Шпаргалка по "Геофизике"

                    Объемный модуль смеси флюидов

Основные  допущения, характеризующие модель Гассмана:

• порода макроскопически однородна и изотропна,

все поры сообщаются друг с другом и гидравлически  взаимосвязаны,

• поры заполнены свободными от трения (с нулевой вязкостью) жидкостями, газом или их смесью,
• порозаполнитель не взаимодействует химически или физически со скелетом породы,
• система скелет – порозаполнитель закрыта: давление флюида при прохождении волны внутри изучаемого объема и вне его одинаково,
• в изучаемом объеме колебания скелета и порозаполнителя совпадают по фазе, т.е. относительное движение скелета и флюида отсутствует (перетоки флюидов отсутствуют). Поэтому идеальный случай для применения этой модели бесконечная длина волны (или нулевая частота).

Последнее допущение  означает, что применимость модели Гассмана ограничена частотным диапазоном исследований: считается, что применение этой модели возможно в сейсморазведке, проблематично в килогерцовом диапазоне скважинной акустики и неадекватно в мегагерцовом диапазоне лабораторных измерений.

 

 

 

 

 

20) Определение коэффициента флюидонасыщения для смешанных порозаполнителей. Определение объемной плотности.

21) Как изменяется скорость в  горных породах в зависимости  от коэффициентов нефте- и газонасыщенности?

22) Какими параметрами(атрибутами) характеризуется неупругое поглощение сейсмических сред?

23) Нефтегазоносность  и неупругость геологических сред.

24) Какие вы знаете связи между скоростями P волн и S волн, между скоростями P волн и плотностями?

25) Как можно извлечь информацию  о поперечных волнах из данных  о продольных волнах?

     Для изучения литологического  состава и УВ насыщения горных  пород важно иметь оценки отношений  скоростей продольных и поперечных  волн или коэффициентов Пуассона  горных пород. И хотя изучать  эти атрибуты лучше по данным  многоволновой сейсморазведки, информация о S волнах извлекается преимущественно из данных отраженных P волн, поскольку пока еще более 90% всех работ ведется на продольных волнах. В отличие от большинства ранее вышеупомянутых атрибутов, получаемых в предположении нормального падения волн на границы, дополнительная информация о поперечных волнах может быть извлечена из материалов, полученных при различных углах падения волны на границу. Это обусловлено тем, что при падении продольной волны на границу, амплитуды возникающих на ней отраженных волн - продольной PP и обменной PS волн, тесно связаны друг с другом. Значит, из оценки амплитуд отраженных продольных волн можно извлечь информацию о свойствах образовавшихся на границе поперечных волн.

Вторичные волны, возникающие при падении  плоской Р-волны на границу двух упругих сред

 

Кинематические условия отражения-прохождения

 

 

 

Динамические  условия отражения-прохождения (уравнения  Цёппритца)

 

 

 

26) Зачем и как для целей  AVO анализа осуществляют переход от обычных сейсмограмм к угловым сейсмограммам и угловым разрезам?

Операция пересчета удалений l в углы падения a требует задания скоростной модели среды. В простейшем случае, в предположении среднескоростной модели среды можно воспользоваться выражением sina = l/tV_ср(t₀), а в случае горизонтально-слоистой модели среды выражением:

 

 

где V_ср, V_RMS, V_инт - средние, среднеквадратические и интервальные скорости, соответственно.

     На следующем слайде а показана сейсмограмма AVO с введенными кинематическими поправками с наложенными на нее линиями равных углов падения a, полученных путем трассирования лучей через скоростную модель среды. Перенос с сейсмограммы AVO А(t₀,l) амплитуд, расположенных вдоль линий равных углов, на трассы А(t₀,a) дает возможность получить угловую сейсмограмму (слайд б), трассы которой в данном примере вычислены с интервалом Da = 4° до максимального угла 28°. При наклонных границах и сложно-построенных средах используют угловые сейсмограммы, полученные на основе мигрированных сейсмограмм. Из-за незащищенности сейсмограмм от помех, для AVO анализа часто применяют не сейсмограммы AVA, а более помехоустойчивые серии угловых разрезов - результаты суммирования трасс угловых сейсмограмм в различных узких диапазонах (~10°) углов падения.

 

27) Расскажите о способе получения атрибутов – AVO пересечения (Rp) и AV0 градиента(G).

