Способ прогнозирования структурного плана глубокозалегающего отражающего горизонта осадочного чехла
Использование: при поиске и разведке нефтяных и газовых месторождений. Способ направлен на повышение надежности оценок и снижение затрат. Сущность изобретения: в районе предполагаемого месторождения выполняют полевые геофизические наблюдения: сейсморазведку, гравиметрию, магнитометрию, а также бурение. Для установления количественной связи между геофизическими данными и фактическими данными структурного плана отражающего горизонта выполняют комплексную интерпретацию и производят структурное бурение. Оптимальность варианта оценивают по регрессии или среднеквадратичной невязки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области поиска и разведки полезных ископаемых, в частности к способам обнаружения перспективных объектов геофизическими методами при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ.
Наибольший эффект от применения изобретения, по сравнению с известными способами, достигается при решении задач выявления и детализации нефтегазоперспективных объектов на поисковой и разведочной стадиях геологоразведочного процесса в районах Западной Сибири, характеризующихся наличием толщи многолетне-мерзлых пород (ММП) в верхней части разреза (ВЧР) и аналогичных им по геологическим условиям районах Земного шара. Это обусловлено устойчивостью способа к искажающему влиянию неоднородностей покрывающей толщи на результат прогнозирования структурного плана глубокозалегающего отражающего горизонта (ОГ) осадочного чехла. Базовым методом поиска антиклинальных структур (локальных поднятий ОГ) является сейсморазведка. В условиях Западной Сибири ловушки данного типа являются основным источником прироста запасов нефти и газа. Но эффективность их обнаружения средствами сейсмических исследований на данном этапе геологоразведочных работ недостаточно высока в связи со сложными поверхностными условиями возбуждения волн, обусловленными развитием толщи ММП, которая характеризуется резкой сменой физических (в том числе, скоростных) свойств ВЧР. Присутствие скоростных неоднородностей в ВЧР, т.е. толще пород мощностью десятки - первые сотни метров, приводит к искажению параметров наблюденных волновых полей, затрудняет прослеживание полезных сигналов и снижает геологическую эффективность сейсмических исследований. Особую важность решение проблемы компенсации (исключения) эффектов, связанных с наличием аномальных зон в ВЧР, приобретает при необходимости увеличения глубинности исследований в условиях поиска небольших по размерам объектов. Применяемые в Западной Сибири при производстве стандартных сейсморазведочных работ системы наблюдений MOB ОГТ в большинстве случаев не обеспечивают получение надежной информации о строении ВЧР, так как при их проектировании обычно не соблюдаются условия оптимальной регистрации полезных волн, связанных с ВЧР. Как следствие, неучет высокоскоростных неоднородностей в покрывающей среде приводит к появлению ложных локальных поднятий на структурном плане изучаемого ОГ, снижаются точность и достоверность прогноза структурного плана и растет число непроизводительных скважин в связи с разбуриванием ложных антиклинальных структур. Наиболее близким к изобретению по назначению и совокупности существенных признаков является способ, включающий сейсморазведку, гравиметрию, магнитометрию, структурное бурение, формирование разных по составу наборов полей исходных наблюдений различной природы и/или их трансформаций и прогнозирование на основе полученных данных структурного плана глубокозалегающего ОГ (Бродовой В.В., Никитин А.А. Комплексирование геофизических методов. М., Недра, 1984, с. 78-89). Его характерная особенность заключается в использовании полученных по сейсмическим данным глубин ОГ вдоль линий профилей в качестве эталонного материала для установления количественной связи между этими глубинами и геофизическими полями той или иной природы. Недостатком способа является невысокая точность и достоверность площадного прогноза структурного плана глубокозалегающего ОГ в районах проведения геологоразведочных работ, характеризующихся наличием сложных поверхностных сейсмогеологических условий возбуждения волн, что приводит к увеличению объемов непродуктивного бурения. Задача, стоящая при создании изобретения, состоит в сокращении числа непродуктивных скважин при разбуривании сводов антиклинальных структур, выявленных на глубокозалегающем ОГ осадочного чехла. Технический результат - повышение точности и достоверности прогноза структурного плана глубокозалегающего ОГ осадочного чехла. Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном способе прогнозирования структурного плана глубокозалегающего ОГ, включающем сейсморазведку, гравиметрию, магнитометрию, структурное бурение, формирование разных по составу наборов полей исходных наблюдений различной природы и/или их трансформаций и прогнозирование на основе этих данных структурного плана глубокозалегающего отражающего горизонта, в отличие от известного, для установления количественной связи между геофизическими данными и структурным планом глубокозалегающего отражающего горизонта формируются пространства геофизических характеристик, по методу главных компонент осуществляется переход от пространств геофизических характеристик к пространствам главных компонент и по оптимальной множественной регрессионной зависимости осуществляется пересчет одной или некоторого набора главных компонент в прогнозный структурный план глубокозалегающего отражающего горизонта, оптимальность варианта регрессии определяется по критерию равномерной сходимости прогнозных глубин к глубинам, установленным по бурению, или минимуму их среднеквадратической невязки. Среднеквадратическая невязка равна квадратному корню из среднего квадрата невязок, вычисленного по набору скважин. Кроме того, возможен пересчет в прогнозный структурный план глубокозалегающего отражающего горизонта одной или некоторого набора главных компонент совместно с отдельными улучшающими регрессионную зависимость геофизическими характеристиками. Способ базируется на учете известного факта [Каратаев Г.И., Ватлин Б.П., Захарова Т.