Методика проведения инженерно-геофизических исследований с применением донного сейсмического оборудования в условиях газонасыщенных грунтов на примере обустройства газового месторождения Каменномысское-море
АННОТАЦИЯ 2
Введение 6
1 Целесообразность использования донных систем регистрации при
изучении верхней части разреза 9
1.1 Недостатки стандартного комплекса сейсмоакустических методов при
изучении верхней части разреза 9
1.2 Возможные методы обработки сейсмических данных,
зарегистрированных донными регистраторами 9
1.2.1 Теоретические основы метода to 10
1.2.2 Теоретические основы метода сейсмической томографии 13
1.2.3 Теоретические основы метода MASW 18
1.3 Предлагаемая методика работ с донными станциями 21
2 Проведение инженерно-геофизических исследований на акватории
Обской губы 23
2.1 Методика и технология работ 23
2.2 Анализ исходных сейсмических данных 28
2.3 Проверка гипотезы использования «вторых» вступлений
преломленных волн 32
2.4 Обработка данных МПВ 41
2.5 MASW 42
2.6 3D сейсмическая томография 43
3 Оценка информативности полученных данных и эффективности
используемой системы наблюдений 45
3.1 Сравнение полученных результатов с данными со скважин и с
результатами НСАП 45
3.2 Проверка избыточности системы наблюдения 46
Заключение 51
Список литературы 52
АННОТАЦИЯ
Данная работа посвящена разработке технологии проведения инженерно-геофизических работ на акваториях с использованием донных систем регистрации. Целью является оценка эффективности применения донных сейсмических регистраторов при проведении инженерно-геофизических исследований на акваториях в условиях газонасыщенных грунтов в верхней части разреза. Предложена и апробирована методика обработки преломленных волн по «вторым» вступлениям на реальных материалах с газового месторождения Каменномысское-море. Материалы обрабатывались с помощью метода сейсмической томографии, метода to и MASW.
Объём работы составляет 53 страницы, 48 иллюстраций, 2 таблицы. Работа разделена на 3 главы. При написании использовалось 24 источника информации.
В настоящее время освоение месторождений нефти и газа на акваториях начинается с изучения ВЧР. Такие исследования выполняются при помощи стандартного комплекса сейсмоакустических исследований. Данные работы, несмотря на свою эффективность, имеют ряд недостатков. В частности, не представляется возможным получить детальную информацию о самих газонасыщенных осадках. Такие осадки являются индикатором зон разгрузки углеводородов из недр осадочного чехла, представляют одну из основных геологических опасностей, связанных с верхней частью разреза (влияют на реологические свойства грунтов и усиливают их склонность к разжижению), а также приводят к затуханию сигнала, что затрудняет изучение подстилающих отложений и физических свойств вмещающих грунтов (Токарев и др., 2019).
Знание о газонасыщенных осадках преследует не только научные цели (изучение климатических изменений), но также и практические (поиск залежей углеводородов; оценка экологического состояния акваторий), в частности, выделение опасных геологических процессов и выбор места установки буровых платформ и безопасного расположения скважин, прокладки подводных трубопроводов различного назначения, установки инженерных сооружений на морское дно, и т.д. Такая информация наиболее актуальна для организаций, занимающихся обустройством морских месторождений нефти и газа и строительством инфраструктуры на шельфе (Токарев и др., 2019).
В целях изучения ВЧР на акваториях в условиях газонасыщенных грунтов целесообразно искать иные подходы к выполнению исследований отличных от традиционных методов морской сейсморазведки. Предлагаемым решением является использование донного сейсмического оборудования. Таким образом, настоящая выпускная квалификационная работа посвящена разработке методики проведения инженерно-геофизических исследований на акваториях в условиях газонасыщенных грунтов с применением донных систем регистрации. Такая разрабатывается Санкт- Петербургским государственным университетом совместно с ООО «Центр комплексных морских исследований СПбГУ» и ООО «СПЛИТ».
