Было время, когда гравиметрия и магнитная съемка рассматривались специалистами по геологоразведке нефтегазовых месторождений как весьма приблизительные, грубые методы первичного обследования площади с целью выбора наиболее подходящих участков для последующего проведения сейсмометрических исследований. В настоящий момент эта точка зрения полностью меняется. Методы грави- и магнитометрической съемки все чаще применяются для дополнения и уточнения традиционных сейсмических данных — или даже в качестве единственного инструмента георазведки.
С месторождений в Мексиканском заливе поступили сведения об успешном применении
методов трехмерной гравиразведки в сочетании с определением градиента полного тензора, моделированием данных магнитометрии и инверсией.
Компания Wintermoon Geotechnologies с штаб-квартирой в Денвере (штат Колорадо, США) специализируется на консалтинговых услугах в области гравиметрии и магнитной разведки и применения этих геофизических методов совместно с сейсмическими наблюдениями для более успешного ведения геологоразведочных работ на нефтегазовых месторождениях. Что же стоит за этим успехом? «Качество данных, получаемых в ходе грави- и магниторазведки, существенно улучшилось с 1980-х годов», — говорит президент Wintermoon Geotechnologies доктор Микал Рудер (Michal Ruder). «У нас не только увеличилась скорость получения данных, но и улучшилось их разрешение, и теперь мы можем различать более тонкие возмущения (с пониженной амплитудой и укороченной пространственной длиной волны либо высокой частотой) как в гравитационных, так и в магнитных полях земной коры. Это повышение разрешающей способности дает нам представление об изменениях плотности и магнитной восприимчивости по латерали на небольших глубинах, характеризующихся очень малым масштабом.» По ее словам, зачастую эти изменения приурочены к перспективным углеводородоносным структурам. «Современный уровень развития грави- и магниторазведки позволяет предоставлять данные, имеющие более непосредственное отношение к характеру залежей углеводородов, в дополнение к сбору региональной информации «традиционными» методами, для которой мы в течение длительного времени использовали данные потенциальных полей», — говорит она.
Пример двумерного моделирования данных гравиразведки и магнитометрии с использованием Geosoft GM-SYS
в нефтегазоносном бассейне Сантос из размещенных в открытом доступе материалов отчета компании GETECH
об исследованиях «Геодинамика и нефтяная геология Южно-Атлантических континентальных окраин».
Участки с геологическими условиями, которые раньше считались затруднительными, теперь могут быть детально исследованы методами гравиметрии и магнитной съемки в ситуациях, когда стандартные методы сейсморазведки оказались менее результативными. Доктор Рудер поясняет причины. «Качество данных сейсмометрических исследований не является однородным в различных геологических условиях», — говорит она. «В силу своих литологических свойств, а именно упругости, некоторые из пород плохо распространяют энергию акустических волн. Вследствие чего может иметь место существенное затухание сейсмических сигналов, и ниже пластов с осложненными акустическими свойствами получить сейсмические изображения почти невозможно.» По утверждению доктора Рудер, в ситуациях, когда ниже пластов с осложненными акустическими свойствами отмечаются существенные изменения плотности по латерали, гравиразведка способна предоставить уникальную информацию об этих породах, главным образом потому, что упругие свойства пород не оказывают негативного влияния на ее результаты. В общем и целом, независимые друг от друга методы геофизических исследований, привязанные к одной и той же литологической модели, эффективны для измерения различных геофизических свойств, таких как плотность, магнитная восприимчивость или удельное электросопротивление, а потому интеграция всех этих данных может представлять ценность.
При построении изображений методами сейсморазведки почти вертикальные разломы или границы раздела (такие как соляные или сланцевые диапиры) представляют для операторов сейсмостанций типичную проблему, при которой гравиметрия и магнитная съемка могут дополнить геологическую картину. «На подобных границах раздела обычно происходит рассеивание сейсмического сигнала», — поясняет доктор Рудер. «И наоборот — при проведении гравиметрической и магнитной съемки наиболее удачные изображения получаются как раз в зонах вертикальных разделов, где присутствует латеральный контраст плотности или магнитной восприимчивости».
