Изучение тектонических нарушений доюрского комплекса Западной Сибири методом дифракционной визуализации
Л.И. Давлетова, Р.Ю. Бояркин,
Г.А. Микеров, И.Н. Керусов,
А.И. Хисамутдинова,
Д.Е. Мирошниченко

ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»
В данной работе представлены результаты исследований, целью которых является получение дополнительной информации о тектоническом строении доюрского комплекса на нефтяном месторождении в Западной Сибири, получаемой из сейсмических данных в поле дифрагированных волн.
Доюрский комплекс известен своим сложным строением и большим количеством тектонических нарушений. Дифракционная визуализация является методом обнаружения дифракторов волнового поля, которые представляют собой мелкие трещины, разломы и другие объекты [1]. Основная идея метода заключается в использовании дифракции как дополнительной информации, которая в методе отраженных волн является помехой. Данный метод был использован на данном месторождении впервые. В результате проведенных исследований получены полигоны распространения зон трещиноватости и тектонических нарушений.
Введение
При интерпретации сейсмических данных крайне важной задачей является определение местоположения геологических объектов, представляющих интерес для нефтяников. Сюда входят такие объекты как зоны трещиноватости, тектонические нарушения, разномасштабные неоднородности.
При стандартной интерпретации поля отраженных волн выделение тектонических нарушений производится визуально по наличию признаков разрывов и смещений осей синфазности, а также при помощи анализа специальных атрибутов, таких как когерентность, хаос, спектральная декомпозиция, ант-трекинг и многих других, направленных, как правило, на выделение и прослеживание линий потери или ухудшения корреляции отраженных волн [2].

При интерпретации поля дифрагированных волн производится выявление тектонических нарушений как источника информации, а не ее отсутствия, так как при специальной обработке дифрагированные волны выделяются, а не подавляются/фильтруются, как при стандартной обработке. Рассеянные волны образуются в зонах неоднородности геологической среды с размерами, много меньшими длины падающей волны.

Месторождение расположено в северной части Фроловской мегавпадины Западной Сибири. Нефтеносность месторождения связана с доюрским комплексом (далее — ДЮК), отложениями юрского и мелового возраста, продуктивность которых доказана и на соседних месторождениях.

С целью повышения точности и достоверности локализации зон трещиноватости и тектонических нарушений в доюрском комплексе на месторождении осуществлен новый для региона метод визуализации данных по дифрагированным волнам.
По результатам интерпретации сейсмических данных 3Д-поля отраженных волн рельеф поверхности доюрских отложений на площади исследуемого месторождения сильно изрезан.
Карта поверхности доюрского комплекса по данным сейсморазведки 3Д в поле отраженных волн
Преимущества дифракционной визуализации
Локальные структурные и литологические элементы среды, размерами сравнимые с длиной волны, обычно игнорируются во время обработки данных отраженных волн и определяются только в процессе интерпретации [1]. В данной работе применяется принципиально иной подход: сейсмический отклик от таких мелкомасштабных элементов как раз и содержится в дифрагированных волнах, а значит, позволяет использовать информацию в той области, которую обычно стараются отфильтровать из исходного сейсмического материала.
Сейсмическая рассеянная волна формируется совокупностью отдельных фрагментов отражений от неоднородностей. Отклик сейсмической энергии от зоны концентрации трещин и/или каверн представляет собой суперпозицию волновых сигналов, возникающих в зоне трещиноватости. Это делает возможным обнаружение таких зон, размеры которых сопоставимы или больше длины сейсмической волны. В общем случае эффект рассеивания является частотно-зависимым [3].

Данная особенность применяется в методе гидролокации бокового обзора (далее — ГЛБО). Методика получения атрибутов по данным ГЛБО основана на оценке статистических параметров распределений случайной величины. В данной задаче в роли случайной величины выступает значение обратного рассеяния акустического импульса ГЛБО, а статистическим экспериментом является сам эффект обратного рассеяния на неоднородностях [4].
Дифракция волн происходит на двух типах дифрагирующих объектов: неоднородность, или объект, соизмеримый с длиной волны; а также источник типа «уступ» (рис. 2, слева).
Годографы отраженной и дифрагированной волны в различных системах
наблюдений для модели прямоугольного клина [4].
То есть дифрагированные волны появляются на сейсмограммах, в случае наличия линейных или точечных источников дифрагированных волн в среде. Такими источниками чаще всего являются края протяженных объектов и неоднородности, размеры которых соизмеримы с длиной волны. В большинстве случаев дифрагированные волны считаются помехой, так как не подчиняются закону Снеллиуса, но при специальной обработке, они могут значительно повысить информативность сейсмической съемки при выделении структурных особенностей, которые невозможно увидеть на кубе сейсмических отраженных волн после глубинной миграции.

Основой метода разделения поля на компоненты является различное поведение отраженных и дифрагированных волн на сейсмограммах общей точки изображения в области углов наклона.

