Нефтегазовая Сейсморазведка 3D и 4D на суше

Целью нашей работы является рассмотрение аспекта нефтегазовой сейсморазведки 3D и 4D на суше.

В настоящее время в мире все чаще используется сейсмический мониторинг месторождений в процессе их эксплуатации (4D). Например, к 2009 году 4D сейсмика была выполнена более, чем на 50 морских месторождениях, а за прошедшие 4 года это число выросло еще почти в полтора раза. Лидером по количеству месторождений, где такие работы были проведены, по-видимому, является British Petroleum. В последние годы активность добывающих компаний в использовании сейсмического мониторинга стала быстро расти, но в России такие исследования пока известны лишь на Астохском месторождении шельфа Сахалина, где они выполнены компанией PGS по заказу «Сахалинcкой Энергии».
Сейсмический мониторинг сводится к тому, что на месторождении периодически проводится сейсмическая съемка 3D, по результатам которой пытаются проследить за движением водонефтяного контакта и степенью обводненности и выработанности различных частей залежи.
Сигнал 4D может представлять собой любое изменение сейсмической записи по сравнению с предыдущей сейсмической съемкой 3D. Эффект основан на том, что замещение нефти водой меняет отражающие способности толщи, что сказывается прежде всего на амплитудах отраженных волн. А при длительных перерывах между съемками могут отмечаться и небольшие сдвиги во временах отражения, обусловленные изменением скоростей в продуктивной толще при смене типа флюида. Однако такие сдвиги редко превышают один-два дискрета сейсмической записи. В то же время форма сигнала может меняется настолько, что это бывает заметно во временной и спектральной области. Понятно, что трудно подобрать теоретическое описание 4D сигнала в каждом конкретном случае, поэтому все практические результаты в этой области чаще всего основываются на выявлении эмпирических закономерностей.
В областях заводнения залежи увеличивается амплитуда отражения при неизменности временных характеристик. В области повышения пластового давления при закачке жидкости немного уменьшается амплитуда, и наблюдаются задержки времени регистрации. И, наоборот, в области интенсивного отбора продукции при относительно пониженном пластовом давлении отмечаются положительные сдвиги во времени регистрации с незначительным ростом амплитуды. При обратной закачке газа в пласт происходит заметное изменение амплитуды в отрицательную сторону. Существуют, бесспорно, пороги чувствительности параметров к изменению свойств в резервуаре с течением разработки (серые штриховые линии на рисунке 1) В принципе, похожие эффекты наблюдаются и на других месторождениях. Возможно использование AVO-инверсии (угловых сумм) для выделения эффектов в залежи, а также других распространенных инструментов количественной сейсмической интерпретации.
Кроме регистрации возбуждаемых сейсмических сигналов (активная сейсморазведка) в последние годы все больше используется пассивная сейсмика, основанная на регистрации микросейсмических колебаний. Считается, что при накапливании большой статистики можно зарегистрировать изменения в резервуаре, связанные с добычей и течением флюидов в процессе разработки месторождения. Однако, данные технологии мы оставляем за пределами рассмотрения в данной статье.
Морская съемка 4D в виде повторяющихся во времени сейсмических работ с плавающими косами
Первое, что напрашивается, это повторить сейсморазведку 3D через несколько лет после начала эксплуатации месторождения и посмотреть на произошедшие изменения в волновом поле. И это нередко делают, тем более, что современные сейсморазведочные суда типа Ramform Titan (PGS) c 24 косами длиной до 12 км каждая способны работать с высочайшей производительностью - до 4 тысяч квадратных километров 3D в месяц. При этом, однако, есть одна важная особенность. А именно, для 4D надо повторить такую же сейсморазведку, какая и была выполнена на данном участке до того, т.е. с теми же амплитудно-частотными характеристиками источника и регистрирующего тракта. А сделать это спустя много лет не так уж и просто. По крайней мере, это обычно под силу лишь тому же самому подрядчику, который делал предыдущую съемку и сохранил данные по всем ее параметрам, поскольку заказчик, интересующийся геологическими результатами съемки 3D, не обладает компетенцией в технических вопросах сейсморазведки и таких деталей не запрашивает и не хранит.
2. Методика работ нефтегазовой сейсморазведки 3D и 4D на суше
4D технология сейсморазведки предназначена для следующих случаев:
- Мониторинг распространения фронта пара, образующего при горении in-situ или пара, закаченного для термальной добычи.
- Мониторинг пространственного распространения фронта воды, закаченной для вторичной добычи.
- Изображение оставшейся нефти.
- Определение свойств потока, заполняющего или просачивающегося по разломам.
- Определение изменений в водонефтяном контакте.

Итак, сейсмический мониторинг 3D и 4D добычи нефти и газа на морских месторождениях доказал свою эффективность и получает в мире широкое распространение. Из возможных модификаций сейсморазведки 4D, к примеру, наиболее информативен вариант с установкой донных оптоволоконных систем с 4-компонентными датчиками на весь период разработки месторождения. Возможна установка подобных систем и на суше.
Самые распространенные на сегодняшний момент следующие виды сейсморазведочных работ – морская и сухопутная сейсморазведка как полащадная-трехмерная (3D), так и профильная-двухмерная (2D), площадная-трехмерная-мониторинговая (4D), площадная-трёхмерная-трехкомпонентная (3D-3K), и также скважинная многокомпонентная. 
Постоянные системы мониторинга позволяют использовать наряду с активной сейсморазведкой весь арсенал методов пассивной сейсмики, основанной на изучении микросейсмических колебаний.
Сейсморазведочные работы методом 4D, или по-другому объёмным методом, – это один из методов проведения сейсморазведочных работ. Вообще, сейсморазведочные работы являются основным геофизическим способом изучения строения Земли, а также главным методом при поисках полезных ископаемых, инженерных изысканиях. Они могут проводиться самостоятельно или в сочетании с другими геолого-геохимическими и геофизическими методами исследований. Сейсморазведочные работы включают в себя изучение распространения искусственно создаваемых упругих волн в коре Земли и её верхней мантии. Кроме того, они предназначены для решения стратиграфических, структурных, литофациальных, структурно-формационных, фильтрационных, емкостных задач при проведении поисков углеводородов. 
Сейсморазведочные работы методом 3D и 4D проводят на цикле детализационных исследований, которые необходимы для получения непрерывных пространственных параметров объектов, подвергаемых изучению, и для подготовки и передачи этих данных под разведочное бурение, а также для проведения доразведки объектов при проведении эксплуатационного и разведочного бурения.
Сейсморазведочные работы методом 3D проводят с применением площадных систем наблюдений. При перемещении активной расстановки по направлению линии приема, а также в направлении перпендикулярном этим линиям приема, получается сейсмическая информация на рассматриваемой площади работ. При необходимости могут проводиться многокомпонентные исследования и мониторинговые системы. Основным результатом по планированию проведения любых сейсморазведочных работ методом 3D, кроме различных параметров съемки, должны быть такие данные как сценарий отстрела, который дает возможность обмена информации из системы проектирования в сейсморазведочную станцию и обратно.