      На правах рукописи
ПОЛОВКОВ ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ
СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕЛОМЛЕННЫХ И ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН
ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ
ГЛУБИННО-СКОРОСТНОЙ МОДЕЛИ СРЕДЫ
Специальность 25.00.10 – Геофизика,
геофизические методы поисков полезных ископаемых
А в т о р е ф е р а т
диссертации на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург
2012
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет».
Научный руководитель –
доктор геолого-минералогических наук, доцент
Титов Константин Владиславович
Официальные оппоненты:
Троян Владимир Николаевич
доктор физико-математических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет, физический факультет, заведующий кафедрой физики земли.
Буценко Виктор Владимирович
доктор геолого-минералогических наук, ФГУП ВНИИОкеангеология им. Грамберга, заведующий сектором отдела морской сейсморазведки.
Ведущая организация – Федеральное государственное научно-производственное предприятие «Полярная морская геологоразведочная экспедиция».
Защита диссертации состоится 26 сентября 2012 г. в 16 ч.00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».
Автореферат разослан 23 августа 2012 г.
УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ
диссертационного совета,
к. г.-м. н. И.Г. Кирьякова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. При обработке сейсмических материалов обязательной процедурой является миграция данных (Воскресенский, 2006; Yilmaz, 2001), без которой нельзя проводить структурную интерпретацию сейсмических материалов, а также выполнять AVO – анализ. Необходимым условием для миграции является наличие глубинно-скоростной модели среды, определение которой на практике является довольно сложной задачей. При этом ошибки в значениях скорости могут существенно исказить получаемые изображения геологической среды: ухудшить амплитудную разрешенность сейсмической записи, исказить форму границ и их положение в глубинной области. Следовательно, определение скоростных свойств среды является одной из важнейших задач обработки сейсмических данных. Кроме того, глубинно-скоростная модель среды сама по себе представляет значимый геолого-геофизический результат, так как она дает дополнительную информацию о геологическом строении региона.
В настоящее время для определения скоростных свойств среды используют разные модификации регулируемого направленного анализа (РНА) (Сейсморазведка, кн. 2, 1990; Урупов, Левин, 1985; Урупов, Маловичко, 1983). К модификациям РНА относится анализ горизонтальных и вертикальных скоростных спектров, а также анализ спектров остаточной кинематики (Мешбей, 1985; Полшков и др., 1984; Liu, Bleisten, 1995; Tieman, 1995; Yilmaz, Chamber 1984; Yilmaz, 2001). Помимо РНА также применяют метод сканирования временных или глубинных разрезов способами миграции либо суммирования (Сейсморазведка, кн. 2, 1990; Урупов, Левин, 1985).
При низкой амплитудной разрешенности сейсмических данных и малом значении кинематической поправки (менее ½ преобладающего периода волны), характерном для волн, отраженных от границ, залегающих на глубинах, превышающих длину приемной расстановки, определить скорости в среде вышеперечисленными способами с удовлетворительной точностью невозможно.
В тоже время, современные технологии полевых работ, связанные с применением автономных донных станций (Башилов и др., 2009; Леденев и др., 2010; Нечхаев и др., 2011), позволяют регистрировать преломленные волны на больших удалениях (до 300 км). Данные волны обладают рядом преимуществ перед отраженными волнами, а именно: они менее чувствительны к шероховатым границам (Епинатьева, 1990), несут информацию о средах, расположенных ниже последнего отражающего горизонта, и, при больших удалениях (до 300 км), освещают всю земную кору, вплоть до границы Мохо (Сакулина и др., 2011). Следовательно, преломленные волны могут дать информацию о скоростных свойствах разреза там, где традиционные способы определения скоростей по данным отраженных волн не приносят результата.
Скоростные свойства среды определяют с помощью преломленных волн, зарегистрированных на больших удалениях, при решении задач глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ). При этом, как правило, используют метод лучевого моделирования (Zelt, Smith, 1992). Данный процесс требует большого количества времени и итоговый результат субъективен, так как при построении модели приходиться идентифицировать преломленные волны с конкретными геологическими границами, а результат идентификации зачастую зависит от геологических убеждений геофизика.
