WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ НА НЕФТЬ И ГАЗ Бычков С.Г.

Горный институт УрО РАН, Пермь, Россия Предлагается новая технология интерпретации гравитационных аномалий при поисках и разведке месторождений нефти и газа, которая позволяет разделять суммарное поле на составляющие, обусловленные влиянием различных толщ геологического разреза. Технология базируется на принципиально новом методе интерпретации потенциальных полей – системе векторного сканирования. Трансформация векторов полного горизонтального градиента гравитационного поля, их сканирование в скользящем окне и последующее интегрирование различных составляющих позволяет провести детальное разделение источников аномалий в плане и по глубине. Совместное применение системы векторного сканирования, гравитационного моделирования и корреляционного анализа позволяет построить геологическую модель, адекватную априорной геологической информации и наблюденному полю. Эффективность технологии показана на примере интерпретации гравиметрических данных в сложных геологических условиях.

Suggested a new technology of gravity anomalies interpretation on exploration for oil and gas that makes it possible to divide the total field into components caused by different units of geological section. The technology is based on essentially new method of potential fields data interpretation – system of vector field scanning. Transformation of vectors of the total horizontal gradient, their scanning in sliding window followed by integration of different components enable to separate in detail the sources of field anomalies in lateral and depth directions. Joint use of vector scanning system, gravity modeling and correlation analysis makes it possible to create a geological model adequate to a priori geological data and observed gravity field. Effectiveness of the technology is shown on an example of gravity data interpretation in difficult geologic conditions.

Введение Повышение информативности геофизических методов, использующих потенциальные поля (прежде всего, гравитационное и магнитное) при изучении недр Земли, связано с попытками получить послойное распределение физических свойств пород, т.е. разделить источники полей по вертикали. Очевидно, что в общем случае решить задачу расчленения геологического разреза по вертикали по данным гравиметрии и магнитометрии принципиально невозможно. Тем не менее, необходимость получения трехмерных распределений плотности и намагни_ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru ченности пород диктуется практикой геофизических работ, усложнением геологических задач, высокой степенью освоения ресурсов и т.д. Поэтому, учитывая известные теоретические ограничения, используя некоторые свойства потенциальных полей и априорную геологическую информацию, в последние годы интенсивно создаются принципиально новые методы интерпретации полей, имеющие цель построение трехмерной модели строения геологической среды, адекватной наблюденному полю и имеющейся априорной информации. К таким методам относятся интерпретационная томография [1], частотная селекция [6, 13], корреляционное зондирование [10], компенсирующая фильтрация [9, 18], методы, основанные на аналитическом продолжении полей [2, 11], способ послойного определения плотности [19] и др.

В начале 80-х годов прошлого столетия в Горном институте УрО РАН под руководством проф. В.М. Новоселицкого [14, 16] при доказательстве устойчивости вычисления горизонтальных векторов в треугольном полигоне заложены основы метода векторного сканирования реализованного в компьютерной системе VECTOR.

Одним из основных достоинств системы VECTOR, которая определила большую ее востребованность в практике геофизических работ, является возможность получить трехмерную картину распределения физических свойств пород и локализовать источники аномалий в пространстве.

Сущность векторного сканирования Система VECTOR базируется на устойчивом вычислении векторов горизонтальных градиентов, их обработке, трансформациях и последующем интегрировании трансформант [15, 17, 23].

Исходными данными для векторной обработки потенциальных полей может являться следующая информация о гравитационном или магнитном полях.

1. Результаты полевых наблюдений (массив X, Y, H, Gнабл), расположенные по профилям или по произвольной сети пунктов. Площадь съемки покрывается сетью треугольников с вершинами в пунктах наблюдения.

Сеть треугольников имеет значительную плотность и многократно перекрывается. В каждом треугольнике по трем приращениям поля устойчиво вычисляется полный вектор горизонтального градиента аномалии силы _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru тяжести Gнабл. При этом в случае гравитационного поля вычисляются необходимые редукции, подбирается плотность промежуточного слоя. Вычисления ведутся с учетом разновысотности пунктов.

2. Снятые с карт значения аномалий в той или иной редукции (массив X, Y, Gан). Здесь также производится триангуляция площади карты с вершинами треугольников в точках со значениями аномалий, и вычисляются горизонтальные градиенты.

