Технология сейсморазведочных работ МОВ ОГТ 2D на предельном мелководье и в транзитных зонах

Мелководье как особый тип сейсмогеологических условий акваторий характеризуется наличием «сверхтонкого» водного слоя с характерным параметром НЛ < 0.2, влиянием которого и обусловлены особые сложности, как в приеме, так и в возбуждении упругих волн при проведении сейсмораз-ведочных работ [13, 39 и др.]. Известно, что многие нефтегазоносные районы находятся в мелководных частях шельфа, в дельтах рек, в мелководных озерах. В различных районах земного шара выявлены многочисленные месторождения углеводородов, продолжающиеся с суши через мелководную зону в глубоководные части морей.

Именно эти мелководные и переходные зоны, прибрежные полосы — ни море, ни суша — во всем мире являются и даром, и тяжелым бременем для нефтяной промышленности. Месторождения мелководных участков, прилегающих к суше, наиболее доступны для поисково-разведочного бурения и эксплуатации разрабатываемых месторождений нефти и газа, нетребуют протяженных морских трубопроводов. Эти факторы делают рентабельной разработку даже сравнительно мелких месторождений. Вместе с тем, рассматриваемые зоны наименее всего изучены методами сейсморазведки и, несмотря на уже открытые запасы углеводородов, еще большие запасы, согласно прогнозам геологов, предстоит открыть и разведать в переходных зонах.

В 1980 — 1990 годы бурное развитие морской сейсморазведки во всем мире сопровождалось не только постоянным увеличением объемов работ, но и непрерывным повышением сложности решаемых задач, что достигалось совершенствованием всего аппаратурно-методического комплекса, в том числе и применительно к мелководью. Если в начале этого периода сейсмо-разведочные работы на предельном мелководье носили исключительный характер, или не проводились вообще, то в последнее десятилетие с появлением необходимых технических средств для возбуждения, приема и регистрации упругих волн, спутниковой навигации и привязки, а также транспортных средств амфибийного класса начинает активно осваиваться не только предельное мелководье, но и наиболее сложная область перехода «суша-море» — транзитная зона. Необходимость разработки и внедрения новой современной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне определяет актуальность настоящей диссертационной работы.

Цель работы: разработка и внедрение современной эффективной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне.

Основные задачи исследований:

1. Анализ особенностей, определения и характеристики мелководных и транзитных зон морских акваторий, рек и водохранилищ.

2. Обзор существующих в мировой практике технологий, а также аппа-ратурно-методического обеспечения сейсморазведочных работ на* мелководье и в транзитных зонах.

3. Оценка эффективности возбуждения и регистрации упругих волн в мелком море. Теоретическое и экспериментальное обоснование методики работ на мелководье и в транзитной зоне.

4. Разработка современной эффективной технологии сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах. Обоснование требований к основным элементам аппаратурно-методического комплекса.

5. Оценка эффективности разработанной технологии на мелководных акваториях в различных сейсмогеологических условиях.

Методы и объекты исследований. При разработке технологии применялись как теоретические методы расчета интерференционных приемных и излучающих систем, так и методы экспериментального исследования динамических характеристик механических систем, методы гидроакустических измерений при подводных «физических» взрывах, расчетно-конструктивный метод, лабораторные, полигонные и морские функциональные испытания цифровой регистрирующей аппаратуры и других технических средств, объединяемых в единый аппаратурно-методический комплекс.

Фактической основой работы, явились результаты, опытно-методических и производственных работ НГШ «Южморгеосейс», а также результаты полевых и морских испытаний макетов, опытных и серийных образцов за период с 2000 г. по 2007 гг., созданных в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», ООО «ПУЛЬС», «СИ Технолоджи» и др. фирмах и организациях.

Объектами исследований являлись, пневматические излучатели «ПУЛЬС-6», «BOLT LL» и др., составляемые из них линейные и площадные группы, радиотелеметрические системы «ВОХ» фирмы «Fairfield Industries Inc.», цифровые телеметрические системы XZone® Bottom Fish и Marsh Line фирмы «СИ Технолоджи», средства связи и спутниковой привязки, специализированные транспортные средства, а также другие элементы технологического комплекса и особенности их взаимодействия;

Лабораторные испытания экспериментальных макетов и опытных образцов проводились на^ экспериментальных установках и стендах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология». Полигонные и морские испытания, как отдельных элементов, так и всего технологического комплекса вщелом проводились на научно-исследовательских судах й амфибийных транспортных средствах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» на мелководных акваториях Черного, Азовского, Каспийского и Баренцева морей в ходе опытно-методических работ и в порядке опытно-производственного, опробования. ¦••-•.

