Численное моделирование сейсмических откликов от трещинных коллекторов сеточно-характеристическим методом

В книге на основе численного моделирования рассеянных волн — откликов от трещиноватых пластов коллекторов — обосновывается возможность их прямого обнаружения (картирования). Использованный авторами сеточно-характеристический метод моделирования в отличие от существующих аналогов обеспечил высокоточный расчёт волн с учётом основных свойств реальных трещиноватых пластов-коллекторов: дискретность трещин, их значительное количество в зоне интегрирования и отношение высоты к их толщине равное 103 — 105. Проведённые исследования основных типов волн-откликов от трещиноватых резервуаров выявили важное свойство продольных рассеянных волн от флюидонасыщенных пластов-коллекторов. Их амплитудные кривые близки к нулю в районе источника и имеют значительный положительный градиент, что существенно отличает их от таких же кривых отражённых волн. На этом эффекте, а также на особых свойствах обменных рассеянных волн от этих объектов основаны предложенные способы обнаружения (идентификации) волн отклика от трещинного коллектора. В целом сделан первый шаг к прямому обнаружению трещиноватых коллекторов непосредственно по откликам от них — решению проблемы, несомненно представляющий интерес для сейсморазведчиков.

Книга является вторым, существенно дополненным изданием ранее опубликованного труда авторов «Решение прямых задач сейсморазведки в трещиноватых средах методом сеточно-характеристического моделирования с целью исследования возможности прямого обнаружения трещиноватых зон».

В 2019 году книга переведена на английский язык и будет издана SEG (во второй половине 2019 г.).

Описание книги в Каталоге изданий SEG: «Использование прямых сейсмических откликов от трещин и трещиноватых зон в продуктивных пластах для получения информации об их местонахождении и характеристиках является принципиально новым и перспективным направлением исследований. Учитывая растущую добычу углеводородов из нетрадиционных залежей, срочно требуется базовое понимание сейсмических волновых откликов от естественных трещин и трещин гидроразрыва; а умение моделировать эти волны является первым необходимым шагом как к выявлению, так и уточнению характеристики трещиноватых коллекторов и, следовательно, к повышению добычи нефти. В этой книге рассматриваются свойства сейсмических волн от трещиноватых сред путем численного моделирования, описания и анализа различных откликов сейсмических волн от дискретных трещиноватых сред. В работе также предлагается методология прямого обнаружения трещиноватых коллекторов на основе этих анализов. Принимая во внимание фундаментальные свойства реальных трещиноватых коллекторов, авторы используют сеточно-характеристический метод для численного моделирования волн позволяющий учитывать эти свойства трещиноватых объектов. Важным свойством этого метода является высокоточное вычисление распространения волн, учитывающее множественную дискретность среды. Эта книга полезна для геофизиков и геологов нефтяных компаний, непосредственно участвующих в интерпретации сейсмических данных, полученных на объектах развития трещиноватых коллекторов, а также будет интересна научным работникам университетов (особенно аспирантам) и научно-исследовательским отделам геофизических и нефтяных компаний».

Предисловие
Благодарности
От авторов
Введение
Часть I
Сеточно-характеристический метод применительно к задачам сейсморазведки
Постановка задачи

Глава 1. Численное решение уравнений теории линейной упругости
1.1. Математическая модель
1.2. Выбор системы координат
1.3. Обобщение записи дифференциальных уравнений
1.4. Спектральное исследование системы
1.5. Покоординатное расщепление
1.6. Сеточно-характеристические схемы
1.7. Расчет на границе области интегрирования
1.8. Контакт между двумя телами
1.9. Случай трансляционной симметрии по одной оси

Глава 2. Параллельная реализация численного метода на неструктурированных сетках
2.1. Сеточно-характеристический метод на неструктурированных сетках
2.2. Диаграмма работы параллельной вычислительной программы
2.3. Неструктурированные сетки
2.4. Разбиение сетки на домены
2.5. Дополнительные элементы домена
2.6. Проблема переиндексации элементов в доменах
2.7. Примеры разбиений

Глава 3. Сеточно-характеристический метод в 3D
3.1. Интерполяция в тетраэдре
3.2. Иерархические сетки с кратным шагом по времени

Часть II
Исследование сейсмических откликов от трещин разного масштаба и их систем в породах нефтегазовых резервуаров
Основные термины
Краткая характеристика предыдущих исследований откликов от трещин в горных породах численным моделированием

