К оглавлению	УДК 515.6.550.83;550.832
	© А.Г. Будагов, 1991

Перспективы геофизических методов разведки на рубеже столетий (Статья подготовлена по материалам ВНИИгеофизики.)

А.Г. БУДАГОВ (ВНИИгеофизика)

Высокая потребность в нефти, газе и нефтепродуктах, безусловно, сохранится к началу будущего столетия. Поэтому в значительных объемах останутся геологоразведочные работы, направленные на поиски, разведку и доразведку нефтяных и газовых месторождений в известных нефтегазоперспективных районах на суше и акваториях, и региональные исследования с целью комплексного изучения глубинного строения для повышения результативности поисково-разведочных работ на нефть и газ.

Существенно усложнятся геологические задачи, что потребует от геофизических методов разведки значительного опережения в общем цикле работ, большей точности геологических построений, обеспечения большей глубинности исследований и получения результатов в условиях высокого уровня геологических помех. При этом уменьшатся объемы работ, направленные на решение структурных задач, и в 3-4 раза по сравнению с XII пятилеткой увеличатся исследования по выявлению и картированию неантиклинальных ловушек. Существенно увеличится объем геофизических исследований.

При решении основных геолого-геофизических задач соотношения между геофизическими методами разведки сохраняются в пропорциях конца XX столетия.

Основным геофизическим методом в нефтяной геофизике при сухопутных и морских съемках останется сейсморазведка, объем применения которой составит более 90 %, хотя за счет использования комплекса геофизических методов при решении сложных геолого-геофизических задач возможно относительное уменьшение ее объемов по сравнению с 1985-1988 гг. Потенциальные методы (гравиразведка и магниторазведка) останутся на уровне 5-9 %.

В оценке электрических методов разведки возможен рост ее объемов в несколько раз (до 10-24 % общего объема работ) за счет широкого внедрения уже созданных в СССР технологий площадных и объемных исследований, обеспечивающих высокую производительность и результативность. Другой вариант - это сохранение объемов электроразведочных работ на существующем (или более низком) уровне из-за отсутствия традиций широкого применения электрических методов разведки за рубежом, сложности новых технологий и затрудненности их применения в густонаселенных регионах Европы и Америки. Реализация этих направлений связана и с результатами разработки по заданию Комплексной программы научно-технического прогресса стран - членов СЭВ.

На рис. 1 представлена модель системы, составленная по результатам экспертного опроса, проведенного на XXX Международном геофизическом симпозиуме, и верифицируемая на основе анализа дополнительных материалов.

К 2005 г. не произойдет значительного изменения соотношений между ведущими геофизическими методами на всех этапах геологоразведочного процесса. Однако за счет изменения соотношения объемов работ полевой сейсморазведки и исследований в скважинах (включая ВСП) некоторые изменения могут произойти. Если на региональном и поисковом этапах можно предполагать относительное уменьшение объемов сейсморазведки (4-11 %), незначительное увеличение объемов электроразведки и ГИС при неизменных объемах грави-, магниторазведки, геохимических методов, то на разведочном и тем более эксплуатационном этапах роль сейсморазведки к 2005-2010 гг. даже несколько увеличится (5-15 %), за счет чего относительно уменьшатся объемы комплекса ГИС. Тем не менее, ГИС на эксплуатационном этапе будет лидировать среди всех методов (60 %), а на разведочном - немного отставать от сейсморазведки.

Некоторые эксперты считают, что на всех этапах геологоразведочного процесса заметную роль будут играть аэрокосмические методы (до 5 %). Методы прямого обнаружения УВ будут развиваться не только на эксплуатационном этапе, но и на региональном и поисковом.

Распределение объемов геофизических работ по видам исследований - наземные (в том числе морские), скважинные, аэрометоды, исследования из космоса, комплекс наземных и скважинных (земля - скважина), комплекс космических, аэро-, наземных и скважинных (космос - воздух - земля-скважина) - к 2005-2010 гг. изменится: в среднем на 20 % произойдет уменьшение наземных исследований.

На всех этапах, особенно на эксплуатационном (более чем на 30 %), с 1985 г. до 2010 г. произойдет относительное сокращение объемов скважинных исследований, которые, однако, останутся ведущими (30 %). К 2010 г. доля комплексов наземных и скважинных методов (земля - скважина) и комплексов наземных, скважинных и аэрометодов на всех этапах значительно возрастет, особенно комплекса «земля - скважина» на разведочном и эксплуатационном этапах (более чем в 4 раза).

