WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 13 |

Трасса коридорного суммирования ВСП Процесс увязки каротажных и наземных сейсмических материалов можно разделить на две задачи. Первая – это сопоставление шкалы глубин и шкалы времен, вторая – это переход от реальной тонкослоистой геологической модели к пластовой сейсмической модели. Тонкие слои, выделяемые по комплексу кривых ГИС, преобразуются в некоторую последовательность положительных и отрицательных экстремумов поля отраженных волн ВСП. Длина сейсмической волны обычно значительно больше, чем мощность одного тонкого слоя.

Поэтому каждый экстремум сейсмической волны представляет собой интерференцию или сумму нескольких отражений от тонких слоев. Такое «волновое» осреднение или объединение тонких пластов в сейсмическом поле зависит от частотного состава и формы волны, возбуждаемой в источнике и распространяющейся в реальной геологической среде. Обычно, сейсмическую трассу рассматривают в рамках сверточной модели. То есть сейсмическая трасс определяется как свертка сигнала источника S(t) и импульсной характеристики среды h(t).

U(t) = h(t) S(t) (4) Импульсная характеристика среды может быть измерена с помощью методов ГИС. Если не учитывать кратных отражений внутри пластов, то импульсная характеристика определяется последовательностью коэффициентов отражения от границ раздела двух сред:

(V2 2 -V11) Kотр = (5) (V2 2 + V11) V – скорость, измеряемая по акустическому каротажу (АК), – плотность, полученная по плотностному каротажу (ГГК). Обычно производится разбивка геологической модели на пласты и осреднение значений скорости и плотности в рамках заданных пластов. Сигнал для расчета сейсмической трассы может быть взят из наблюдений падающей волны. На Рис.12 приведен пример моделирования сейсмической трассы. По кривым акустического и плотностного каротажей рассчитана трасса коэффициентов отражения. Трасса коэффициентов отражения после свертки с сигналом по формуле (4) дает модельную сейсмическую трассу. Сопоставление модельных трасс и трассы коридорного суммирования ВСП помогает понять соответствие акустических свойств геологических пластов и их представление в сейсмическом волновом поле.

Переход от геологических моделей к сейсмическим полям – это процесс фильтрации или осреднения исходной модели. В качестве оператора фильтра, сглаживающего разрывную функцию импульсной характеристики, выступает сейсмический сигнал.

Методика работ ВСП-ОГТ.

Существует формальное разделение метода ВСП на две методики:

стандартное ВСП и ВСП – ОГТ. В результате обработки данных по методике ВСП-ОГТ строится сейсмическое изображение (временной или глубинный разрез), отражающее закономерности строения околоскважинного пространства. Сегодня нет однозначно устоявшейся терминологии, что понимать под методом ВСП – ОГТ. Методика ОГТ в наземной сейсморазведке реализует принцип многократных перекрытий. То есть каждая трасса временного разреза ОГТ получается суммированием многих трасс, имеющих различные положения источников и приемников. Наблюдения ВСП, зарегистрированные с одного пункта взрыва, расположенного на любом удалении от скважины, можно назвать ВСП-МОВ. Так как для одного пункта взрыва нельзя сформировать сейсмограмму ОГТ, то есть для одной отражающей площадки нельзя найти два луча, имеющие различные источники и приемники. Пункт взрыва только один, что в терминологии стандартной сейсморазведки соответствует методу отраженных волн (МОВ).

Рис.12. Моделирование сейсмической трассы по данным акустического и плотностного каротажа.

Система наблюдений в методике ВСП-ОГТ отличается от системы наблюдений ВСП тем, что наблюдения ВСП-ОГТ имеют несколько пунктов взрыва, расположенных на различных расстояниях от скважины, в которой выполняется регистрация сейсмических волн (Рис.13). При возбуждении сигнала из одного пункта взрыва два соседних луча, идущих в два соседних по глубине приемника имеют близкие углы отражения. Расстояние между пунктами взрыва в методике ВСП-ОГТ обычно существенно больше, чем расстояние между пунктами приема. Для ВСП-ОГТ невозможно реализовать взаимное изменение положение ПВ и ПП. Это приводит к тому, что система наблюдения ВСП-ОГТ является фланговой и нерегулярной.