Л., 1973. Методика комплексной геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий: Труды ИГиГ СО АН СССР, 19: Новосибирск, Наука, СО, с. 152]: "структуры осадочного чехла в Западной Сибири носят унаследованный характер по отношению к структурам фундамента". Физические основы выбора применяемого комплекса полевых геофизических разведочных методов для решения поставленной задачи и достижения требуемого технического уровня заключаются в следующем. На значительной части районов Западно-Сибирской плиты поверхность доюрского основания сложена эффузивными магнитными образованиями. Эффузивные покровы облекали доюрский фундамент на разных стадиях его развития, заполняя его впадины. В результате на поднятиях фундамента эффузивные покровы значительно тоньше, чем во впадинах. Такой вывод следует из поведения аномального магнитного поля над известными локальными поднятиями. Облекание поверхности фундамента эффузивной толщей в конечном итоге обусловливает корреляцию аномального магнитного поля с поверхностью фундамента. Поверхность доюрского фундамента является гравитирующей поверхностью, т.е. фундамент является возмущающим геологическим фактором для гравитационного и магнитного полей, но дополнительно гравитационное поле несет в себе также информацию о структуре осадочного чехла. Разности полей изохрон между опорными ОГ - временные мощности (подстилающие и накрывающие), несут свободную от аддитивного искажающего фактора покрывающей толщи информацию о временных вариациях целевого ОГ. Ввиду того, что аномальные особенности в геофизических полях различной природы образуются разными геологическими факторами, необходимо усилить в геофизических данных эффект проявления структурного плана изучаемого ОГ и найти оптимальную морфологию последнего в смысле обеспечения критерия равномерной сходимости или минимума среднеквадратичной невязки прогнозных глубин в точках скважин и глубин ОГ, установленных по бурению. Решение этой задачи осуществляется средствами многомерного анализа данных на основе сочетания последовательности методов: главных компонент и множественной регрессии. Сопоставительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа прогнозирования структурного плана глубокозалегающего отражающего горизонта осадочного чехла, показывает соответствие предлагаемого изобретения критерию "новизна". Что касается отличительных признаков предлагаемого способа, то впервые производится уточнение структурного плана глубокого ОГ, спрогнозированного по данным сейсморазведки и бурения, на основе дополнительной информации, содержащейся в данных гравимагнитометрии. Традиционно эти геофизические разведочные методы применяются только для выбора площадей с целью детализации исследований недр нефтегазоперспективных районов способом сейсмической разведки. Поэтому предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Способ реализуется следующей принципиальной последовательностью действий. 1. На площади исследований выполнены полевые работы комплексом геофизических разведочных методов: сейсморазведка и гравимагнитометрия (масштаб съемки 1: 50000 и детальнее). Получены цифровые модели параметров волнового поля, обязательно - изохроны для всех опорных ОГ сейсмического разреза, и параметров гравитационного и магнитного полей. Получены данные структурного бурения не менее чем в 3-х скважинах. 2. Формируется набор геофизических характеристик (исходных полей и/или их трансформаций), в каждой из которых, наряду с другими геологическими факторами, находят отражение элементы структурного плана изучаемого ОГ - геофизическое пространство описания геологических факторов. 3. Используя один из математических методов компонентного анализа многомерных данных - метод главных компонент - осуществляется преобразование геофизического пространства в пространство главных компонент (ГК). Размерность пространства сохраняется, т.к. в дальнейших вычислительных операциях может быть использована любая ГК. 4. Выбирается ГК, которая по своим частотным характеристикам (размерам элементов, определяющих ее вид) адекватна полю изохрон изучаемого ОГ. Далее будем называть ее базовой ГК. 5. На основе регрессионного анализа связей между значениями базовой ГК и значениями глубин ОГ в точках скважин находится уравнение зависимости для пересчета значений базовой ГК в значения глубин ОГ. Если прогнозные значения глубин удовлетворяют критерию равномерной сходимости, т.е. они отличаются от значений по бурению в каждой скважине на величину, не превышающую 0,2% от ориентировочного уровня глубины залегания ОГ, то переходим к п.10. В противном случае, выполняем следующий пункт. 6. С целью уменьшения невязок, полученных в предыдущем пункте, для учета в структурном плане более мелких деталей к базовой ГК добавляют одну из ГК, имеющую более высокочастотный характер (порядковый номер добавочной ГК всегда больше, чем у базовой ГК). Аналогично п.5, на основе этих двух ГК рассчитывают прогнозные глубины. Если результат сопоставления глубин, прогнозных и установленных по бурению, удовлетворяет требованиям критерия равномерной сходимости из п.5, то переходим к п.10. Иначе, выполняем следующий пункт. 7. Для каждого из вариантов структурного плана, полученных в п.5 и п.6, выполняется расчет среднеквадратической невязки прогнозных глубин и установленных по бурению. Минимальная среднеквадратичная невязка и соответствующий ей структурный план фиксируются. При анализе информации второго и следующих геофизических пространств выполняется сравнение минимальной для предыдущих пространств среднеквадратической невязки с минимальной невязкой, зафиксированной для рассматриваемого пространства. Наименьшая из этих невязок и информация, обеспечивающая получение соответствующего ей прогноза структурного плана, фиксируются для дальнейшего сопоставления. 8. Изменяем анализируемое геофизическое пространство - удаляем и/или добавляем отдельные геофизические характеристики, так как содержащаяся в нем информация не является достаточно кондиционной для решения поставленной задачи в смысле требований критерия равномерной сходимости (она или зашумлена, или ее попросту не хватает). Если новое пространство содержит информацию, необходимую для прогноза структурного плана, и не является по составу геофизических характеристик повторением ни одного из предыдущих пространств, то переходим к выполнению п. 3. В противном случае, переходим к следующему пункту. 9. В качестве прогнозного структурного плана выбирается результат из циклического перебора пространств, которому соответствует минимальная среднеквадратическая невязка, зафиксированная в п.7. Если величина достигнутой невязки не превышает пороговое значение, принятое на практике для сейсмогеологических условий конкретного района работ (как правило, для районов применения изобретения в Западной Сибири величина среднеквадратической невязки