Уравнения Цёппритца не линейны относительно входящих в них параметров – скоростей и плотностей и сложны и неудобны для практической аппроксимации амплитуд угловых сейсмограмм или разрезов. Обычно, исходной формулой для AVO анализа является приближенная формула для коэффициента отражения R_PP(a) продольной воны, полученная путем линеаризации уравнений Цёппритца по скоростным и плотностным параметрам при условии малости скачков этих параметров на отражающих границах. Эта формула (формула Аки-Ричардса) имеет вид:

где: DV_P=V_P2-V_P1, DV_S=V_S2-V_S1, Ds=s₂-s₁, V_P=(V_P2+V_P1)/2, V_S=(V_S2+V_S1)/2, s=(s₂+s₁)/2 и i=(a+b)/2. Соответствующие обозначения параметров сред и углов см. на предыдущем слайде. Следует подчеркнуть, что из-за предположения о малости относительных скачков DV_P, DV_S и Ds формула справедлива только для слабо контрастных упругих сред. Дальнейшие трансформации этого уравнения с некоторыми дополнительными допущениями являются основой для получения многочисленных атрибутов AVO.

Наибольшее практическое применение получил AVO анализ, основанный на формуле Шуе - результате простой перегруппировки членов формулы:

 

В отличие от (3.2), каждый член уравнения (3.3) оценивает вклад в коэффициент  отражения определенных диапазонов углов падения. Первый член А, называемый AVO пересечением (AVO intercept), приблизительно равен коэффициенту отражения продольной волны для нормального падения в слабоконтрастных средах (a=0°):

 

Добавление  к A второго члена с множителем B (называемым AVO градиентом) при sin²a дает возможность получить величины R_PP(i) для промежуточных углов падения (0°<a<30°). Заметим, что только в В содержатся данные о скоростях поперечных волн, и этот множитель с использованием  соотношения между V_S/V_P и коэффициентом Пуассона u может быть выражен через коэффициент Пуассона в следующем виде:

 

И, наконец, считается, что добавление третьего члена с множителем C (называемым AVO кривизной) при sin⁴a/(1-sin²a) дает значение R_PP(a) для углов близких к критическим. Заметим, что в третьем члене, как и в первом, отсутствуют данные о скоростях поперечных волн.

Если принятые в сейсморазведке реальные удаления соответствуют углам падения, не превышающим 30°, то уравнение (3.3) представляют в виде:

                                              R_PP(a) = A + B sin²a +…  .                  (3.7)

Преимущество  этого уравнения состоит в  том, что оно линейно относительно sin²a. В системе координат (А, sin²a) уравнение (3.7) описывает прямую с угловым коэффициентом В, отсекающую на оси ординат отрезок А и, следовательно, дает возможность определения атрибутов А и В. Уравнение (3.7) получило название двучленной аппроксимации Шуе и на нем основано большинство практических применений AVO.

а – сейсмограмма AVO с нанесенными линиями равных углов падения,

б – угловая сейсмограмма,

в – оценка атрибутов А и В по реальным амплитудам с учетом линейной зависимости между ними.

Кроме уравнения (3.7) при AVO анализе используют другие выражения,  для коэффициента R_PP, упрощая формулы (3.3) и (3.4) и допуская, что V_S/V_P=0,5. Так, принимая коэффициент отражения S-волны по нормали равным

                                           R_S = ½(DV_S/V_S+Ds/s) ,                            (3.8)

можно представить коэффициент  отражения R_PP в виде линейной комбинации коэффициентов отражения R_P и R_S  для нормального падения:

                                       R_PP(a) » R_P + [R_P – 2R_S] sin²a .                  (3.9)

Из выражений (3.6) и (3.7) может быть получена другая зависимость коэффициента отражения от угла падения в виде

                                         R_PP(a)» R_P cos²a+PR sin²a  ,                  (3.10)

где величина PR = Du/(1-u)2 » Du/0,449 » 2,25Du (при u = 0,33) названа псевдокоэффициентом Пуассона.

Из сравнения выражений (3.7) и (3.9) очевидно, что B » R_P - 2R_S, откуда согласно (3.9) и (3.10):

                             R_S  » (A-B)/2 ,       R_P - R_S  » (A+B)/2               (3.11)

и

                             PR = 2(R_P - R_S)  » A+B » ½D(V_P/V_S)               (3.12)

 

 

28) Дайте представления о принципах  AVO классификации газовых песков.