Более быстрым и объективным методом является сейсмическая томография на основе первых вступлений (Дитмар, 1993; Морская…, 2004). Годограф первых вступлений при этом рассматривается как годограф единой рефрагированной волны. Однако, скорости, которые получаются в результате сейсмической томографии, заведомо отличаются от истинного распределения скоростей в среде, поскольку реальный годограф первых вступлений не является годографом рефрагированной волны, и в первые вступления не выходят преломленные волны от инверсионных и выпадающих слоев (Боганик, Гурвич, 2006).
Необходимо исследовать соотношения между скоростями, получаемыми в результате томографии по первым вступлениям, и реальными скоростями в среде, а на основе полученных зависимостей разработать оптимальный метод совместного использования отраженных и преломленных волн для построения глубинно-скоростной модели среды, сочетающий в себе достоинства РНА и сейсмической томографии.
Цель работы. Целью работы является определение скоростных свойств среды на основе совместного использования отраженных и преломленных волн для миграции сейсмических данных МОВ-ОГТ.
Основные задачи работы:
На примере модельных и реальных сейсмических материалов исследовать соотношения между скоростями, получаемыми в результате сейсмической томографии по первым вступлениям, и реальным распределением скоростей в среде.
На основании установленных связей между средними скоростями в среде и скоростями, полученными в результате томографии, разработать оптимальную методику совместного использования отраженных и преломленных волн для определения скоростных свойств среды с целью миграции сейсмических данных.
На основе разработанной методики построить глубинно-скоростную модель земной коры вдоль опорного профиля 5-АР и получить сейсмический разрез отраженных волн по данному профилю.
На основе совместного анализа динамических горизонтов, построенных по материалам отраженных и преломленных волн, выявить локальные низкоскоростные аномалии в верхней части разреза прогиба Вилькицкого (по материалам опорного профиля 5-АР) и дать геологическое объяснение данным аномалиям.
Фактический материал. В основу диссертации положены результаты исследований автора, полученные на модельных и реальных сейсмических данных.
Моделирование синтетических материалов выполнялось лучевым методом в программном пакете XTomo-LM (XGeo), предоставленном разработчиком, к. ф.-м. н. Рословым Ю. В.
Реальные сейсмические данные, а именно полевые сейсмограммы МОВ-ОГТ и МПВ-ГСЗ вдоль опорных профилей 3-АР (Печорское море) (Матвеев и др., 2007) и 5-АР (Восточно-Сибирское море) (Сакулина и др., 2011), были предоставлены ФГУНПП “Севморгео”.
Следует отметить, что реальный сейсмический материал был выбран не случайно.
Опорный профиль 5-АР расположен в наименее изученном регионе Российской Федерации (Восточно-Сибирское море), следовательно, использование сейсмических данных, собранных по профилю, позволило придать выводам диссертационной работы актуальность не только с методической, но и с геологической точки зрения.
Профиль 3-АР (Печорское море) был выбран для того, чтобы продемонстрировать универсальность методических выводов, сделанных в работе, и показать, что эти выводы не привязаны к конкретным геологическим объектам.
Основные положения, выносимые на защиту:
На примерах численного моделирования и реальных данных показано, что в слоистой среде средняя скорость  , определенная по томографии первых вступлений, всегда превышает реальную среднюю скорость  и степень превышения возрастает с увеличением перепада скоростей в покрывающей толще. Для реальных геологических сред, у которых перепад скоростей менее 35%, разница между скоростями и не превышает нескольких процентов. Скорости , полученные по томографии первых вступлений, можно рассматривать как предельные эффективные скорости и использовать при обработке материалов отраженных волн.
Численное сходство средней скорости , полученной по сейсмической томографии первых вступлений, и предельной эффективной скорости позволяет создать методику построения глубинно-скоростной модели среды по данным отраженных и преломленных волн. Методика обеспечивает увеличение глубинности и детальности МОВ-ОГТ и МПВ-ГСЗ. Результаты миграции сейсмограмм на основе построенной по предложенной методике скоростной модели характеризуются более высокой амплитудной разрешенностью по сравнению с миграцией на основе скоростей, полученных только по данным отраженных волн.
Глубинно-скоростная модель земной коры вдоль опорного профиля 5-АР, построенная по предложенной в работе методике, учитывает динамические свойства отраженных волн, зарегистрированных при работах МОВ-ОГТ, характеризуется большей детальностью и разрешенностью по сравнению с предыдущими моделями, и позволяет дать дополнительную геолого-геофизическую информацию о строении региона.
