Рейтинг@Mail.ru
Навигация

← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →

Журнал First Break – Июль 2007 – Выпуск 7 – Том 25 – Новости EAGE

Семинар подтверждает потенциал пассивной сейсмической съемки при изучении и мониторинге коллекторов

Mohammed Al-Faraj,* главный технолог исследовательского центра EXPEC, Saudi Aramco, был председателем семинара EAGE 'Пассивная сейсмическая съемка: иссле-дование и мониторинг', проведенного в декабре в Дубаи. Здесь приведен его отчет. Пассивная сейсморазведка привлекает все большее внимание в качестве способа изучения и мониторинга коллекторов. В попытке объединить и обсудить работу, проделанную в этом новом поле деятельности, EAGE организовала первый в своем роде форум, который посетили как промышленники, так и специалисты-теоретики. Около 120 участников со всего мира встретились в Дубаи, чтобы сравнить записи, поделиться достижениями, и определить дальнейшие направления развития пассивной сейсмологии в приложении к нефтегазовой промышленности. На встрече обсуждались три основных приложения этого метода — мониторинг, дневные измерения, и низкочастотная сейсмическая спектроскопия. Вступительные речи произнесли Abdulla Naim, вице-президент по исследованиям Saudi Aramco, и Robert Sambell, главный геофизик Petroleum Development Oman. Naim говорил о заинтересованности Saudi Aramco в новых технологиях и попытках развития микросейсмичес-кого мониторинга на поверхности и в скважинах большого месторождения. Sambell описал микросейсмические проекты PDO, направления дальнейшего развития и уроки прошлых исследований. R. Smith и др. завершили открывающую сессию описанием результатов микросейс-мической съемки ExxonMobil в Cold Lake в канадской провинции Альберта. Мониторинг I Председатели: F.H. Kindy (PDO) и A.J. Jupe (Altcom). Первая сессия началась с обзора проектов в различных отраслях промышленности. F. Kindy и др. рассказали о семи микросейсмических исследованиях, проведенных PDO, затем I. Weir-Jones и др. рассказали о мониторинге, ведущемся в течение 40 лет. B. Hornby и др. из BP описали преимущества донных оптоволокон-ных датчиков. T. Bovier-Lapierre показал, как датчики в скважине, используемые для мониторинга трещин, обнаруживают их появление и ориентацию. Открытая дискуссия показала, что основной проблемой, волнующей аудиторию, была стандартизация формата микросейсмических данных, отделение акустических эмиссий от микросейсмических событий, преимущества датчиков в колонне и вне ее, и факторы, определяющие успех или неудачу пассивных сейсмических исследований. Живое участие аудитории доказало важность обсуждаемых тем. Теория, разные приложения Председатели: Gerard Schuster (Университет Юты) и Shawn Maxwell (Pinnacle Technologies). Три доклада о природе пассивного низкочастотного сейсмического ответа углеводородных коллекторов открыли вторую сессию. По одной теории, микроколебания являются основным источником пассивной сейсмической энергии постоянного шума в коллекторе. Считается, что отклик слоя, несущего углеводороды, отличается от слоев, заполненных водой. M. Frehner и др. предложили модель колебания связанных волн и решили результирующую систему уравнений. Численные результаты показывают, что жидкость, удерживаемая твердой породой, на самом деле демонстрирует сильные колебания при некоторых значениях коэффициентов связи. Затем S. Schmalholtz и др. предложили объяснение спектральных аномалий в крупных и небольших каменных формациях. Их результаты, тем не менее, не объясняют аномалии, наблюдающиеся в нефтяных месторождениях. Авторы считают, что сбор дополнительных сейсмических данных в диапазоне от 1 до 10 Гц и сравнение их с теорией поможет решить эту проблему. Докладчики также продемонстрировали численные симуляции упругого распространения волн в доказательство того, что резонанс, наблюдаемый в заполненных жидкостью слоях, зависит от толщины слоя и частоты колебания источника. Доклад M. Lambert и др. обсуждал влияние неглубокого почвенного слоя на диапазон низкочастотных колеба-ний. Результаты показали возможность использования численной симуляции для прогноза низкочастотного влияния почвы, которое затем можно вычесть из пассивных сейсмических данных, записанных по всему коллектору. Следующие доклады касались мониторинга нефтяных месторожде-ний. B. Evans и др. показали, что сейсмические данные могут быть использованы для слежения за появлением трещин и напряжением породы в условиях динамической нагрузки и разгрузки в подземной длинно-забойной шахте. D. Gajewski и др. предложили алгоритм в области обратной временной миграции с расчетом максимальной энергии для определения мест индуцированной сейсмической активности. Этот метод не использует определение осей синфазности и может быть полезен для зашумленных данных, где известна скоростная модель.. Fereydouni и M. Ghayamghamian доказали, что записи микроколебаний можно использовать для определения скорости подповерхностных попереч-ных волн для улучшения определения скоростной структуры. Считается, что записи отражают в первую очередь поверхностные волны, чьи дисперсион-ные кривые могут быть инвертированы для получения распределения поперечной скорости. В конце сессии S. Zantout и др. представили метод одновременной инверсии микро-сейсмических осей синфазности, записанных во время закачивания пара. Полевые примеры Председатели: Peter Duncan (Microseismic) и Jean Paul Diet (CGG) J.