Влияние трещиноватости и пористости горных пород на амплитудный спектр сейсмических трасс применительно к обработке временных разрезов

Актуальность темы. Постепенное истощение запасов углеводородов,
локализованных в структурных ловушках, приводит к необходимости выявления
нестандартных и сложнопостроенных коллекторов. К числу последних относятся,
в том числе, терригенные и карбонатные коллектора, в которых преобладает
трещиноватый тип пористости. На территории Западной Сибири наиболее
эффективным способом изучения данного объема недр является проведение
наземной сейсморазведки. Изучение свойств сейсмического поля с целью
выявления зон, указывающих на способность породы содержать флюиды,
позволит более достоверно прогнозировать локализацию залежей углеводородов
на этапе поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений.
Объектом исследований являются сейсмические волновые поля,
регистрируемые после прохождения через среды, обладающие повышенной
микроструктурной неоднородностью, а именно, содержащие пустоты в виде пор
или трещин.
Степень разработанности темы. Опубликовано большое количество
данных физических экспериментов, посвященных распространению упругих
колебаний в образцах горных пород и демонстрирующих затухание (поглощение)
сигналов. Уже разработаны и продолжают разрабатываться технологические
приёмы выделения зон с повышенным затуханием как следствие
комплексирования скважинных наблюдений, петрофизических исследований и
данных сейсморазведки. Также ведутся различные разработки вариантов
расчетных алгоритмов, описывающих сейсмическое поле в среде с трещинами,
которые, тем не менее, не всегда согласуются с реальными физическими
процессами и нуждаются в уточнении.
Цель исследования заключается в обосновании и проверке применимости
способа математического моделирования сейсмического поля (методики создания
цифровых моделей трещиноватых и пористых сред и алгоритма расчета
сейсмического сигнала), который обеспечивает реально наблюдаемые изменения
спектра сейсмических трасс, прошедших участки горных пород, содержащие
зоны неоднородностей в микроструктуре (поры и трещины).
Алгоритм был создан на основе решения ряда задач конечно-разностным
методом в рамках модели среды со случайно распределенными
неоднородностями. Достижение поставленной цели происходит при помощи
качественного и количественного сравнения данных моделирования с
опубликованными результатами физических экспериментов по изучению
спектральных свойств сигнала при прохождении через образец песчаника, по
моделированию дифракции на одиночной поре и по измерению скоростей
распространения продольной и поперечной волн в пористом образце. На
основании полученных факторов влияния возможно выявление аналогичных зон
в сейсмическом поле путем предлагаемого алгоритма оконной фильтрации на
реальных временных разрезах.
Осуществление запланированного исследования производилось
последовательно, путем решения следующих задач:
1) поиск и параметризация результатов физических экспериментов,
связанных с распространением сейсмических волн;
2) создание геометрии компьютерных моделей, аналогичных
представленным в описании физических опытов, их численная параметризация,
определение оптимальных параметров исходного импульса;
3) проведение расчета сейсмических синтетических трасс конечно-
разностным методом, позволяющим моделировать полное волновое поле в среде,
содержащей произвольную пористость и трещиноватость.
4) сопоставление с опубликованными данными лабораторных исследований,
анализ спектра Фурье, оценка применимости используемого подхода;
5) разработка алгоритмов применения выявленных закономерностей в
изменении спектральных характеристик для обработки реальных временных
сейсмических разрезов с целью обнаружения зон повышенного содержания
микроструктурных неоднородностей в разрезе, связанных с коллекторскими
свойствами пород.
Научная новизна работы