Результаты изучения азимутальной анизотропии геологического разреза по данным многоволнового ВСП одной из скважин Западной Сибири Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 550.834

С.Б. Горшкалев, В.В. Карстен, Е.В. Афонина, П.С. Бекешко ИНГГ СО РАН, Новосибирск

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ АНИЗОТРОПИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПО ДАННЫМ МНОГОВОЛНОВОГО ВСП ОДНОЙ ИЗ СКВАЖИН ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

В работе представлены результаты поляризационного анализа поперечных и обменных волн, а так же основные этапы и результаты обработки данных многоволнового ВСП одной из скважин в Западной Сибири. Азимутальная анизотропия, обнаруженная в большом диапазоне глубин, позволяет прогнозировать направление преимущественной вертикальной трещиноватости коллектора, которая совпадает направлением максимальной проницаемости, что является важным фактором при планировании разработки месторождений. Подтверждением наличия анизотропии в разрезе является результат анализа спектров прямой продольной волны с различных ПВ.

S.B. Gorshkalev, W.V Karsten, E.V Afonina, P.S. Bekeshko

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG)

Acad. Koptyug av. 3, Novosibirsk, 630090, Russian Federation

THE RESULTS OF STUDYING THE GEOLOGICAL SECTION’S AZIMUTHAL ANISOTROPY FROM THE MULTYWAVE VSP DATA FROM ONE OF THE WELLS IN WESTERN SIBERIA

Results of processing the VSP data from one of the wells in the Western Siberia, which are presented in the paper, allow identifying anisotropy of the geological section. The anisotropy discovered at this oilfield makes it possible to predict primary direction of vertical fractures in the collector. This is important in planning the exploitation of deposits, because the primary direction of fractures controls the direction of maximum collector permeability.

В последнее время наблюдается большой интерес к изучению анизотропии горных пород, экспериментально обнаруженной во многих районах. Использование многоволновых методов позволяет однозначно определять азимутально-анизотропные интервалы разреза, связанные с направленной трещиноватостью, и, таким образом, прогнозировать направление максимальной проницаемости коллектора. В докладе представлены результаты обработки данных ВСП одной из скважин в Западной Сибири, по которым был проведен поляризационный анализ и были сделаны выводы о параметрах анизотропии разреза и о ее причинах.

На этой скважине при воздействии со всех ПВ регистрируется прямая поперечная волна, обладающая сложной поляризацией и имеющая составляющие вектора смещения на тангенциальной у-компоненте, перпендикулярной лучевой плоскости. Этот факт однозначно свидетельствует об азимутальной анизотропии верхней части разреза на глубинах до 100-150 м. Однако, определение параметров этой анизотропии становится невозможным из-за больших выносов ПВ от устья скважины, и такой анализ не проводился.

В интервале глубин 800-1400 м был проведён поляризационный анализ прямой поперечной волны с ПВ 1, результаты которого приводятся на рис. 1. На глубинах до 1100 м наблюдается устойчивое разделение быстрой Б1 и медленной Б2 поперечных волн, временной сдвиг между которыми закономерно растёт от 6 мс на глубине 800 м до 13 мс на глубине 1100 м. Поляризация волны Б1 имеет азимут 160°. На больших глубинах и поляризация, и временные сдвиги определяются неустойчиво, что связано с уменьшением соотношения сигнал/помеха, усилением влияния интерференции с обменной волной и проявлением нестабильности возбуждения поперечной волны.

Рис. 1. ПВ 1, S-волны. Результат разделения быстрой и медленной поперечных

волн и временной сдвиг между ними

Обменные волны, как нисходящие, так и восходящие, при воздействиях с многих ПВ, также имеют интенсивную У-компоненту, что свидетельствует об азимутальной анизотропии разреза, вскрытого скважиной. Был проведён поляризационный анализ наиболее интенсивных отражённых и падающих обменных волн, образовавшихся на горизонте 1б, при воздействии с ПВ 4.