Из-за нерегулярности системы наблюдений невозможно обычной сортировкой трасс перейти от сейсмограмм ОПВ или ОПП к сейсмограммам ОГТ. Выполнение преобразования скважинных сейсмограмм ВСП в разрез ОГТ выполняется программами продолжения волновых полей.

Обычно считается, что средние или пластовые скорости, измеренные по стандартному ВСП, дают достаточно точное приближение скоростной модели среды. Однако эта модель получена в точке, а скоростная модель и поведение границ могут быстро меняться.

Рис.13. Система наблюдений в В таком случае достаточно методике ВСП-ОГТ сложно одновременно правильно определить скоростную модель и наклоны отражающих границ. На Рис.показана схема размещения точки отражения для фиксированного положения пункта взрыва и переменной глубины горизонтальной отражающей границы. В общем случае координата точки отражения зависит от расположения пункта взрыва, пункта приема и геометрии отражающей границы. Годографы падающих и отраженных волн для методики ВСП-ОГТ зависят от положения пункта взрыва (ПВ) относительно устья скважины. На Рис.15 представлены годографы отраженных волн для различных выносов ПВ и различных глубин границы отражения. В однородной среде годографы падающих и отраженных волн остаются гиперболами. Для реальной геологической среды годографы имеют более сложную форму. Для того чтобы правильно представлять себе структуру волновых полей, Рис.14.Положение точки отражения зарегистрированных в скважинах, от границы в методе ВСП-ОГТ.

Рис.15. Годографы отраженных волн для различных выносов ПВ.

Вынос равен: 1)-50 м; 2)-1000м; 3)-1500м; 4)-2000м; 5)-2500м.

Рис.16. Сейсмограммы ОПВ для различных пунктов взрыва.

приведем пример реальных наблюдений. На Рис.16. показаны пять сейсмограмм ОПВ, полученных при возбуждении сейсмического сигнала на поверхности Земли в шести различных пунктах взрыва. 12 сейсмоприемников в скважине располагались на расстоянии 50 метров друг от друга, при изменении положения ПВ скважинные приборы оставались неподвижными. На сейсмограммах обозначены годографы падающих и отраженных волн.

Падающие и восходящие волны легко отождествляются на сейсмограммах ОПВ, так как имеют противоположные наклоны годографов. На Рис.представлены две сейсмограммы общего пункта приема для того же сейсмического скважинного материала. Глубина расположение общего пункта приема для фрагмента Рис.17А. составляет 1000 метров для Рис.17Б метров. На сейсмограммах ОПП отмечена отраженная волна. Ее годограф имеет минимум на времени 1410 мсек. для фрагмента 17А и 1305 мсек. для 17Б. То есть время минимума годографа отраженной волны меньше для более глубокого положения ПП.

С одной стороны волновая картина для скважинных сейсмограмм, за счет падающих и кратных волн более сложная, чем для поверхностной сейсморазведки. Но с другой стороны отношение сигнал/помеха для скважинных данных существенно выше из-за того, что отсутствуют поверхностные волны помехи. Существенные различия систем наблюдений, не приводят к радикальным отличиям волновых полей. Поэтому многие алгоритмы обработки данных наземной сейсморазведки могут быть использованы в процессе обработки скважинных сейсмических материалов.

Рис.17. Две сейсмограммы ОПП при многократных наблюдениях в скважине.

А- сейсмоприемник расположен на глубине 1000 метров;

Б- сейсмоприемник расположен на глубине 1250 метров;

2. Полевые работы.

2.1. Аппаратура для производства работ ВСП.

Для наземных сейсмических станций понятие аналоговая и цифровая аппаратура различаются по характеру записи информации на магнитный носитель. В настоящее время аналоговые сейсмические станции в производстве практически не используются. Для скважинной сейсмики понятия цифровой или аналоговой аппаратуры различаются по принципу передачи информации на поверхность от скважинных приборов. Если по каротажному кабелю передается аналоговая информация, то аппаратура считается аналоговой. В противном случае, когда преобразование аналог-код происходит в скважинном зонде, а по кабелю на поверхность передаются оцифрованные данные, аппаратура называется цифровой.

