В решении задач по строительству материально-технической базы коммунизма большую роль играют поиски и разведка полезных ископаемых. Одним из ведущих поисковых методов является сейсморазведка. Геологическая результативность сейсморазведки зависит от степени изученности скоростпой характеристики разреза. Без знания скоростей распрострапепия упругих волн невозможна пи геометрическая, пи дипамическая интерпретация сейсморазведочных данных, давно как и их геологическое истолкование. Сведения о скоростях используются при анализе экспериментальных сейсмограмм, построении сейсмических границ и установлении их геологической приуроченности. На предварительном знании скоростпого разреза базируются построение и использование сиптетических (теоретических) сейсмограмм. Кроме того, данные о скоростях в реальных средах можно использовать при решении мпогих специальных геологических и геофизических задач. К числу таких задач относятся изучение состава глубинпых слоев земной коры, картирование зон выклинивания и фациального замещения слоев, изучение современного регионального тектопического плапа и особенностей тектогенеза, поиски локальных подпятий, выявлепие зон трещиноватости и повышенной пористости отложений, прямые поиски пефтяпых и газовых месторождений и др. Возможность использования сведений о скоростях при решении упомянутых задач вытекает из известных зависимостей скорости от геологических факторов и связи скорости с другими физическими свойствами. В настоящей книге обобщены способы определения скорости в сейсморазведке. Особое внимание уделено способам, осповапным па интерпретации сейсмозаписсй, наблюдаемых на земной поверхности с помощью метода отраженных волн. Автор выражает глубокую благодарность профессору Л. А. Рябинкииу за ценные советы и критические замечания, которые были учтены при подготовке рукописи к изданию.

Необходимость написания монографии “Морская сейсморазведка" определяется как возрастающим интересом к запасам Мирового океана и особенно шельфа морей, так и прогрессом в области технических средств, методики и технологии работ, а также способов обработки и интерпретации сейсмических материалов. В последнее время издано очень мало литературы на русском языке по сейсморазведочным работам, в частности монография, посвященная морской сейсморазведке методом преломленных волн, вышла в 1984 г. Сейсморазведку можно определить как самостоятельную научную дисциплину: геофизический метод изучения акустических свойств среды с помошью распространения упругих волн для прогнозирования ее геологического строения и месторождений полезных ископаемых. Объект ее исследования - геологическая среда; в качестве метода используется распространение упругих волн, а предметом изучения являются акустические свойства геологической среды. Результатом сейсмических работ должны быть детальные сведения об акустических свойствах изучаемого геологического разреза. В свою очередь, акустические свойства связаны с составом и условиями осадконакопления отложений и образования пород, что является основой для геологической интерпретации сейсмических результатов - прогнозирования геологического строения изучаемой территории и месторождений полезных ископаемых (нефти, газа, угля, руды и т.п.) и проведения инженерно-гидрогеологических изысканий. В основе проведения сейсмических работ (полевых наблюдений, обработки получаемых материалов и интерпретации результатов) лежит физическое представление о волновой картине, возникающей в некоторой акустической среде при возбуждении в ней упругих волн. Хотя геологическая среда, как правило, очень сложная - неоднородная и анизотропная, се можно с различной степенью приближения представить в виде упрощенных акустических моделей, волновую картину в которых можно описать простыми физическими законами.

Справочник является самостоятельным томом серии «Справочник геофизика». Первый справочник этой серии «Физические свойства горных пород и полезных ископаемых» (петрофизика) вышел в свет в 1976 г., справочник «Разведочная ядерная геофизика» — в 1977 г., «Скважинная ядерная геофизика» — в 1978 г., «Электроразведка» и «Магниторазведка» — в 1980 г. В данном справочнике содержатся сведения о физике и кинематике сейсмических волн. Описаны аппаратура, методика работ, обработка и интерпретация сейсморазведочных данных. Рассмотрены применение сейсморазведки при решении геологических задач, организация и планирование работ. Справочник предназначен для широкого круга геофизиков и геологов и может быть полезен преподавателям и студентам высших учебных заведений геофизических, геологических, нефтяных и горных специальностей. Табл. 78, ил. 224, список лит. — 116 назв.

