RU2483330C1 - Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons - Google Patents
Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483330C1 RU2483330C1 RU2011152599/28A RU2011152599A RU2483330C1 RU 2483330 C1 RU2483330 C1 RU 2483330C1 RU 2011152599/28 A RU2011152599/28 A RU 2011152599/28A RU 2011152599 A RU2011152599 A RU 2011152599A RU 2483330 C1 RU2483330 C1 RU 2483330C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismic
- receivers
- frequencies
- vibrations
- time
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для контроля сейсмических процессов путем синхронных измерений электрических и магнитных компонент поля, а также сейсмического поля и может быть использовано при изучении горизонтально неоднородных геоэлектрических разрезов с целью поиска и разведки нефтяных и газовых подводных месторождений.The invention relates to geophysics and can be used to control seismic processes by synchronous measurements of the electric and magnetic components of the field, as well as the seismic field, and can be used to study horizontally heterogeneous geoelectric sections in order to search and explore oil and gas underwater deposits.
Известный способ морской сейсмической разведки (авторское свидетельство SU №1766180 [1]) включает возбуждение упругих колебаний, регистрацию многоканальным приемным устройством отраженных волн вдоль профиля, а также разноглубинное накапливание информации при фиксированной средней точке, в котором для достижения технического результата, заключающегося в повышении детальности и информативности сейсмической разведки за счет увеличения разрешенности и помехоустойчивости сейсмических данных, перемещение источника и многоканального приемного устройства производят по профилю прямым и обратным курсом корабля (судна) с последовательным изменением расстояния между источником и приемным устройством при смене курса, при одновременном фиксировании положения первой и последней общих срединных точек на профиле, многоканальный приемник располагают вертикально с переменной базой, выбираемой в зависимости от глубины исследуемого слоя, а накапливание информации производят по обеим срединным точкам и одновременно по вертикальным базам, при этом дополнительно выполняют перемещение источника многоканального приемного устройства по параллельным профилям, расположенным на расстоянии друг от друга, выбираемым из условия накапливания по общей глубинной точке в пространстве.The known method of marine seismic exploration (certificate of authorship SU No. 1766180 [1]) includes the excitation of elastic vibrations, registration of reflected waves along a profile with a multi-channel receiving device, and also accumulation of information at a fixed midpoint at which to achieve a technical result consisting in increasing the detail and informativeness of seismic exploration by increasing the resolution and noise immunity of seismic data, source movement and multichannel reception of the device is made along the profile with the direct and reverse heading of the ship (vessel) with a successive change in the distance between the source and the receiving device when changing course, while fixing the position of the first and last common midpoints on the profile, the multi-channel receiver is positioned vertically with a variable base, selected depending from the depth of the studied layer, and the accumulation of information is carried out at both midpoints and at the same time along vertical bases, while additionally moving the source of the multichannel receiving device along parallel profiles located at a distance from each other, selected from the condition of accumulation along a common deep point in space.
Известное устройство для морской сейсмической разведки (патент RU №2032190 [2]) включает линейную группу рабочих пневмоизлучателей сейсмических сигналов, связанных с поплавками, закрепленными на несущем канате посредством гибких элементов, соединенных электро- и газомагистралями с пультом управления сейсмической станции, и средство для размещения пневмоизлучателей и поплавков на борту судна, которое выполнено в виде лебедки, оснащенной барабаном для размещения на нем несущего каната, боковые щечки барабана содержат гнезда для крепления пневмоизлучателей и прорези для размещения в них рукавов электро- и газомагистралей, перед барабаном лебедки закреплен направляющий механизм, ориентирующий пневмоизлучатели и поплавки в направлении гнезд барабана, а излучатели и поплавки соединены с несущим канатом посредством карабинов.The known device for marine seismic exploration (patent RU No. 2032190 [2]) includes a linear group of working pneumatic emitters of seismic signals associated with floats fixed to the carrier rope by means of flexible elements connected by electric and gas lines to the control panel of the seismic station, and means for placement air emitters and floats on board the vessel, which is made in the form of a winch equipped with a drum for placement of a supporting rope on it, the side cheeks of the drum contain sockets for attaching evmoizluchateley and slots for placement of electrical and gazomagistraley sleeves before the winch drum fixed guide mechanism orienting pnevmoizluchateli and floats in the direction of the drum slots, and the emitters and the floats are connected to the carrier by means of a rope carbines.
Известный сейсмоакустический обнаружитель (патент RU №2032222 [3]) содержит акустический микрофон, подключенный к входу усилителя акустического канала, и сейсмоприемник, подключенный к входу усилителя сейсмического канала, источник питания и передатчик, блок логической обработки, блок сопряжения и пульт контроля и управления.The known seismic-acoustic detector (patent RU No. 2032222 [3]) contains an acoustic microphone connected to the input of the amplifier of the acoustic channel, and a seismic receiver connected to the input of the amplifier of the seismic channel, a power source and a transmitter, a logic processing unit, an interface unit and a control and control panel.
Известный способ геоэлектроразведки (авторское свидетельство SU №1770776 [4]) включает возбуждение в геологической среде электромагнитного поля импульсами тока, в паузах между которыми осуществляют прием сигнала переходного процесса, фильтрацию посредством n фильтров, усиление и регистрацию в цифровой форме, по результатам которой судят о строении исследуемой среды, в котором для достижения технического результата, заключающегося в повышении помехоустойчивости, принятый в паузах между импульсами возбуждения сигнал переходного процесса фильтруют, дискретно уменьшая верхнюю граничную частоту пропускания фильтров с равномерным шагом дискретизации, величину n устанавливают не менее числа определяемых параметров, а в полученном после каждой фильтрации сигнале переходного процесса регистрируют в цифровой форме максимальные значения, по которым судят о параметрах исследуемой среды.The known method of geoelectrical exploration (certificate of authorship SU No. 1770776 [4]) includes excitation of the electromagnetic field in the geological environment by current pulses, in the pauses between which the transient signal is received, filtered by n filters, amplified and recorded in digital form, based on which the structure of the medium under study, in which, in order to achieve a technical result, which consists in increasing the noise immunity, the transient signal f filter, discretely reducing the upper cutoff frequency of the filters with a uniform sampling step, the n value is set not less than the number of determined parameters, and the maximum values are recorded in digital form in the transient signal obtained after each filtering, which are used to judge the parameters of the medium under study.
В известном способе геоэлектроразведки и устройстве для его осуществления (авторское свидетельство SU №1770774 [5]) возбуждают с помощью регулируемого источника электромагнитное поле в исследуемой среде последовательно на двух заданных частотах, осуществляют в точках измерения прием на этих частотах и измерение первой и второй геометрических разностей потенциалов электрического поля, по которым рассчитывают картируемый параметр, в котором для достижения технического результата, заключающегося в повышении чувствительности и избирательности выявления предвестников землетрясений, осуществляют в точках измерений прием синфазной с ЭДС источника составляющей сигнала, а расстояние от точек измерений до источника задают не меньше 20 км, а устройство для осуществления способа содержит горизонтальный дипольный двухчастотный источник переменного тока, приемник, в состав которого входят датчики первой и второй разностей электрических потенциалов, регистратор, в котором приемник содержит делитель, синхронный детектор, накопитель и блок управления.In the known method of geoelectrical exploration and a device for its implementation (copyright certificate SU No. 1770774 [5]), an electromagnetic field is excited in a test medium sequentially at two predetermined frequencies using an adjustable source, reception at these frequencies and measurement of the first and second geometric differences potentials of the electric field, according to which the mapped parameter is calculated, in which to achieve a technical result, which consists in increasing the sensitivity and selectively In order to identify earthquake precursors, the signal component in phase with the emf of the source is received at the measurement points, and the distance from the measurement points to the source is set to at least 20 km, and the device for implementing the method comprises a horizontal dipole two-frequency alternating current source, a receiver, which includes sensors the first and second electric potential differences, a recorder in which the receiver contains a divider, a synchronous detector, a drive and a control unit.
Известные способы и устройства [1-5] для выполнения морской сейсмической разведки включают искусственное возбуждение сейсмической волны с последующей регистрацией акустического или электромагнитного сигнала посредством гидрофонов, как правило, установленных на тральной косе, буксируемой судном или приемником электромагнитных колебаний. Измеренные гидрофоном акустические сигналы или приемником электромагнитные колебания сигналы подвергаются дальнейшей обработке (усилению, фильтрации и т.д.) с выделением полезного сигнала, несущего информацию о возможном распространении сейсмических волн.Known methods and devices [1-5] for performing marine seismic exploration include artificial excitation of a seismic wave with subsequent registration of an acoustic or electromagnetic signal by means of hydrophones, usually mounted on a trawl, towed by a vessel or receiver of electromagnetic waves. Acoustic signals measured by a hydrophone or electromagnetic waves by the receiver, the signals are further processed (amplification, filtering, etc.) with the selection of a useful signal that carries information about the possible propagation of seismic waves.
Основным недостатком известных способов и их осуществления является то, что они обладают невысокой информативностью, так как выполняют измерение параметров только акустического или только электромагнитного полей.The main disadvantage of the known methods and their implementation is that they have a low information content, as they measure the parameters of only acoustic or only electromagnetic fields.
Повышение информативности при осуществлении морской сейсмической разведки достигается при использовании известного способа морской сейсмической разведки (патент RU №2388023 [6]).The increase in information content in the implementation of marine seismic exploration is achieved using the known method of marine seismic exploration (patent RU No. 2388023 [6]).
Данный способ морской сейсмической разведки включает возбуждение упругих колебаний с последующей регистрацией акустического сигнала посредством приемника акустических сигналов, обработку измеренных сигналов, возбуждение электромагнитного поля импульсами тока, в котором искусственное возбуждение упругих колебаний осуществляют в полузамкнутом пространстве, ограниченном металлическим каркасом по трем сторонам, посредством свечи зажигания, на которую подается напряжение, при этом дополнительно регистрируют градиент потенциала электрического поля электрохимического происхождения и градиент потенциала электрического поля, обусловленного движением воды в магнитном поле Земли, при этом возбуждение упругих колебаний осуществляют на интервале времени нарастания, кульминации и спада лунного прилива земной коры, градиент потенциала электрического поля, обусловленного движением воды в магнитном поле Земли, регистрируют в инфранизкочастотном диапазоне волновода морская вода - грунт, обработку измеренных сигналов осуществляют путем построения биномного дерева Штерна - Броко. Благодаря новым отличительным признакам известного технического решения, таким как: искусственное возбуждение упругих колебаний осуществляют в полузамкнутом пространстве, ограниченном металлическим каркасом по трем сторонам, посредством свечи зажигания, на которую подается напряжение, при этом дополнительно регистрируют градиент потенциала электрического поля электрохимического происхождения и градиент потенциала электрического поля, обусловленного движением воды в магнитном поле Земли, при этом возбуждение упругих колебаний осуществляют на интервале времени нарастания, кульминации и спада лунного прилива земной коры, градиент потенциала электрического поля, обусловленного движением воды в магнитном поле Земли, регистрируют в инфранизкочастотном диапазоне волновода морская вода - грунт, обработку измеренных сигналов осуществляют путем построения биномного дерева Штерна-Броко, обеспечивается расширение информативности при сейсмических исследованиях. Однако для осуществления этого способа необходимо использовать сейсмические излучатели и проводить предварительное изучение геологического разреза в районе поиска.This method of marine seismic exploration includes the excitation of elastic waves with subsequent registration of the acoustic signal through the receiver of acoustic signals, processing the measured signals, the excitation of the electromagnetic field by current pulses, in which the artificial excitation of elastic waves is carried out in a semi-enclosed space bounded by a metal frame on three sides, using a spark plug , to which voltage is applied, while additionally registering the potential gradient square field of electrochemical origin and the gradient of the potential of the electric field due to the movement of water in the Earth's magnetic field, while the excitation of elastic vibrations is carried out on the interval of rise, culmination and decline of the lunar tide of the earth's crust, the gradient of the electric field potential due to the movement of water in the Earth’s magnetic field, register in the infra-low-frequency range of the waveguide sea water - soil, the processing of the measured signals is carried out by building a binomial tree Shter and - Brokaw. Thanks to new distinguishing features of the known technical solution, such as: artificial excitation of elastic vibrations is carried out in a semi-enclosed space bounded by a metal frame on three sides, by means of a spark plug, to which voltage is applied, the gradient of the electric field potential of electrochemical origin and the gradient of electric potential are additionally recorded field due to the movement of water in the Earth's magnetic field, while the excitation of elastic vibrations about they take place on the time interval of the rise, culmination and decline of the lunar tide of the earth's crust, the gradient of the electric field potential due to the movement of water in the Earth’s magnetic field is recorded in the infra-low-frequency range of the sea water-soil waveguide, the processing of the measured signals is carried out by constructing the Stern-Broco binary tree expanding information content in seismic surveys. However, to implement this method, it is necessary to use seismic emitters and conduct a preliminary study of the geological section in the search area.
