Помощь студентам в учебе
Разработка и исследование алгоритма прогноза свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн
|
Введение 10
1 Прогноз свойств геологического разреза по данным сейсмических наблюдений 13
1.1 Основные задачи прогноза геологического разреза 13
1.2 Краткий обзор методов прогноза геологического разреза 15
2 Разработка алгоритма прогноза геологического разреза на основе
информационных свойств взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн 20
2.1 Системный подход к описанию модели слоистых поглощающих сред .... 20
2.2 Информационные свойства взаимных фазовых спектров отраженных
сейсмических волн 26
2.3 Разработка алгоритма прогноза свойств геологического разреза на основе
взаимных фазовых спектров отраженных волн 30
2.4 Фазочастотное прослеживание сейсмических волн с измененным шагом
дискретизации 35
2.5 Новый способ определения взаимного фазового спектра волн по
функциям качества алгоритма фазочастотного прослеживания 40
3 Исследование алгоритма прогноза свойств геологического разреза на основе
взаимных фазовых спектров сейсмических волн 46
3.1 Исследование алгоритма прогноза свойств геологического разреза на
моделях слоистых геологических сред 46
3.1.1 Исследование алгоритма прогноза на моделях геологических сред с
горизонтальными границами раздела 46
3.1.2 Исследование алгоритма прогноза на моделях геологических сред для
случая различных свойств по латерали выделяемого слоя 61
3.2 Исследование помехоустойчивости алгоритма прогноза геологического
разреза 65
3.3 Прогноз свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых
спектров отраженных волн по результатам выборочной обработки данных
сейсмических наблюдений 69
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 76
4.1 Организация и планирование работ 76
4.1.1 Продолжительность этапов работ 77
4.1.2 Расчет накопления готовности проекта 80
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 81
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 85
5 Социальная ответственность 87
5.1 Производственная безопасность 87
5.2 Экологическая безопасность 91
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 92
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 93
Заключение 95
Список публикаций 97
Список используемых источников 98
Приложение А 101
Приложение Б 118
Приложение В 119
Приложение Г 123
Приложение Д 129
1 Прогноз свойств геологического разреза по данным сейсмических наблюдений 13
1.1 Основные задачи прогноза геологического разреза 13
1.2 Краткий обзор методов прогноза геологического разреза 15
2 Разработка алгоритма прогноза геологического разреза на основе
информационных свойств взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн 20
2.1 Системный подход к описанию модели слоистых поглощающих сред .... 20
2.2 Информационные свойства взаимных фазовых спектров отраженных
сейсмических волн 26
2.3 Разработка алгоритма прогноза свойств геологического разреза на основе
взаимных фазовых спектров отраженных волн 30
2.4 Фазочастотное прослеживание сейсмических волн с измененным шагом
дискретизации 35
2.5 Новый способ определения взаимного фазового спектра волн по
функциям качества алгоритма фазочастотного прослеживания 40
3 Исследование алгоритма прогноза свойств геологического разреза на основе
взаимных фазовых спектров сейсмических волн 46
3.1 Исследование алгоритма прогноза свойств геологического разреза на
моделях слоистых геологических сред 46
3.1.1 Исследование алгоритма прогноза на моделях геологических сред с
горизонтальными границами раздела 46
3.1.2 Исследование алгоритма прогноза на моделях геологических сред для
случая различных свойств по латерали выделяемого слоя 61
3.2 Исследование помехоустойчивости алгоритма прогноза геологического
разреза 65
3.3 Прогноз свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых
спектров отраженных волн по результатам выборочной обработки данных
сейсмических наблюдений 69
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 76
4.1 Организация и планирование работ 76
4.1.1 Продолжительность этапов работ 77
4.1.2 Расчет накопления готовности проекта 80
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 81
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 85
5 Социальная ответственность 87
5.1 Производственная безопасность 87
5.2 Экологическая безопасность 91
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 92
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 93
Заключение 95
Список публикаций 97
Список используемых источников 98
Приложение А 101
Приложение Б 118
Приложение В 119
Приложение Г 123
Приложение Д 129
В настоящее время в рамках решения задач прогноза геологического разреза (ПГР) разработан ряд методов для прогноза нефти и газа, которые используют тот или иной комплекс характеристик отраженных волн. На основе этих методов в Западной Сибири получены важные результаты по выявлению продуктивных осадочных толщ, прогнозу их нефтегазоносности, нашедшие подтверждение на практике. Тем не менее, практический опыт показывает, что при решении задач ПГР велик процент ошибочных решений и выделяемых ложных аномалий параметров отражений, которые используют при прогнозе.