Дизъюнктивные дислокации (ДД) осадочной толщи и фундамента являются важнейшими компонентами геологических разрезов, влияющими как на формирование ловушек нефти и газа, так и на распределение емкостных свойств природных резервуаров. Эта их роль при проведении геологоразведочных работ (ГРР) по достоинству оценивалась и ранее. Однако именно в последние годы актуальность и практическая значимость проблемы выявления и картирования дизъюнктивов разных рангов и масштабов - от макроразломов регионального уровня до микронарущений, смыкающихся с трещиноватостью отложений, - существенно возросла, что обусловлено следующими основными причинами. В последние 10 лет произошел перенос центра тяжести ГРР на этапы доразведки и эксплуатации месторождений, а также существенно увеличилось количество различного рода неструктурных ловушек, обязанных своим генезисом преимущественному развитию в нефтегазоносных комплексах ДД. Важнейшими задачами на этих этапах становится определение влияния ДД на распределение емкостных характеристик коллекторских толщ, их экранирующей или проводящей роли, выявление зон АВПД и напряженного состояния разреза и т.п. В общемировых балансовых запасах нефти и газа все в большей степени начинают преобладать неантиклинальные ловушки УВ, среди которых значительное место принадлежит комплексным структурно-тектоническим, литолого-тектоническим и тектонически экранированным ловушкам более сложного типа. Тем самым, надежное картирование ДД при построении детальных геологических моделей месторождений становится необходимым условием их успешной разведки и эксплуатации. Существующие в настоящее время методы геологической интерпретации геофизических данных, так называемые геодинамические методы (сейсмо- и секвентстратиграфия, структурно-формационная интерпретация), основываются на опережающем изучении генезиса изучаемого разреза. Геодинамические модели месторождений УВ в принципе не могут быть построены без учета формирующего их тектогенеза, без выявления и картирования соответствующих дислокаций разреза. В геологической науке уже давно существуют проверенные практикой методики по типизации и по построению детальной иерархической классификации дизъюнктивов [Геологические тела..., 1986; Забродин, 1981]. Изучены соотношения различных видов дислокаций слоистых структур осадочного чехла (дизъюнктивных, пликативных, инъективных). Разработаны разнообразные методы палеореконструкций, обеспечивающие получение сингенетических разрезов и последующий переход к палеофациальному анализу. В области интерпретации геофизических - сейсмических, электроразведочных и гра-виразведочных данных, напротив, фактически отсутствуют достаточная и геологически обоснованная систематизация и регламентация приемов и методик выделения, трассирования и картирования ДД. До настоящего времени существуют принципиальные противоречия между геофизиками, прежде всего сейсмиками, выделяющими обычно значительное количество нарущений, и геологами-разработчиками месторождений, для которых такое выделение крайне осложняет оценку промышленных запасов залежей и последующее проектирование разработки и часто представляется мало обоснованным.

Проблема учета неоднородностей верхней части разреза (ВЧР) при обработке сейсморазведочных данных общеизвестна и является частью общей задачи определения параметров среды по характеристикам отраженных сигналов в условиях переменных по горизонтали скоростей распространения упругих колебаний. Теоретическими и экспериментальными исследованиями показано, что качество, надежность и достоверность результирующих временных и глубинных разрезов в значительной степени определяются тем, насколько правильно и обоснованно были рассчитаны введенные в исходные записи временные поправки за верхнюю часть разреза и поверхностный рельеф. В первую очередь это относится к районам со сложными приповерхностными условиями, характеризующимися наличием многолетнемерзлых пород, чередующихся с зонами растепления, конусов выноса, сыпучих песков и других неблагоприятных факторов. Поскольку данные о ВЧР при разведке глубоких границ не имеют обычно самостоятельной разведочной ценности, изучению поверхностных отложений при сейсморазведочных работах уделяется, как правило, неоправданно мало внимания. Развитие способов автоматического определения и коррекции статических поправок при обработке сейсмических данных привело к существенному сокращению, а нередко исключению специальных работ по изучению ВЧР. Так как возможности выявления и учета поверхностных неоднородностей по материалам основной съемки вследствие возникающих неоднозначностей имеют принципиальные ограничения, результатом экономии на проведении исследований ВЧР во многих районах являются недопустимые ошибки в определении глубины отражающих границ, скоростных характеристик слоев, искажения динамических параметров, иногда и невозможность выделения отраженных сигналов. Определение и коррекция статических поправок были и остаются одними из основных процедур обработки сейсмических материалов в методе отраженных волн. Многообразие типов строения ВЧР привело к разработке большого количества модификаций способов изучения распределения скоростей в поверхностных отложениях, необходимого для определения первичных поправок до уровня приведения.

