Объектно-ориентированный сейсмогеологический анализ как методический подход к интерпретации сейсмических данных

Т.В. Ольнева, В.Ю. Овечкина, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Источник: Журнал «Геофизика»

ВВЕДЕНИЕ 

Объектно-ориентированный сейсмогеологический анализ авторы рассматривают как методический подход, целью которого является всестороннее изучение локальных геологических явлений, оказывающих существенное влияние на волновое поле и создающих свой индивидуальный узнаваемый образ в сейсмическом изображении. 

Анализ доступных для изучения сейсмическими методами геологических явлений позволяет сделать вывод, что их набор достаточно ограничен. В основном речь идет о геологических объектах, создаваемых склоновыми (гравитационными) процессами, палеоруслах, рифогенных постройках, карсте. Существенным ограничением выступают сейсмогеологические условия и разрешающая способность геофизического метода. Стоит отметить, что даже в процессе интерпретации акустически контрастного конуса выноса его дистальная часть вполне может остаться непроявленной в волновом поле по причине крайне малых толщин (значения менее вертикального сейсмического разрешения, < 5–8 м). Еще одним ограничением является неоптимальное расположение сейсмической съемки или ее недостаточная площадь покрытия для картирования геологического явления. Особенно актуален этот вопрос для изучения конусов выноса, например, в ачимовском комплексе. Специалисты часто сталкиваются с ситуацией, когда в пределах площади картируется только система множественных шнурковых объектов (подводящих каналов), а целостную картину приходится достраивать путем предположений: как по отношению к ним может быть расположен склон, на каком удалении происходит разгрузка подводящих каналов, какой формы и масштаба могут быть лопасти предполагаемых конусов выноса.

Методика объектно-ориентированного подхода формировалась в процессе поиска решений для все более усложняющихся сейсмогеологических задач изучения месторождений нефти и газа. В первую очередь речь идет о степени детальности интерпретации. Организация сейсмогеологического мониторинга для размещения эксплуатационных и разведочных скважин на основе концептуальных моделей, интерактивная обратная связь с данными бурения позволили убедиться в том, что даже незначительные вариации волнового поля, изначально принимаемые за помехи, могут нести геологическую информацию. Этот установленный практическим путем факт дает основание «углубляться» в сейсмический материал и добиваться все более четких сейсмических изображений локальных геологических явлений (объектов). Результаты интерпретации, получаемые в процессе сейсмогеологического мониторинга, демонстрируют реальные возможности детального изучения геологических явлений. 

Объектно-ориентированный подход можно рассматривать как последовательное развитие сейсмостратиграфического анализа, секвенс-стратиграфического анализа и сейсмофациального анализа. Он позволяет декомпозировать сейсмостратиграфические комплексы и клиноциклиты на локальные геологические явления (объекты), являющиеся индикаторами обстановок осадконакопления; сформировать критерии для прогноза латерального распространения тех или иных объектов; оценить масштабность прогнозируемых событий. Смещение акцентов в интерпретации на конкретное геологическое явление позволяет коллекционировать и типизировать сейсмические изображения, что дает возможность в последующем идентифицировать подобные объекты в пределах других площадей и регионов, в отличие от результатов сейсмофациального анализа, уникальные для каждой площади. Практические задачи, на решение которых направлен объектно-ориентированный сейсмогеологический анализ, связаны в основном с поиском и изучением литологических ловушек. По заключению экспертов, в настоящий момент из сейсмических данных извлекается только 40% геологической информации, поэтому совершенствование интерпретационных подходов по-прежнему остается актуальным.

Методология

Объектно-ориентированный сейсмогеологический анализ как целостный методологический подход рассматривается для изучения геологических обстановок осадконакопления, в которых формируются локальные явления, нарушающие условно плоскопараллельный характер среды. Особенностью обозначенного подхода является фокус интерпретации на отдельно взятом объекте. Основой такого подхода служит базовая концептуальная модель, позволяющая специалисту направлять интерпретацию «в нужное русло» для поиска и детализации определенных седиментационных объектов.

Различие в подходах интерпретации обусловлено поисковыми объектами. Если речь идет о структурных и комбинированных ловушках с латерально выдержанными пластами, характеризующимися некоторыми вариациями по фациальному составу или толщинам, то фазовая корреляция отражающего горизонта, обоснованного стратиграфической привязкой, в большинстве случаев позволяет получать необходимую основу для сейсмогеологического (сейсмофациального) анализа. Наилучший вариант – автоматическое прослеживание экстремума, соотносимого по привязке с кровлей пласта, с контролем изменения амплитуд по ближайшим погоризонтным (седиментационным) слайсам.

Если речь идет о клиноформном комплексе, то вполне очевидно, что в процессе экспресс-интерпретации необходимо определиться с латеральным расположением бровки шельфа, предположить направление сноса и спрогнозировать ареал возможной локализации оползней и конусов выноса [1, 2]. В дальнейшем подобная базовая информация позволяет выбрать оптимальные вертикальные сечения для визуализации целевого интервала и определиться с наличием в изучаемом интервале откликов от предполагаемых локальных геологических событий (явлений, объектов).