В общем случае известные способы сейсморазведки обычно используют регистрацию прохождения сейсмических колебаний частотой более 10,0 Гц. За время использования в сейсмической разведке подобных частот достаточно широко разработано аппаратурное оформление для генерирования и регистрации подобных колебаний, а также математический аппарат для обработки данных. Для генерирования подобных колебаний преимущественно используют либо вибраторы, либо взрывы. Для проведения взрывных работ необходимо проводить бурение шпуров для закладывания взрывчатых веществ. Подобная техника резко отрицательно влияет на состояние экологии в зоне поиска. Кроме того, коэффициент успешности предсказания с использованием известных методов и приемов сейсмической разведки не превышает величины 0,5. Следовательно, по меньшей мере, каждая вторая скважина, пробуренная по заключениям традиционной сейсмической разведки нефтегазовых залежей, оказывается ошибочно заложенной. Кроме средств, потраченных напрасно на бурение скважины, при этом наносится непоправимый и необоснованный ущерб окружающей среде, особенно при выполнении аналогичных работ на шельфе морей.In the General case, the known methods of seismic exploration usually use the registration of the passage of seismic vibrations with a frequency of more than 10.0 Hz. During the use of similar frequencies in seismic exploration, the hardware design for generating and recording such oscillations, as well as a mathematical apparatus for processing data, have been quite widely developed. Either vibrators or explosions are predominantly used to generate such vibrations. For blasting, it is necessary to drill holes for laying explosives. This technique dramatically negatively affects the state of the environment in the search area. In addition, the success rate of prediction using known methods and techniques of seismic exploration does not exceed 0.5. Therefore, at least every second well drilled according to the conclusions of traditional seismic exploration of oil and gas deposits, is erroneously laid. In addition to funds spent in vain for drilling a well, irreparable and unreasonable damage to the environment is caused, especially when performing similar work on the shelf of the seas.
Также известен ряд способов поиска углеводородов (варианты), например, (патент RU №2251716 [7]) и способ определения глубины залегания продуктивных пластов (патент RU №2336541 [8]). В известном способе [7], решаемая техническая задача состоит в повышении точности определения продуктивных на углеводороды пластов, в том числе и определение глубины их залегания. Технический результат, получаемый в результате реализации способа [7], состоит в уменьшении количества ошибочно пробуренных скважин, а также обеспечение возможности контроля эксплуатации промысловых скважин и газохранилищ при добыче нефти и газа.A number of hydrocarbon search methods (options) are also known, for example, (patent RU No. 2251716 [7]) and a method for determining the depth of productive formations (patent RU No. 2336541 [8]). In the known method [7], the technical problem to be solved is to increase the accuracy of determining hydrocarbon-productive formations, including determining the depth of their occurrence. The technical result obtained as a result of the implementation of the method [7] consists in reducing the number of erroneously drilled wells, as well as providing the ability to control the operation of production wells and gas storages during oil and gas production.
Для достижения указанного технического результата, по первому варианту предложено использовать способ поиска углеводородов, характеризуемый регистрацией сейсмических колебаний поверхности Земли с использованием приемников сейсмических колебаний, способных регистрировать сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц, причем приемники сейсмических колебаний располагают на расстоянии от 50 м до 500 м друг от друга, регистрацию проводят одновременно по всем измеряемым компонентам, разбивая временной диапазон регистрации измеренного на перспективной площади информационного сигнала, на синхронизованные по времени для всех сейсмических приемников дискретные участки, проводят расчет спектральной характеристики, соответствующей каждому дискретному участку с образованием дискретной последовательности, анализируют каждый дискретный участок на наличие помехи, имеющей техногенную природу, и на наличие события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта, исключают из дальнейшего рассмотрения те дискретные участки, которые не содержат события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта в каждой из записей соответствующих компонент сейсмических приемников, а также дискретные участки, содержащие указанные помехи, и проводят анализ оставшихся дискретных участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов. При реализации способа дополнительно проводят измерение сейсмических колебаний в месте, заведомо не содержащем углеводородов, а о наличии нефти или газа судят по появлению отклонений в спектральной характеристике, по сравнению с местом, заведомо не содержащим углеводородов. Способ может быть реализован как на суше, так и на акватории, при этом соответственно сейсмические приемники располагают на суше, на дне акватории, либо заглубляя в приповерхностный слой, в водную среду, и/или на плавсредствах в местах, минимально подверженных собственным колебаниям корпуса плавсредства, причем плавсредства удалены на одинаковые расстояния от источника генерирования колебаний.To achieve the indicated technical result, according to the first embodiment, it is proposed to use a hydrocarbon search method characterized by recording seismic vibrations of the Earth’s surface using seismic vibrations receivers capable of detecting seismic vibrations in the range from 0.1 to 20 Hz, and seismic vibration receivers located at a distance of 50 m to 500 m from each other, registration is carried out simultaneously for all measured components, dividing the time range of registration of the measured and the prospective area of the information signal, for discrete sections synchronized in time for all seismic receivers, calculate the spectral characteristic corresponding to each discrete section with the formation of a discrete sequence, analyze each discrete section for the presence of interference of anthropogenic nature, and for the presence of an event associated with by the arrival of a signal from the reservoir, those discrete sections that do not contain events associated with the signal from the reservoir in each of the records of the corresponding components of the seismic receivers, as well as discrete sections containing the indicated interference, and analyze the remaining discrete sections with a judgment on the presence or absence of hydrocarbons. When implementing the method, seismic oscillations are additionally measured in a place that is obviously not containing hydrocarbons, and the presence of oil or gas is judged by the appearance of deviations in the spectral characteristics, compared with a place that is obviously not containing hydrocarbons. The method can be implemented both on land and in the water area, with seismic receivers respectively being located on land, in the bottom of the water area, or deepened in the surface layer, in the aquatic environment, and / or on watercraft in places minimally prone to natural vibrations of the body of the craft moreover, the watercraft are removed at equal distances from the source of oscillation generation.
Согласно второму варианту для достижения указанного технического результата дополнительно измеряют микросейсмический шум Земли и о наличии углеводородов судят по появлению изменений спектральной характеристики не менее чем на одной из компонент при записи сигнала во время генерирования колебаний и/или после генерирования колебаний по сравнению с информационным сигналом, измеренным до генерирования. Предложенный способ может быть реализован также и на суше, и на акватории, поэтому сейсмические приемники располагают на суше, на дне акватории и/или на плавсредствах в местах, минимально подверженных собственным колебаниям корпуса плавсредства, причем плавсредства удалены на одинаковые расстояния от источника генерирования колебаний. Во всех случаях реализации предложенного способа обычно приемники сейсмических колебаний группируют, а также синхронизируют. Кроме того, в процессе математической обработки зарегистрированных результатов преимущественно информационный сигнал разбивают на временные участки, длительностью не менее 2-3 периодов сигнала наименьшей частоты диапазона.According to the second variant, in order to achieve the indicated technical result, the Earth’s microseismic noise is additionally measured and the presence of hydrocarbons is judged by the appearance of changes in the spectral characteristics of at least one of the components when recording a signal during oscillation generation and / or after oscillation generation in comparison with the information signal measured before generating. The proposed method can also be implemented both on land and in the water area; therefore, seismic receivers are located on land, in the bottom of the water area and / or on watercraft in places that are minimally prone to natural vibrations of the body of the craft, and the craft are removed at equal distances from the source of oscillation generation. In all cases of the implementation of the proposed method, usually receivers of seismic vibrations are grouped, as well as synchronized. In addition, in the process of mathematical processing of the recorded results, the information signal is mainly divided into temporary sections of at least 2-3 signal periods of the lowest frequency range.
В рамках реализации первого и второго вариантов может быть решена задача контроля эксплуатации углеводородной залежи. Для этого над залежью выбирают точки контроля, предпочтительно располагая их вблизи эксплуатационных скважин. В выбранных точках располагают приемники сейсмических колебаний, способные регистрировать сейсмические колебания в инфразвуковом диапазоне частот не менее чем по одной из компонент. Периодически регистрируют микросейсмический шум Земли. По исчезновению аномалии спектральных характеристик на частотах 0,1-20 Гц судят о прохождении контакта вода - углеводород под точкой контроля.As part of the implementation of the first and second options, the task of controlling the operation of a hydrocarbon deposit can be solved. To do this, control points are selected over the reservoir, preferably located near production wells. At selected points, receivers of seismic vibrations are located, capable of recording seismic vibrations in the infrasonic frequency range of at least one of the components. The microseismic noise of the Earth is periodically recorded. By the disappearance of the anomaly in the spectral characteristics at frequencies of 0.1–20 Hz, the passage of the water – hydrocarbon contact under the control point is judged.
Аномальное поведение спектральных характеристик определяют любым из приведенных вариантов - без применения внешнего воздействия, анализируя поведение спектральных характеристик каждого дискретного участка разбиения временного диапазона, либо по отношению к спектральной характеристике информационного сигнала, зарегистрированного для участка, заведомо не лежащего над залежью, а также в варианте, с применением внешнего воздействия, используя те же алгоритмы обработки колебаний, но применяя их к записанному сигналу во время/после воздействия источника сейсмических колебаний, либо о переходе контакта вода - углеводород судят по появлению изменений спектральных характеристик не менее чем на одной из компонент при записи сигнала во время генерирования колебаний и/или после генерирования колебаний по сравнению со спектральными характеристиками информационного сигнала, измеренными до генерирования. Предпочтительно проводить регистрацию спектральной характеристики микросейсмического шума Земли для каждой точки в течение 40-60 мин.The anomalous behavior of the spectral characteristics is determined by any of the above options - without applying external influences, by analyzing the behavior of the spectral characteristics of each discrete section of the time range partition, or with respect to the spectral characteristic of the information signal recorded for the section that obviously does not lie above the reservoir, as well as in the variant using external influence, using the same oscillation processing algorithms, but applying them to the recorded signal during / after air The action of the source of seismic vibrations, or the transition of the water-hydrocarbon contact, is judged by the appearance of changes in the spectral characteristics of at least one of the components when recording a signal during oscillation generation and / or after oscillation generation compared to the spectral characteristics of the information signal measured before generation. It is preferable to record the spectral characteristics of the microseismic noise of the Earth for each point for 40-60 minutes.