Кинематика дифрагированной и отраженной волн различаются, что немаловажно для разделения их по годографам. Для модели прямоугольного клина (рис. 2, слева) годографы отраженной и дифрагированной волны в различных системах наблюдений выглядят таким образом, как представлено на рис. 2 (справа).
В сортировке «общий пункт возбуждения» годограф отраженной волны представляет собой гиперболу с вершиной в точке Xs, тогда как годограф дифрагированной волны — это гипербола в точке с вершиной в точке Xd. Оба годографа совпадают в точке Xb и близки в некоторой окрестности.
Таким образом, в зоне, где интенсивность дифракции сравнима с отражением, годографы обеих волн близки и их разделение затруднено.
В сортировке «общая глубинная точка» (далее — ОГТ) разница между годографами определяется относительным расстоянием между точкой ОГТ и проекцией точки дифракции на линию наблюдения: чем ближе положение ОГТ к точке дифракции, тем меньше разница между годографами. В частности, когда точка ОГТ находится точно над дифрактором, годографы отраженной и дифрагированной волн совпадают, что делает их разделение невозможным.

С кинематической точки зрения сейсмограмма «общего удаления» является наиболее подходящей для разделения волн, так как годограф отраженной волны по форме повторяет геометрию границы, тогда как годограф дифрагированной волны представляет собой гиперболу с вершиной в точке дифракции. На практике существует значительная разница в форме годографов в данной сортировке [1].
Расчет куба рассеянной составляющей
Процесс разделения волнового поля на зеркальную компоненту (соответствующей отраженной волне) и рассеянную компоненту (соответствующей дифрагированной волне) происходит при помощи сборки дирекционных сейсмограмм и фильтрации зеркальной составляющей.
Для разделения волнового поля на зеркальную и рассеянную составляющую используются дирекционные сейсмограммы. Они формируются из трасс, соответствующих лучам (падающий и рассеянный), заключенным в «лучевом конусе», определенном углом раскрытия γ1max. При помощи изменения склонения v1 и азимута v2 из множества «конусов» собирается дирекционная сейсмограмма, на которой сначала располагается зеркальная компонента, на больших наклонениях — рассеянная (рис 3).
Схема сборки дирекционной сейсмограммы
В этом случае сейсмотрассы собираются в сейсмограмму по спирали, так называемым «улиточным» способом. В таком представлении волновое поле постепенно переходит от отраженной составляющей к дифрагированной.

Для исследуемого участка были рассчитаны дирекционные сейсмограммы. Компоненты волнового поля разделены на зеркальную и рассеянную вышеописанным способом. Далее зеркальная и рассеянная компоненты были просуммированы раздельно и, соответственно, получены два куба сейсмических данных.
На рис. 4 показаны разрезы следующих сейсмических данных:
А
дирекционная сейсмограмма до суммирования в области углов наклона
Б
сейсмограмма до суммирования после фильтрации зеркальной компоненты
В
срез куба рассеянной компоненты по инлайну
Г
срез куба зеркальной компоненты по инлайну
После фильтрации зеркальной компоненты и суммирования рассеянной компоненты получен куб рассеянной компоненты, используемый для дальнейшей интерпретации.
Комплексная интерпретация куба тектонических нарушений в интервале доюрского комплекса в полях отраженных и дифрагированных волн
В поле рассеянных волн ДЮКа, в основном, выделяются аномальные объекты, которые имеют пространственный наклон. Однако встречаются и локальные объекты субгоризонтального простирания, не связанные с отражателями в поле отраженных волн (рис. 5).
Разрез куба дифрагированных волн в верхней части ДЮКа
На изучаемом участке признаки нарушений в поле рассеянных волн хорошо коррелируются с результатами, полученными ранее для атрибутов когерентности отраженных волн (Anttracking-а).
На рис. 6 показаны разрезы по инлайну кубов атрибутов сейсмических данных:
1
Амплитуда зеркальной компоненты
2
Амплитуда рассеянной компоненты
3
Когерентность по методу Anttracking-а
На разрезе куба дифрагированных волн (посередине) наблюдаются яркие наклонные оси синфазности, которые характеризуют субвертикальные объекты (тектонические нарушения) – источники дифракции. При сравнительном анализе с разрезами амплитуды зеркальной (отраженной) компоненты и атрибута Anttracking-а отмечается высокое количество совпадений локализации тектонических нарушений на всех трех разрезах.

На горизонтальном срезе -2600 мс куба рассеянных волн представлена характерная волновая картина для верхней части доюрского комплекса (рис. 7).
Горизонтальный срез куба дифрагированных волн на времени -2600 мс с
нанесенными полигонами тектонических нарушений (голубой цвет) и границами сейсмофациальных зон (желтый цвет).
В центре пики рассеянных волн формируют линейные объекты тектонической природы, преимущественно северо-западного направления, однако при продвижении с севера на юг, их азимут меняется с ЗСЗ простирания к ССЗ простиранию. В западной части участка видны субмеридиональные тектонические нарушения.