Фактически, специалисты по геологоразведке нефтяных и газовых месторождений периодически имеют дело с геологическими условиями, для которых использование методов грави- и магнитной разведки является практически обязательным; в этом случае они могут стать незаменимым дополнением к сейсмометрии. Одним из вариантов применения этой методики является снижение неопределенности при интерпретации сложных подсолевых коллекторов. За плечами у доктора Рудер существенный опыт успешно проведенных работ с применением такого подхода в условиях солесодержащих бассейнов на шельфе Западной Африки, Южной и Северной Америки, а также на севере Европы. «Гравиразведка имеет критически важное значение для независимого подтверждения общего объема и формы соляной структуры при исследовании подсолевых углеводородных залежей на предмет возможности их разработки», — говорит она. «Моделирование по результатам гравиметрической съемки дает возможность значительно улучшить качество данных сейсморазведки, в частности, усовершенствовать и уточнить скоростную модель подошвы соляного тела. Эти результаты учитываются при обработке глубинной сейсмической миграции до суммирования, чтобы получить уточненное сейсмическое изображение геометрии подсолевых горизонтов.» Она добавляет, что в конечном счете это ведет к улучшению результатов геологоразведочных работ.
Моделирование данных гравиразведки в масштабе месторождения: данные периодического 3D-мониторинга SEG-Y с интерпретацией сейсморазведки
на основе данных более чем 1000 скважин с каротажными данными и зафиксированными кровлями пластов.
Действительно, когда речь идет об интерпретации подсолевых структур, совершенствование используемых методов и их интегрированное применение послужили основной причиной массовых открытий глубокозалегающих углеводородных месторождений на шельфе за последнее десятилетие. Примеры из нескольких регионов иллюстрируют, как трехмерное моделирование с использованием данных, полученных различными геологоразведочными методами, помогают оконтурить аллохтонные соляные тела. К примеру, во многих случаях, когда определить подошву соляного тела по данным сейсморазведки не представляется возможным, интегрированный подход позволяет пролить свет на его геометрию и мощность соляных пластов, что является главным шагом на пути к получению усовершенствованных изображений целевых структур, залегающих ниже соляного купола.
Для оптимизации работ по интерпретации геометрии соляного тела имеется возможность применять 5-6 различных методик. К примеру, имеются отчеты высокотехнологичных компаний-операторов с месторождений в Мексиканском заливе об успешном применении методов трехмерной гравиразведки в сочетании с определением градиента полного тензора, моделированием данных магнитометрии и инверсией, с использованием сейсморазведки, магнитотеллурики, гравиразведки и данных скважинных исследований в качестве уточняющих источников данных. Наличие качественной и количественной интерпретации обеспечило надежный контроль точного местонахождения и объемов соляного тела. Более того, интерпретация глубинных изображений с высоким разрешением по данным грави- и сейсмометрии дала возможность значительно повысить разрешение изображений соляных структур со сложной геометрией. Трудно переоценить такие преимущества, как существенная экономия временных и финансовых затрат и кратно увеличивающаяся вероятность точно определить целевые геологические структуры.
Как бы то ни было, методы сейсморазведки по-прежнему незаменимы: лишь немногие нефтегазовые месторождения открыты без использования сейсмометрических исследований. Однако при осложненных условиях и на больших глубинах другие методики геофизических исследований могут способствовать получению более надежных оценок. Гравиметрия и магнитная съемка никогда не смогут превзойти сейсморазведку или полностью заменить ее — они продолжают использоваться в качестве дополнительных средств. «Гравиметрические исследования весьма метко характеризуются как геофизический разведочный инструмент “с низким разрешением”», — говорит доктор Рудер. Благодаря экономически эффективным методам сбора геофизических данных для сужения диапазона поиска в пределах крупных месторождений специалисты по геологоразведке нефтяных и газовых месторождений могут уточнять свои геологические цели и более продуктивно использовать технологии сейсмических наблюдений. «В отсутствие уточняющей информации гравитационную модель можно изменять бесконечное количество раз для соответствия показаниям гравитометра. Сейсморазведка, каротажные диаграммы и прочие геологические данные представляют собой важную уточняющую информацию для гравитационных моделей, уменьшая количество степеней свободы для наших модификаций и позволяя создать практически целесообразную, уточненную модель участка земной поверхности, которая согласуется как с наборами данных гравиразведки, так и с сейсморазведочными данными.»