При контроле степени заполнения подземного газохранилища природного газа выбирают точки на поверхности Земли, ориентировочно определяющие разные степени заполнения газохранилища, размещают в выбранных точках приемники сейсмических колебаний, способные не менее чем по одной компоненте регистрировать инфразвуковые колебания, и периодически регистрируют спектральную характеристику микросейсмического шума Земли, причем отсутствие аномального изменения спектральной характеристики информационного сигнала на частотах 0,1-20 Гц свидетельствует об отсутствии природного газа под точкой контроля. Для сравнения регистрируют аналогичным приемником микросейсмический шум Земли над местом, заведомо расположенным вне газохранилища. Предпочтительно выбирать точки контроля при первом заполнении газохранилища, определяя в каких местах над газохранилищем отмечено присутствие природного газа при различных количествах поданного газа. Однако в любом случае точки контроля определяют опытным путем. Возможно проведение генерирования сейсмических колебаний в процессе регистрации. В этом случае регистрацию проводят как до начала генерирования, так и во время генерирования.When controlling the degree of filling of the underground natural gas storage, points on the Earth's surface are selected that roughly determine the different degrees of filling of the gas storage, seismic vibration detectors are placed at selected points that are capable of recording infrasonic vibrations by at least one component, and the spectral characteristics of the Earth’s microseismic noise are periodically recorded, moreover the absence of an abnormal change in the spectral characteristics of the information signal at frequencies of 0.1-20 Hz stvuet the absence of natural gas under the control point. For comparison, a microseismic noise of the Earth is recorded by a similar receiver above a place obviously located outside the gas storage. It is preferable to select control points during the first filling of the gas storage, determining in which places above the gas storage the presence of natural gas is noted at various amounts of supplied gas. However, in any case, control points are determined empirically. It is possible to generate seismic vibrations during the registration process. In this case, registration is carried out both before the start of generation and during generation.
Используя, в частности, второй вариант (с генерацией), можно определять глубину залегания продуктивного на углеводороды пласта. Для этого используют не менее 4-х приемников сейсмических колебаний, способных по 3-м взаимно перпендикулярным компонентам регистрировать инфразвуковые колебания, размещая их в вершинах четырехугольника.Using, in particular, the second option (with generation), it is possible to determine the depth of the reservoir productive for hydrocarbons. To do this, use at least 4 receivers of seismic vibrations, capable of detecting infrasound vibrations by 3 mutually perpendicular components, placing them at the vertices of the quadrangle.
Во всех приведенных вариантах реализации данного изобретения принципиальным и важным этапом является процесс фильтрации записанного временного ряда от поверхностных шумов и выделение информационного сигнала. С этой целью используют группировку (расстановку) приемников сейсмических колебаний и кросскорреляционную обработку записанного сигнала.In all of the above embodiments of the invention, a fundamental and important step is the process of filtering the recorded time series from surface noise and extracting the information signal. For this purpose, a grouping (arrangement) of seismic oscillation receivers and cross-correlation processing of the recorded signal are used.
Для реализации вышеизложенных вариантов используют приемник сейсмических колебаний, способный регистрировать колебания в инфразвуковом диапазоне, содержащий не менее одного датчика сейсмических колебаний, способного регистрировать инфразвуковые колебания, причем все используемые датчики расположены на жестком основании таким образом, что оси чувствительности датчиков расположены под фиксированными углами относительно плоского жесткого основания и относительно друг друга, причем каждый датчик подключен к блоку регистрации, а основание с датчиками размещено в жестком герметичном корпусе. Могут быть использованы датчики угловых и/или линейных колебаний, способные регистрировать колебания в инфразвуковом диапазоне частот. Преимущественно блок регистрации каждого датчика содержит последовательно соединенные предварительный усилитель сигнала, формирователь амплитудно-частотной характеристики и оконечный усилитель, причем каждый оконечный усилитель выполнен с возможностью подключения к общему регистратору. Однако известный способ [7] основан на гипотезе о залежи нефти как единственно возможном источнике наблюдаемой аномалии в низкочастотном диапазоне сейсмического спектра. Вместе с тем практика показывает (патент RU №2336541 [8]), что аномальные сигналы наблюдаются при наличии других существенных неоднородностей в разрезе, в частности, в виде активных тектонических нарушений или при наличии подземных рек. Аномальный сигнал наблюдается также в целевом диапазоне при неглубоком залегании фундамента в точке исследования, соизмеримом с глубиной залегания углеводородов.To implement the above options, a seismic oscillation detector is used that is capable of detecting vibrations in the infrasonic range, containing at least one seismic oscillation sensor capable of detecting infrasound vibrations, all the sensors used are located on a rigid base so that the sensitivity axes of the sensors are located at fixed angles relative to flat rigid base and relative to each other, with each sensor connected to the registration unit, and the main The sensors are housed in a rigid, sealed enclosure. Angular and / or linear vibration sensors that can detect vibrations in the infrasonic frequency range can be used. Advantageously, the recording unit of each sensor comprises a pre-connected signal amplifier, an amplitude-frequency response driver and a terminal amplifier, each terminal amplifier being configured to be connected to a common recorder. However, the known method [7] is based on the hypothesis of an oil deposit as the only possible source of the observed anomaly in the low-frequency range of the seismic spectrum. However, practice shows (patent RU No. 2336541 [8]) that abnormal signals are observed in the presence of other significant heterogeneities in the section, in particular in the form of active tectonic disturbances or in the presence of underground rivers. An abnormal signal is also observed in the target range with a shallow basement at the point of study, commensurate with the depth of hydrocarbons.
Кроме того, при размещении приемников сейсмических колебаний на плавсредствах или на глубинных горизонтах, необходимо исключать из результатов наблюдений составляющую сигнала, обусловленную шумами судоходства и скоростью подводных течений. При этом все используемые датчики должны быть расположены на жестком основании таким образом, что оси чувствительности датчиков расположены под фиксированными углами относительно плоского жесткого основания и относительно друг друга, что в условиях гидросферы обеспечить практически невозможно.In addition, when placing seismic oscillation receivers on boats or at deep horizons, it is necessary to exclude from the observation results the signal component due to noise of navigation and the speed of underwater currents. In this case, all the sensors used must be located on a rigid base in such a way that the sensitivity axes of the sensors are located at fixed angles with respect to the flat rigid base and with respect to each other, which is practically impossible to provide under the hydrosphere.
Вынесение суждения о залежах углеводородов по характеристикам только одних микросейсмических волн сопряжено с очень большим объемом измерений, что представляет серьезную проблему для донной сейсмологии. При прохождении случайных сигналов через линейные цепи необходимо рассматривать трансформацию этих характеристик по каждому аргументу раздельно, что приводит к громоздким выражениям. Эти характеристики не наглядны и трудно представимы в виде графиков, что затрудняет их визуальную обработку, являющуюся основной в современной сейсмологии.Judging hydrocarbon deposits according to the characteristics of microseismic waves alone is associated with a very large volume of measurements, which is a serious problem for bottom seismology. When passing random signals through linear chains, it is necessary to consider the transformation of these characteristics for each argument separately, which leads to cumbersome expressions. These characteristics are not visual and difficult to imagine in the form of graphs, which complicates their visual processing, which is the main one in modern seismology.
Кроме того, поскольку микросейсмические волны представляют собой нестационарные процессы, то их корреляционные функции и спектральные плотности зависят не только от соответствующих параметров (период и частота), но и от времени, что в процессе практического определения их оценок сопряжено с очень большим объемом измерений, а с учетом того, что донные станции для производства регистрации на границе вода - грунт имеют ограниченный ресурс по автономности их использования, то это существенно увеличивает длительность исследований, а соответственно и материальные затраты.In addition, since microseismic waves are non-stationary processes, their correlation functions and spectral densities depend not only on the corresponding parameters (period and frequency), but also on time, which in the process of practical determination of their estimates involves a very large volume of measurements, and taking into account the fact that the bottom stations for registration at the water - soil boundary have a limited resource for the autonomy of their use, this significantly increases the duration of the studies, and accordingly material and material costs.
В известном способе низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов (варианты) [8], задача решается способом низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов, включающем определение, по крайней мере, одной точки наблюдения на поисковой площади, размещение в точке наблюдения приемника сейсмических колебаний, проведение регистрации информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, проведение расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, их анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключение из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, в котором в отличие от известного способа регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов, Фурье-преобразование вертикальных компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который характеризуют местоположением на спектре в диапазоне частотIn the known method of low-frequency seismic sounding for the search and exploration of hydrocarbon deposits (options) [8], the problem is solved by the method of low-frequency seismic sounding for the search and exploration of hydrocarbon deposits, which includes determining at least one observation point on the search area, location at the observation point a receiver of seismic vibrations, recording information signals from their measured components for a period of time sufficient to record statistically significant black noise signal in the infra-low-frequency range, the calculation of spectral characteristics using the Fourier transform of the received signals, their analysis for the presence of false signals and signals from the reservoir with natural hydrocarbons, exclusion of false signals from the analysis, analysis of the remaining signals with a judgment on the presence or the absence of hydrocarbons, in which, in contrast to the known method, registration and recording are carried out on the vertical components of information signals, f Rieux-transformation vertical components of information signals carried by their first derivative spectra obtained on the detected maximum, which characterize the location in the spectrum in the frequency range
Vs/H<F<Vp/H,Vs / H <F <Vp / H,
где Vs - средняя по осадочному чехлу скорость распространения поперечных сейсмических волн в точке наблюдения;where Vs is the average sedimentary cover velocity of transverse seismic waves at the observation point;
Vp - средняя по осадочному чехлу скорость распространения продольных сейсмических волн в точке наблюдения;Vp is the average along the sedimentary cover velocity of propagation of longitudinal seismic waves at the observation point;
Н - известная глубина залегания фундамента в точке наблюдения,H is the known depth of the foundation at the observation point,
сигнал с данным максимумом принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, точку наблюдения, в спектрах сигналов которой присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, с их равномерным расположением со смещением относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, принимают как перспективную на наличие залежей от природных углеводородов. При этом при выявлении равномерного расположения сигналов возможно их сравнение относительно сигналов других измерений с одной точки наблюдения, или относительно сигналов с других каналов их записи с этой точки наблюдения при многоканальном способе наблюдения, или относительно сигналов их записей с соседних точек наблюдения при одноканальном способе наблюдения. При наличии точек наблюдения больше одной в районе исследования сигнал от фундамента дополнительно характеризует его присутствие в большинстве точек наблюдения.a signal with this maximum is taken as a false signal corresponding to the resonance between the day surface and the foundation — a signal from the foundation, a point with a spectrum that contains a signal from the foundation with a monotonic decrease in the spectrum amplitude towards high frequencies from the maximum of the signal from the foundation is recognized as a hopeless observation point observations, in the signal spectra of which there are maxima at frequencies greater than the frequency of the maximum signal from the foundation, with their uniform arrangement with an offset relative to other measurements less than half the width of its maximum, is taken as promising for the presence of hydrocarbons from natural reservoirs. In this case, when identifying a uniform arrangement of signals, it is possible to compare them relative to signals of other measurements from one observation point, or relative to signals from other channels of their recording from this observation point with a multi-channel observation method, or relative to signals from their recordings from neighboring observation points with a single-channel observation method. If there are more observation points in the study area, the signal from the foundation additionally characterizes its presence at most observation points.
В общем случае, известные способы измерения сейсмических сигналов [7, 8] включают регистрацию сейсмических сигналов, определение момента времени измерения, определение географических координат, определение колебания сейсмических сигналов, путем анализа результатов наблюдений по периодическим компонентам во временных рядах результатов наблюдений.In general, known methods for measuring seismic signals [7, 8] include recording seismic signals, determining the instant of measurement, determining geographic coordinates, determining the oscillation of seismic signals by analyzing the results of observations on periodic components in the time series of the observation results.