- разность полей изохрон между ОГ Б и Г (

- разность полей изохрон между ОГ Б и Нп (

- разность полей изохрон между ОГ Т4 и Б (

- локальные аномалии гравитационного поля (

- локальные аномалии магнитного поля (

3. Методом главных компонент анализируемое геофизическое пространство преобразовано в пространство ГК, число которых равно 6. 4. По своим частотным характеристикам адекватной полю ТОБ оказалась третья ГК. Для набора геофизических характеристик (TОБ;






3. Сформированное геофизическое пространство теперь состоит из пяти геофизических характеристик:





4. Методом главных компонент анализируемое геофизическое пространство преобразовано в пространство ГК, число которых равно пяти. 5. По своим частотным характеристикам адекватной полю ТОБ оказалась третья ГК. Для набора геофизических характеристик (










Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 17.06.2009
Извещение опубликовано: 27.11.2010 БИ: 33/2010
PC4A Государственная регистрация перехода исключительного права без заключения договора
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 24.03.2011 № РП0001336
Лицо(а), исключительное право от которого(ых) переходит без заключения договора:
Дочернее предприятие Российского акционерного общества "Газпром" Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Общество с ограниченной ответственностью «ТюменНИИгипрогаз» (RU)
Адрес для переписки:
ООО "ТюменНИИгипрогаз", Генеральному директору, С.А.Скрылеву, ул. Воровского, 2, г. Тюмень, 625019.
Дата публикации: 10.05.2011