Цифровая передача информации по каротажному кабелю позволяет избежать наводок на электрический сигнал в канале «прибор-сейсмостанция» и практически полностью избавиться от взаимного влияния каналов друг на друга. С другой стороны аналоговая скважинная аппаратура более простая и надежная в работе. Для передачи аналоговой информации по кабелю существуют методы модуляции сигнала, позволяющие повысить надежность канала передачи. Рассмотрим основные виды модуляции сигнала, применяемые на практике. Амплитудная модуляция сигнала – предусматривает кодировку аналогового сигнала путем задания его в виде огибающей высокочастотного несущего сигнала Рис.1Б. При частотной модуляции полезный сигнал кодируется в виде изменений частоты опорного сигнала Рис.1В.

Рис.1. Различные варианты кодировки сигнала. А - кодируемый сигнал;

Б - амплитудная модуляция сигнала; В - частотная модуляция сигнала.

Цифровая регистрирующая аппаратура, применяемая для работ в скважинах, похожа на стандартную сейсмостанцию. Основное отличие, определяющее сложность цифровой аппаратуры ВСП, заключается в том, что основные блоки аппаратуры располагаются в скважине и должны работать при высоких температурах. Скважинная сейсмостанция состоит из двух частей, наземного блока и блока скважинных приборов. На Рис.2 показана фотография одного скважинного модуля. В верхней части прибора расположен электромотор и редуктор, обеспечивающие работу прижимного механизма.

Капсула с сейсмоприемниками и электронные схемы приборов, расположены в нижней части зонда. В современных конструкциях прибора капсула с сейсмоприемниками смонтирована в середине модуля. Между скважинными приборами и поверхностным блоком может располагаться ретранслятор.

Ретранслятор обычно выполняет функции предварительного усилителя сигнала, перед передачей информации по каротажному кабелю на поверхность. Общая схема цифровой аппаратуры ВСП показана на Рис.3. Сейсмический сигнал, попадая на сейсмоприемник, преобразуется в электрический сигнал, усиливается и фильтруется в аналоговом блоке прибора. Затем происходит оцифровка сигнала в блоке аналогово-цифрового преобразования (АЦП).

Цифровая информация не передается в реальном времени на поверхность, а записывается в память прибора. Передача сейсмической информации на поверхность происходит по окончанию цикла регистрации. За передачу информации на поверхность и обмен сообщениями между поверхностью и скважинным прибором отвечает блок телеметрии.

На Рис.4 показана схема работы аналоговых усилителей и АЦП. Четыре постоянных коэффициента усиления, выбираемые оператором перед циклом регистрации, определяют величину сигнала на входе в блок АЦП. Коэффициент усиления должен быть такой, при котором наибольший усиленный сигнал не превышает диапазон сетки АЦП. Так как при ВСП падающая прямая волна наиболее сильная, то при настройке коэффициента усиления можно ориентироваться только на нее. При этом амплитуда всех отраженных сигналов должна быть выше, чем уровень минимального разряда АЦП. Преобразование аналогового сигнала в цифровой - это основное место и главная проблема любой цифровой аппаратуры. Предварительные аналоговые усилители поднимают амплитуду сейсмического сигнала, пытаясь выровнять диапазон изменения сигнала и диапазон входа АЦП. При этом коэффициент усиления аналогового фильтра является общим для всех приходящих сейсмических сигналов и постоянным в рамках одной сейсмограммы. Так что отношение амплитуд различных сигналов, приходящих в разное время к сейсмоприемнику, не зависит от коэффициента усиления. Отношение амплитуды максимального сейсмического сигнала к минимальному полезному сигналу определяет требуемый динамический диапазон регистрирующей аппаратуры.