Недостатком известных способов является то, что при определении колебания уровня сейсмических сигналов в точке измерения выделяют главные волны колебательного процесса, по амплитудам и фазам которых выполняют полный гармонический анализ с выделением гармонических постоянных. Однако в морских условиях существенное влияние на результаты анализа зарегистрированных сейсмических сигналов оказывают акустические шумы моря и шумы судоходства. Чтобы учесть влияние этих волн, в амплитуды и фазы главных сейсмических волн необходимо вводить поправки, которые зависят от астрономических условий. Кроме того, в известных способах, решение задачи преобразования интервалов времени основано на способах преобразования временных параметров исследуемых процессов, имеющих место при анализе результатов наблюдений.A disadvantage of the known methods is that when determining the fluctuation of the level of seismic signals at the measurement point, the main waves of the oscillatory process are distinguished, according to the amplitudes and phases of which complete harmonic analysis is performed with the allocation of harmonic constants. However, in marine conditions, the acoustic noise of the sea and the noise of shipping have a significant impact on the results of the analysis of recorded seismic signals. To take into account the influence of these waves, corrections that depend on astronomical conditions must be introduced into the amplitudes and phases of the main seismic waves. In addition, in the known methods, the solution to the problem of converting time intervals is based on methods for converting the time parameters of the investigated processes that take place when analyzing the results of observations.
При этом на основе данных наблюдений для анализа результатов наблюдений выявляются периодические компоненты во временных рядах данных, для которых моменты измерения "асинхронны" с выявленным периодом колебаний, т.е. интервалы времени между моментами измерений не регулярны и значительно превышают выявляемый период колебаний, при этом используют Фурье-анализ, т.е. исследуемые процессы представляют как суперпозицию гармонических колебаний в виде ряда Фурье, что, например, при определении колебания сейсмических волн может вносить дополнительную погрешность, так как сумма двух периодических колебаний может быть непериодической функцией, например, при сложении двух синусоидальных колебаний с несоизмеримыми частотами, когда в результате их сложения может быть получено сложное непериодическое колебание. При этом временной ход представляется в виде функций значений процесса от времени, и время определяют из условия, что время есть строго возрастающая действительная переменная. При этом устанавливают структуру цикла временных интервалов с выделением эталона времени и выбирают цикловую частоту. Выбор цикловой частоты включает определение защитного временного интервала, обеспечение восстановления несущей, тактовую синхронизацию по элементам и адресацию информации, установление уровней сигналов во временных интервалах. Однако, ввиду того, что периоды системы времени измерения и периоды гармоник колебательного процесса могут быть несоизмеримы, требуется выполнение дополнительных операций, связанных с обеспечением качественной синхронизации. Для этого, при определении периодических компонент во временных рядах данных, полученных при наблюдениях за колебательным процессом, в котором моменты измерения являются асинхронными с выявленным периодом колебаний, используют свойство периодичности выявляемого сигнала на основе свойств периодической функции F(t+T)=f(t), где t - время; Т - период функции f(t). Для анализа гармонических колебаний ось времени разбивается на равные отрезки, которые в дальнейшем совмещаются друг с другом. В полученном таким образом циклическом времени моменты измерения описывают изменения функции на одном периоде, что обеспечивает связь между временем континентальным (солнечным) и океаническим (приливным) в соответствии с зависимостью x=y-ym, где x - приливное время (число приливных суток от начала приливного года); y - дата солнечного времени (число суток от начала года); ym - число суток между солнечным и приливным временем, т.е. при этом определяется среднесолнечное время, которое является циклическим временем с постоянным периодом в одни сутки. Связь между этими временами осуществляется путем развертки циклического среднего солнечного времени в линейный последовательный ряд путем введения пронумерованных временных интервалов.Moreover, on the basis of observational data, to analyze the observational results, periodic components are revealed in the time series of the data for which the measurement moments are “asynchronous” with the detected oscillation period, i.e. the time intervals between the moments of measurements are not regular and significantly exceed the detected period of oscillations, using the Fourier analysis, i.e. the studied processes are presented as a superposition of harmonic oscillations in the form of a Fourier series, which, for example, when determining the oscillation of seismic waves can introduce an additional error, since the sum of two periodic oscillations can be a non-periodic function, for example, when two sinusoidal oscillations with incommensurable frequencies are added when As a result of their addition, a complex non-periodic oscillation can be obtained. In this case, the time course is represented in the form of functions of the process values from time to time, and time is determined from the condition that time is a strictly increasing real variable. In this case, the structure of the cycle of time intervals with the allocation of the time standard is established and the cyclic frequency is selected. The choice of the cyclic frequency includes determining the protective time interval, providing carrier recovery, clock synchronization by elements and addressing information, setting signal levels in time intervals. However, due to the fact that the periods of the measurement time system and the periods of harmonics of the oscillatory process can be incommensurable, additional operations are required to ensure high-quality synchronization. To do this, when determining the periodic components in the time series of data obtained by observing the oscillatory process, in which the measurement times are asynchronous with the detected oscillation period, use the periodicity property of the detected signal based on the properties of the periodic function F (t + T) = f (t ), where t is the time; T is the period of the function f (t). To analyze harmonic oscillations, the time axis is divided into equal segments, which are subsequently combined with each other. In the cyclic time thus obtained, the measurement moments describe changes in the function over one period, which provides a connection between the continental (solar) and oceanic (tidal) times in accordance with the dependence x = yy m , where x is the tidal time (the number of tidal days from the beginning of the tidal of the year); y is the date of solar time (the number of days from the beginning of the year); y m is the number of days between solar and tidal times, i.e. this determines the average solar time, which is cyclic time with a constant period of one day. The connection between these times is carried out by scanning the cyclic average solar time in a linear sequential series by introducing numbered time intervals.
Однако истинное солнечное время и истинные лунные сутки изменяют свою длительность в относительно широком диапазоне, что приводит к погрешностям при определении периодической составляющей в морских условиях, в асинхронных гидрологических наблюдениях, обусловленных различием характера периодичности реального и измеренного процессов по причине измерения в циклической системе среднесолнечного времени. В то же время основные энергонесущие гармоники связаны с лунными периодами, вследствие чего периоды системы времени измерения и периоды гармоник процесса могут быть несоизмеримы. В этом случае в фазовом пространстве, построенном на несоизмеримых с процессом системах времени, траектории колебательного процесса ведут себя хаотически. В зависимости от размерности фазового пространства траектории могут носить квазипериодический характер с перемежаемостью, и даже, более того, иметь структуру странного артифактора. Нестационарность процесса может быть также и следствием не эргодичности траекторий в фазовом пространстве.However, true solar time and true lunar days change their duration in a relatively wide range, which leads to errors in determining the periodic component in marine conditions, in asynchronous hydrological observations, due to the difference in the nature of the periodicity of real and measured processes due to the measurement of the average solar time in a cyclic system. At the same time, the main energy-carrying harmonics are associated with lunar periods, as a result of which the periods of the measurement time system and the periods of the process harmonics can be incommensurable. In this case, in a phase space built on time systems incommensurable with the process, the trajectories of the oscillatory process behave randomly. Depending on the dimension of the phase space, the trajectories can be quasiperiodic with intermittency, and even, moreover, have the structure of a strange artifact. The nonstationarity of the process can also be a consequence of the non-ergodicity of the trajectories in the phase space.
Кроме того, реализация известного способа [8] предусматривает суммарный анализ продольных и поперечных микросейсмических волн, что существенно усложняет процесс анализа, а также в получении окончательных достоверных результатов исследований.In addition, the implementation of the known method [8] provides for a total analysis of longitudinal and transverse microseismic waves, which significantly complicates the analysis process, as well as in obtaining the final reliable research results.
Возможность реализации технического решения для повышения информативности и достоверности сейсмических исследований при поиске подводных залежей углеводородов показана в способе регистрации сейсмических сигналов на акватории моря при поиске подводных залежей углеводородов (патент RU №2434250 [9]).The feasibility of implementing a technical solution to increase the information content and reliability of seismic studies when searching for underwater hydrocarbon deposits is shown in the method for recording seismic signals in the sea when searching for underwater hydrocarbon deposits (patent RU No. 2434250 [9]).
В данном способе регистрации сейсмических сигналов на акватории моря при поиске подводных залежей углеводородов, путем регистрации сейсмических колебаний поверхности Земли с использованием приемников сейсмических колебаний, способных регистрировать сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц, с размещением приемников сейсмических колебаний на фиксируемом расстоянии друг от друга, в котором регистрацию сейсмических сигналов проводят одновременно по всем измеряемым компонентам, разбивая временной диапазон регистрации измеренного на перспективной площади информационного сигнала, на синхронизованные по времени для всех сейсмических приемников дискретные участки, проводят расчет спектральной характеристики, соответствующей каждому дискретному участку с образованием дискретной последовательности, анализируют каждый дискретный участок на наличие помехи, имеющей техногенную природу, и на наличие события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта, исключают из дальнейшего рассмотрения те дискретные участки, которые не содержат события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта в каждой из записей соответствующих компонент сейсмических приемников, а также дискретные участки, содержащие указанные помехи, и проводят анализ оставшихся дискретных участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, в котором в отличие от известного способа [7], размещают сейсмические приемники в прибрежной зоне шельфа и на границе подножия континентального склона, в прибрежной зоне шельфа размещают градиентометрические сейсмические приемники, регистрирующие сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц, которые размещают парами на каждом исследуемом дискретном участке, при этом чувствительные элементы каждой пары сейсмических приемников развернуты относительно друг друга в азимуте на 45°, каждая пара сейсмических приемников настроена на прием сигналов из определенной зоны, где пересекаются направления приема упругих колебаний, на базе измерений, не превышающей 50-100 км в средних широтах и 8-10 км в высоких и экваториальных широтах, на частотах от 0,003 до 0,1 Гц регистрируют микросейсмические колебания, начиная с частот от 0,003 Гц, посредством широкополосных цифровых сейсмических приемников, размещенных на границе подножия континентального склона также парами, при анализе каждого дискретного участка отбирают гармоники от двух сейсмических приемников, отраженных одновременно с практически равными амплитудами, для выявления помех для каждого дискретного участка выполняют измерения вариации магнитного поля на частотах 0,01-1,0 Гц, магнитную индукцию электромагнитного поля на частотах 1-200 Гц, электрическую составляющую электромагнитного поля на частотах 1-500 Гц, акустические шумы на частотах 5-50000 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц в зонах тектонических разломов, учитывают временной ход уровня подстилающей земной поверхности под действием приливных сил коры Земли, по измеренным параметрам выполняют факторный анализ на уровнях естественного геофизического фона и геофизического фона в период фазы нахождения солнца и луны на одной небесной линии, путем построения графика амплитуд градиентов сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических характеристик, при анализе гармонических колебаний сейсмических волн осуществляют преобразование циклического времени в линейное, анализ зарегистрированных микросейсмических волн с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов выполняют для поперечных микросейсмических волн, существенно повышает информативность и достоверность сейсмических исследований при поиске подводных залежей углеводородов.In this method of recording seismic signals in the sea when searching for submarine hydrocarbon deposits, by recording seismic vibrations of the Earth’s surface using seismic vibrations receivers capable of detecting seismic vibrations in the range from 0.1 to 20 Hz, with the placement of seismic vibration receivers at a fixed distance from each other from a friend in which the registration of seismic signals is carried out simultaneously for all measured components, dividing the time range of registration of the measured On the prospective area of the information signal, for discrete sections synchronized in time for all seismic receivers, they calculate the spectral characteristics corresponding to each discrete section with the formation of a discrete sequence, analyze each discrete section for interference of anthropogenic nature, and for the presence of an event related with the arrival of a signal from the reservoir, those discrete sections that do not contain events associated with o with the arrival of a signal from the reservoir in each of the records of the corresponding components of the seismic receivers, as well as discrete sections containing the indicated interference, and analyze the remaining discrete sections with a judgment on the presence or absence of hydrocarbons, which, unlike the known method [7] place seismic receivers in the coastal zone of the shelf and on the border of the foot of the continental slope; in the coastal zone of the shelf place gradiometric seismic receivers registering seismic oscillations in the range from 0.1 to 20 Hz, which are placed in pairs in each studied discrete section, while the sensitive elements of each pair of seismic receivers are rotated relative to each other in azimuth by 45 °, each pair of seismic receivers is configured to receive signals from a certain zone where the directions of reception of elastic vibrations intersect, based on measurements not exceeding 50-100 km at middle latitudes and 8-10 km at high and equatorial latitudes, microseismic vibrations are recorded at frequencies from 0.003 to 0.1 Hz, starting from frequencies from 0.003 Hz, by means of broadband digital seismic receivers located at the foot of the continental slope also in pairs, when analyzing each discrete section, harmonics are taken from two seismic receivers reflected simultaneously with practically equal amplitudes, measurements are performed to identify interference for each discrete section variations of the magnetic field at frequencies of 0.01-1.0 Hz, the magnetic induction of the electromagnetic field at frequencies of 1-200 Hz, the electrical component of the electromagnetic The crosstalk at frequencies of 1-500 Hz, acoustic noise at frequencies of 5-50000 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies of 0.01-100 Hz in the zones of tectonic faults, take into account the time course of the level of the underlying earth's surface under the action of tidal forces of the Earth's crust, according to the measured parameters perform factor analysis at the levels of the natural geophysical background and geophysical background during the phase of the sun and moon being on the same sky line, by plotting the amplitudes of the gradients of seismic, geodeformation, geochemical, hydrophysical characteristics, in the analysis of harmonic vibrations of seismic waves, cyclic time is converted to linear, analysis of recorded microseismic waves with the judgment of the presence or absence of hydrocarbons is performed for transverse microseismic waves, significantly increases the information content and reliability of seismic studies when searching for underwater hydrocarbon deposits.
