Реферат: Математическое моделирование в сейсморазведке

Реферат: Математическое моделирование в сейсморазведке

Введение

Метод математического моделирования получил распространение в сейсморазведке примерно с середины 60-х годов. Использование синтетичес­ких сейсмограмм (СС), являвшихся результатом решения одномерной динамической задачи, имело следующий цели:

·     анализ процесса формирования поля отраженных волн в тонкослоистой среде;

·     оценку роли многократных волн в этом поле;

·     определение сейсмических эффектов, обусловленных изменением литологии или углеводородосодержания и др.

В целом это позволило получить важные для практики интерпретации выводы о том, какие особенности и признаки нужно искать на реальной сейсмозаписи при изучении того или иного геологического объекта.

Переход к двумерному сейсмическому моделированию, т. е. к исполь­зованию синтетических временных разрезов (СВР), означал не просто увеличение количества синтезируемых трасс, а качественно новый уровень реализации метода моделирования. Речь идет об открывшейся возмож­ности применения математического моделирования непосредственно в процессе интерпретации данных сейсмических наблюдений

К началу 80-х годов сложилась следующая классификация видов сейсмомоделирования.

1.    Структурное моделирование. Обычно такое моделирование осуществ­ляется путем прослеживания лучей, что позволяет воспроизвести истинный путь сейсмических волн при пересечении границ напластований, установить точную связь между временем и глубиной и понять причины своеобразного отображения определенных структурных форм на временном разрезе. С по­мощью структурного моделирования могут производиться оценка и учет влияния вышележащих толщ на кинематику сейсмических волн в интересую­щем (перспективном) диапазоне времен или глубин при решении страти­графических задач.

2.    Стратиграфическое моделирование. Первоначально применялось с целью получить оценку влияния залежей нефти и газа, выклинивающихся слоев, зон литолого-фациального замещения и других неоднородностей на такие характеристики сейсмической записи, как изменение амплитуд, искажение вышезалегающих горизонтов, изменение полярности, понижение скорости, наличие и расположение дифрагированных волн. Структурные формы здесь менее важны, а упругие параметры горных пород, наоборот, являются очень важными и решающими. В последнее время стратиграфическое моделирование успешно применяется для обнаружения и подтверждения залежей углеводородов, определения литологии пород, связанных с этими залежами, границ распространения залежей и др.

3.    Моделирование сейсмических скоростей. Вначале такое моделирова­ние получило распространение в связи с необходимостью оценки влияния кривизны отражающих и промежуточных границ и локальных неоднородностей на поле сейсмических скоростей или, другими словами, для анализа отклонений параметра VОГТ реальных скоростей в среде. Впоследствии были осуществлены удачные опыты использования этого вида моделирова­ния в качестве основы в методах решения обратных кинематических задач для многослойных сред с криволинейными границами раздела и с градиен­тами скоростей в слоях.

Кроме того, двумерное сейсмомоделирование стало эффективно исполь­зоваться и на этапе обработки сейсмической информации для решения таких задач, как:

·     расчет статических и кинематических поправок в условиях неоднородностей в верхней части разреза,

·     тестирование новых программно-алгоритмических средств,

·     синтез оптимальных графов обработки.

Раздел 1.1.  Системный анализ проблемы интерпретации данных сейсмических наблюдений

В соответствии с методологическим принципом системного подхода представим объект нашего изучения (процесс интерпретации данных сей­смических наблюдений) в виде целостной системы взаимодействующих эле­ментов (верхняя часть рис. 1, а).