Целью данной работы является оценка эффективности применения донных сейсмических регистраторов при проведении инженерно-геофизических исследований на акваториях в условиях газонасыщенных грунтов в верхней части разреза.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
а) Изучение литературы по теме исследования;
б) Изучение особенностей волнового поля, формируемого при
исследовании объектов, расположенных на глубинах, не превышающих длину волны, с использованием математического моделирования;
в) Обработка реальных сейсмических данных с использованием различных подходов (MASW, метод t0, 2D/3D томография) и последующий анализ полученных результатов;
г) Оценка избыточности применяемой системы наблюдений с учетом разрешающей способности используемых методов;
д) Разработка рекомендаций по проведению инженерно-геофизических работ с использованием донных систем регистрации.
В качестве апробирования предлагаемой методики выполнялась обработка сейсмических материалов, полученных в ходе инженерных изысканий на акватории газового месторождения Каменномысское-море.
Выполнение выпускной квалификационной работы выполнялось с
привлечением ряда специализированных программ:
а) ArcGIS (v.10.8) (https://www.esri.com/);
б) GeoTomo (v.2012) с применением пакета TomoPlus (v.5.4)
(https://geotomo.com/);
в) RadExPro (v.2018.2) (https://radexpro.com/);
г) Surfer (v.20.1.195) (https://www.goldensoftware.com/);
д) Tesseral 2D (v.7.2.8) (http://www.tesseral-geo.com/);
е) Voxler (v.4.6.913) (https://www.goldensoftware.com/);
ж) XTomo-LM (v3.4.1) (http://www.xgeo.ru/).
Апробирование выпускной квалификационной работы выполнялось на:
а) «Геологическом Международном Студенческом Саммите» с докладом «Инженерно-геофизические исследования с применением донного сейсмического оборудования в условиях газонасыщенных грунтов на примере обустройства газового месторождения Каменномысское-море» (СПб, 26-28 марта 2021 г.);
б) XIX Всероссийской конференции-конкурсе студентов и аспирантов «Актуальные проблемы недропользования» с докладом «Методика проведения инженерно-геофизических исследований с применением донного сейсмического оборудования в условиях газонасыщенных грунтов» (СПб, 12-16 апреля 2021 г.);
в) 3-ей научно-практической конференции и выставке «Морские Технологии 2021» в качестве соавтора доклада «Сейсмические наблюдения с донным оборудованием для решения задач инженерных геологических изысканий на предельном мелководье» (Геленджик, 26-30 апреля 2021 г.).
Выражается благодарность научному руководителю Половкову Вячеславу Владимировичу за неоценимый вклад в написании настоящей выпускной квалификационной работы, Киброеву Илье Сергеевичу за помощь в обработке полевых материалов, компании ООО «СПЛИТ» в лице Потемки Андрея Константиновича и Пронина Ильи Сергеевича за предоставленные полевые материалы с месторождения Каменномысское-море.
В результате проделанной работы был сделан вывод о достаточно высокой эффективности использования донных систем регистрации при проведении инженерно-геофизических работ на акваториях в условиях газонасыщенных грунтов. На площадке ЛСП «А» первая инженерно-геологическая граница выделяется по изолиниям Vp=0.5 км/с и Vs=0.2-0.25 км/с, вторая граница выделяется по изолинии Vp=1.55 км/с. На площадке ЛСП «БЖ» первой границе соответствует изолинии Vp=0.9 км/c, второй границе соответствуют изолинии Vp=1.2 км/с и Vs=0.4 км/с.
В качестве рекомендаций при проведении исследований с применением донных станций в схожих условиях следует выделить следующие пункты:
а) Возбуждение колебаний с использованием низкочастотных источников сигнала (пневмнопушка);
б) Использование равномерной сети наблюдений с шагом 75 или 150 м;
в) Использование «вторых» вступлений преломленных волн для обработки данных МНВ способами сейсмической томографии и to;
г) Выполнение обработки данных не только профильными методами, но и площадными (3D сейсмотомография);
д) Сопровождение инженерно-геофизических работ бурением с целью точной увязки получаемых результатов.
Несмотря на доказанную эффективность предлагаемой технологии работ полученная высокая точность связана с наличием скважин на исследуемых площадках. Таким образом, данная технология должна выполняться в комплексе с другими геофизическими методами исследования ВЧР. Важным аспектом является наличие априорной геологической информации о строении изучаемого водного бассейна.