-P. Deflandre описал использование микросейсмических данных при создании гидравлических трещин, вводе углерода, и хранении газа. Был сделан акцент на геомеханическом и скоростном моделировании для детализированной обработки данных и описания событий. S. Dasgupta расска-зал о текущем микросейсмическом мониторинге Saudi Aramco на большом месторождении. Этот проект был разработан для изучения способа мониторинга коллекторов, где сочета-ются поверхностные и скважинные микросейсмические данные. K. Mahrer и др. описали случай микросейсмической активности, вызванный введением в скважину отработанной воды. Наблюдаемая активность в точности соответствовала истории добавления воды, причем события наблюдались на некотором расстоянии от скважины. Очевидно, что существующие ранее разломы сыграли большую роль в отведении жидкостей. В другой своей статье о гидравлических трещинах Mahrer и др. сравнили микросейсмические записи из скважины, подвергающейся обработке, и скважины, отстоящей от нее на 210 м. Лишь сигнал, записанный в скважине с водой, поддавался обработке. Уменьшение амплитуды сигнала и его подавление шумами объясняет отсутствие значимых результатов в другой скважине. K. Berteussen и др. рассказали, что в Северном море была обнаружена микросейсмическая активность, вызванная движением газа сквозь трещину. Результаты были неясны из-за ограниченной площади снятия данных. R. Alfaro и др. изучали микросейсмический мониторинг ввода газа в месторождении на Среднем Востоке. Моделирование предсказало интерференцию прямых и отраженных волн на глубине коллектора. Таким образом, для уменьшения неточностей требуются дополнительные неглубоко расположенные датчики. Затем R. Alfaro и F. Cerda рассказали о микро-канадском месторождении тяжелой нефти, добываемой методом гравита-ционного дренажа с помощью пара. 397 датчиков вблизи от поверхности не обнаружили микросейсмической активности в зоне коллектора. H. Bland и др. описали конструк-цию и установку беспроводной системы пассивного сейсмического мониторинга в области Frank Slide в канадской провинции Британская Колумбия. Расположение и цели этого эксперимента поставили несколько сложных задач, которые были удачно разрешены благодаря упорству и творческому подходу исследователей. Обсуждение: к концу третьей сессии слушатели задавали очень интересные вопросы. Например: есть ли необходи-мость в более полном изучении проблемы с использованием детально-го геомеханического моделирования? Участники также отметили, что конечных пользователей от проведения микросейсмических экспериментов часто останавливают сжатые сроки разведки и добычи. Другим горячим вопросом была обработка данных — непростое занятие из-за недостаточ-ного развития сетей сейсмических датчиков и направленных на него ресурсов. Интерпретация данных пассивной сейсморазведки полностью зависит от возможностей численного моделирования, в отличие от интерпретации отраженных волн, которая редко включает в себя сложное моделирование. Участники дискуссии сошлись на том, что нынешние инструменты для моделирования недостаточно мощны для постоянной. Обсуждались и вопросы, связанные с бизнесом. Что требуется, чтобы ввести повсеместное использование этой технологии? Заинтересованы ли в этом крупные фирмы? Для чего можно использовать эту технологию, помимо мониторинга гидравлических трещин в коллекторах? Может ли микросейсми-ческая съемка сменить четырехмерную? Кто-то отметил, что хотя уже известна цена мониторинга трещин, стоимость других систем еще не известна. Разведка и добыча Председатели: Ted Urbancic (ESG) и Chris Liner (Saudi Aramco). N. Kapotas и др. описали наблюдения над микроземлетрясениями в Греции и инверсию с помощью трехмерной томографии. Датчики на поверхности отметили землетрясение магнитудой между -1 и +3.2. Результаты томогра-фии использовались для трехмерного моделирования соляных структур в областях, где слишком сложно или дорого проводить обычную сейсмораз-ведку. P. Duncan и J. Lakings обсудили микросейсмический эксперимент в западном районе США. Активный разлом в области разведки вызывал колебания с магнитудой между -0.4 и +1.9, измеренные с помощью датчиков на поверхности. К несчастью, импуль-сы располагались в основном вдоль разлома, что затрудняло инверсию скоростей с помощью томографии. В последней фазе опыта 50 станций зарегистрировали 8000 событий между апрелем 2005 и июлем 2006. Данные все еще проходят анализ и инверсию. R. Holzner и др. объяснили низко-частотные колебания, наблюдаемые по всему миру на частоте около 0.1 Гц, и обычно приписываемые взаимодейст-вию между океанами, атмосферой и твердыми породами. Они указали на т.