El método de sondeo sísmico de baja frecuencia (SSBF)

El método de sondeo sísmico de baja frecuencia (SSBF)

El método SSBF se fundamenta en el estudio de las características espectrales de los campos naturales acústicos en la banda de frecuencia de 0,5-10 Hz.

Los fundamentos físicos del metodo.

La excitación continua de la corteza terrestre por los efectos atmosféricos y oceánicos (mareas, el oleaje, la fricción de agua sobre el fondo del océano) y otros lleva a la formación de ondas estacionarias de baja frecuencia.

Las ultimas se forman sobre varias heterogeneidades en el espesor de la cubierta sedimentaria, y se caracterizan por la frecuencia y la amplitud constantes para cada una de tales heterogeneidades (Fig.1).

El espectro de microsismos sobre el depósito saturado de petróleosegún la profundidad de su yacimiento

Fig.1 El esquema de formación de una onda estacionaria desde la heterogeneidad en forma del yacimiento de petróleo. En la figura se muestra que según la profundidad del yacimiento, se cambia el espectro de amlitud y frecuencia de la onda estacionaria

Сampos acústicos naturales registrados contienen, además de las ondas estacionarias  de diversos tipos las ondas de otros tipos (Rayleigh, Love etc.), que son interferencias para el método de Sondaje sísmico de baja frecuencia (SSBF). Ante el fondo de las ondas-interferencias, las ondas estacionarias seaventajan por el espectro de amplitud-frecuencia más pronunciado y sostenido debido al fenómeno de resonancia. El efecto de resonancia es debido al hecho de que el ambiente geológico entre inhomogeneidad acústicamente contraste y de la superficie de la tierra es a su manera un resonador.

Para separar las ondas estacionarias en el fondo campo acústico natural se utiliza el método basado en la construcción de modelos sintéticos de ondas estacionarias. La construcción de dicho modelo se basa en el modelo geológico del ambiente encajante, dentro del cual se especifica el objeto de búsqueda. Durante la simulación, se buscan los parámetros del objeto de búsqueda: la ubicación del objeto de búsqueda, sus dimensiones geométricas, los parámetros elásticos. Como objeto de búsqueda, se puede especificar el depósito de hidrocarburo u otro objeto con propiedades contrastantes que difieran notablemente del ambiente encajante.

De acuerdo con los resultados obtenidos el espectro de modelo de simulación (amplitud y frecuencia) de la onda estacionaria se corresponde con el espectro registrado del campo acústico natural de ondas estacionarias (después de la eliminación de los componentes de ruido). Cuando el espectro del modelo coincide con el espectro observado de la onda estacionaria, se toma la decisión de separar un objeto de búsqueda con los parámetros dados.

Potencialidades del SSBF se pueden utilizar para una amplia gama de aplicaciones tanto en la etapa de exploración geológica (EG), y de las problemas tecnológicos en la etapa de desarrollo del yacimiento.

Las tareas a realizar por el SSBF en las etapas de la exploración geológica

Dado que un reservorio saturado de hidrocarburos tiene un alto contraste acústico con respecto a las rocas que componen el perfil del sondeo, el método SSBF puede usarse para identificar anomalías relacionadas a la presencia de hidrocarburos en la capa del yacimiento en todas las etapas de la exploración geológica, que incluyen.

En la etapa exploratoria y de evaluación, los estudios de SSBF se llevan a cabo para:

- clasificación de los territorios por las perspectivas del potencial de petróleo y gas;

- definir los límites del contacto agua-petróleo y agua-gas;

- mapeo de los límites de los agregados de hidrocarburos de tipo estructural y no estructural en el plan y por la sección;

- mapeo de zonas sin colectores;

- emitir recomendaciones sobre la ubicación de los pozos para la perforación.

En la etapa de exploración y exploración adicional, se realizan los trabajos SSBF dirigidos a:

- mapeo detallado de acumulaciones individuales de hidrocarburos por encima y por debajo del yacimiento;

- mapeo de las acumulaciones de hidrocarburos que enmarcan el depósito principal, incluido el tipo no estructural.

Las tareas que resolve SSBF en la etapa de desarrollo y liquidación del yacimiento.

Durante la construcción de pozos se rompe la desconexión natural de los horizontes que conforman la sección geológica.En el proceso de desarrollo de depósitos, ocurren los cambios en el estado de esfuerzo y deformación de la sección geológica.Como resultado de estos procesos, se producen los canales subverticales multidireccionales de migración de fluidos que llenan depósitos subhorizontales en yacimientos colectores.