Большая часть содержащегося в книге материала появилась в виде записей лекций для магистерского курса вначале по нефтяной сейсморазведке в Оксфордском университете и затем по разведочной геофизике в Имперском колледже Лондонского университета. Основной контингент слушателей этих курсов составляют вчерашние студенты-геологи, физики, математики, инженеры, геофизики или других естественно-научных специальностей, которые работают в различных компаниях, занимающихся разведкой углеводородного или минерального сырья. Математическая подготовка слушателей всегда была неоднородной. По этой причине в данной книге математическое содержание сведено к минимуму. Тем не менее предполагается, что читатель знаком с основными принципами дифференциального и интегрального исчислений, рядами Фурье и основами матричной алгебры, включая понятия собственных значений, собственных векторов и диагонализации. Мы вполне отдаем себе отчет в том, что некоторые из рассматриваемых здесь вопросов освещены также и в других прекрасных книгах, причем нередко на значительно более строгом уровне. Взяться за написание этой книги нас побудила уверенность в том, что практические советы и указания всегда в дефиците. Предполагается, что читатель имеет доступ к вычислительной системе (и соответствующему математическому обеспечению), и вопрос состоит в том, как с максимальной пользой ее эксплуатировать. Глава 1 кратко знакомит читателя с вычислительной техникой, обычно используемой при промышленной обработке сейсмических данных. В гл. 2 приводятся теоретические основы для гл. 3, посвященной более практическим вопросам. Здесь можно заметить почти полное отсутствие символов интегралов по сравнению с обозначениями сумм. Поскольку на практике все вычисления выполняются на цифровых вычислительных машинах, основное внимание уделено дискретному преобразованию Фурье. В гл. 3 и 4 описываются решения задач, которые в любом сейсмическом центре по обработке данных приходится ежедневно решать множество раз. Мы признательны компаниям Merlin Profilers Ltd и Ensign Geophysics Ltd, предоставившим нам свои вычислительные системы, программы и средства машинной графики, а также компаниям ARCO я Merlin Profilers Lid, давшим разрешение на публикацию материалов, использованных в этих главах. В гл. 5 мы попытались представить на возможно более простом уровне теорию геофизических обратных задач. Вычислительные системы на базе малых и универсальных ЭВМ обычно имеют в составе библиотеки подпрограмм все необходимые модули для выполнения любых описанных в этой главе процедур. Исключение могут составлять лишь некоторые алгоритмы томографии. Многие студенты и коллеги помогали нам в работе над книгой либо непосредственно, либо оказывая косвенное влияние. Всем им мы весьма благодарны. Однако особенную признательность хотелось бы выразить А. Горски за его большую помощь в обсуждении двумерных спектральных методов (гл. 2 и 3); С. Смиту за его вклад в разд. 3.6; Г. Паркесу за участие в подготовке гл. 4; М. Ористег-лио, Ш. Стейнсби, М. Ловриджу и А. Мейсону за некоторые идеи, включенные в гл. 5; П. Беннету и Э. Райту за чтение корректуры и полезные замечания; компании Ensign Geophysics Ltd, разрешившей Дж. Мейкину завершить работу над рукописью, и членам наших семей, которые мирились с нервозной обстановкой, вызываемой литературными амбициями авторов.