Глава 1. Общие свойства сейсмических откликов от трещин при задании граничных условий на их поверхностях
1.1. Характер сейсмического отклика от трещины в зависимости от ее длины, наклона и заполнения
1.2. Оценка возможности использования модели бесконечно тонкой трещины при исследовании трещин конечной раскрытости
1.3. Особенности откликов от вертикальных и субвертикальных флюидонасыщенных трещин
1.4. Влияние шероховатости поверхности трещины на характер волнового отклика
1.5. Оценка наличия анизотропии в флюидонасыщенной трещиноватой среде, моделируемой с заданием бесконечно тонких трещин, и распространение в ней волн при газонасыщении трещин
Глава 2. Пластовые зоны мезотрещин. исследование прямого волнового отклика от пластовой зоны субвертикальных однонаправленных мезотрещин
2.1. Исследование распространения и характера рассеянных волн от пластовой зоны мезотрещин при возбуждении типа «плоский фронт»
2.2. Особенности волновых откликов от пластов и зон мезотрещин при точечном возбуждении на протяженных базах МОГТ
2.3. Оценка возможности прямого обнаружения пластов мезотрещинных коллекторов по генерируемым ими рассеянным волнам

Глава 3. Макротрещины. 2D-моделирование
3.1. Характеристика сейсмических откликов от единичной субвертикальной макротрещины
3.2. Сейсмический отклик от системы (кластера) близких к вертикали однородноориентированных макротрещин
3.3. Оценка устойчивости образования фронта обменных рассеянных волн от системы макротрещин при учете реальных факторов
3.4. Оценка возможности прямого обнаружения систем макротрещин при использовании МОГТ с протяженными базами приема

Глава 4. Макротрещины в трехмерном пространстве. Объемный (3D) отклик от системы субвертикальных ориентированных макротрещин
4.1. Особенности использованной методики трехмерного моделирования
4.2. 3D-модель системы макротрещин и расчет волнового куба
4.3. Сейсмограммы объемного (3D) отклика от одиночной макротрещины в трехмерном полупространстве
4.4. Характеристика объемного отклика от кластера макротрещин на волновых картинах в фиксированные моменты времени
4.5. Сейсмограммы объемного отклика от площадного кластера флюидонасыщенных макротрещин
4.6. Сейсмограммы объемного отклика от площадного кластера газонасыщенных макротрещин
4.7. Различие волнового состава откликов в сечениях вдоль и по нормали к плоскости трещин
4.8. Характер площадной амплитудной аномалии, вызванной кластером флюидонасыщенных макротрещин, при съемке 3D и регистрации 3С

Глава 5. Мегатрещины. характеристика сейсмических откликов от мегатрещин — трещиноватых коридоров
5.1. Общая характеристика волнового отклика от мегатрещины
5.2. Сопоставление волновых откликов от мегатрещин с различным характером их заполнения
5.3. Влияние на характер волновых откликов внутренней структуры мегатрещин
5.4. Влияние на отклик от мегатрещины внешних факторов ее строения: толщины и высоты
5.5. Характер волнового отклика от мегатрещины в слоистом разрезе при наблюдении на протяженных базах приема и точечном возбуждении
5.6. Оценка возможности обнаружения мегатрещины на тестовом профиле МОГТ

Глава 6. Зоны скопления хаотических трещин и каверн. анализ природы их откликов
6.1. Характеристика моделей со случайно-неравномерным распределением микронеоднородностей (трещин и каверн) в коллекторской макрозоне
6.2. Основные элементы волнового отклика при различных характеристиках внутренней структуры кавернозных зон
6.3. Особенности волнового поля при разных характеристиках зон развития трещиноватости
6.4. Влияние неравномерности концентрации микронеоднородностей на отклик рассеянной энергии
6.5. Количественная оценка неравномерноcти концентрации микронеоднородностей
6.6. Количественная оценка уровня энергии волнового отклика от зоны микронеоднородностей (Исследование энергии в области волнового отклика.)
6.7. Оценка связи энергии волнового отклика с уровнем неравномерности концентрации неоднородностей коллекторской зоны

Глава 7. Сопоставление результатов численного и физического моделирования и оценка адекватности метода численного исследования
7.1. Подтверждение физическим моделированием результатов математического моделирования волновых откликов от трещин, близких к вертикали, при наблюдениях во внутренних точках среды (на профилях ВСП)
7.2. Результаты физического моделирования отклика от кластера макротрещин при профильных наблюдениях
7.3. Сопоставление результатов численного и физического моделирования сейсмического отклика от кластеров макротрещин
7.4. Оценка адекватности результатов математического и физического моделирования

Литература
Заключение