Будем называть интерпретацией данных сейсмических наблюдений про­цесс построения сейсмогеологической модели, которая не противоречит имеющейся априорной информации (наблюденному волновому полю, данным промысловой геофизики, геологической информации) и опыту гео­физика-интерпретатора. Из этого определения следует несколько важных методологических выводов:

1)    процесс интерпретации является целенаправленным и поэтому должен быть управляемым;

2)    в процессе интерпретации необходимо сопоставлять имеющуюся в данный момент сейсмогеологическую модель с априорными данными (в первую очередь с наблюденным волновым полем) на предмет анализа их противоречивости и нахождения способов ее устранения;

3)    ввиду невозможности непосредственного сопоставления таких разно­родных объектов, как сейсмогеологическая модель и наблюденное волно­вое поле, в процессе интерпретации необходимо решать прямую задачу, т.е. вычислять волновое поле по сейсмогеологической модели.

Таким обра­зом, математическое моделирование становится неотъемлемой частью технологии интерпретации.

Конкретизируя схему рис. 1, а, получаем схему интерпретации данных сейсморазведки на основе математического моделирования, представлен­ную на рис. 1, б. Она включает операции шести уровней.

I уровень – получение исходной информации в результате геофизи­ческих измерений и сбора априорных геологических данных.

II уровень – обработка и анализ указанной информации с различ­ными целями. Полевые данные сейсморазведки обрабатываются в целях получения

-   годографов;

§  горизонтальных спектров скоростей или графи­ков VОГТ;

-   окончатель­ного временного разреза, который должен содержать минимум помех и искажений и максимум объективной информации о строении среды.

Данные промысловой геофизики обрабатываются главным образом для получения эффективной по сейсми­ческим критериям одномерной сейсмической модели. Наконец, важнейшую роль, определяющую впоследствии все решения геофизика-интерпретатора, играет предварительно выработанная гипотеза о строении разреза, не про­тиворечащая имеющимся геологическим представлениям.

III уровень состоит в создании исходной для итеративного процес­са интерпретации двумерной сейсмогеологической модели или модели нулевого приближения. Эта операция в принципе неформальна и требует максимального использования всей доступной информации I и II уровней. На этом же уровне производится выбор импульса, моделирующего сейсми­ческий сигнал (моделирование сейсмического сигнала).

На IV уровне для получения модельных аналогов промежуточных и окончательных результатов обработки полевых данных сейсморазведки решаются прямые задачи сейсморазведки.

V уровень – операции сравнения промежуточных и окончательных результатов обработки с их модельными аналогами, имеющие целью коли­чественную оценку сходства между ними.

VI уровень в рассматриваемой схеме представляют процессы принятий по коррекции параметров в общем случае всех операций уровней II–V. В частности, при наименее "глубокой" обратной связи корректируются параметры сейсмомоделирования, т. е. сейсмогеологическая модель и модель импульса падающей волны. Исходными данными для принятия таких решении являются оценки сходства ("рассогласования"), полу­чаемые на уровне V.

Раздел 1.2.  Теоретические вопросы автоматизированной интерпретации данных сейсморазведки

Таблица 1. Влияние параметров двумерного сейсмомоделирования
на характеристики отражений

Предметом нашего рассмотрения являются волновые поля, образую­щиеся в многослойных средах в случае применения источника, возбуж­дающего преимущественно продольные волны, наблюдения отраженных волн при достаточно малых углах падения на границы раздела и регистра­ции только вертикальных компонент смещения. При моделировании таких волновых полей достаточно задавать в слоях модели следующие пара­метры: скорость продольных волн Vp, плотность s и коэффициент погло­щения продольных волн ap. Поле продольных отраженных волн будет определяться в этом случае только данными параметрами, а распределение параметров поперечных волн не будет играть существенной роли. Вслед­ствие допущения о малых углах падения волны на границы раздела анизо­тропия скоростей также не учитывается.

В большинстве случаев для построения двумерных моделей использует­ся информация двух видов: высокоточная, но разреженная по площади геолого-геофизическая информация по разведочным скважинам и менее точная, но существенно более плотная сейсмическая информация между скважинами. Первая позволяет получить достоверные оценки физических свойств разреза в отдельных точках, т. е. построить одномерные модели. С помощью второй информации осуществляется переход к двумерным моделям.