Относительный объем аэрометодов и исследований из космоса вряд ли существенно увеличится. Может увеличиться объем работ комплекса космос - воздух - земля - скважина на региональном и поисковом этапах (в 2-4 раза) и составить заметную долю в общем объеме исследований (около 20 %). На разведочном и эксплуатационном этапах роль этих исследований останется незначительной.

Существует мнение, что в настоящее время отстают все виды скважинных исследований, без которых невозможны прямые поиски УВ и прогнозирование геологического разреза. Возможно, роль ГИС в процессе бурения возрастет до 20-30 % на региональном, поисковом и разведочном этапах и геохимии до 5 на эксплуатационном.

Таким образом, одна из альтернатив развития геофизических методов разведки связана с реализацией многоуровневой геосистемы космос - воздух - земля - скважина. Ее осуществление намечено в СССР на опытных полигонах на 1991 - 1995 гг. Проработка всех элементов от информационно-измерительных систем через каналы связи, в том числе и спутниковые, использование интегрированных банков геолого-геофизических данных может обеспечить в СССР уже в 2000 г. качественно новый уровень осуществления геологоразведочного процесса и управления им.

В настоящее время нет никаких признаков, позволяющих сделать вывод о возможности появления принципиально новых геофизических методов, которые могли бы заменить в ближайшие 10-15 лет существующие эффективные методы геофизической разведки.

В истории развития сейсморазведки выделяются циклы, которые приведены к определенным временным интервалам и характеризуются качественным состоянием методики, обработки и интерпретации. Каждый из них имеет длительность порядка 20 лет (рис. 2). Первый цикл (I) характеризуется применением методов MOB и КМПВ с аналоговой регистрацией и визуальной обработкой записей; второй (II) - широким использованием ОГТ, как правило, с цифровой регистрацией и обработкой информации на ЭВМ; третий (III) - переходом к объемному детальному представлению геологических объектов на основе геологической интерпретации с использованием интерактивных систем. Четвертый цикл (VI), появление которого можно ожидать после 2000 г., будет характеризоваться объемными детальными представлениями объектов на основе использования гибких комплексных технологий, наиболее полным образом соответствующих решаемым геологическим задачам.

Используя идею цикличности развития сейсморазведки в СССР, можно составить следующий сценарий ее долгосрочного развития.

Методика полевых работ. В этой области состояние в начале XXI века должно оказаться в некотором смысле повторением состояния начала 80-90-х годов, но на качественно новом уровне, а именно за счет расширения пространственной сейсморазведки (80-ые годы - профильная).

В качестве регистрирующих систем будут, как правило, использоваться компьютеризированные и телеметрические с 256-512 каналами, а при необходимости сверхмногоканальные системы (свыше 1000). Новые технологии - высокоразрешающая, многоволновая и объемная (трехмерная) - вытеснят стандартные и составят к 1995-2000 гг. более половины всех выполняемых сейсморазведочных работ.

Кратность наблюдений будет расти и достигнет (по годам): 1990-24, 2000-48 и более (в системе Миннефтепрома: 1990 г.- 48, 2000 г.- 96). Еще большее число перекрытий будет использоваться на море (48-96 в настоящее время). Естественно, нужно учитывать различия в особенностях применения сейсморазведки на разных этапах геологоразведочного процесса: региональном, поисковом, разведочном, эксплуатационном.

Система и технология объемных наблюдений будут отработаны исчерпывающим образом. Основные элементы объемных наблюдений как регулярных, так и тотальных будут четко определены и позволят конструировать любые системы, оптимальные для решения всех необходимых задач, причем с учетом адаптации систем к объектам.

В СССР и в мире уровень использования невзрывных источников превысит 50 %. Причем если за рубежом этот уровень так же, как и сейчас, будет подвержен существенным колебаниям (20-60 %), что связано с запросами потребителей, то в СССР он будет более устойчивым и высоким.

Интересно отметить возможные тенденции развития полевых работ на более длительный срок.