3. Результаты аналитической аппроксимации полей на основе метода линейных интегральных представлений [21 и др.], истокообразных функций [7] и др. В этом случае может быть достигнута требуемая плотность векторов, определяющая детальность и масштаб исследований. Вычисления градиентов поля осуществляются не численным способом, а в порядке решения прямой задачи от построенной аппроксимационной конструкции. Кроме горизонтальных производных вычисляются вертикальные, а также полный вектор градиента поля.

Все трансформации поля проводятся в пространстве градиентов. Осреднение в скользящем окне с учетом направления вектора позволяет разделить поле на локальную и региональную составляющие, последующее интегрирование которых дает восстановленное поле.

Результаты векторной обработки гравиметрических (и магнитных) данных могут быть представлены в следующем виде:

1) карты векторов градиента аномалий силы тяжести (аномальная и региональная составляющие) при различных значениях коэффициента трансформации (окна сканирования);

2) карты модулей векторов градиента аномалий силы тяжести (аномальная и региональная составляющие);

3) карты восстановленного из градиентов поля аномалий силы тяжести (аномальная и региональная составляющие).

Эти карты представляют собой гравитационный эффект слоя пород от земной поверхности до некоторой эффективной глубины (hэфф), определяемой коэффициентом трансформации ki (размером окна сканирования), т.е. это влияние слоя выше hэфф для аномальной составляющей и ниже hэфф для региональной.

_ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru Эффект подавления поля глубинных источников при векторном сканировании объясняется различным характером убывания на бесконечности самого поля и его градиента. Поскольку градиент убывает значительно быстрее, а осреднение в скользящем окне производится с учетом направления вектора градиента, то при интегрировании на большой площади (при больших коэффициентах ki) приповерхностные источники подавляются значительно сильнее, чем при обычном осреднении поля.

Новым моментом, реализованным в системе VECTOR, является получение разностных карт. Решив задачи выделения поля от полупространств ниже глубин h1эфф и h2эфф, становится возможным выделить гравитационный эффект от источников, локализованных в горизонтальном слое между этими глубинами. Глубина кровли и подошвы слоя (а значит толщина слоя) определяются двумя коэффициентами трансформации. В результате могут быть построены соответствующие разностные карты.

Специальные приемы обработки, основанные на решении линейной обратной задачи гравиметрии, позволяют оценивать по разностным картам поля избыточные плотности в заданном горизонтальном слое.

Принципиально новый способ представления результатов наземной гравиметрической и магнитной съемок - трехмерные диаграммы поля. Они могут быть построены как на базе карт модулей градиентов и карт восстановленного из градиентов поля g – трехмерные интегральные диаграммы гравитационного поля, так и на базе карт разностей модулей градиентов и карт разностей восстановленного поля – трехмерные разностные диаграммы гравитационного поля. Последние можно считать диаграммами распределения квазиплотности (квазинамагниченности) геологической среды. Анализ 3D диаграмм полей и их произвольных горизонтальных и вертикальных срезов позволяет локализовать в пространстве источники аномалий. Трехмерные разностные диаграммы, наряду с картами разностного поля, являются основным материалом для изучения геологического строения территорий.

Совершенствование теоретической основы содержательной интерпретации гравитационных и магнитных аномалий при проведении геологоразведочных работ базируется на высокой разделительной способности новой системы.

_ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru Система обладает не только повышенной селективной разрешающей способностью по латерали, но и по глубине. Возможности метода векторного сканирования иллюстрируются на модели гравитационного поля трех точечных источников, расположенных на различных глубинах (рис.1). Необходимо отметить, что решение задачи разделения полей от такого типа источников классическими методами трансформации (стандартное осреднение, вычисление высших производных) полей практически невозможно. При трансформации с помощью системы VECTOR наблюдается четкое разделение поля. Аналогичные результаты получаются при разделении источников магнитного поля.

а) б) в) Рис.1. Сравнение разделительных возможностей системы VECTOR и стандартных трансформаций поля: а) модель; б) стандартное осреднение; в) результат обработки в системе VECTOR _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru Процедура вычисления горизонтальных градиентов силы тяжести и последующая трансформация их в системе VECTOR весьма устойчива к погрешностям в исходных данных. На рис.2 представлено гравитационное поле трех сфер, осложненное нелинейным региональным фоном и случайной помехой с нулевым математическим ожиданием и дисперсией равной 50% от максимума аномалии.

