Н.О. Кожевникову, д. г.-м. н. М.Л. Верба, д. г.-м. н. А.А. Петрову; за содействие в участии на международных конференциях и в последующих публикациях доктору Паулу Викену; за творческую и благожелательную атмосферу, способствующую работе над диссертацией, а также за совместные обсуждения различных вопросов по разработке и применению метода Е.В. Агеенкову, В.Н. Алаеву, Ю.А. Давыденко, А.А. Ситникову, В.А. Фомицкому; за реализацию идей в программы и написание специализированных макросов И.Ю. Пестереву, П.В. Жугану, М.И. Хайдурову, М.А. Давыденко, Д.П. Анохину, О.Ю. Сбродовской.

Благодарность за пристальное внимание к электроразведке ДНМ и к вопросам ее геологической интерпретации автор выражает Г.Ю. Кобзареву, С.В. Делия, А.В. Чуваеву, В.В. Колесову, Г.М. Тригубовичу, С.В. Поповичу, В.П. Исаеву, Н.П. Пастухову.

Автор благодарит геологический отдел CГНПК за качественную и плодотворную работу, способствующую анализу и обобщению геолого-геофизической информации.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-НОРМИРОВАННОГО МЕТОДА ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

К концу 70-х гг. прошлого века стало ясно, что получение информации только о структурных формах геологического разреза не всегда является надежным критерием для поиска УВ. Это побудило обратиться к поискам УВ посредством наблюдения в геофизических полях эффектов от залежи УВ. Благодаря работам З.Д. Кругловой, Р.С. Сейфуллина и В.С. Моисеева удалось показать, что залежи УВ достаточно надежно отмечаются в поле вызванной поляризации. В настоящее время одним из электроразведочных методов, широко применяемых в нефтепоисковых исследованиях, является

Разработка ДНМЭ выполнялась в Сибирской геофизической партии с начала 80-х годов. Большой вклад в развитие метода внесли В.Н. Алаев, В.П. Бубнов, В.Т. Зюзин, П.Ю. Легейдо, Н.И. Рыхлинский, М.З. Хузин. Широкому внедрению метода в производство способствовали М.М. Мандельбаум, А.А. Трофимук, А.С. Кашек, А.И. Шамаль, Э.А. Кравчук, Б.Л. Рыбьяков.

Сначала основная задача метода виделась разработчиками в изучении «тонких» особенностей строения осадочного чехла, таких как литологическое замещение или выклинивание коллектора, водо- и газонефтяной контакт, погребенные разломы и т.д., и чувствительность к которым у традиционных методов недостаточна.

К 90-м годам, во многом благодаря результатам работ, полученным П.Ю. Легейдо (1990, 1991), произошла смена парадигмы метода, так как выяснилось, что примененные способы изучения полей и, в первую очередь, переходных процессов, могут быть успешно использованы для картирования отклика ВП. В итоге задача разделения полей электромагнитной индукции и вызванной поляризации, являющаяся одной из стержневых в геоэлектрике, нашла естественное разрешение. Ранее, по мнению Дж. Уэйта (1987), ведущего американского специалиста в этом вопросе, она считалась не решаемой принципиально.

Первые работы для оконтуривания месторождений нефти и газа были проведены на Сибирской платформе в конце 80-х. Интерпретация проводилась на качественном уровне по форме кривых регистрируемых дифференциально-нормированных параметров (ДНП). Для снижения влияния латеральных неоднородностей верхней части разреза применялось суммирование параметров, записанных при работе генгрупп с разных сторон приемной установки. В дальнейшем дипольная взаимовстречная установка стала применяться при проведении всех работ по методике наземных наблюдений.

До конца 90-х работы ДНМЭ проводились преимущественно в наземном варианте. Впервые работы в условиях замкнутого пресноводного водоема были проведены в 2000 г. в районе Братского водохранилища. Накопленный опыт в дальнейшем пригодился для производства работ в морской модификации. В 2001 г. проводятся первые работы на льду Обской губы по методике наземных наблюдений, а в 2002 г. – здесь же первые морские работы, при проведении которых была впервые применена многоразносная приемная установка, позволяющая в движении судна накапливать регистрируемый сигнал и использовать регистрируемые и программно формируемые параметры в программе инверсии данных по 3-м разносам одновременно.

В настоящее время в процессе полевых измерений ДНМЭ регистрируются разность потенциалов ?U и конечная разность второго порядка ?2U. Программно формируются следующие ДНП: DU=?U/?U0, D2U= ?2U/?U0, PS(t)= ?2U(t)/?U(t) – при включении тока, P1(t)= ?2U(t)/?U(t), – при выключении тока, P1(0)= ?2U0/?U(0), D?=It-P1, где It=?t(?2U)/ ?t(?U). Индекс 0 соответствует параметрам, полученным на постоянном токе.

Одновременная минимизация ДНП, каждый из которых характеризуется определенным соотношением ВП/электродинамика в процессе решения обратной задачи, позволяет получать геоэлектрические и временные разрезы, и карты, достаточно объективно отражающие характеристики распределения ВП в рамках одномерной горизонтально-слоистой модели, являющиеся основой для проведения дальнейшей геологической интерпретации.