Именно на рубеже XXI века нужно ожидать качественных изменений методики. Что это будет? Гибкие технологии, являющиеся комплексным сочетанием объемной, высокоразрешающей и многоволновой сейсморазведки? Комплексные сейсмоэлектрические и сейсмогравитационные наблюдения? Объемное просвечивание объекта с резким ростом комплексных работ земля - скважина - космос? Комплексирование наблюдений с использованием искусственных и естественных источников? Сочетание временных, постоянных и повторных наблюдений за объектами как в процессе их разведки, так и в ходе эксплуатации? Сочетание традиционных методов сейсморазведки и других геофизических методов с биолокацией? Развитие почти всех указанных направлений имеет высокую степень вероятности. В той или иной мере оно отмечено экспертами, участвовавшими в опросе «Разведочная геофизика в начале XXI века», а также в опросе зарубежных специалистов.

Обработка данных. К 2000 г. уровень обработки объемных наблюдений достигнет состояния, адекватного состоянию обработки профильных наблюдений в середине 80-х годов. К этому времени отрасль должна быть насыщена ЭВМ и сетями ЭВМ с быстродействием 10¹⁰ (по годам: 1990-10⁸, 1995-10⁹, 2000-10¹⁰; за рубежом: 1985-10⁹, 1990 - 10¹⁰, 1995 - 10¹¹, 2000 - 10¹²).

С большей степенью вероятности можно прогнозировать, что глубина обработки вряд ли будет существенно расти, так как рост быстродействия будет компенсироваться увеличением объема материала. Тем не менее, качество результата будет улучшаться, так как на один объект будет приходиться все больший объем наблюдений и данных. Кроме того, качество результатов будет связано с автоматизированной оптимизацией многовариантного процесса обработки. Качественных изменений в самой обработке следует ожидать к 2005-2010 гг., причем к 2005 г. возможен сильный скачок в обработке сейсмических данных на основе ЭВМ пятого поколения, объединенных сетей ЭВМ и банков данных геолого-геофизической информации, единой сети обработки с полевыми обрабатывающими системами. Апогей технологии объемной обработки - это 1995 г., когда будет осуществляться ее широкое промышленное внедрение. В составе процедур обработки в ближайшее время (1991 г.) следует ожидать существенное увеличение применения процедур объемной селекции и использование новых объемных геологических моделей.

Интерпретация. 2000 г. будет годом расцвета геолого-геофизической интерпретации объемных сейсмических наблюдений. К этому времени обработка объемных наблюдений уже вступит в завершающую рутинную стадию. В соответствии с циклами развития интерпретации в сейсморазведке начало объемной интерпретации относится к концу 80-х годов. Это соответствует действительности: реализуемые пока немногочисленные попытки такой интерпретации встречаются с непреодолимыми пока трудностями теоретического, методического и технического характера. Именно на рубеже 90-х годов следует ожидать качественного скачка в развитии геолого-геофизической интерпретации. Все известные методы и приемы сейсмостратиграфии, структурно-формационного анализа и палеореконструкций займут достойное место в интерпретации. Сама интерпретация будет интерактивной и объемной, т. е. будут использованы средства объемного моделирования, объемного отображения результатов (что наиболее соответствует самому геологическому подходу), изучение объемных (трехмерных) объектов. В связи с этим в число основных результативных документов сейсморазведки войдут трехмерные, представленные в виде структурно-формационных, литофациальных, седиментационных блок-диаграмм, отображающих как современное состояние изучаемых геологических объектов, так и их состояние в геологическом прошлом. Очередной качественный скачок в развитии геолого-геофизической интерпретации можно ожидать в 2010 г.

Этот сценарий может быть дополнен, расширен и детализирован на основе другой методологии анализа прогнозной информации с учетом лага времени «от идеи до реализации» в практике геологоразведочных работ в СССР.

В 2005 г. наиболее вероятно использование в стандартном режиме сейсмических информационно-измерительных систем с тысячью каналами, рассредоточенными пунктами приема, передачей информации по оптическим линиям связи и использованием для регистрации и хранения информации на оптических дисках. На рис. 3 представлена динамика количества каналов сейсмостанций