Это позволяет получить большую отдачу при выполнении интерпретации; однако обойтись без новых затруднений не удастся. Доктор Рудер практикует многовекторный подход к интерпретации. «Мы много работаем над тем, чтобы идентифицировать и отделить «региональные» сигналы от «остаточных» внутри рассматриваемых наборов данных гравиметрической и магнитной съемки, используя наши передовые алгоритмы на основе двумерных фильтров Фурье», — поясняет она. «Мы конструируем модели, включающие в себя геометрию и физические свойства, полученные в результате обработки геологических и геофизических данных, а затем инвертируем данные гравитационных и магнитных наблюдений, чтобы получить расширенные ответы на стоящие перед нами вопросы геологического характера.» По ее словам, этот подход нашел успешное применение при оценке перспективных залежей в Мексиканском заливе, а также на шельфе Бразилии и Западной Африки.
Реализацию ни одного из этих проектов невозможно было бы представить без надежного программного комплекса. Большинство консультантов в области геологических наук предпочитают работать в различных программных средах, выбор которых продиктован требованиями конкретного проекта либо предпочтениями клиента. Доктор Рудер использует в работе всеобъемлющий и разнообразный набор инструментов — для ввода данных, их обработки, улучшения качества и количественного моделирования, поэтому бесшовная интеграция является одним из важнейших требований. Она говорит, что использование Geosoft в качестве основного элемента в составе программного комплекса облегчает эту задачу; к примеру, он способен обеспечить совместимость с ArcGIS, широко применяемым доктором Рудер и ее коллегами. Это позволяет напрямую импортировать данные гравиметрических и магнитных измерений для уточнения результатов сейсморазведки. Доктору Рудер весьма импонирует тот факт, что процесс работает как в одну, так и в другую сторону. «Я могу взять результаты моей работы в Geosoft и перенести их в среду ArcGIS либо открыть проект с картами ArcGIS в Geosoft.»
Технологии гравиметрической и магнитной съемки при разведке нефтегазовых месторождений совершенствуются и даже сами по себе способны указать на то, будет ли конкретная методика эффективной в текущих условиях. Чтобы понять, помогут ли данные грави- и магниторазведки ответить на вопросы заказчика в отношении геологии, доктор Рудер часто задействует Geosoft GM-SY. В этом заключена некоторая ирония, но методы гравиметрических и магнитных наблюдений сами дают информацию о собственной целесообразности. «Использование этого продукта возможно на двух важных этапах наших проектов», — говорит она. «Во-первых, это моделирование чувствительности. Существуют определенные геологические условия, в которых нет возможности использовать грави- и магнитометрическую съемку. Применение GM-SYS для построения теоретической модели с целью анализа чувствительности геофизических инструментов для конкретных геологических условий позволяет определить, насколько целесообразно проводить гравиметрические и магниторазведочные исследования в этих условиях. Мы формулируем вопрос так, чтобы иметь возможность получить ответ на него методами грави- и магниторазведки, а именно: можем ли мы приступать к следующим шагам по реализации проекта? Если по результатам анализа чувствительности мы приходим к заключению, что гравиметрические и магнитные наблюдения дадут необходимую полезную информацию для дальнейшей реализации проекта, далее мы используем GM-SYS для построения уточненной модели участка земной поверхности по данным исследований.»