Основой объектно-ориентированного подхода является детальная корреляция. Задачи интерпретатора заключаются либо в выявлении максимального числа отражений, передающих отклик от локального объекта, либо в корреляции палеоизохронной поверхности, в пределах которой объект проявлен наилучшим образом. Могут оказаться результативными оба варианта. Парадокс заключается в том, что даже в случае визуальной идентификации отдельных отражений в массиве данных как откликов от геологических событий далеко не всегда удается подобрать необходимые инструменты для локализации объекта с целью его дальнейшего картирования.

В клиноформном комплексе поддаются объектно-ориентированному сейсмогеологическому анализу оползни, подводящие каналы и лопасти конусов выноса. Лопасти конусов выноса и оползни являются аккумулятивными образованиями, как правило, создающими увеличенные мощности, поэтому зачастую они проявляются на вертикальных сечениях через появление дополнительного отражения. Еще одной важной характеристикой аккумулятивного объекта является его отличие в вещественном составе от вмещающих отложений. При акустической контрастности сред создаются предпосылки выделения откликов от границ объекта в волновом поле. Оползни, как правило, имеют в разрезе специфический и узнаваемый рисунок, характеризуемый серией субрегулярных фрагментов осей синфазности.

Объектно-ориентированный подход допускает условно-фазовую корреляцию (фазовые переходы). В этом случае отображение объекта на погоризонтном слайсе может рассматриваться как элемент контроля качества выполняемой корреляции: геологическое явление как будто само направляет интерпретатора. В первую очередь это касается латерально протяженных объектов, таких как палеоканалы.


Объектно-ориентированный подход реализуется на этапе, когда общие контуры предполагаемых седиментационных объектов уже намечены и требуется максимальная детализация объекта и/или его элементов. Инструменты и приемы объектно-ориентированной корреляции были подробно рассмотрены в статье Т.В. Ольневой, В.Ю. Овечкиной [3].

Обсуждение

Объектно-ориентированный подход продемонстрирован на примере последовательного изучения конусов выноса пласта 10.0.1 Приобского месторождения. Вертикальное сечение амплитудного куба иллюстрирует целевой интервал исследования (рис. 1). Опорные отражающие горизонты проинтерпретированы в соответствии с принципами «фазовой корреляции», их стратиграфическая принадлежность зафиксирована по скважинным данным и соответствует подошве и кровле клиноциклита.

Рис. 1 
Временной сейсмический разрез по исходному амплитудному кубу 

Сейсмическое изображение в пределах клиноциклита характеризуется отсутствием регулярных отражений, хаотичными обрывками осей синфазности и в целом носит «зашумленный» характер. Сложно предположить, что за этим изображением скрывается большое количество геологической информации. В соответствии с общей концептуальной моделью клиноформного комплекса, толща сформирована склоновыми процессами, которые предполагают образование оползней и конусов выноса, поэтому логично предположить возможность обнаружения в пределах комплекса локальных объектов. Поиск в сейсмическом изображении клиноциклита откликов от соответствующих объектов предполагает различные варианты решений, такие как прослеживание промежуточных (вспомогательных) границ; расчет пропорциональных срезов между отражающими горизонтами, сопоставимыми с кровлей и подошвой комплекса; извлечение из объема данных амплитудно выраженных фрагментов и т.д. В нашем примере для рекогносцировки в интервале клиноциклита была выполнена классификация амплитудного куба по форме трассы. На pис. 2, а продемонстрирована результирующая карта классификации, на которой можно оконтурить зону развития конусов выноса (классы оранжевого, желтого и светло-зеленого цвета к западу от линии бровки). В процессе работы тестировались различные варианты. На рис. 2, б приводится карта классификации по форме трассы интервала в 50 мсек выше подошвы клиноциклита, на которой подчеркивается изгиб бровки шельфа, характерный для зон основной транспортировки материала, и проявляются новые элементы в общей, пока еще мозаичной картине. 

Рис. 2
Карты классификации по форме трассы: а – в интервале АС 10.0.1 – АС 10.1; б – в интервале АС 10.1 + 50 мсек

Вся дальнейшая интерпретация фокусируется на выявленной аномальной зоне с целью детализации внутренних локальных объектов. Комплексный анализ скважинной и сейсмической информации позволил прокоррелировать по кубу «сейсмофаций» (полученному путем объемной классификации исходного амплитудного куба) условный отражающий горизонт, ассоциированный в фондоформенной части с подошвой предположительно песчаных отложений (по одной из скважин). Это позволило отсечь фоновую информацию в подошве клиноциклита, предположительно связанную с вмещающими глинистыми отложениями (рис. 3).