Динамический диапазон АЦП определяется количеством разрядов, используемых при оцифровке сигнала. В современных наземных сейсмических станциях применяются АЦП имеющие более 20 разрядов. В скважинной аппаратуре используются 12 разрядные АЦП. Многоразрядные и одновременно высокотемпературные АЦП (более 120°С), на сегодняшний день, не выпускаются. Динамический диапазон в современных наземных сейсмостанциях определяется суммой динамических диапазонов МАРУ и АЦП [12]. В настоящее время в скважинной аппаратуре МАРУ не используется.

Мгновенный динамический диапазон сейсмической станции определяет Рис.2. Скважинный модуль сейсмического зонда для работ ВСП.

Рис.3. Блок схема цифровой Рис.4. Схема работы аналоговых скважинной аппаратуры. усилителей и АЦП в скважинном приборе.

возможность записи двух сигналов, одновременно пришедших на сейсмоприемник. Если разрядность АЦП равна 12 - это значит что минимальный и максимальный сигналы, которые на одной трассе может зарегистрировать сейсмостанция, различаются по амплитуде в 2124000 раз.

Большое значение для АЦП имеет скорость работы или рабочая частота. На Рис.5 показана схема последовательной оцифровки трех каналов одного зонда. В скважинной аппаратуре время оцифровки одного дискрета сейсмотрассы с помощью АЦП равен 0.3 мсек. При этом рабочий цикл оцифровки одного временного дискрета для трех каналов зонда равно 0.9 мсек.

Рис.5. Схема последовательности оцифровки В скважинной трех каналов в скважинном приборе.

сейсмической аппаратуре А - входные аналоговые сигналы.

одно из основных мест Б - дискретные сигналы после оцифровки.

занимает система прижима прибора к стенкам скважине. Прижим прибора к стенке скважины может быть активный или пассивный. Активный (механический) прижим осуществляется с помощью лапы, приводимой в движение с помощью электродвигателя и системы редукторов. Пассивный прижим обычно осуществляется посредством рессоры, постоянно прижимающей скважинный прибор к стенке скважины. Рис.Передача информации от скважинных приборов на поверхность происходит по Рис.6. Актавный (А) и пассивный (Б) каротажному кабелю.

прижим скважинного прибора.

Каротажный кабель состоит из проводящих жил и защитной брони.

Проводящие жилы расположены в центре кабеля и имеют термостойкую изоляцию (Рис.7).

Грузонесущая броня выполнена в виде двух слоев тонких стальных жил. Качество кабеля определяется как его прочностью, так и электрическими характеристиками.

Рассмотрим маркировку каротажного кабеля, например: КГ153-180.

КГ1-Кабель Геофизический одножильный;

53кН – прочность на разрыв;

180° - максимальная рабочая температура.

Рис.7. Строение каротажного кабеля.

Электрические характеристики кабеля, которые определяют возможности использования кабеля для аппаратуры ВСП:

-электрическое сопротивление жилы кабеля;

-емкость и индуктивность кабеля.

Данные по параметрам геофизических кабелей и принципы их маркировки даются в справочниках, например [8]. Как обычный канал связи каротажный кабель имеет свою частотную характеристику и диапазон частот передачи информации. Обычно средняя рабочая частота каротажного кабеля равна кГц. Эту частоту можно брать в качестве базовой для оценки пропускной способности кабеля при передаче сигналов от скважинного прибора на поверхность. Если передавать цифровую информацию на поверхность, то при шаге дискретизации 1 мсек и разрядности АЦП -12, за оду секунду требуется передавать 1000*12 бит на один канал. Если рабочая частота кабеля равна кГц, – то это означает, что за секунду можно передать приблизительно 50*бит. Таким образом, пропускная способность кабеля превышает объем информации на один канал в 50/12=4.2 раза. Следовательно, в реальном времени через одну жилу каротажного кабеля можно передать не более 4х каналов. Конечно, такой прямой расчет дает приближенную оценку и не учитывает современные возможности сжатия и кодировки информации.

Передача на поверхность сигналов контролируется блоком телеметрии. Система связи между скважинным модулем может быть односторонней или дуплексной.

При односторонней связи прибор в скважине только получает команды и выполняет их. Более качественная связь может осуществляться в дуплексном режиме, в этом случае осуществляется двухсторонний обмен командами и ответами (кодами возврата) на них.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 13 |










© 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.