Научная новизна выполненнойфаботы заключается в следующем:

1. Теоретически и экспериментально изучены влияния интерференционных процессов в водном слоеграниц «воздух-вода», «вода-дно» ш других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочньтхработ на мелководье и в транзитных зонах.

2. Сформулированы требования ко всем элементам технологического комплекса для проведения сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитной зоне.

3. Разработана современная эффективная технология сейсморазведоч-ных работ для разных климатических и орогидрографических типов мелководных и транзитных зон.

4. Разработаны основные принципы рациональной организации сейсмо-разведочных работ в мелководных и транзитных зонах, определены основные требования к качеству полевого материала.

Практическая значимость и реализация результатов. Выводы и рекомендации, изложенные в настоящее работе, позволяют обосновать рациоv нальный выбор оборудования я технических средств полевых партий, выбор наиболее эффективной методики работ в зависимости от орогидрографических особенностей исследуемой мелководной акватории, а также обеспечить необходимый контроль и определить основные требования к качеству полевых материалов при проведении сейсморазведочных работ.

Предложенная^ автором технология сейсморазведочных работ в условиях мелководья и транзитных зон показала высокую эффективность при сейсморазведочных работах MOB ОГТ 2D, проводимых ГНЦ ФГУГП «Южморгео-логия» в период с 2003 по 2007 годы в различных сейсмогеологических условиях в акваториях Азовского, Каспийского морей, Волгоградского водохранилища, Печорской губы Баренцева моря, Обской губы Карского моря и в Камбейском заливе Индийского океана.

Основные защищаемые положения.

1. Теоретическая и экспериментальная изученность влияния интерференционных процессов в водном слое, границ «воздух-вода», «вода-дно» и других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.

2. Эффективная технология сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах.

3. Принципы рациональной организации и проведения сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах в разных климатических и орогидрографических условиях, включая навигационно-гидрографическое сопровождение работ, контроль качества сейсмических данных на всех этапах полевых работ.

Личный вклад автора. Все основные результаты, представленные в работе, представляющие практическую значимость, были получены лично автором, под его руководством или при его непосредственном участии.

Апробация р^б^тры. Осн сзь.^15 положения диссертации докладывались на научно-практической конференции «Геотех» (г. Саратов) в 2005 и 2007 годах, на международной конференции «Нефть и газ юга России» (г. Геленджик) в 2004, 2005, 2006 и 2007 годах, на международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа» (г. Мурманск) в 2005 году, на седьмых геофизических чтениях им. В. В. Федынского (Москва, ГЕОН) в 2005 г., на заседаниях научно-технических советов ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», НИПИокеангеофйзики и кафедры геофизики КубГУ в 2005 — 2007гг. •.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований изложены в 8 печатных работах и в производственных отчетах по целому ряду объектов, отработанных с использованием предложенной технологии.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объемом 157 страниц текста, в том числе 5 таблиц, 63 рисунка и библиографического списка из '72 наименований.

3 А К Л Ю Ч Е Н И Е.

Изложенные в настоящее работе теоретические основы предлагаемой технологии сейсморазведочных работ и полученные результаты опытных и производственных работ, позволили обосновать рациональный выбор оборудования и технических средств при проведении полевых сейсморазведочных работ в мелководной и транзитной зонах. В период с 2003 по 2007 годы в различных сейсмогеологических условиях в. акваториях Азовского, Каспийского морей, Волгоградского водохранилища, Печорской моря, Обской губы Карского моря и в Камбейском заливе Индийского океана, полевые подразделения ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» применяли данную методику и технологию работ с небольшими изменениями в зависимости от конкретного участка работ.

Исходя из теоретических расчетов и на основании производственного опыта установлено, что основным фактором, определяющим выбор технологии сейсморазведочных работ на мелководье является глубина моря, в зависимости от которой можно отметить следующие варианты:

1. Глубина моря больше 5−7 м. Применяется стандартный аппаратурно-методический комплекс: фланговые системы наблюдений — 2Dили 3D-профилирование MOB* ОГТ с буксируемыми пьезокосами (в том числе цифровыми) и линейными пневматическими источниками.