н. низкочастотные индикаторы углеводо-родов (DHI), чьи пики в спектре от 2 до 4 Гц наблюдаются над нефтяными коллекторами. Мысль, что низкочастот-ные колебания могут стать причиной высоких, противоречит интуиции: для объяснения аналогии автор поставил на трибуну бокал, частично заполненный водой, и, медленно водя пальцем по его краю, вызвал высокочастотный звук. В этом элегантном эксперименте частота колебания источника состав-ляет около 1 Гц, а частота издаваемого сигнала — несколько сотен. Эта демонстрация иллюстрирует эффект резонанса — механизм, который может объяснить природу низкочастотных DHI. G. Schuster говорил о сейсмической интерферометрии и ее потенциальном приложении к обработке данных пассивной сейсморазведки. Этот метод использует множественные отражения в записанных данных для создания моделей подповерхностной отражатель-ной способности, не зная источников микросейсмической активности, времени ее начала и описания поля скоростей. Способ, продемонстрированный на искусственных моделях, может помочь эффективной обработке данных. Meltchouk и др. поделились исторической перспективой на метод низкочастотных DHI, начиная с русского патента 1992 года. Тем не менее, существуют разногласия относительно физической природы спектрального пика DHI и обработки данных. К вопросу о данных автор процитировал недавнюю статью об измерении энтропии, что, судя по всему, может быть мощным инструментом для калибровки со скважинными данными в качестве контрольных. H. Bland и др. описали микросейсмический мониторинг осып-ного участка в Канаде. Предыдущие опыты показали, что большинство осыпей проявляет значительную предварительную активность. Этот проект проводит мониторинг этой активностью для использования в анализе возможного риска.Следующие два доклада представили результаты полевого изучения низкочастотных DHI. G. Rached рассказал о четырех проходах по трем известным месторождениям в Кувейте. 328 датчиков были откалиброваны по 14 скважинам. Автор обнаружил три характерные спектральные линии в диапазоне от 1 до 6 Гц, демонстрировавшие положительную корреляцию с количеством углеводородов в скважине. Хотя размер выборки был статистически мал (N=14), между DHI и скважинным контролем была обнаружена 80% корреляция. Более широкий тест этого метода провели G. Block и K. Akrawi, не пытавшиеся объяснить физическую природу этого эффекта, но описавшие исследования, проводившиеся в Абу Даби в течение шести лет, которые убедили сначала скептических авторов в том, что коллекторы углеводородов обладают уникальными спектрами. Это наблюдение очевидно на сырых данных, где пик на 2-4 Гц всегда «горячее» над углеводородными коллекторами. В подтверждение этого вывода были представлены три полевых примера. Сравнение графиков толщины нефтеносного слоя и пика DHI показало 92% корреляцию (N~30) в одном из исследований. Это важное методическое исследование доказывает, что низкочастотные DHI возможно использовать для обнаружения углеводородов и мониторинга наполнения слоя водой. Обсуждение: Участники интересо-вались возможностями низкочастотных DHI в определении вертикального разрешения, газа и слоистости. Schuster указал на необходимость исследования доступных данных компаний-подрядчиков для полного изучения потенциального использова-ния этой технологии. Дискуссия косну-лась и разрешения поверхностных микросейсмических датчиков. Эффект установленных далеко друг от друга датчиков на инверсию и, таким образом, разрешение, обсуждался в контексте объединения исследовательских данных и данных о землетрясениях, чье включение было предложено в качестве решения проб-лемы микросейсмической томографии. В конечном итоге сессия помогла убедить скептиков в существовании низкочастотных DHI, но вопрос все равно еще не закрыт. Сообщество, изучающее эту тему, явно упустило некоторые доступные данные — так, огромное количество данных о земле-трясениях с сейсмографов по всему миру легко получить у научных и правительственных организаций. Их анализ позволил бы создать карту низкочастотных DHI по всему миру и проверить, соответствуют ли они известным месторождениям. Затем, случаются ли они в вулканических или метаморфизированных областях? Изучение этих данных помогло бы объяснить разницу во времени и постоянство