Однако размещение средств приема и регистрации сейсмических сигналов, которые представляют собой автономные донные станции (патенты RU №2276388, №229400) или подводные обсерватории (патент RU №2348950), которые оснащены многоканальными приемниками сейсмических сигналов, блоками регистрации и хранения информации, блоком датчиков линейных и угловых перемещений, датчиками регистрации геофизических и гидрологических параметров, на морском дне наталкивается на серьезные и принципиальные и технические трудности. Так как донные станции должны работать в автоматическом режиме, необходимо обеспечить их высокую надежность в течение длительного срока эксплуатации. Они должны иметь прочные корпуса для защиты аппаратуры от давления на глубине до 5-6 км и от ударов о твердое дно при их постановке. Размещение сейсмометров на дне с помощью обитаемых подводных аппаратов обходится чрезвычайно дорого. Стоимость постановки сейсмометров таким способом превышает стоимость самого сейсмометра и не может широко практиковаться (Геологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий. Лобковский Л.И., Левченко Д.Г. и др. М.: Наука, 2005, с.84).However, the placement of seismic signals reception and registration means, which are autonomous bottom stations (patents RU No. 2276388, No. 229400) or underwater observatories (patent RU No. 2348950), which are equipped with multi-channel seismic signal receivers, information recording and storage units, linear sensor block and angular movements, by sensors for recording geophysical and hydrological parameters, on the seabed, it encounters serious and fundamental and technical difficulties. Since the bottom stations must operate in automatic mode, it is necessary to ensure their high reliability over a long service life. They should have strong housings to protect the equipment from pressure at a depth of 5-6 km and from impacts on a hard bottom when they are placed. Placing seismometers at the bottom using inhabited underwater vehicles is extremely expensive. The cost of setting up seismometers in this way exceeds the cost of the seismometer itself and cannot be widely practiced (Geological monitoring of offshore oil and gas bearing waters. Lobkovsky LI, Levchenko DG, etc. M .: Nauka, 2005, p. 84).
Имеется также ряд специфических проблем: влияние придонных течений на аппаратурные шумы, особенности сцепления корпуса сейсмоприемников с мягким дном, микросейсмические шумы, генерируемые поверхностными гравитационными волнами, особенности распространения сейсмических сигналов в коре океанического типа (Левченко Д.Г. Особенности конструирования широкополосных донных сейсмографов // Океанология, 2001. Т.41. №4, с.620-631).There are also a number of specific problems: the influence of bottom currents on instrumental noise, features of the seismic receiver’s adhesion to the soft bottom, microseismic noise generated by surface gravitational waves, propagation of seismic signals in the oceanic crust (Levchenko D.G. Design features of broadband bottom seismographs // Oceanology, 2001. T. 41. No. 4, pp. 620-631).
Принципиальный вопрос представляет передача информации с донной станции на берег. Использование для этих целей гидроакустической связи неэффективно из-за ее малой пропускной способности и большой потребляемой мощности. Для использования радио- или спутниковой связи требуется поверхностный трансляционный буй, который должен быть устойчивым к штормам, дрейфующим льдам и возможным столкновениям с судами.A fundamental issue is the transmission of information from the bottom station to the shore. The use of hydroacoustic communication for these purposes is inefficient due to its low bandwidth and high power consumption. To use radio or satellite communications, a surface broadcast buoy is required, which must be resistant to storms, drifting ice and possible collisions with ships.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение информативности и достоверности сейсмических исследований при поиске подводных залежей углеводородов, за счет уменьшения выявленных недостатков.The objective of the proposed technical solution is to increase the information content and reliability of seismic studies in the search for underwater hydrocarbon deposits, by reducing the identified shortcomings.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе регистрации сейсмических сигналов на акватории моря при поиске подводных залежей углеводородов путем регистрации сейсмических колебаний поверхности Земли с использованием приемников сейсмических колебаний, способных регистрировать сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц, с размещением приемников сейсмических колебаний на фиксируемом расстоянии друг от друга, в котором регистрацию сейсмических сигналов проводят одновременно по всем измеряемым компонентам, разбивая временной диапазон регистрации измеренного на перспективной площади информационного сигнала на синхронизованные по времени для всех сейсмических приемников дискретные участки, проводят расчет спектральной характеристики, соответствующей каждому дискретному участку, с образованием дискретной последовательности, анализируют каждый дискретный участок на наличие помехи, имеющей техногенную природу, и на наличие события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта, исключают из дальнейшего рассмотрения те дискретные участки, которые не содержат событие, связанное с приходом сигнала от продуктивного пласта в каждой из записей соответствующих компонент сейсмических приемников, а также дискретные участки, содержащие указанные помехи, и проводят анализ оставшихся дискретных участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, в котором размещают сейсмические приемники в прибрежной зоне шельфа и на границе подножия континентального склона, в прибрежной зоне шельфа размещают градиентометрические сейсмические приемники, регистрирующие сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц, которые размещают парами на каждом исследуемом дискретном участке, при этом чувствительные элементы каждой пары сейсмических приемников развернуты относительно друг друга в азимуте на 45°, каждая пара сейсмических приемников настроена на прием сигналов из определенной зоны, где пересекаются направления приема упругих колебаний, на базе измерений, не превышающей 50-100 км в средних широтах и 8-10 км в высоких и экваториальных широтах, на частотах от 0,003 до 0,1 Гц регистрируют микросейсмические колебания, начиная с частот от 0,003 Гц, посредством широкополосных цифровых сейсмических приемников, размещенных на границе подножия континентального склона также парами, при анализе каждого дискретного участка отбирают гармоники от двух сейсмических приемников, отраженных одновременно с практически равными амплитудами, для выявления помех для каждого дискретного участка выполняют измерения вариаций магнитного поля на частотах 0,01-1,0 Гц, магнитную индукцию электромагнитного поля на частотах 1-200 Гц, электрическую составляющую электромагнитного поля на частотах 1-500 Гц, акустические шумы на частотах 5-50000 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц в зонах тектонических разломов, учитывают временной ход уровня подстилающей земной поверхности под действием приливных сил коры Земли, по измеренным параметрам выполняют факторный анализ на уровнях естественного геофизического фона и геофизического фона в период фазы нахождения солнца и луны на одной небесной линии путем построения графика амплитуд градиентов сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических характеристик, при анализе гармонических колебаний сейсмических волн осуществляют преобразование циклического времени в линейное, анализ зарегистрированных микросейсмических волн с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов выполняют для поперечных микросейсмических волн, в котором, в отличие от прототипа сейсмические приемники заглубляют в морское дно на глубину 20-150 м, путем бурения скважины, на входе скважины размещают буи с нулевой плавучестью, снабженные якорь-грузом и электромагнитным размыкателем, соединенные посредством кабель - троса с сейсмическим приемником и снабженные блоком записи сейсмических сигналов и спутниковым каналом связи.The problem is solved due to the fact that in the method of recording seismic signals in the sea when searching for submarine hydrocarbon deposits by recording seismic vibrations of the Earth’s surface using seismic oscillation receivers capable of detecting seismic vibrations in the range from 0.1 to 20 Hz, with the placement of receivers seismic vibrations at a fixed distance from each other, in which the registration of seismic signals is carried out simultaneously for all measured components, dividing into The range of registration of the information signal measured over a prospective area for discrete sections synchronized in time for all seismic receivers, the spectral characteristics corresponding to each discrete section are calculated with the formation of a discrete sequence, each discrete section is analyzed for interference of anthropogenic nature and for events associated with the arrival of a signal from the reservoir, exclude from the further consideration those discrete sections, which do not contain an event associated with the arrival of a signal from the reservoir in each of the records of the corresponding components of the seismic receivers, as well as discrete sections containing the indicated interference, and analyze the remaining discrete sections with a judgment on the presence or absence of hydrocarbons in which the seismic receivers are located in the coastal zone of the shelf and on the border of the foot of the continental slope, in the coastal zone of the shelf, gradiometric seismic receivers are recorded that record the seismic oscillations in the range from 0.1 to 20 Hz, which are placed in pairs in each studied discrete section, while the sensitive elements of each pair of seismic receivers are rotated relative to each other in azimuth by 45 °, each pair of seismic receivers is configured to receive signals from a certain zone where the directions of reception of elastic vibrations intersect, based on measurements not exceeding 50-100 km at middle latitudes and 8-10 km at high and equatorial latitudes, microseismic vibrations are recorded at frequencies from 0.003 to 0.1 Hz Starting from frequencies from 0.003 Hz, using broadband digital seismic receivers located at the foot of the continental slope also in pairs, when analyzing each discrete section, harmonics from two seismic receivers, reflected simultaneously with practically equal amplitudes, are selected to detect interference for each discrete section measure the variations of the magnetic field at frequencies of 0.01-1.0 Hz, the magnetic induction of the electromagnetic field at frequencies of 1-200 Hz, the electrical component is electromagnetic field at frequencies of 1-500 Hz, acoustic noise at frequencies of 5-50000 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies of 0.01-100 Hz in the zones of tectonic faults, take into account the time course of the level of the underlying earth's surface under the action of tidal forces of the Earth's crust, according to the measured the parameters are performed by factor analysis at the levels of the natural geophysical background and geophysical background during the phase of the sun and moon being on the same celestial line by plotting the amplitudes of the gradients of seismic, geodeformation, geochemical, hydrophysical characteristics, when analyzing harmonic vibrations of seismic waves, cyclic time is converted to linear, the analysis of recorded microseismic waves with the judgment of the presence or absence of hydrocarbons is performed for transverse microseismic waves, in which, unlike the prototype, seismic receivers are buried in the seabed to a depth of 20- 150 m, by drilling a well, buoys with zero buoyancy are placed at the inlet of the well, equipped with an anchor weight and an electromagnetic breaker, connected e by means of a cable - cable with a seismic receiver and equipped with a seismic signal recording unit and a satellite communication channel.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
С обеспечивающего судна спускают автономную донную буровую установку, которая свободно опускается на дно, а затем в автоматическом режиме бурит скважину и размещает контейнер с сейсмическими приемниками на глубинах от 150 до 20 м. Посредством автономной донной буровой установки на входе скважины размещают буи с нулевой плавучестью, снабженные якорь-грузом и электромагнитным размыкателем, соединенные посредством кабель-троса с сейсмическим приемником и снабженные блоком записи сейсмических сигналов и спутниковым каналом связи. По мере заполнения блока записи сейсмических сигналов, подается сигнал на электромагнитный размыкатель, посредством которого отсоединяется якорь-груз и кабель-трос, и буй всплывает на водную поверхность. Аналогом буя с нулевой плавучестью является морской аварийно-спасательный буй. Внутри буя с нулевой плавучестью установлен блок записи сейсмических сигналов и приемопередатчик спутниковой связи с выдвижной антенной, которая устанавливается в рабочее положение при всплытии буя на поверхность воды. Зарегистрированные сейсмические сигналы с блока записи сейсмического сигнала по спутниковому каналу связи транслируются на диспетчерский пункт, где подвергаются детальному анализу.An autonomous bottom drilling rig is lowered from the supply vessel, which freely lowers to the bottom, and then automatically drills a well and places a container with seismic receivers at depths of 150 to 20 m. Zero-buoyancy buoys are placed at the inlet of the well through a self-contained bottom drilling rig, equipped with an anchor weight and an electromagnetic breaker, connected via a cable to a seismic receiver and equipped with a seismic signal recording unit and a satellite communication channel. As the seismic signal recording unit is filled, a signal is sent to the electromagnetic breaker, by means of which the anchor-load and cable-cable are disconnected, and the buoy floats to the water surface. An analogue of a buoy with zero buoyancy is a marine rescue buoy. Inside the buoy with zero buoyancy, a seismic signal recording unit and a satellite communications transceiver with a retractable antenna are installed, which is installed in the working position when the buoy emerges to the surface of the water. The recorded seismic signals from the seismic signal recording unit via the satellite communication channel are transmitted to the control station, where they are subjected to detailed analysis.