Существуют программно-алгоритмические комплексы специальной обработки и интерпретации сейсмических данных, которые наиболее широко используют параметры волн, связанные с амплитудой и энергией отражений. В значительно меньшей степени используют фазовые характеристики отражений. Однако, в фазу сейсмических волн, а точнее в сложный закон изменения их фазовых спектров, заложена информация, позволяющая в условиях существенной априорной неопределенности наиболее надежно обнаруживать волны на фоне интенсивных помех и производить оценку их параметров.
Взаимные фазовые спектры (ВФС) отражений, полученные от границ раздела анализируемых толщ, несут информацию о характере напластования, толщине и акустических свойствах отдельных слоев, неоднородности поглощения и дисперсионности геологических сред и могут служить эффективными признаками выявления залежей углеводородов. Тем не менее, несмотря на высокую информативность фазочастотных характеристик (ФЧХ) отраженных волн, они еще пока не нашли достаточно широкого практического применения в решении задач ПГР. Это связано с тем, что фазовые спектры отраженных волн, их взаимосвязь с конфигурацией границ и параметрами геологического разреза изучены далеко не полностью, также практически не исследованы особенности их изменения в области залежей нефти и газа.
Все вышесказанное подтверждает актуальность развития работ по изучению связи ВФС отраженных сейсмических волн с параметрами изучаемых геологических объектов, создание на их основе фазочастотных алгоритмов для прогноза свойств геологического разреза, в том числе прогноза нефтегазоносности осадочных толщ.
Предметом исследования являются взаимные фазовые спектры отраженных сейсмических волн и их информационные свойства.
Целью выпускной работы является разработка и исследование алгоритма прогноза свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
1. Провести анализ основных задач и методов прогноза геологического разреза;
2. Рассмотреть системный подход к описанию модели слоистых поглощающих сред;
3. Разработать фазочастотный алгоритм прослеживания волн с измененным шагом дискретизации;
4. Рассмотреть новый способ определения взаимных фазовых спектров по функциям качества алгоритма фазочастотного прослеживания волн;
5. Разработать алгоритм прогноза свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн;
6. Провести исследование разработанного алгоритма на моделях слоистых поглощающих сред и выборочную обработку сейсмических материалов.
Научная новизна работы заключается в разработке нового способа прогноза геологического разреза на основе ВФС отраженных сейсмических волн.
Результаты работы в виде пакета программ рекомендуется использовать при обработке сейсмических данных получаемых при поиске нефтяных и газовых месторождений.
Основные результаты выпускной квалификационной работы докладывались на научном семинаре кафедры прикладной математики ТПУ, XII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (2015 г, Томск, ТПУ), Международной научно-практической конференции АЗММиИТ «Актуальные задачи математического моделирования и информационных технологий» (2015 г, Сочи), XIX Международном научном симпозиуме им. академика М.А.Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (2015 г, Томск, ТПУ), XX Международном научном симпозиуме им. академика М.А.Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (2016 г, Томск, ТПУ), VIII Международной межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле» (2016 г, Москва) и опубликованы в материалах этих конференций.
Обзор литературы проведен самостоятельно. Составление математической модели, выбор метода расчета и обсуждение результатов работы проведены совместно с руководителем (50%). Разработка алгоритма, программная реализация и вычислительные эксперименты выполнены самостоятельно.
Существуют программно-алгоритмические комплексы специальной обработки и интерпретации сейсмических данных, которые наиболее широко используют параметры волн, связанные с амплитудой и энергией отражений. В значительно меньшей степени используют фазовые характеристики отражений. Однако, в фазу сейсмических волн, а точнее в сложный закон изменения их фазовых спектров, заложена информация, позволяющая в условиях существенной априорной неопределенности наиболее надежно обнаруживать волны на фоне интенсивных помех и производить оценку их параметров.
Взаимные фазовые спектры (ВФС) отражений, полученные от границ раздела анализируемых толщ, несут информацию о характере напластования, толщине и акустических свойствах отдельных слоев, неоднородности поглощения и дисперсионности геологических сред и могут служить эффективными признаками выявления залежей углеводородов. Тем не менее, несмотря на высокую информативность фазочастотных характеристик (ФЧХ) отраженных волн, они еще пока не нашли достаточно широкого практического применения в решении задач ПГР. Это связано с тем, что фазовые спектры отраженных волн, их взаимосвязь с конфигурацией границ и параметрами геологического разреза изучены далеко не полностью, также практически не исследованы особенности их изменения в области залежей нефти и газа.
Все вышесказанное подтверждает актуальность развития работ по изучению связи ВФС отраженных сейсмических волн с параметрами изучаемых геологических объектов, создание на их основе фазочастотных алгоритмов для прогноза свойств геологического разреза, в том числе прогноза нефтегазоносности осадочных толщ.