спектрального пика. Заманчиво выглядит и идея сочетания микросейсмического мониторинга с низкочастотными DHI, что позволило бы использовать микросейсмические инструменты с чувствительностью не более 2 Гц и запись нефильтрованных данных. Мониторинг II Председатели: Grant Gist (ExxonMobil Upstream Research Centre) и Khalid Al-Rufaii (Saudi Aramco). Микросейсмический мониторинг completions используется для все большего числа геометрий. Одним из способов является установка геофонов на поверхности, но его трудность — в том, что индивидуальные микросейс-мические события наблюдаются редко. Вместо этого используется технология сейсмического моделирования для соотношения зарегистрированных датчиками прибытий и вычисления энергии, выделенной подповерхност-ной структурой. Эта технология была продемонстрирована на значительной глубине для мониторинга трещин Duncan и Lakings. Российские ученые (Кузнецов и др.) применяли этот способ для доказательства разницы во времени между всплесками активности в ответ на создание трещин. Обычной проблемой скважинных измерений является отсутствие отдаленной скважины для установки геофона. Как продемонстрировали C. Maisons и др., альтернативным решением может быть установка геофонов в скважине, через которую закачивается вода, и записывать данные после ее введения. Нетрадиционные источники ставят перед добытчиками сложные задачи в конструкции скважин. Микросейсми-ческий мониторинг скважин с тяжелой нефтью может помочь увеличить объем выхода и оптимизировать их расположение. S. Maxwell рассказал о микросейсмическом мониторинге с постоянной наблюдательной скважи-ны, показавшем поперечный сброс в формации, а также деформацию колонны, вызванную вводом пара. Таким образом, микросейсмический мониторинг помогает получить информацию о степени завершенности процесса и о деформации коллектора. Микросейсмический мониторинг — процесс, требующий тщательной подготовки. Первым шагом является предварительное изучение сейсмическо-го отражения изменений в коллекторе, вызванных его разработкой. Источником данных могут служить записи с местных сейсмографов, где можно найти события, которые могли быть вызваны разработкой. M. Jalali и др. использовали расширяющуюся сеть сейсмографов в Иране для определения сейсмических событий, которые могли быть вызваны разработкой месторожде-ния в бассейне Zagros; таким образом, меньшая активность может быть обнаружена с помощью датчиков в непосредственной близости от коллектора. Этот недорогой шаг может помочь снизить риск мониторинга. M. Jervis рассказал о том, как Saudi Aramco развивает инфраструктуру для создания микросейсмической «обсерватории» для наблюдения над процессами в коллекторе. Результаты пилотного исследования могут связать микросейсмические события с вводом воды и поступлением нефти. После получения микросейсмичес-ких данных их нужно организовать, обработать и интерпретировать. F. Kindy и др. рассказали о случае в Омане, где различные компании получили разные результаты анализа, лишний раз доказав важность тщательного выбора подрядчиков и перекрестного сравнения результатов. Несмотря на различия, результаты показали, что скорость впрыска воды может быть безопасно увеличена без превышения давления, успешно ответив на поставленный вопрос. Еще один успешный эксперимент с большим количеством микросейсмичес-ких событий был описан Sarkar и др. Тем не менее, они предупредили, что правильный анализ и интерпретация данных требуют особых усилий; так, первая модель скоростей указывала на неверные источники активности, которые были исправлены после использования модели с детальным учетом стратиграфии. Многообещающие направления анализа включают в себя сравнение полноволнового моделиро-вания с наблюдаемыми событиями, и обратное проецирование волновых полей с фокусом на гипоцентрах. Благодарности Члены Организационного Комитета — O. Barkved, J.-P. Diet, H. Friesacher, P. Engbers, G. Gist, C. Liner, G. Schuster, A. Shabbir, и K. Wapenaar — значительно помогли успеху мероприятия. Отдельное спасибо C. Liner за замещение автора в должности председателя во время его вынужден-ного отсутствия и всем председателям сессий за координацию живых дискуссий и предоставление отчетов о сессиях, которые сделали возможным создание этой статьи. Основываясь на успехе первого семинара, и растущем багаже знаний, EAGE планирует устроить второй семинар по пассивным сейсмоисследованиям к концу 2008 года.




← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →















Яндекс цитирования
Журнал First Break и материалы всех мероприятий EAGE направляются на индексацию в систему Scopus.
Журналы Basin Research, Geophysical Prospecting, Near Surface Geophysics и Petroleum Geoscience направляются на индексацию в системы Scopus и Web of Science.