По заполнению блока записи сейсмических сигналов другого буя с нулевой плавучестью, он также всплывает на поверхность моря. Впоследствии буи с нулевой плавучестью могут быть установлены посредством автономной донной буровой станции на прежние установочные места или использованы при установке сейсмических приемников на другой акватории.By filling in the block for recording seismic signals of another buoy with zero buoyancy, it also floats to the surface of the sea. Subsequently, buoys with zero buoyancy can be installed using an autonomous bottom drilling station at the previous installation sites or used when installing seismic receivers in another water area.
Средства приема и регистрации сейсмических сигналов оснащены многоканальными приемниками сейсмических сигналов и блоками регистрации сейсмических сигналов и построены на основе горизонтальных (типа СМ-5ВГ «Север-Юг» и СМ-5ВГ «Восток-Запад» и вертикального велосиметра (типа CM-5B(Z), вертикального акселерометра (типа CM-5A(Z) и трехкомпонентного сейсмоакустического датчика (типа А1632), феррозондового магнитометра (типа LEMI).Means of receiving and recording seismic signals are equipped with multichannel seismic signal receivers and seismic signal recording units and are built on the basis of horizontal (type SM-5VG "North-South" and SM-5VG "East-West" and a vertical cycle meter (type CM-5B (Z ), a vertical accelerometer (type CM-5A (Z) and a three-component seismic-acoustic sensor (type A1632), a flux-gate magnetometer (type LEMI).
Сейсмические приемники размещают в прибрежной зоне шельфа и на границе подножия континентального склона, в прибрежной зоне шельфа размещают градиентометрические сейсмические приемники, регистрирующие сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц, которые размещают парами на каждом исследуемом дискретном участке, при этом чувствительные элементы каждой пары сейсмических приемников развернуты относительно друг друга в азимуте на 45°, каждая пара сейсмических приемников настроена на прием сигналов из определенной зоны, где пересекаются направления приема упругих колебаний, на базе измерений, не превышающей 50-100 км в средних широтах и 8-10 км в высоких и экваториальных широтах. Каждая пара градиентометрических сейсмических приемников при этом выполняет роль направленной антенны.Seismic receivers are placed in the coastal zone of the shelf and on the border of the foot of the continental slope; in the coastal zone of the shelf, gradientometric seismic receivers are recorded that record seismic vibrations in the range from 0.1 to 20 Hz, which are placed in pairs on each discrete section under study, while the sensitive elements of each pairs of seismic receivers are rotated relative to each other in azimuth by 45 °, each pair of seismic receivers is configured to receive signals from a certain zone where I cross The directions of receiving elastic vibrations are being measured on the basis of measurements not exceeding 50-100 km at middle latitudes and 8-10 km at high and equatorial latitudes. Each pair of gradiometric seismic receivers in this case plays the role of a directional antenna.
Градиентометрический сейсмический приемник представляет собой трехтензорный градиентометр для подводных исследований, в котором пять независимых тензоров градиентометра позволяют получить качественную и количественную картину физических данных дискретных участков, в том числе и получить предварительную информацию о геологической структуре.Gradient seismic receiver is a three-tensor gradient meter for underwater research, in which five independent tensiometers of the gradiometer allow to obtain a qualitative and quantitative picture of the physical data of discrete sections, including obtaining preliminary information about the geological structure.
На частотах от 0,003 до 0,1 Гц (как и в прототипе) регистрируют микросейсмические колебания, начиная с частот от 0,003 Гц, посредством широкополосных цифровых сейсмических приемников, размещенных на границе подножия континентального склона также парами, при анализе каждого дискретного участка отбирают гармоники от двух сейсмических приемников, отраженных одновременно с практически равными амплитудами.At frequencies from 0.003 to 0.1 Hz (as in the prototype), microseismic vibrations are recorded, starting from frequencies from 0.003 Hz, using pairs of wideband digital seismic receivers located at the foot of the continental slope, while analyzing each discrete section, two harmonics are selected seismic receivers reflected simultaneously with almost equal amplitudes.
Поскольку микросейсмические волны представляют собой нестационарные процессы, то при обработке сигналов микросейсмических волн используют усредненные во времени корреляционные и спектральные характеристики нестационарных процессов. При этом, при прохождении случайных нестационарных сигналов через линейные цепи широкополосных регистраторов сигналов, усредненные во времени корреляционная и спектральная функция трансформируются этими цепями так же, как и соответствующие характеристики для стационарных процессов.Since microseismic waves are unsteady processes, when processing signals of microseismic waves, time-averaged correlation and spectral characteristics of non-stationary processes are used. At the same time, when random non-stationary signals pass through the linear chains of broadband signal recorders, the time-averaged correlation and spectral functions are transformed by these chains in the same way as the corresponding characteristics for stationary processes.
Зарегистрированные сигналы при обработке разбиваются на частотные поддиапазоны, что дает существенный выигрыш в сокращении требуемого объема памяти накопителя информации и объема вычислений при определении корреляционных и спектральных функций случайных процессов.The registered signals during processing are divided into frequency subbands, which gives a significant gain in reducing the required memory size of the information storage device and the amount of computation in determining the correlation and spectral functions of random processes.
Весь частотный диапазон широкополосного сейсмического приемника разбивают на два поддиапазона (0,003-0,2 Гц и 0,1-0,2 Гц). Район «сшивки» поддиапазона 0,1-0,2 Гц был выбран в области устойчивого максимума микросейсмических волн, в котором практически не производится регистрация землетрясений. В низкочастотном поддиапазоне осуществлялась цифровая запись с частотой квантования 1 Гц в каждом из четырех каналов регистрации. В высокочастотном поддиапазоне осуществлялась аналоговая запись на магнитную ленту с последующим квантованием и вычислением корреляционных функций и спектров. Такое техническое решение позволяет примерно в 100 раз увеличить время работы сейсмического приемника на дне в режиме непрерывной регистрации микросейсмических волн.The entire frequency range of the broadband seismic receiver is divided into two sub-bands (0.003-0.2 Hz and 0.1-0.2 Hz). The “crosslinking” region of the 0.1-0.2 Hz subrange was selected in the region of a stable maximum of microseismic waves, in which earthquakes are practically not recorded. In the low-frequency subband, digital recording was carried out with a quantization frequency of 1 Hz in each of the four recording channels. In the high-frequency subband, analog recording was performed on magnetic tape, followed by quantization and calculation of correlation functions and spectra. Such a technical solution makes it possible to increase the operating time of the seismic receiver at the bottom by a factor of 100 in the continuous recording of microseismic waves.
При размещении сейсмических приемников в скважине на разной глубине с использованием низкочастотных сейсмических сигналов, обеспечивается возможность проникновения на большую глубину в недра Земли и исследовать ее строение вплоть до внутреннего ядра.When placing seismic receivers in the well at different depths using low-frequency seismic signals, it is possible to penetrate to a greater depth into the bowels of the Earth and to study its structure up to the inner core.
Для выявления помех для каждого дискретного участка выполняют измерения вариации магнитного поля на частотах 0,01-1,0 Гц, магнитную индукцию электромагнитного поля на частотах 1-200 Гц, электрическую составляющую электромагнитного поля на частотах 1-500 Гц, акустические шумы на частотах 5-50000 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц в зонах тектонических разломов, которые учитывают при анализе зарегистрированных сигналов.To identify interference for each discrete section, measurements are made of the variation of the magnetic field at frequencies of 0.01-1.0 Hz, the magnetic induction of the electromagnetic field at frequencies of 1-200 Hz, the electrical component of the electromagnetic field at frequencies of 1-500 Hz, acoustic noise at frequencies of 5 -50000 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies of 0.01-100 Hz in the zones of tectonic faults, which are taken into account when analyzing the recorded signals.
При анализе зарегистрированных сигналов также учитывают временной ход уровня подстилающей земной поверхности под действием приливных сил коры Земли.When analyzing the recorded signals, the time course of the level of the underlying earth's surface under the influence of the tidal forces of the Earth's crust is also taken into account.
При этом по измеренным параметрам выполняют факторный анализ на уровнях естественного геофизического фона и геофизического фона в период фазы нахождения солнца и луны на одной небесной линии, путем построения графика амплитуд градиентов сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических характеристик. При анализе гармонических колебаний сейсмических волн осуществляют преобразование циклического времени в линейное.In this case, according to the measured parameters, factor analysis is performed at the levels of the natural geophysical background and geophysical background during the phase of the sun and moon being on the same sky line by plotting the amplitudes of the gradients of seismic, geodeformation, geochemical, and hydrophysical characteristics. When analyzing harmonic vibrations of seismic waves, cyclic time is converted into linear time.
Посредством блока датчиков линейных и угловых перемещений регистрируют сигналы, характеризующие приливные колебания коры Земли (грунта). Твердая кора Земли также испытывает приливные колебания, как и водные массы океанов. Приливные колебания коры Земли также носят гармонический характер, т.е. фаза колебаний представляет собой гладкую функцию. Однако вследствие того, что кора - более жесткая среда, то с течением времени в смежных областях коры с разными упругими характеристиками накапливаются фазовые сдвиги, которые не снимаются путем образования амфидромических точек, а снимаются путем образования землетрясений. Анализ пространственно-временного распределения фаз приливных колебаний в коре Земли выполняется в следующей последовательности.Using a block of linear and angular displacement sensors, signals are recorded that characterize the tidal oscillations of the Earth's crust (soil). The solid crust of the Earth also experiences tidal fluctuations, as well as the water masses of the oceans. The tidal oscillations of the Earth's crust are also harmonic, i.e. the oscillation phase is a smooth function. However, due to the fact that the crust is a more rigid medium, phase shifts accumulate in adjacent areas of the crust with different elastic characteristics, which are not removed by the formation of amphidromic points, but are removed by the formation of earthquakes. The analysis of the spatiotemporal distribution of the phases of tidal oscillations in the Earth's crust is performed in the following sequence.