Раздел 2.1.  Построение одномерных моделей

Исходная информация, т. е. значения детальных скоростей и плотностей, для построения одномерных тонкослоистых моделей может быть получена несколькими способами:

1.    По данным акустического (АК), гамма-гамма (ГГК) или гравита­ционного каротажей после соответствующей их обработки; обработка АК обычно включает процедуры вычисления скоростей с учетом кавернометрии, коррекции полученных скоростей по сейсмическому каротажу (СК), осреднения и др.; ГГК дает сразу плотность, поэтому обработка его заключается только в осреднении.

2.    При отсутствии АК или ГГК, а также при низком их качестве акусти­ческие свойства разреза прогнозируются с использованием других широко рас­пространенных промыслово-геофизических характеристик: кажущегося сопротивления (rk), интенсивности первичного (ГК) и вторичного (НГК) гамма-излучения и др.

3.    Для приближенного задания акустических параметров тонких слоев иногда используются нормальные или обобщенные зависимости скорости и плотности от глубины для пород различной литологии.

Кроме того, информация о детальном распределении скоростей и плот­ностей в разрезе может быть получена по данным изучения керна, однако эти данные следует использовать только в тех случаях, если измерения про­водились в условиях, близких к пластовым.

Из перечисленных способов предпочтение следует отдать использованию данных АК и ГГК.

Осреднение данных АК и ГГК

Большое количество данных АК, накоп­ленное к настоящему времени, подт­верждает представления о тонкослоистой структуре реального скорост­ного разреза. Практически все осадочные породы, за редким иск­лючением (чистая соль, лед), имеют тонкослоистую структуру с той или иной степенью скоростной дифференциации.

Исходные непрерывные скоростные и плотностные разрезы, характеризующиеся высокой детальностью, не могут быть приняты в качестве одномерных моделей, по которым в дальнейшем предстоит построить двумерную модель. Тем или иным спосо­бом производится их осреднение и построение максимально упрощенной од­нородно-слоистой (или тонкослоистой) модели среды. Такая модель представляется в виде серии тонких однородных пластов, разделенных гра­ницами первого рода. При построении тонкослоистых моделей предпола­гается, что акустическая неоднородность, обусловленная внутренней измен­чивостью пород пласта, незначительна по сравнению с межпластовой акусти­ческой неоднородностью, связанной с изменением литологии или типа насыщения.

Способ осреднения с порогом. Применение его позволяет получить тонкослоистую модель в виде серии однородных слоев большей мощности по сравнению с исходным разрезом. Все границы в модели представляются границами первого рода. Сущ­ность алгоритма осреднения в данном способе заключается в том, что по заданным DV – величине значимой скоростной дифференциации и Dqmin – минимальной временной мощности слоев из разреза исключаются тонкие слои, время пробега в которых dti < Dqmin, объединяются слои с номера­ми i и i-1, если разница скоростей в них удовлетворяет условию

|Vi – Vi–1| £ DV

Значение скорости в объединенном слое вычисляется как среднее из Vi и Vi-1. Пороговое значение скачка скорости DV может быть различным для разных частей разреза.

Изменяя DV, можно менять число слоев в модели N, так как оно тем меньше, чем больше DV. Это может быть использовано для автоматическо­го поиска моделей с числом слоев, находящихся в заданных пределах Nmin – Nmax.

Раздел 2.2.  Построение двумерных моделей

Рассмотрим методику построения двумерных сейсмогеологических мо­делей, представляющих собой комбинацию толстослоистых толщ (покры­вающей и подстилающей) и собственно моделируемого интервала в виде совокупности тонких слоев. Чтобы условия интерференции волн на верх­ней и нижней границах моделируемого интервала не отличались от реаль­ных, необходимо этот интервал расширить вверх и вниз на величину не менее l (длина волны). Пример комбинированной модели представлен на рис. 8, д.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5