Рис. 3 
Вертикальное сечение по кубу классификации, совмещенное с временным разрезом, с нанесением дополнительных горизонтов, позволяющих ограничить целевой интервал исследований 

Каждый из подобных приемов позволяет повысить информативность последующих шагов, например расчет пропорциональных срезов в пределах уточненных границ. Последовательный анализ пропорциональных срезов позволяет еще более уточнить область интересов. На рис. 3 нанесена линия пропорционального среза, на уровне которого в распределении амплитуд впервые относительно кровли проявились формы, характерные для лопастей конусов выноса. 

Результирующее изображение, демонстрирующее эффективность объектно-ориентированных подходов, приводится на рис. 4. Объект подтвержден бурением более чем 100 скважин.

В приведенном примере представлены ключевые результативные этапы процедур для детализации данного объекта. Рамки формата статьи не позволяют проиллюстрировать весь взаимосвязанный возвратно-поступательный комплекс действий.

Рис. 4 
Наиболее информативный горизонтальный срез 

Объектно-ориентированный сейсмогеологический анализ подразумевает не только детальную корреляцию, но и последующую реконструкцию среды осадконакопления, поиск современных аналогов, типизацию и систематизацию сейсмических образов и т.д. Большое значение для геологической интерпретации имеет параметризация выявленных объектов (рис. 5) [4, 5]. 

Рис. 5 
Принципиальная схема объектно-ориентированного сейсмогеологического анализа: 
а – выявление объекта в процессе стандартной интерпретации; 
б – интерпретация и картирование объекта с применением объектно-ориентированных подходов; в – параметризация и анализ морфометрических характеристик; 
г – палеореконструкция среды осадконакопления, объектное геологическое моделирование, прогноз свойств резервуара; 
д – создание библиотеки сейсмических изображений 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Обращение к сейсмогеологическому анализу локальных геологических явлений согласуется с системным подходом к изучению геологической среды, который предусматривает ее декомпозицию с построением иерархии пространственно связанных частей – геологических объектов (систем).

За последние годы у авторов накопились десятки примеров реализации объектно-ориентированного подхода к интерпретации сейсмических данных. Актуальность подхода связана с насущными вопросами изучения литологических и комбинированных ловушек как на стадии геолого-разведочных работ, так и в процессе мониторинга для размещения эксплуатационных скважин на действующем месторождении.

В рамках объектно-ориентированной интерпретации используется как исходный массив данных, так и любые его модификации: разнообразные атрибуты, результаты инверсионных преобразований, спектральной декомпозиции, классификации волнового поля. Различные трансформации исходных сейсмических данных, как правило, не создают принципиально новой информации, но подсвечивают какие-либо особенности сейсмического изображения и помогают интерпретатору выявить геологическое событие как в разрезе, так и на карте. Несмотря на доступность технологий и инструментов, используемых в процессе реализации объектноориентированного подхода, большое значение имеют опыт и мастерство интерпретатора. Оформление приемов интерпретации в целостный подход можно рассматривать как стремление авторов обобщить полученный опыт исследований с целью его дальнейшего внедрения и тиражирования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Барабошкин Е.Ю. Практическая седиментология (терригенные коллекторы) / Е.Ю. Барабошкин. Томск: Томский политехнический университет, 2007. 154 c.
2. Обстановки осадконакопления и фации: в 2 томах / под общ. ред. Х. Рединга. М.: Мир, 1990. 384 с.
3. Ольнева Т.В., Овечкина В.Ю. 2016. Объектно-ориентированная корреляция как новый методический подход в процессе подготовки данных для сейсмофациального анализа // Геофизика. 2016. № 4. С. 9–14.
4. Ольнева Т.В., Жуковская Е.А. Параметризация синусоидальности палеоканалов для фациальных реконструкций и объектного моделирования // Геофизика. 2017. № 4. С. 41–46.
5. Ольнева Т.В. Сейсмофациальный анализ. Образы геологических процессов и явлений в сейсмическом изображении. М. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2017. 152 с.

REFERENCES

1. Baraboshkin EY. Practical sedimentology (clastic reservoir) / E.Y. Baraboshkin. Tomsk: Tomsk Polytechnic University, 2007. 154 p. (in Russian).
2. Оbstanovki osadkonakopleniya i facii [Sedimentary environments and facies] vol. I, II / Н. Reading. Мoscow: Мir, 1990. 384 р. (in Russian).
3. Оlneva ТV, Оvechkina VU. Objektno-orientirivannaja korreliacija kak novyj metodicheskij podhod v processe podgotovki dannyh dla sejsmofacialnogo analiza [Object-oriented correlation as a new methodological approach in the preparation of data for seismic facies analysis]. Geofizika. 2015; (6): 10–15 (in Russian).
4. Оlneva ТV, Zhukovskaya EA. Parametrization of sineshaped paleo-channels for facies reconstruction and object modelling. Geophysics. 2017; (4): 41–46 (in Russian).
5. Olneva ТV. Seismic facial analysis. Patterns of geological processes and phenomena in seismic image. M. Izhevsk: Institute of Computer Sciences, 2017. 152 p. (in Russian).

Положительная рецензия от 13.08.2018 
Решение редколлегии о публикации от 31.08.2018

Возврат к списку