2. Глубина моря от 2−3 до 5−7 м — мелководье. Применяется 2D-профилиро-вание MOB ОГТ с использованием фланговой системы наблюдений и «старт-стопной» технологии (в зарубежной терминологии «уо-уо»), В качестве источников обычно применяются те же линейные группы пневмоисточников с глубиной подвески излучателей от 1.5 до 3 м.

3. Глубина моря от 0.5 до 2−3 м — предельное мелководье. Наряду с обычным линейным 20-профилированием с перемещаемой расстановкой (технология «Drag Bottom» с донной косой) широко применяются обращенные системы наблюдения с неподвижным приемным устройством (та же донная телеметрическая коса с геофонами и гидрофонами, или многокомпонентными приборами) и подвижным взрывпунктом, перемещающимся по заданной сети точек возбуждения. В качестве источников применяются обычно небольшие группы пневматических излучателей, устанавливаемые на маломерном плавсредстве (понтон, баржа и т. п.) и буксируемые на поплавках с подвеской на глубине от 1.0 до 1.5−2 м, или волоком по дну (при глубине моря менее 1.0 м). В последнем случае часто применяется накапливание информации.

4. Глубина моря менее 0.5−0.7 м — транзитная зона. В этих, самых сложных условиях, применение как чисто морских источников, так и любых наземных источников поверхностного типа неэффективно. В таких условиях наиболее эффективным было бы применение в качестве источников возбуждения линий детонирующего шнура (ЛДШ), или небольших зарядов ВВ в скважинах, однако использование зарядов конденсированных ВВ в любом виде в этой зоне запрещено. Компромиссным решением является использование пневматических источников погружного типа, возбуждающих сигналы в мелких скважинах и обычно работающих в режиме накапливания.

При этом в качестве приемных устройств в отечественной практике все чаще применяют телеметрические донные косы с геофонами и гидрофонами или многокомпонентными приборами, иногда даже установленные на металлических штырях геофоны, а весь аппаратурный комплекс, включая сейсмо-станцию или центральную регистрирующую систему, компрессор и шнеко-вую буровую установку или гидромонитор, размещают на транспортных средствах амфибийного класса, имеющих повышенную проходимость.

В последние годы в практике сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитной зоне с применением телеметрических систем сбора сейсмической информации как кабельных (цифровые телеметрические косы), так и с передачей данных по радиоканалу проводятся работы и по методике 3D с использованием пространственных систем наблюдения. По стоимости такие работы почти на порядок дороже работ, выполняемых по стандартной методике на глубоком море.

Перспективы дальнейшего развития технологий сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах связаны с общим прогрессом теории и практики сейсморазведки. Тем не менее, можно наметить следующие его направления в рамках рассмотренных нами вопросов [62 и ДР-].

В области возбуждения колебаний: совершенствование существующих и создание новых эффективных невзрывных источников колебаний, позволяющих полностью отказаться от применения ВВ в транзитных зонах, опробовать морские вибраторы и оценить перспективы их применения при работах в транзитных зонах России.

В области приема колебаний: широкое применение многокомпонентных, в том числе погружных, приемников скорости и ускорения смещенияприменение сверхмногоканальных регистрирующих систем с переходом на проведение работ со сверхплотными системами наблюдений без группирования приемников.

В области систем наблюдений: использование систем, в наибольшей степени соответствующих задачам и условиям работ, а также особенностям строения разведываемых объектовширокое применение скважинных исследований (прямое, обращенное и многоволновое ВСП, в том числе в процессе бурения) и их комплексирование с наземными съемками.

В области обработки данных: совершенствование способов и алгоритмов, обеспечивающих оптимальное согласование записей, полученных при возбуждении колебаний импульсными и вибрационными источниками и зарегистрированных приемниками скорости и ускорения.

Использование погружных многокомпонентных приемников колебаний при сейсморазведочных работах в транзитных зонах в связи с резким по сравнению с сушей ослаблением поверхностных волн-помех открывает широкие возможности для совершенствования технологий многоволновой сейсморазведки, различных модификаций прямого и обращенного ВСП, а также других аналогичных технологий.