Измерение колебаний грунта моря выполняют на дискретных участках акватории моря в различные моменты времени таким образом, чтобы получаемые измерения в каждой точке измерения имели различные значения интервалов времени относительно ближайшего к моменту измерения последнего момента верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане.Measurement of sea ground vibrations is performed in discrete sections of the sea at different times so that the measurements obtained at each measurement point have different time intervals relative to the last moment of the upper culmination of the moon at the fixed geographical meridian closest to the time of measurement.
При этом измеренные значения уровня грунта в точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны на фиксированном меридиане и моментом измерения позволяют установить временной ход уровня под действием приливных сил коры Земли, что обусловлено тем, что приливные колебания в некоторой точке акватории моря имеют практически постоянный фазовый сдвиг относительно времени верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане. Так как сочетания фаз движения Луны вокруг Земли и фаз колебания уровня грунта моря в некоторой точке повторяются с периодом движения Луны вокруг Земли, то измеренные значения уровня грунта моря в некоторой точке акватории моря, расположенные по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане и моментом измерения, представляют собой изменение фазы прилива, а следовательно, и временной ход уровня в точке измерения под действием приливных сил.At the same time, the measured values of the ground level at the points of the sea water area, which are arranged in increasing order of time between the nearest previous point in time of the upper culmination of the Moon on a fixed meridian and the moment of measurement, allow us to establish the time course of the level under the influence of the tidal forces of the Earth’s crust, due to the fact that tidal fluctuations at some point in the water area, the sea has an almost constant phase shift relative to the time of the upper climax of the moon on a fixed geographical meridian e. Since the combinations of the phases of the Moon’s movement around the Earth and the phases of the fluctuation of the sea ground level at some point are repeated with the period of the Moon’s movement around the Earth, the measured values of the sea ground level at some point in the sea’s area are arranged according to the increase in the time interval between the nearest previous time point of the upper climax The moons on a fixed geographical meridian and the moment of measurement, represent a change in the phase of the tide, and therefore the temporal course of the level at the measurement point under the action of ilivnyh forces.
По измеренным приборным значениям колебания уровня грунта моря формируют ряды наблюдений.According to the measured instrumental values, sea level fluctuations form observation series.
Определяют значения высоты прилива конкретной гармонической составляющей волны h(t), которая задается амплитудой А, углом положения g (А и g - гармонические постоянные) и периодом Т, в соответствии с зависимостью h(t)=Acos(qt-g), где q - угловая скорость гармонической волны за один час среднего времени, t - фиксированный момент времени.The tide height values of the specific harmonic component of the wave h (t) are determined, which is determined by the amplitude A, the angle of position g (A and g are harmonic constants) and the period T, in accordance with the dependence h (t) = Acos (qt-g), where q is the angular velocity of the harmonic wave in one hour of average time, t is a fixed point in time.
Определяют амплитуды гармонической составляющей высоты прилива коры Земли.The amplitudes of the harmonic component of the tidal height of the Earth's crust are determined.
Для анализа гармонических колебаний ось времени разбивается на равные отрезки, которые впоследствии совмещаются друг с другом. В полученном таким образом циклическом времени моменты измерения описывают изменения функции на одном периоде, что обеспечивает связь между временем континентальным (солнечным) и океаническим (приливным) в соответствии с зависимостью x=y-ym, где x - приливное время (число приливных суток от начала приливного года), y - дата солнечного времени (число суток от начала года), ym - число суток между солнечным и приливным временем (число суток от начала года).To analyze harmonic oscillations, the time axis is divided into equal segments, which are subsequently combined with each other. In the cyclic time thus obtained, the measurement moments describe changes in the function over one period, which provides a connection between the continental (solar) and oceanic (tidal) times in accordance with the dependence x = yy m , where x is the tidal time (the number of tidal days from the beginning of the tidal years), y is the date of solar time (the number of days from the beginning of the year), y m is the number of days between the solar and tidal times (the number of days from the beginning of the year).
Вследствие того, что периоды системы времени измерения и периоды гармоник колебательного процесса могут быть несоизмеримы, то осуществляют преобразование циклического времени в линейное, в соответствии с известной зависимостью (см. например: патент RU №2343415).Due to the fact that the periods of the measurement time system and the periods of harmonics of the oscillatory process can be incommensurable, the cyclic time is converted to linear, in accordance with the known dependence (see, for example, patent RU No. 2343415).
Дальнейшую обработку выполняют с учетом преобразованного времени. Определяют значения высоты прилива коры Земли h=h(x,y) для последовательного набора дискретных значений времени h=h(x,y,t), например, методом сеток (см., например, Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций переменного. М.-Л. ГИТТЛ, 1958).Further processing is performed taking into account the converted time. The values of the tidal height of the Earth's crust h = h (x, y) are determined for a sequential set of discrete time values h = h (x, y, t), for example, by the grid method (see, for example, Lavrentiev M.A., Shabat B. B. Methods of the theory of functions of a variable. M.-L. GITTL, 1958).
По полученным значениям высоты прилива для последовательного набора дискретных значений времени определяют амплитуды колебаний гармонической составляющей, например, в узлах сетки (см., например, Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций переменного. М. - Л. ГИТТЛ, 1958).From the obtained values of the tide height for a sequential set of discrete values of time, the oscillation amplitudes of the harmonic component are determined, for example, at grid nodes (see, for example, Lavrentiev M.A., Shabat B.V. Methods of the theory of variable functions. M. - L. GITTL , 1958).
По полученным значениям высоты прилива коры Земли определяют время наступления максимального уровня.According to the obtained values of the tidal height of the Earth's crust, the time of the onset of the maximum level is determined.
При анализе периодической составляющей колебательного процесса используется множество действительных чисел, что позволяет определить реальную изменчивость колебательного процесса.In the analysis of the periodic component of the oscillatory process, many real numbers are used, which allows us to determine the real variability of the oscillatory process.
Определение интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны позволяет определить временной ход приливных колебаний уровня земной коры в различных точках акватории моря и получить пространственный ход приливных колебаний на данной акватории на любой астрономический момент времени. Измеренные значения уровня коры Земли в некоторых точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени, позволяют по изменению фазы прилива определить и временной ход уровня в точке измерения под действием приливных сил.The determination of the time interval between the nearest previous moment of time of the upper culmination of the Moon and the moment of the upper culmination of the Moon allows us to determine the temporal course of tidal fluctuations of the earth's crust at various points in the sea and to obtain the spatial course of tidal fluctuations in this water area at any astronomical moment in time. The measured values of the Earth’s crust level at some points of the sea area, arranged by increasing the time interval, allow us to determine the time course of the level at the measurement point under the influence of tidal forces by changing the tidal phase.
Ввиду того, что колебательный процесс q уровня коры Земли в каждый фиксированный момент времени является функцией двух частот, а в каждый момент времени значение колебательного процесса будет являться функцией двух независимых переменных, представляющих собой координаты фазового пространства, то повышается вероятность достоверного выделения периодической составляющей колебательного процесса. При этом гармонические постоянные определяются на основании множества действительных чисел, что позволяет определить реальную изменчивость колебательного процесса уровня коры Земли. При выполнении операций аппроксимации полученных результатов, числовые величины измерений записываются в символьной системе Штерна-Броко (1. Грэхем Р., Кнут Д., Паташник О. Конкретная математика. - М.: Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 703, с.2. Айгнер М., Циглер Г. Доказательства из Книги. - М.: Мир, 2006. - 256 с.). Иерархическая графовая структура системы Штерна-Броко дает возможность осуществления быстрого поиска близких чисел, представленных с различной погрешностью, обусловленной первичными датчиками измерений, так как этому соответствует различное число символов в представлении Штерна-Броко. Меньшее количество символов в представлении является признаком большой погрешности. Это свойство системы Штерна-Броко позволяет простым способом представить число, заданное или измеренное с некоторой погрешностью, числом с большей погрешностью путем простого сокращения отбрасывания последних символов. В десятичном представлении, что имеет место в известных способах, осуществить нельзя. Запись числа в символьной системе Штерна-Броко содержит информацию не только об измеренном значении, но и содержит информацию о погрешности представления числа, так как последовательность символов в представлении числа определяют все соответствующие узлы в дереве Штерна-Броко. Для наинизшего узла можно найти его соседей, как по вертикали, так и по горизонтали, что позволяет оценить точность представления числа и перейти к представлению с другой точностью. Алгоритмы нахождения ближайших и последующих чисел известны и очень эффективны с вычислительной точки зрения. Представление символьной записи числа в системе Штерна-Броко в бинарном виде требует меньшей памяти, чем при интервальном представлении чисел, что имеет место в известных способах морской сейсмической разведки.Due to the fact that the oscillatory process q of the level of the Earth’s crust at each fixed moment of time is a function of two frequencies, and at each moment of time the value of the oscillatory process will be a function of two independent variables, which are the coordinates of the phase space, the probability of a reliable separation of the periodic component of the oscillatory process increases . In this case, harmonic constants are determined on the basis of a set of real numbers, which allows us to determine the real variability of the oscillatory process of the Earth's crust level. When performing operations to approximate the results, the numerical values of the measurements are written in the Stern-Broco symbol system (1. Graham R., Knut D., Patashnik O. Concrete mathematics. - M .: Mir; BINOM. Laboratory of knowledge, 2006. - 703, p. 2. Aigner M., Ziegler G. Evidence from the Book. - M.: Mir, 2006. - 256 p.). The hierarchical graph structure of the Stern-Brokaw system makes it possible to quickly search for close numbers represented with different errors due to primary measurement sensors, since this corresponds to a different number of characters in the Stern-Brokaw representation. Fewer characters in the view are a sign of a large margin of error. This property of the Stern-Brocko system allows a simple way to represent a number given or measured with some error, a number with a larger error by simply reducing the rejection of the last characters. In decimal notation, what takes place in known methods cannot be carried out. The record of a number in the Stern-Broco symbol system contains information not only about the measured value, but also contains information about the error in representing the number, since the sequence of characters in the representation of the number is determined by all the corresponding nodes in the Stern-Broco tree. For the lowest node, you can find its neighbors, both vertically and horizontally, which allows you to evaluate the accuracy of the representation of the number and go to the representation with a different accuracy. The algorithms for finding the nearest and next numbers are known and very efficient from a computational point of view. The representation of a symbolic record of a number in the Stern-Broco system in binary form requires less memory than with the interval representation of numbers, which is the case in the known methods of marine seismic exploration.
Анализ зарегистрированных микросейсмических волн с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов выполняют для поперечных микросейсмических волн.An analysis of the recorded microseismic waves with a judgment on the presence or absence of hydrocarbons is performed for transverse microseismic waves.
Зарегистрированные сигналы при обработке разбиваются на частотные поддиапазоны, что дает существенный выигрыш в сокращении требуемого объема памяти накопителя информации и объема вычислений при определении корреляционных и спектральных функций случайных процессов.The registered signals during processing are divided into frequency subbands, which gives a significant gain in reducing the required memory size of the information storage device and the amount of computation in determining the correlation and spectral functions of random processes.
При практической реализации способа, весь частотный диапазон широкополосного сейсмического приемника был разбит на два поддиапазона (0,003-0,2 Гц и 0,1-0,2 Гц). Район «сшивки» поддиапазона 0,1-0,2 Гц был выбран в области устойчивого максимума микросейсмических волн, в котором практически не производится регистрация землетрясений. В низкочастотном поддиапазоне осуществлялась цифровая запись с частотой квантования 1 Гц в каждом из четырех каналов регистрации. В высокочастотном поддиапазоне осуществлялась аналоговая запись на магнитную ленту с последующим квантованием и вычислением корреляционных функций и спектров. Такое техническое решение позволяет примерно в 100 раз увеличить время работы сейсмического приемника на дне в режиме непрерывной регистрации микросейсмических волн.In the practical implementation of the method, the entire frequency range of the broadband seismic receiver was divided into two sub-bands (0.003-0.2 Hz and 0.1-0.2 Hz). The “crosslinking” region of the 0.1-0.2 Hz subrange was selected in the region of a stable maximum of microseismic waves, in which earthquakes are practically not recorded. In the low-frequency subband, digital recording was carried out with a quantization frequency of 1 Hz in each of the four recording channels. In the high-frequency subband, analog recording was performed on magnetic tape, followed by quantization and calculation of correlation functions and spectra. Such a technical solution makes it possible to increase the operating time of the seismic receiver at the bottom by a factor of 100 in the continuous recording of microseismic waves.
