Description:

Несейсмические методы Новые задачи морской электроразведки The offshore EM challenge Джонни Хестхаммер (Jonny Hesthammer)1,2 и Михаил Булаенко1,2 Разведка углеводородов в море - сложное и дорогое дело. Вероятность попасть скважиной в залежь остается низкой, несмотря на значительные успехи сейсморазведки за последние десятилетия в области сбора и обработки данных. Отчасти это связано с тем, что данные сейсморазведки слабо связаны с наличием жидкости. Немало открытий сделано в местах, где сейсморазведка не давала указаний на присутствие углеводородов, показывая лишь наличие структурных или стратиграфических ловушек. В других случаях плоские и яркие пятна были связаны с содержанием газа (то есть с некоммерческими запасами). Очевидно, любые средства повысить вероятность обнаружения окажутся весьма полезными для тех, кто занимается разведкой на нефть и газ. В 2000 году компания Statoil испытала концепцию применения морской электроразведки с контролируемым источником (marine controlled source electromagnetic - MCSEM, русский аналог - морские электромагнитные зондирования, ЭМЗ) для прямого поиска углеводородов в глубоководных районах (Eidesmo et al., 2002; Ellingsrud et al., 2002). Оказалось, что этот метод пригоден для обнаружения залежей с высоким, то есть коммерческим (60-70% и более) содержанием углеводородов. В результате была основана компания ElectroMagnetic GeoServices (emgs), которая стала первой, кто успешно применяет морские ЭМЗ (под названием каротаж морского дна Sea Bed Logging) для прямых поисков углеводородов на акваториях. Вскоре у emgs появились два конкурента, выполняющие такие работы на углеводороды методом морских ЭМЗ. Это были компании Offshore Hydrocarbon Mapping (OHM) и AGO Schlumberger. Обе они, как и emgs, применяли подвижный горизонтальный электрический диполь (источник) с набором донных датчиков электромагнитного поля. Менее чем за три года со времени основания этих компаний по всему миру проведено более 100 исследований, многие из которых были завершены бурением. Сейчас идея использования ЭМ данных для прямого поиска углеводородов доказана, и многие считают ее внедрение коренным изменением в нефтяной отрасли, важнейшим за десятилетия. Крупные компании, ведущие разведку и добычу (в частности, Statoil, ExxonMobil и Shell) уже начали применять эту технологию, а меньшие компании работают над раскрытием потенциала морских ЭМЗ и методиками их применения в разведке. Таким образом, имеется возможность проявить себя для агрессивных новичков и первооткрывателей, таких как компания Rocksource. Первая добывающая компания, которая, имея большой опыт применения морских ЭМЗ, положила эти методы в основу своей стратегии организации разведки и добычи. Хотя успех морских ЭМЗ при прямых поисках углеводородов доказан, в отрасли еще не сформировалось общее мнение о развитии и полноценном использовании новой технологии. История и основы метода Идея применения ЭМ данных для изучения разреза и поиска углеводородов не нова. В XX веке ЭМ методы широко применялись в рудной отрасли, гидрогеологии и геоэкологических исследованиях. Наземные варианты ЭМ методов не раз применялись при поисках нефти. В России, в частности, с применением ЭМ методов открыт крупнейшее в мире Уренгойское газовое месторождение (Kaufman and Keller, 1983). В морских работах ЭМЗ на сверхнизких частотах применялись при изучении океанских бассейнов и зон спрединга (Young and Cox, 1981; Chave and Cox, 1982; Webb et al., 1985; Sinha et al., 1990; Chave et al., 1991; Evans et al., 1994; Constable and Cox, 1996; MacGregor et al., 1998, 2001). В прошлом из-за недостаточного качества аппаратуры и возможностей обработки данных морские ЭМЗ редко применялись в консервативной нефтегазовой области. В 1980-х годах велись серьезные разработки, которые были прекращены из-за резкого падения цен на нефть и успехов трехмерной сейсморазведки. Идея дистанционных работ методом сопротивлений основана на том, что распространение ЭМ поля, возбужденного в проводящем (но немагнитном) разрезе определяется, в основном, пространственным распределением удельного электрического сопротивления (УЭС). В морских условиях осадки, содержащие соленую воду, являются проводниками, а осадки, содержащие углеводороды, являются непроводящими включениями, на которых происходит рассеяние ЭМ поля. 1 University of Bergen, Department of Earth Sciences, Allegaten 41, 5007 Bergen, Norway (jonny.hesthammer@geo.uib.no, phone: +4755582650, fax: +47 55583660). 