При наложении на данный срез полигонов тектонических нарушений, которые были проведены по кубу отраженных волн после глубинной миграции, отмечается высокое количество совпадений объектов на кубе дифрагированных волн и полигонов тектонических нарушений (рис. 7). Однако отмечаются и различия, связанные с разной характеристикой нарушений в поле отраженных и дифрагированных волн.
Потенциальным преимуществом поля дифрагированных волн является амплитуда колебания, которая характеризует акустическую контрастность дифрагирующего объекта, в то время как отраженная волна дает только геометрию линии тектонического нарушения.
ИТОГИ
По итогам анализа проведенной работы были сделаны следующие выводы:
  • доказана эффективность метода дифракционной визуализации для обнаружения дифракторов волнового поля, которые представляют собой разномасштабные (в диапазоне спектра колебаний) трещины, разломы и другие геологические объекты;
  • дифрагированные волны обладают дополнительной геологической информативностью при изучении отложений доюрского комплекса Западной Сибири, имеющих сложное гетерогенное и блоковое строение с большим количеством тектонических нарушений;
  • доюрский комплекс на месторождении формирует интенсивный фон рассеянных волн с характерной геометрией и определенным азимутальным направлением;
  • меется потенциал динамической интерпретации дифрагированных волн для получения информации об упругих свойствах зон тектонических нарушений.
ВЫВОДЫ
Тектонические нарушения в поле дифрагированных волн — источник информации не только о геометрии объектов, но и об их акустической контрастности, в отличие от только геометрии разрыва осей синфазности по полю отраженных волн. Совместная интерпретация сейсмических данных дифрагированных и отраженных волн повышает достоверность интерпретации тектонических нарушений в пространстве. Таким образом, авторами предлагается использование метода дифракционной визуализации для повышения точности определения местонахождения перспективных зон, таких как зоны трещиноватости и тектонических нарушений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ланда Е.И. Роль дифракционной компоненты волнового поля при построении сейсмических изображений // Технологии сейсморазведки. 2013. №1. С. 5–31.

2. Левянт В. Б., Керусов И.Н., Хромова И.Ю., Козлов Е.А., Кащеев Д.Е., Колесов В.В., Мармалевский Н.Я. Методические рекомендации по использованию данных сейсморазведки для подсчета запасов углеводородов в условиях карбонатных пород с пористостью трещинно-кавернового типа. Москва: Федеральное агенство по недропользованию, 2010. 250 с.

3. Ампилов Ю.П. Поглощение и рассеяние сейсмических волн в неоднородных средах. Москва: Недра, 1992. 160 с.

4. Ампилов Ю.П., Терехина Я.Е., Токарев М.Ю. Прикладные аспекты сейсмических и гидроакустических исследований на шельфе в различных частотных диапазонах // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т.18. №1. С. 33–49.

5. Landa E., Shiivclinaii V., Gelchinsky B. A method for detection of diffracted waves on common-offset section // Geophysical Prospecting, 1987, issue 35 (4), pp. 359–374. (In Eng.).
Л.И. Давлетова, аспирант МГУ имени М.В. Ломоносова, геофизик 2 категории отдела сопровождения обработки и сейсморазведочных работ управления сейсмических исследований ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»
davletovalidiia@gmail.com

Р.Ю. Бояркин, начальник отдела сопровождения обработки и сейсморазведочных работ управления сейсмических исследований ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

Г.А. Микеров, геофизик отдела сопровождения обработки и сейсморазведочных работ управления сейсмических исследований ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

И.Н. Керусов, к.г.-м.н., начальник управления сейсмических исследований ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

А.И. Хисамутдинова, к.г.-м.н., отдел технологий сейсмических исследований управления сейсмических исследований ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

Д.Е. Мирошниченко, к.ф.-м.н., отдел технологий сейсмических исследований управления сейсмических исследований ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»
Материалы и методы
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
УДК и DOI
Сейсмические данные получены с площади исследования, которая расположена в северной части Фроловской мегавпадины Западной Сибири. Был использован метод диффракционной визуализации
диффракционная визуализация, доюрский комплекс, тектонические нарушения
Л.И. Давлетова, Р.Ю. Бояркин, Г.А. Микеров, И.Н. Керусов, А.И. Хисамутдинова, Д.Е. Мирошниченко. Изучение тектонических нарушений доюрского комплекса Западной Сибири методом дифракционной визуализации // Экспозиция Нефть Газ. 2020. №2. С. 16-19. DOI:10.24411/2076-6785-2020-10079.
20.03.2020
УДК 550.3
DOI:10.24411/2076-6785-2020-10079

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (8552) 92-38-33
Made on
Tilda