Для выявления помех для каждого дискретного участка выполняют измерения вариации магнитного поля на частотах 0,01-1,0 Гц, магнитную индукцию электромагнитного поля на частотах 1-200 Гц, электрическую составляющую электромагнитного поля на частотах 1-500 Гц, акустические шумы на частотах 5-50000 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц в зонах тектонических разломов, которые учитывают при анализе зарегистрированных сигналов.To identify interference for each discrete section, measurements are made of the variation of the magnetic field at frequencies of 0.01-1.0 Hz, the magnetic induction of the electromagnetic field at frequencies of 1-200 Hz, the electrical component of the electromagnetic field at frequencies of 1-500 Hz, acoustic noise at frequencies of 5 -50000 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies of 0.01-100 Hz in the zones of tectonic faults, which are taken into account when analyzing the recorded signals.
При анализе зарегистрированных сигналов также учитывают временной ход уровня подстилающей земной поверхности под действием приливных сил коры Земли.When analyzing the recorded signals, the time course of the level of the underlying earth's surface under the influence of the tidal forces of the Earth's crust is also taken into account.
При этом по измеренным параметрам выполняют факторный анализ на уровнях естественного геофизического фона и геофизического фона в период фазы нахождения солнца и луны на одной небесной линии, путем построения графика амплитуд градиентов сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических характеристик. При анализе гармонических колебаний сейсмических волн осуществляют преобразование циклического времени в линейное.In this case, according to the measured parameters, factor analysis is performed at the levels of the natural geophysical background and geophysical background during the phase of the sun and moon being on the same sky line by plotting the amplitudes of the gradients of seismic, geodeformation, geochemical, and hydrophysical characteristics. When analyzing harmonic vibrations of seismic waves, cyclic time is converted into linear time.
Посредством блока датчиков линейных и угловых перемещений регистрируют сигналы, характеризующие приливные колебания коры Земли (грунта). Твердая кора Земли также испытывает приливные колебания, как и водные массы океанов. Приливные колебания коры Земли также носят гармонический характер, т.е. фаза колебаний представляет собой гладкую функцию. Однако вследствие того, что кора - более жесткая среда, то с течением времени в смежных областях коры с разными упругими характеристиками накапливаются фазовые сдвиги, которые не снимаются путем образования амфидромических точек, а снимаются путем образования землетрясений. Анализ пространственно-временного распределения фаз приливных колебаний в коре Земли выполняется в следующей последовательности.Using a block of linear and angular displacement sensors, signals are recorded that characterize the tidal oscillations of the Earth's crust (soil). The solid crust of the Earth also experiences tidal fluctuations, as well as the water masses of the oceans. The tidal oscillations of the Earth's crust are also harmonic, i.e. the oscillation phase is a smooth function. However, due to the fact that the crust is a more rigid medium, phase shifts accumulate in adjacent areas of the crust with different elastic characteristics, which are not removed by the formation of amphidromic points, but are removed by the formation of earthquakes. The analysis of the spatiotemporal distribution of the phases of tidal oscillations in the Earth's crust is performed in the following sequence.
Измерение колебаний грунта моря выполняют на дискретных участках акватории моря в различные моменты времени таким образом, чтобы получаемые измерения в каждой точке измерения имели различные значения интервалов времени относительно ближайшего к моменту измерения последнего момента верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане.Measurement of sea ground vibrations is performed in discrete sections of the sea at different times so that the measurements obtained at each measurement point have different time intervals relative to the last moment of the upper culmination of the moon at the fixed geographical meridian closest to the time of measurement.
Анализ зарегистрированных микросейсмических волн с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов выполняют для поперечных микросейсмических волн.An analysis of the recorded microseismic waves with a judgment on the presence or absence of hydrocarbons is performed for transverse microseismic waves.
При этом для всех излучающих микросейсмических точек дискретного участка выбираются все гармоники от двух широкополосных сейсмических приемников, отраженных одновременно с практически равными амплитудами и лежащих в пределах угла прихода отраженных волн.Moreover, for all radiating microseismic points of a discrete section, all harmonics are selected from two broadband seismic receivers, reflected simultaneously with almost equal amplitudes and lying within the angle of arrival of the reflected waves.
При этом значение угла прихода отраженных волн, в конкретной реализации способа составляет 7°, что обусловлено следующими ограничениями.Moreover, the value of the angle of arrival of the reflected waves in a particular implementation of the method is 7 °, which is due to the following restrictions.
С одной стороны угол не должен быть больше 10° ввиду большой скорости продольной волны, что может привести к ошибкам, обусловленным геометрией расположения излучаемых сигналов по лучам их распространения. С другой стороны угол не должен быть меньше 1°, так как необходимая точность времени фиксации сигналов будет недостаточна и в сочетании с существующей чувствительностью сейсмических датчиков может увеличиться погрешность измерений.On the one hand, the angle should not be more than 10 ° due to the high velocity of the longitudinal wave, which can lead to errors due to the geometry of the location of the emitted signals along the rays of their propagation. On the other hand, the angle should not be less than 1 °, since the necessary accuracy of the signal fixation time will be insufficient and, in combination with the existing sensitivity of seismic sensors, the measurement error may increase.
Для извлечения из результатов обработки продольной составляющей микросейсмических волн в схеме обработки сигналов предусмотрен фазовый амплитудный фильтр, который извлекает продольные микросейсмические волны и исключает поперечные микросейсмические волны.To extract from the results of processing the longitudinal component of microseismic waves in the signal processing circuit, a phase amplitude filter is provided that extracts longitudinal microseismic waves and eliminates transverse microseismic waves.
Предлагаемый способ реализуется на устройствах, имеющих промышленное применение, что обуславливает отсутствие технических рисков при его применении.The proposed method is implemented on devices having industrial applications, which leads to the absence of technical risks in its application.
В отличие от известных способов морской сейсмической разведки для поиска углеводородов предлагаемый способ позволяет получить более широкий спектр сигналов о состоянии геофизических полей, что повышает достоверность суждения о наличии на дискретных участках подводных залежей углеводородов.In contrast to the known methods of marine seismic exploration for the search for hydrocarbons, the proposed method allows to obtain a wider range of signals about the state of geophysical fields, which increases the reliability of judgments about the presence of discrete sections of underwater hydrocarbon deposits.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство SU №1766180.1. Copyright certificate SU No. 1766180.
2. Патент RU №2032190.2. Patent RU No. 2032190.
3. Патент RU №2032222.3. Patent RU No. 2032222.
4. Авторское свидетельство SU №1770776.4. Copyright certificate SU No. 1770776.
5. Авторское свидетельство SU №1770774.5. Copyright certificate SU No. 1770774.
6. Патент RU №2388023.6. Patent RU No. 2388023.
7. Патент RU №2251716.7. Patent RU No. 2251716.
8. Патент RU №2336541.8. Patent RU No. 2336541.
9. Патент RU №2434250.9. Patent RU No. 2434250.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011152599/28A RU2483330C1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011152599/28A RU2483330C1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2483330C1 true RU2483330C1 (en) | 2013-05-27 |
Family
ID=48792019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011152599/28A RU2483330C1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2483330C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0681705A1 (en) * | 1991-09-10 | 1995-11-15 | Chevron Research And Technology Company | Seafloor seismic recorder |
| US6625083B2 (en) * | 2000-12-15 | 2003-09-23 | Institut Francais Du Petrole | Method and device intended for seismic exploration of an underwater subsurface zone using seismic receivers coupled with the water bottom |
| US7016260B2 (en) * | 2001-12-10 | 2006-03-21 | Institut Francais Du Petrole | Seismic data acquisition system using acquisition stations set on the sea bottom |
| US7339852B2 (en) * | 2004-03-19 | 2008-03-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Seismic acquisition system |
| RU2336541C2 (en) * | 2006-10-23 | 2008-10-20 | Закрытое акционерное общество "Градиент" | Method of low frequency seismic probing for research and survey of hydrocarbon deposits (versions) |
| RU2434250C1 (en) * | 2010-06-30 | 2011-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Опытно-конструкторское бюро океанологической техники Российской академии наук | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons |
-
2011
- 2011-12-22 RU RU2011152599/28A patent/RU2483330C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0681705A1 (en) * | 1991-09-10 | 1995-11-15 | Chevron Research And Technology Company | Seafloor seismic recorder |
| US6625083B2 (en) * | 2000-12-15 | 2003-09-23 | Institut Francais Du Petrole | Method and device intended for seismic exploration of an underwater subsurface zone using seismic receivers coupled with the water bottom |
| US7016260B2 (en) * | 2001-12-10 | 2006-03-21 | Institut Francais Du Petrole | Seismic data acquisition system using acquisition stations set on the sea bottom |
| US7339852B2 (en) * | 2004-03-19 | 2008-03-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Seismic acquisition system |
| RU2336541C2 (en) * | 2006-10-23 | 2008-10-20 | Закрытое акционерное общество "Градиент" | Method of low frequency seismic probing for research and survey of hydrocarbon deposits (versions) |
| RU2434250C1 (en) * | 2010-06-30 | 2011-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Опытно-конструкторское бюро океанологической техники Российской академии наук | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2431868C1 (en) | Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method | |
| RU2433425C2 (en) | Method for seismic prospecting hydrocarbons and method of determining attitude of producing formations on hydrocarbons and seismic station for realising said method | |
| Hübscher et al. | Reflection/refraction seismology | |
| WO1997041457A1 (en) | Satellite synchronized 3-d magnetotelluric system | |
| RU2434250C1 (en) | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons | |
| EA023172B1 (en) | Method for interpreting electromagnetic survey data | |
| Gorbatikov et al. | Microseismic field affected by local geological heterogeneities and microseismic sounding of the medium | |
| Monna et al. | Underwater geophysical monitoring for European Multidisciplinary Seafloor and water column Observatories | |
| Simons et al. | On the potential of recording earthquakes for global seismic tomography by low‐cost autonomous instruments in the oceans | |
| Al-Muhaidib et al. | DrillCam: A fully integrated real-time system to image and predict ahead and around the bit | |
| RU2436134C1 (en) | Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean | |
| RU2498357C1 (en) | System for microseismic probing earth's crust and seismic monitoring | |
| US10520615B1 (en) | Fluid resonant seismic surveying | |
| RU2646528C1 (en) | Method of searching for mineral resources on the shelf of seas coated by ice | |
| RU2346300C1 (en) | Method for prediction of catastrophic phenomena | |
| Benjumea et al. | Characterization of a complex near-surface structure using well logging and passive seismic measurements | |
| RU2545159C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
| RU2489736C1 (en) | Method of determining probability of catastrophic phenomena | |
| Aminzadeh et al. | Fundamentals of Petroleum Geophysics | |
| RU2483330C1 (en) | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons | |
| CN105807326A (en) | System and method for deep exploration by means of sky waves | |
| Brady et al. | Electromagnetic sounding for hydrocarbons | |
| De Caro et al. | Seafloor seismic noise at Central Eastern Mediterranean sites | |
| RU2517780C2 (en) | Method for hydrocarbon prospecting on north sea shelf | |
| RU2546784C2 (en) | Underwater observatory |