На основе совместного анализа отраженных и преломленных волн, а также AVO – анализа, прогнозируется залежь углеводородов сводового типа, расположенная в верхней части разреза прогиба Вилькицкого.
Научная новизна:
Исследованы соотношения между скоростями, полученными по томографии первых вступлений, и реальными скоростями в среде. Показано, что средние скорости , полученные в результате томографии по первым вступлениям, могут рассматриваться как предельные эффективные скорости и использоваться при обработке отраженных волн.
Разработана методика определения скоростных свойств среды, сочетающая в себе достоинства РНА и сейсмической томографии на основе первых вступлений.
Построена глубинно-скоростная модель земной коры вдоль опорного профиля 5-АР, для создания которой были использованы не только кинематические, но и динамические особенности волнового поля отраженных волн, зарегистрированных при работах МОВ-ОГТ. На основе построенной модели был получен сейсмический разрез вдоль опорного профиля 5-АР с выраженными динамическими границами в консолидированной коре.
Выделен первый в Восточно-Сибирском море перспективный на нефть и газ объект.
Практическая значимость:
Разработанная методика определения скоростных свойств среды позволяет увеличить глубинность и достоверность результатов обработки сейсмических материалов, что продемонстрировано на примере модельных и реальных данных.
Построенная глубинно-скоростная модель земной коры вдоль опорного профиля 5-АР и полученный сейсмический разрез вдоль этого профиля являются дополнительными геолого-геофизическими результатами для понимания геологического строения Восточно-Сибирского моря.
Потенциальная залежь углеводородов, расположенная в верхней части разреза прогиба Вилькицкого, представляет несомненный интерес для дальнейших детальных сейсмических работ.
Достоверность результатов исследования. Исследования проводились на основе анализа синтетических и реальных сейсмических данных в строгом соответствии с теорией и практикой обработки геофизической информации. Проверка основных результатов исследований на модельных и реальных сейсмических материалах позволила подтвердить сделанные в диссертационной работе выводы.
Реализация работы. Методика построения глубинно-скоростной модели среды, предложенная в диссертационной работе, внедрена в производственную практику ФГУНПП “Севморгео”.
Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано десять работ, включая две статьи в журналах, входящих в список ВАК Министерства образования и науки России.
Постановка цели и задач исследования, а также все результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на следующих международных конференциях: “RAO/CIS Offshore 2009” (г. Санкт-Петербург, 2009); “ГЕОФИЗИКА-2009” (г. Санкт-Петербург, 2009); “Санкт-Петербург 2010” (EAGE, г. Санкт-Петербург, 2010); “RAO/CIS Offshore 2011” (г. Санкт-Петербург, 2011); “ГЕОФИЗИКА-2011” (г. Санкт-Петербург, 2011); “Санкт-Петербург 2012” (EAGE, г. Санкт-Петербург, 2012); III-я конференция молодых ученых и специалистов “Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана” (г. Санкт-Петербург, “ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга”, 2012).
Следует отметить, что на трех конференциях (“RAO/CIS Offshore 2011”, “ГЕОФИЗИКА-2011” и конференция во “ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга” ) доклады автора заняли первое место в конкурсах на лучший доклад среди молодых специалистов.
Основные положения и выводы диссертации были представлены на научно-методическом совете по геолого-геофизическим технологиям поисков и разведки твердых полезных ископаемых при Министерстве природных ресурсов и экологии Российской Федерации.
Благодарности. Организация работы и проведение исследований состоялись при поддержке к. ф.-м. н. Тамары Сергеевны Сакулиной, которой автор выражает свою глубокую признательность. Диссертация выполнена на кафедре геофизики геологического факультета СПбГУ. Автор благодарен сотрудникам кафедры, создавшим благоприятные условия обучения в аспирантуре, в первую очередь д. г.-м. н. Константину Владиславовичу Титову. Автор признателен ФГУНПП “Севморгео” за предоставленные сейсмические материалы. Особая благодарность сотрудникам данной компании: д. г.-м. н. Марку Леонидовичу Вербе и магистру геологии Дмитрию Андреевичу Попову, за содействие и помощь в анализе результатов исследований. Вдохновителем к написанию данной работы является к. ф.-м. н. Юрий Викторович Рослов. Автор выражает ему благодарность.
|