1. Гил Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985., 509 с.
2. Гурвич И.И., Боганик П.Н. Сейсмическая разведка. М.: Недра, 1980., 551 с.
3. Половков В.В. Совместное использование преломленных и отраженных волн для построения глубинно-скоростной модели среды. Диссертация. СПб., Национальный минерально-сырьевой университет "Горный", 2012
4. Потемка, А.К., Белов М.В., Половков В.В. Сейсмические наблюдения с донным оборудованием для решения задач инженерных геологических изысканий на предельном мелководье // Труды IX Международной научно-практической конференции "Морские исследования и образование (MARESEDU-2020)": Сборник, Москва, 26-30 октября 2020 года. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», 2020, С.422-424.
5. Токарев М.Ю., Полудеткина Е.Н., Старовойтов А.В., Пирогова А.С., Корост С.Р., Ошкин А.Н., Потемка А.К. Характеристика газонасыщенных отложений Кандалакшского залива Белого моря по данным сейсмоакустических и литологогеохимических исследований // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2019. №1. С. 107-114
6. Яновская Т.Б., Порохова Л.Н. Обратные задачи геофизики. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004, 214 с.
7. Dash R., Spence G. P-wave and S-wave velocity structure of northern Cascadia margin gas hydrates // Geophysical Journal International. 2011. V.187. №. 3. P.1363-1377.
8. Hou S., Zheng D., Miao X.G., Haacke R.R. Multi-modal Surface Wave Inversion and Application to North Sea OBN Data // EAGE, ext. abstracts. 2016.
9. Osdal, B., Zadeh, H. M., Guttormsen, M. S., Aronsen, H. A., Cannavo, D. C., & Oxnevad, G. O. Benefit of OBS PP and PS Data for Structural Interpretation on Snohvit and Albatross Fields // 78th EAGE Conference and Exhibition 2016.
10. Park C.B., Miller R.D., Xia J. Multichannel analysis of surface waves // Geophysics. 1999. V.64. №. 3. P.800-808.
11. Park, C. B., Miller, R. D., Xia, J., & Ivanov, J. (2007). Multichannel analysis of surface waves (MASW) - active and passive methods // The Leading Edge. 2007. V.26. №.1. P.6064.
12. Polovkov V.V. Complexing of the Reflected and Refracted Waves in the Processing and Interpretation of Multichannel Marine Seismic Data // EAGE, Saint-Petersburg - 2012, 5-th International Geological and Geophysical Conference and Exhibition, Ext. abs. 2012.
13. Polovkov V.V., Nikitin A.S., Popov D.A., Maev P.A., Birukov E.A., Tokarev M.Yu. Gas- saturated sediments study in the upper part of the geological medium using ocean bottom nodes // Engineering and Mining Geophysics 2018 - 14th Conference and Exhibition, Almaty, 23-27 april 2018.
14. Roslov Y.V., Polovkov V.V. Prestack Depth Migration and Velocity Model Derived from First Break Tomography at Long Offsets // EAGE, Saint-Petersburg - 2010, 4-th International Geological and Geophysical Conference and Exhibition. Ext. abs. 2010.
15. Sha, Z. B., Zhang, M., Zhang, G. X., Liang, J. Q., & Su, P. B. Using 4C OBS to reveal the distribution and velocity attributes of gas hydrates at the northern continental slope of South China Sea // Applied Geophysics. 2015. V.12. №4. P.555-563.
16. Socco L.V., Strobbia C. Surface-wave method for near-surface characterization: a tutorial // Near surface geophysics. 2004. V.2. №4. P.165-185.
... Всего источников –24.
Содержание магистерской диссертации – Методика проведения инженерно-геофизических исследований с применением донного сейсмического оборудования в условиях газонасыщенных грунтов на примере обустройства газового месторождения Каменномысское-море
Выдержки из магистерской диссертации – Методика проведения инженерно-геофизических исследований с применением донного сейсмического оборудования в условиях газонасыщенных грунтов на примере обустройства газового месторождения Каменномысское-море