Как видно из рисунка, трансформация данного поля в системе VECTOR позволяет сделать заключение о наличии источников, распределенных по вертикали. Высокочастная составляющая проявляется только в верхней части диаграммы (на малых коэффициентах трансформации).

а) б) Рис.2. Влияние помех в исходных данных на результаты трансформации в системе VECTOR: а) модель поля, б) результат обработки суммарного поля в системе VECTOR Определение глубины аномалиеобразующих источников Ось Z на трехмерной диаграмме распределения поля при векторном сканировании оцифровывается в значениях коэффициента трансформации, который зависит от размеров окна сканирования и величины исследуемой площади. Отсюда оценка глубинной приуроченности аномалиеобразующих объектов носит качественный характер.

Для количественных оценок глубины залегания предложен метод «погружения» в трехмерную диаграмму поля точечного (сингулярного) _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru источника, создающего на поверхности земли аномалию, близкую к наблюденной, и сравнения известной его глубины с задаваемыми коэффициентами трансформации [17]. На рис.3 представлен пример определения оптимального коэффициента трансформации при исследовании различных интервалов геологического разреза путем аппроксимации наблюденного поля влиянием точечного источника. Как видно из рисунка, по величине экстремума аномалии на 3D диаграмме можно однозначно связать глубину источника и коэффициента трансформации. Отчетливо видна также нелинейность зависимости между глубиной источника и коэффициентами трансформации.

Поскольку, очевидно, что при векторном сканировании происходит локализация именно особых точек поля, такой подход в принципе верен. В тоже время известно, что глубина особой точки потенциального поля и аномалиеобразующего (геологического) источника в общем случае не совпадают.

0.10 0.20 0.30 0.40 0.0.Величина экстремума поля 0.Н=1.0 км Н=1.5 км 0.Н=2.0 км Н=2.5 км 0.0.0.Рис.3. Определение оптимального коэффициента трансформации для поля точечного источника На примере модели контактной поверхности раздела двух сред, имеющей форму конхоиды Слюза [4], гравитационное поле которой эквивалентно полю горизонтального кругового цилиндра [20], видно, что относительная глубина _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru Коэффициент трансформации локализации источников поля в системе VECTOR не связана с глубиной залегания контактной поверхности (рис.4). Отметим, что центр горизонтального кругового цилиндра является особой точкой типа полюса первого порядка, и именно его координаты определяются при векторном сканировании данного модельного поля, т.е. глубина локализации источника поля на координате X=5 км больше, чем при X=15 км. Таким образом, граница раздела двух сред с различной плотностью, имеющая более пологую форму и залегающая на меньшей глубине, отражается в системе VECTOR при больших коэффициентах трансформации, чем граница, залегающая на большей глубине, но имеющая крутые крылья.

Аналогичные результаты будут получены при изучении распределения плотностей в горизонтальном слое по срезам трехмерной диаграммы в силу эквивалентности полей горизонтального пласта переменной плотности и однородного пласта переменной мощности [14].

V, мГал z 0.0.0.I II 0.0.4 8 12 16 X, км 0.I 0.80 а) 1.II 1.Н,км б) Рис. 4. Локализация источников поля в системе VECTOR а) теоретическая модель и гравитационные эффекты контактных поверхностей, б) вертикальный срез гравитационного поля в системе VECTOR _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru Найти соотношение между глубинами особых точек и истинным распределением аномалиеобразующих объектов без привлечения априорной геологической информации невозможно, особенно при решении задач структурной гравиразведки.

Одним из вариантов уменьшения степени неоднозначности интерпретации является включение в систему VECTOR гравитационного моделирования, основанного на решении прямых задач. Технология совместного использования гравитационного моделирования и системы VECTOR представляется в следующей последовательности:

- решение прямой задачи гравиразведки для основных гравиактивных границ и толщ геологического разреза хорошо изученных геологогеофизическими методами;

- трансформация модельных полей в системе VECTOR с целью определения коэффициентов трансформации, при которых наилучшим образом проявляются особенности строения отдельных горизонтов;

- исключение из наблюденного гравитационного поля эффектов от хорошо изученных по данным бурения и сейсморазведки толщ, а также возможное их уточнение по остаточным полям путем решения обратной задачи;

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.