Пески, согласно характеристикам AVO, могут быть разделены на четыре класса (см. следующий слайд): класс 1 – высокоимпедансные пески, класс 2 – пески с импедансами близкими к глинистым сланцам, класс 3 - низкоимпедансные пески и класс 4, связанный с характером покрышки. Отметим отсутствие резких границ между этими классами AVO.

     Класс 1 – высокоимпедансные пески. Этот  класс песков имеет импеданс (акустическую жесткость) выше покрывающей среды, обычно глинистого сланца. Поверхность глинистый сланец – песок (песчаник) характеризуется относительно большим положительным значением RP, чему на рис. 3.3  соответствует кривая класса 1. Коэффициент отражения для такого песка положителен для нулевого удаления и уменьшается с удалением. Cтепень изменения амплитуды от удаления, являющаяся фактически градиентом AVO, для песков 1-го класса обычно больше, чем для песков классов 2 и 3.

     Класс 2 – пески с разницей импедансов, близкой к нулю. Это значит, что эти пески имеют импедансы близкие с покрывающими породами. Такие пески обычно умеренно уплотнены и консолидированы. На рис.3.3 диапазон характеристик AVO для песков 2-го класса ограничен двумя кривыми. Градиенты для песков 2-го класса достаточно велики, но меньше градиентов для песков 1-го класса.

      Класс 3 – низкоимпедансные пески. Пески 3-го класса имеют более низкий импеданс, чем покрывающая среда. Такие пески обычно слабо уплотнены и не консолидированы. Этот класс песков проявляется отрицательными амплитудными аномалиями на сейсморазрезах (яркие пятна), так как имеет большую отрицательную отражательную способность при всех удалениях. Градиенты таких характеристик меньше градиентов для песков 1 и 2 классов. Отражения от этих песков лучше, чем других, поддаются AVO анализу, поскольку эти пески в виде ярких пятен наиболее легко найти на разрезах.

     Класс 4 газовых песков проявляется, если пористый песок перекрывается высокоскоростной толщей, представленной глинистыми сланцами (окремненными или известковистыми), плотными сцементированными песчаниками или карбонатами. Эти пески дают даже больший отрицательный коэффициент отражения для нормального падения, чем класс 3, однако с увеличением угла падения их градиент положителен, т.е. противоположен градиентам песков классов 1, 2 и 3.

Характеристики AVO для покрытых сланцами газовых песков классов 1-4

 

 

29) Что такое AVO зависимость? Как используются AVO зависимости для классификации газовых песков?

Одним из основных способов AVO анализа является построение AVO зависимостей. Принцип использования таких зависимостей основан на анализе взаимного поведения двух атрибутов, один из которых описывает свойства, связанные с продольными, а другой – с поперечными волнами. Применительно к обнаружению УВ считается, что тренд подобной зависимости описывает точки, которые соответствуют водонасыщенным породам, а отклоняющиеся от тренда точки – УВ насыщенным породам.

Рассмотрим возможности использования  таких зависимостей на примере базовой  зависимости A – B, для которой показано, что тренд можно представить прямой линией с отрицательным наклоном, зависящим от соотношения V_P/V_S, и только при очень больших значениях V_P/V_S>3 (сверх неконсолидированные осадки) тренд может изменить наклон на положительный (следующий слайд). AVO зависимости находят наибольшее применение для определения газовых залежей в рамках описанной выше классификации газовых песков, что позволяет определить на зависимости А – В места скопления точек для песков каждого из 4-х классов на фоне прямолинейного наклонного тренда, соответствующего водонасыщенным пескам (см. через один слайд). Из-за наличия помех реальные AVO зависимости имеют большой разброс точек, поэтому для более точного определения положения фоновых трендов предпочтительно иметь независимые определения скоростей V_P и V_S по скважинным данным.

Тренды  AVO зависимостей для различных соотношений V_P/V_S

Позиции классов газовых песков на A-B зависимостях

 

30) Что представляют из себя атрибуты – псевдокоэффициент Пуассона и флюидфактор? Подумайте, несут ли они дополнительную информацию по сравнению с атрибутами Rp и G?

     Другой способ AVO анализа основан на атрибутах, полученных не из двучленной аппроксимации (3.7), а непосредственно из формулы (3.2), которая содержит наряду с относительными скачками скоростей DV_P/V_P и DV_S/V_S скачок плотностей Ds/s. Пренебрегая скачком Ds/s, коэффициенты отражения для нормального падения можно определить как