Обработка геофизической информации — важнейший этап ана‘ лиза экспериментальных данных всех методов разведочной геофизики. Основой получения геофизической информации (геофизических данных) являются измерения. Измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. В разведочной геофизике предметом измерения являются физические свойства горных пород и физические поля, создаваемые горными породами. Техническими средствами их измерения служат аналоговые и цифровые приборы. Результат измерения представляет собой число, выраженное в соответствующих физических единицах измерения. Это число — элемент измерительной информации. Иначе говоря, геофизическая информация — это измерительная информация, доставляющая количественные сведения о каком-либо физическом свойстве, физическом поле или явлении геологической среды, геологического объекта. Объем геофизической информации непрерывно растет, что определяется как увеличением объемов геофизических работ, так и повсеместным переходом на цифровую регистрацию физических полей. Этот переход обусловлен преимуществами цифровой аппаратуры по сравнению с аналоговой, основные из которых: 1) высокая точность и быстродействие; 2) возможность выдачи результатов измерений непосредственно в ЭВМ; 3) безошибочный перенос дискретных сигналов из одних запоминающих устройств в другие и передача информации на большие расстояния; 4) многократное усиление и воспроизведение дискретных сигналов без потери информации; 5) способность работать в системах автоматического контроля и управления. Цель обработки геофизических данных — извлечение полезной информации из результатов измерений (наблюдений) отдельных геофизических методов и их комплексов. В отличие от первичной обработки исходных данных, включающей определение координат точек наблюдений, введение различных поправок (в частности, уравнивание опорной сети в гравиразведке), увязку наблюдений по площади съемки, обработка исправленных данных (перед проведением количественной интерпретации) решает задачи преобразования, фильтрации и анализа с целью подавления помех, выделения и разделения полезных сигналов (аномалий). Количественная интерпретация выделенных путем обработки сигналов сводится к количественной оценке геометрических и физических параметров источников аномалий. Если методика и методы количественной интерпретации геофизических аномалий существенно зависят от регистрируемого физического поля.

Настоящая работа является учебным пособием для практических работ по курсу «Интерпретация результатов геофизических исследований скважин» по специальностям «Геофизические методы поисков и разведки» и «Геология нефти и газа». Некоторые материалы, изложенные в практикуме, могут представлять интерес также для работников интерпретационной службы производственных и научно-исследовательских организаций. Пособие не претендует на полное изложение курса интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС); оно посвящено главным образом детальному изучению разрезов нефтяных и газовых скважин. Особое внимание уделяется вопросам количественной интерпретации данных отдельных геофизических методов стандартного комплекса, применяемого в данное время в нефтяной и газовой промышленности. Помимо методов стандартного комплекса ГИС, в пособии приведены способы обработки и интерпретации, а также возможности использования некоторых современных методов исследования скважин.

Приведены сведения об основных приемах индивидуальной и комплексной интерпретации результатов различных методов геофизических исследований скважин на стадиях разведки, подсчета запасов, проектирования и контроля за разработкой нефтяных и газовых месторождений. Описаны автоматизированные системы обработки и интерпретации данных ГИС. Рассмотрены вопросы оценки погрешностей результатов-измерений и интерпретации.

Для геофизиков, специалистов в области промысловой геологии, бурения скважин и проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений

Проблемы, связанные с изучением нефтяных залежей, приуроченных к карбонатным коллекторам, в настоящее время уже не являются совершенно новыми [1,6,9,12, 37, 46, 70, 87, 105, 112, 114]. Однако при выделении коллекторов, оценках характера их насыщения и подсчетных параметров постоянно возникают трудности. Их причиной является сложное строение коллекторов, в которых наряду с межзерновыми порами почти всегда присутствуют трещины и каверны, составляющие иногда значительную долю эффективного порового пространства и способствующие, как правило, формированию глубокой зоны проникновения фильтрата бурового раствора.