Сейсмические станции более далекого будущего - это рассредоточенные по большой площади модульные телеметрические системы с числом каналов 10 000 и более, с центральным пунктом управления сбора информации, с кабельной (оптической) и радиорелейной линиями связи между модулями и центральным пунктом со встроенными микрокомпьютерами, используемыми как для управления всем процессом сбора, передачи и регистрации поступающей информации, так и для диагностики системы, имеющей на вооружении элементы автоматизации профильных наблюдений: автоматическая привязка на местности (с выдачей координат х, у и превышения), возможно, с помощью спутников связи, автоматическое позиционирование (переключение) сейсмических кос под любую, наперед заданную систему наблюдения, под любые параметры, имеющие элементы вычислительной системы для преобразования форматов и предварительной обработки зарегистрированных данных. Вполне возможно, что такие системы будут иметь в своем составе специальные блоки для приема - передачи данных через спутник связи, универсальные устройства для управления возбуждением сейсмических колебаний по любой, наперед заданной или вычисленной программе. В такой системе будет развит визуальный контроль за ее работоспособностью на видеомониторах, с параллельной записью результатов на магнитную ленту и с минимальными средствами контроля на бумажном носителе.

Возбуждение сейсмических колебаний различными типами когерентных источников будет управляемым, что позволит снизить собственные шумы источника до 40 дБ.

Не ранее 1995 г. возможно появление в практике многокомпонентных датчиков, импульсных источников с управляемым амплитудным спектром. Вероятно использование в опытном режиме спутникового канала для передачи данных в обрабатывающий центр. Одновременно произойдет развитие альтернативного направления - оснащения полевых регистрирующих систем полевыми вычислительными комплексами (ПВК).

Таким образом, к 2005 г. можно ожидать полного перехода на систему с использованием предварительной обработки при регистрации информации, передачи ее на вычислительные центры, оснащенные мощными ЭВМ. К этому времени будет обеспечена возможность использования интегрированных банков данных геолого-геофизической информации и банков знаний.

Работа геофизика-интерпретатора примет существенно иной, чем в настоящее время, характер. Использование рабочих мест, оснащенных персональными ЭВМ с программами искусственного интеллекта, возможность выхода из банка данных и знаний позволят оперативно получать конкретный геологический материал практически в процессе проведенных полевых работ. Результаты сейсмических исследований в комплексе с данными других методов в системе космос-воздух-земля-скважина будут представляться в геологических параметрах и характеристиках, обеспечивающих возможность адекватной замены их геофизическими данными. Естественное удорожание процесса геофизических исследований окупается существенным уменьшением объемов непродуктивных скважин.

Abstract

The problem of providing the country with fuel/energy resources requires an accurate knowledge of the geologic structure of medium based on the progress of seismic surveys which are one of the main methods of exploration and preparation of prospective objects for drilling. In recent years, seismic exploration methods and techniques have undergone substantial changes. Information obtained from seismic data is immediately used not only to solve structural problems, but also to evaluate the objects under investigation in terms of lithofacies and petrophysical characteristics. This study provides prognostic evaluation of the development of seismic work dynamics until the year 2005 in terms of the practical application of the methods, techniques, and technologies.

Рис. 1. Модель системы «Геофизические методы разведки на нефть и газ на начало XXIв».

1 - один метод разведки; комплексы: 2 - сейсмических методов, 3 - сейсморазведки с другими геофизическими методами, 4 - несейсмические методы, 5 - геофизических и геохимических методов. Геофизические методы в последовательности: а - электро-, б - грави-, в - магниторазведка; г - геохимические, модификации: 1 - стандартная, 2 - высокоразрешающая (ВРС), 3 - объемная, 4 - многоволновая, 5 - скважинная; виды исследований: к - космические, в - аэрометоды, з - наземные методы, с - скважинные, з - с - комплекс наземных и скважинных, к - в - з - с - комплекс космических, аэроназемных и скважинных

Рис. 2. История и прогноз развития технологий сейсморазведки на нефть и газ в СССР.

а - динамика роста информативности геофизических исследований при применении новых технологий сейсморазведки и увеличении быстродействия ЭВМ, б - циклы развития основных направлений деятельности в сейсморазведке на нефть и газ в СССР; 1 - методика полевых работ; 2 - интерпретация геофизических материалов; 3 - обработка сейсмических данных; 4 - динамика освоения каждого нового технического средства (или технологии); 5 - динамика роста быстродействия ЭВМ

Рис. 3. Рост числа каналов в сейсмических станциях (при 2 мсек шаге дискредитации).

Станция: 1 - с последовательной регистрацией, II - телеметрическая; данные: 1 - фактические, 2 - прогнозные