Предметом исследования являются взаимные фазовые спектры отраженных сейсмических волн и их информационные свойства.
Целью выпускной работы является разработка и исследование алгоритма прогноза свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
1. Провести анализ основных задач и методов прогноза геологического разреза;
2. Рассмотреть системный подход к описанию модели слоистых поглощающих сред;
3. Разработать фазочастотный алгоритм прослеживания волн с измененным шагом дискретизации;
4. Рассмотреть новый способ определения взаимных фазовых спектров по функциям качества алгоритма фазочастотного прослеживания волн;
5. Разработать алгоритм прогноза свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн;
6. Провести исследование разработанного алгоритма на моделях слоистых поглощающих сред и выборочную обработку сейсмических материалов.
Научная новизна работы заключается в разработке нового способа прогноза геологического разреза на основе ВФС отраженных сейсмических волн.
Результаты работы в виде пакета программ рекомендуется использовать при обработке сейсмических данных получаемых при поиске нефтяных и газовых месторождений.
Основные результаты выпускной квалификационной работы докладывались на научном семинаре кафедры прикладной математики ТПУ, XII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (2015 г, Томск, ТПУ), Международной научно-практической конференции АЗММиИТ «Актуальные задачи математического моделирования и информационных технологий» (2015 г, Сочи), XIX Международном научном симпозиуме им. академика М.А.Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (2015 г, Томск, ТПУ), XX Международном научном симпозиуме им. академика М.А.Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (2016 г, Томск, ТПУ), VIII Международной межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле» (2016 г, Москва) и опубликованы в материалах этих конференций.
Обзор литературы проведен самостоятельно. Составление математической модели, выбор метода расчета и обсуждение результатов работы проведены совместно с руководителем (50%). Разработка алгоритма, программная реализация и вычислительные эксперименты выполнены самостоятельно.
1. В ходе выполнения данной работы получены следующие основные результаты:
1. Проведен краткий анализ методов прогноза геологического разреза и показана перспективность развития фазочастотных методов для решения данных задач. Рассмотрен системный подход к описанию модели слоистых поглощающих сред. Выделены основные информационные свойства взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн.
2. Разработан и реализован на ЭВМ алгоритм прогноза свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых спектров отраженных волн.
3. В рамках разработанного метода прогноза предложен и реализован на ЭВМ алгоритм фазочастотного прослеживания с измененным шагом дискретизации.
4. Предложен новый способ оценивания взаимного фазового спектра по функции качества алгоритма фазочастотного прослеживания и доказана возможность и целесообразность его применения при прогнозе геологического разреза при сильной интерференции анализируемых сигналов.
5. Проведены исследования прогнозных параметров на моделях волновых полей, установлены наиболее устойчивые и информативные прогнозные параметры и показана возможность их использования для прогноза свойств геологического разреза.
6. С целью исследования эффективности предложенного алгоритма проведена выборочная обработка сейсмических материалов, полученных на одном нефтяном месторождении Томской области. Исследования показали, что выделенные прогнозные параметры достаточно надежно оценивают коллекторские свойства анализируемых толщ.
7. Осуществляется внедрение разработанного алгоритма программно-алгоритмический комплекс «Геосейф», используемый обработки полевых сейсмических материалов.
1. Проведен краткий анализ методов прогноза геологического разреза и показана перспективность развития фазочастотных методов для решения данных задач. Рассмотрен системный подход к описанию модели слоистых поглощающих сред. Выделены основные информационные свойства взаимных фазовых спектров отраженных сейсмических волн.
2. Разработан и реализован на ЭВМ алгоритм прогноза свойств геологического разреза на основе взаимных фазовых спектров отраженных волн.
3. В рамках разработанного метода прогноза предложен и реализован на ЭВМ алгоритм фазочастотного прослеживания с измененным шагом дискретизации.
4. Предложен новый способ оценивания взаимного фазового спектра по функции качества алгоритма фазочастотного прослеживания и доказана возможность и целесообразность его применения при прогнозе геологического разреза при сильной интерференции анализируемых сигналов.
5. Проведены исследования прогнозных параметров на моделях волновых полей, установлены наиболее устойчивые и информативные прогнозные параметры и показана возможность их использования для прогноза свойств геологического разреза.
6. С целью исследования эффективности предложенного алгоритма проведена выборочная обработка сейсмических материалов, полученных на одном нефтяном месторождении Томской области. Исследования показали, что выделенные прогнозные параметры достаточно надежно оценивают коллекторские свойства анализируемых толщ.
7. Осуществляется внедрение разработанного алгоритма программно-алгоритмический комплекс «Геосейф», используемый обработки полевых сейсмических материалов.