Результаты поляризационного анализа нисходящей обменной волны представлены на рис. 2. Задержка между РБ1 и РБ2 растёт с увеличением глубины от 0 до 6 мс, и вектор смещения быстрой волны также имеет азимут 165°. Для анализа целевого интервала была проведена компенсация влияния анизотропии вышележащей толщи на глубине 2400 м, заключающаяся в выравнивании времён прихода волн РБ1 и РБ2 на этой глубине.

Результаты поляризационного анализа нисходящей обменной волны после компенсации представлены на рис. 3. Задержка между PS1 и PS2 растёт в интервале глубин от 2400 до 2700 мс и достигает 2 мс, а вектор смещения быстрой волны также имеет азимут 165°. Полученные результаты показывают, что направление выноса ПВ 4 наиболее сильно отклоняется от плоскостей симметрии азимутально-анизотропной среды, и максимальная разница скоростей поперечных волн должна в этом случае наблюдаться на вертикали.

Рис. 2. ПВ 4. Результат разделения быстрой и медленной падающих обменных

волн и временной сдвиг между ними

Рис. 3. ПВ 4. Результат разделения быстрой и медленной падающих обменных волн после компенсации анизотропии на глубине 2400 м, и временной сдвиг

между ними

Таким образом, результаты поляризационного анализа, проведённого по двум ПВ, показывают, что азимутальная анизотропия обнаруживается в большом диапазоне глубин, причём азимут поляризации быстрой волны остаётся постоянным (рис. 4). Такая анизотропия может быть вызвана наличием

преимущественного направления субвертикальной трещиноватости или ориентации вытянутых зёрен песчаника.

Ориентация зёрен возможна в условиях осадконакопления при наличии течения, либо может быть вызвана переупаковкой зёрен при горизонтальном тектоническом напряжении. Независимо от причины азимутальной анизотропии,

500

-500

-1000

-500

направление поляризации быстрой поперечной волны будет совпадать с направлением максимальной проницаемости коллектора.

Следует отметить, что большой вынос ПВ, составляющий 1004 м, приводит к заметному отклонению лучей нисходящих обменных волн от вертикали, и это вызывает уменьшение реальной разности длины пробега обменных волн в соответствующих точках наблюдения по сравнению с разностью их глубин. Кроме того, разность скоростей поперечных волн будет уменьшаться по мере отклонения лучей от вертикали. Таки образом, полученные данные позволяют сделать предположение об уменьшении степени анизотропии с глубиной, но её наличие в интервалах анализа не вызывает сомнений.

Подтверждением наличия анизотропии в интервале 2400-2700 м является результат анализа спектров прямой продольной волны с ПВ 1 и ПВ 2. на рисунке 5 приведены спектры прямой продольной волны с ПВ 1. Заметно существенное падение высокочастотной составляющей спектра при пересечении газовой залежи. В то же время анализ спектров этой волны по данным ПВ 2, вынесенном в ортогональном направлении, показывает существенно меньшее поглощение высоких частот.

ПЕ 3

пв 8

Г 1В<

V 1В

С КВс -г <а

П 32 \ ПР 4

1В*

т ПЕ »6

500

1000

1500 м

Рис. 4. Направление поляризации быстрой волны, определённое по данным с ПВ 1 и ПВ 4

Рис. 5.Сравнение амплитудночастотных спектров падающей продольной волны на ПВ 1 и ПВ 2

48235348232353484853

Направление прогнозируемой вертикальной трещиноватости совпадает с азимутом ПВ 2 и перпендикулярен азимуту ПВ 1. Соответственно, вектор смещения продольной волны с ПВ 1 пересекает плоскости трещин, а с ПВ 2 совпадает с этими плоскостями. В таком случае максимальное поглощение должно наблюдаться а азимуте ПВ 1, что и подтверждается результатами обработки.

В работе продемонстрирована эффективность применения комплекса Р и РБ-волн, которая заключается в повышении детальности расчленения геологического разреза и позволяет однозначно определять анизотропию разреза. Независимо от причины азимутальной анизотропии, направление поляризации быстрой поперечной волны будет совпадать с направлением максимальной проницаемости коллектора, что является важным фактором при планировании разработки месторождений.

© С.Б. Горшкалев, В.В. Карстен, Е.В. Афонина, П.С. Бекешко, 2011