Прогнозування зон тріщинуватості за даними сейсморозвідки в умовах вугленосних формацій

Abstract

Дисертація присвячена актуальним питанням виділення зон малоамплітудної розривної порушеності та тріщинуватості вуглепородного масиву за сейсмічними даними. Розглянуто генезис зон тріщинуватості тектонічного походження. Виділено основні характеристики тріщин важливі для формування зон скупчень вільного метану такі як щільність, ступінь розкриття, геометрія мережі тріщин та їх взаємозв'язок. На основі аналізу існуючих методик виділення зон тріщинуватості за сейсмічними даними обґрунтовано застосування таких атрибутів сейсмічного запису, як когерентність та кривизна. Розроблено новий метод оцінки когерентності, в який покладено за основу модель сейсмічного запису, що допускає довільне варіювання не лише рівнів сигналу, але і енергії завад в межах набору трас, що беруть участь в розрахунку даного атрибуту. На основі чисельного експерименту виконано порівняльний аналіз традиційних і нових методів розрахунку когерентності, який показав більш реалістичні, близькі до теоретичних значень оцінки пропонованих підходів в умовах високого рівня завад. Запропоновано універсальний підхід до підвищення горизонтальної роздільної здатності будь-якого методу розрахунку когерентності. Розроблена у рамках виконання дисертаційної роботи методика прогнозування зон підвищеної тріщінуватості на основі аналізу атрибутів хвильового поля була апробована в умовах метановугільного розрізу на ділянці Північно-Родинська шахти "Краснолиманська". Аналіз поля сейсмічних атрибутів в комплексі з тектонофізичними дослідженнями дозволив встановити генезис зон тектонічної порушеності.

Диссертация посвящена актуальным вопросам выделения зон тектонической нарушенности углепородного массива по сейсмическим данным. Рассмотрен генезис зон трещиноватости тектонического происхождения, которые играют основную роль при формировании зон скопления метана. Эти зоны служат резервуарами, содержащими как свободный, так и сорбированный на стенках многочисленных трещин газ, служат хорошими путями миграции метана к эксплуатационным скважинам в процессе добычи. Выделены основные характеристики трещин, важные для формирования зон скопления свободного метана, такие как плотность, степень раскрытия, геометрия сети трещин и их взаимосвязь. На основании анализа существующих методик выделения зон трещиноватости по сейсмическим данным обосновано использование таких атрибутов сейсмической записи, как когерентность и кривизна волнового поля. Разработан новый метод оценки когерентности, основанный на модели сейсмической записи, допускающей произвольное варьирование не только уровня сигнала, но и энергий помех в пределах набора трасс, участвующих в расчете этого атрибута. На основе численного эксперимента выполнен сравнительный анализ нового метода с его традиционными аналогами, который показал более реалистичные, близкие к теоретическим оценки предлагаемого метода в условиях высокого уровня помех. Разработан универсальный подход к повышению горизонтальной разрешающей способности любого метода расчета когерентности. Выполнена программная реализация расчета когерентности и кривизны волнового поля. Предлагается использовать атрибуты кривизны (индекс изгиба слоев, индекс формы и азимута минимальной кривизны) не только для выделения зон тектонической нарушенности, но и для определения направлений простирания трещин, что при наличии информации о направлении современного максимального горизонтального напряжения позволит оценить степень раскрытия трещин. Разработанная в рамках выполнения диссертационной работы, методика выделения зон повышенной трещиноватости была апробирована в пределах участка Северо-Родинского поля шахты «Краснолиманская». В результате интерпретации сейсмических данных, основанной на анализе атрибутов волнового поля, было получено распределения разрывных нарушений и зон повышенной трещиноватости в пределах участка исследований, сделаны выводы об их метаноперспективности. Опираясь на модель формирования сдвигов Риделя, автором была выполнена реконструкция полей напряжений, обусловивших формирование тектонической нарушенности.

The thesis is devoted actual problem of delineation of fracture zones in coal- bearing formations from seismic data. The genesis fractured zones of tectonic origin, which play a major role in the formation of coal bed methane (CBM) production sweet spots is considered. The main fracture characteristics important for the formation of CBM production sweet spots such as density, degree of disclosure, the geometry of the fracture network and their relationship are identified. Based on the analysis of existing techniques for detecting fracture zones from seismic data the use of such seismic attributes as coherence and curvature are justified. A new method for estimating coherence is developed. It is based on a more realistic model of seismic data that permits arbitrary variations of signal amplitudes and noise variances across the traces involved in coherence computation. Completed testing of the algorithms and their comparison with conventional counterparts on synthetic materials. A generalized approach to enhance the horizontal resolving power of any coherence measure has been suggested. The developed method for detecting fracture zones has been tested within the area of North-field Rodinsky mine “Krasnolimanska”. The analysis of the field of seismic attributes in combination with tectonophysical studies revealed shear genesis of fracture zones.