2 Rocksource ASA, Olav Kyrresgate 22, 5015 Bergen, Norway. Источник - горизонтальный электрический диполь - порождает ЭМ поле в проводящих осадках под дном. Взаимодействие с непроводящим слоем на глубине приводит к рассеянию ЭМ поля, которое может быть зарегистрировано приемниками на дне (внизу). Коллектор, содержащий воду, не обладает достаточным сопротивлением, чтобы давать рассеяние (вверху). Таким образом, в типичных морских условиях с УЭС осадков 1-2 Ом·м при максимальной силе тока в источнике и заданном уровне шумов для обнаружения объектов на глубине 2000 м под дном следует работать в диапазоне частот 0.1-5 Гц. Для повышения разрешающей способности по глубине следует использовать достаточно широкий диапазон частот. Длину волны можно вычислить как vT, и на частоте 0,25 Гц она составит около 5300 м. Разрешающая способность ЭМ данных не ограничена половиной длины волны (пределом Рэлея), что обычно используется как оценка разрешающей способности сейсморазведки по вертикали. Процесс распространения ЭМ поля в среде ближе к процессу диффузии из-за пренебрежимо малого вклада диэлектрической постоянной в уравнениях Максвелла. Пространственное разрешение ЭМ данных ограничено, главным образом, уровнем шумов и расстоянием источник-приемник (разносом). В глубоководной обстановке преимуществом является сильное затухание в проводящем слое морской воды магнитотеллурического (МТ) шума на рабочих частотах. На мелководье, однако, предпочтительна совместная интерпретация данных МТЗ и морских ЭМЗ, позволяющая до некоторой степени компенсировать возрастание шумов. Задачи будущего В последние годы в морских ЭМЗ используется, в основном, двумерный подход. При 2D съемке датчики расставляются на дне вдоль профиля, а источник буксируется над ними вдоль и или поперек профиля. На начальном этапе интерпретация основывалась на нормализации амплитуды и фазы. Уже на этом важном первом этапе стали ясны потенциальные возможности морских ЭМЗ при прямом поиске углеводородов. Кроме того, 2D подход весьма удобен для понимания идеи метода. Тем не менее, и исполнители морских ЭМЗ, и потребители результатов (нефтегазовые компании) признают, что для полного раскрытия возможностей морских ЭМЗ нужны трехмерная съемка и интерпретация данных. По мере усложнения задач это становится все очевиднее. К сложным задачам относятся работы меньших контрастах УЭС перекрывающей толщи и самого коллектора, залежи меньшей мощности и меньших горизонтальных размеров, множественные залежи на разных глубинах, а также глубокие залежи. Кроме того, высокие УЭС имеют не только углеводородсодержащие породы. Присутствие каменной соли, вулканических пород и карбонатов значительно усложняют картину. В будущем новых открытий следует ожидать именно в этих сложных разрезах, причем при совместном использовании ЭМ и сейсмических данных. При дальнейшей разработке применения морских ЭМЗ при работах на углеводороды следует учитывать многие аспекты. К ним относятся совершенствование аппаратуры, разработка оптимальных методик трехмерной съемки и трехмерная инверсия данных. Порядок ЭМ съемки: 1. Интерпретация данных 2. СР модель разреза 3. Инверсия данных ЭМЗ: - Модель с ограничениями - Модель без ограничений 4. Конечная интерпретация Ключевые слова: seafloor, eage, значительный, sinha, cox, особый тема, снижение риск, совместный, уэс омм, воплощение, месторождение, сигнал, технология, латераль, constable, очевидный шаг, применение морской, уэс, несейсмический, дать сейсморазведка, способ, exploration, применение, глубина, проводить, сейсмический, непроводящий объект, частота, детальный, съемка, johansen, залежь, journal, поле, применяться, ноябрь, морской эмз, добывающий, проблема, electromagnetic, problem, метод, приемник, позволять, поиск углеводород, стать, нефть, морской, инверсия, использование, разрез, добывающий компания, уровень, непроводящий, разведка, малый разнос, борт судно, алгоритм, система наблюдение, изображение, journal geophysical, связанный, компания, тема, обнаружение объект, объект, рассматриваться, сравнение, возможный, практический применение, система, геология, методика, дать морской, вода, модель включенный, поиск, источник, young, специалист, тип, процесс, съёмка, модель, зона, break ноябрь, осадка, дать, углеводород, elsevier, особый, близкий, подход, следовать, zhdanov, обработка, становиться, оказаться, keller, интерпретация, сейсмический разрез, добыча, район, macgregor, область, исполнитель, wannamaker, профиль, интерпретация дать, обратный, исследование, гц, эм, малый, диапазон, море, обратный задача, датчик, несейсмический метод, шум, этап, аномалия, break, прямой, мониторинг месторождение, высокий, использовать, ограниченный, unsworth, результат, добывать, electrical, добывать компания, нужный, решение, малый глубина, геологический, дно, geophysical, углеводородсодержащий порода, возможность, сложный, задача, ясный, эмз, сейсморазведка, ellingsrud, eidesmo, приёмник, последний