El desarrollo de procesos de migración de fluidos resulta en una disminución en el balance de reservas de hidrocarburos, dilución de reservas. La salida probable de los fluidos en la superficie del día implica la aparición de situaciones de emergencia, hasta catastróficas.

"Octopus" S.A. es un pionero en el uso de métodos microsísmicos pasivos, en particular, de SSBF para resolver problemas tecnológicos que enfrentan los usuarios del subsuelo en todas las etapas del ciclo de vida del yacimiento, incluyendo:

- mapeo de acumulaciones de hidrocarburos fuera del horizonte productivo;

- monitoreo de acumulaciones naturales y artificiales de hidrocarburos;

- monitoreo de la integridad de las instalaciones subterráneas, como los trabajos mineros, que incluyen:

- almacén subtarreneo del gas natural;

- pozos de producción;

- pozos que tienen complicaciones (falla de la herramienta) a lo largo del tronco;

- pozos liquidados;

- otros objetos;

- monitoreo de la distribución de los desechos industriales inyectados;

- identificación de inhomogeneidades con propiedades geomecánicas anómalas en la cubierta sedimentaria.

Experiencia en realizar trabajos por el método SSBF

La compañía Octopus realizó los trabajos por el método SSBF en varios campos en Siberia Occidental (Urengoy, Yamburg, Noyabrsk, Nadym), de la región de Astraján, región de Irkutsk, Kamchatka.

El número total de objetos de investigación por SSBF en virtud de contratos celebrados para el año 2016 es 36 objetos.

Aquí hay algunos resultados del trabajo realizado por el método SSBF:

Trabajas en el distrito Purovsky de la autónomia territorial Yamal-Nenets de Rusia para identificar las zonas de formación de acumulaciones tecnogénicos. Año 2016

En el curso del trabajo llevado a cabo:

- Investigación del espacio entre los pozos, no controlado por los métodos SIG, para la detección de acumulaciones tecnogénicas de hidrocarburos;

- determinación de la presencia de saturación de fluidos debajo del fondo del pozo

La Figura 2 muestra un ejemplo de una sección del Sondaje sísmico de baja frecuencia (SSBF) que pasa a través de uno de los pozos investigados.

Fig.2 Resultados del estudio del especio entre los pozos por el método  SSBF

Como se puede ver en la figura, los depósitos debajo del fondo del pozo aparecen claramente, asociados con los depósitos de Neocomianos y Achimov. Una anomalía distintiva tiene el depósito Cenomaniano.

Según los datos de SIG, en el intervalo 839-1560 había flujos detral de columnas.

En el campo del SSBF se observan anomalías distintas en los intervalos 450-550 m, 750-850 m, 1300-1400 m. Las anomalías sobre el depósito Cenomaniano no entran en contacto con el pozo y posiblemente estén asociadas con capas saturadas de gas natural.

La anomalía a una profundidad de 1300-1400 probablemente esté asociada con la penetración de fluido en la formación. Sin embargo, esta anomalía puede asociarse inicialmente con una capa intermedia de gas delgada. En este sentido, se recomienda realizar una segunda medición después de 1 año, a fin de aclarar la naturaleza de las anomalías obtenidas.

Monitoreo de inyección de desechos industriales

En el territorio de la región de Astraján, se realizaron los trabajos para monitorear la inyección de desechos industriales en los horizontes de los depósitos Jurásicos.

Se realizaron los estudios sobre el adelantamiento de desechos industriales en 2012-2014.

Según los resultados de la investigación, se identificaron las zonas de distribución de los desechos industriales (zona lavada), así como fue contorneada la zona de mezcla de la formación y las aguas inyectadas.

Según los resultados del trabajo en 2014, se propuso un esquema para monitorear anualmente el área de distribución de desechos industriales en las direcciones más peligrosas.

En 2015, se llevó a cabo el monitoreo de la distribución de desechos industriales en la parte noreste del sitio de inyección.

De acuerdo con los resultados del monitoreo en 2015, se reveló:

- no se confirmó la distribución de desechos industriales en la dirección noreste más peligrosa esperada.

- se reveló una nueva dirección del avance del frente industrial - noroeste. La longitud del avance fue 520 m.

En 2016, durante la construcción de uno de los pozos en el noreste, se registraron complicaciones durante la construcción. Al analizar las muestras del fluido seleccionado, se encontraron efluentes industriales en su composición. Esto confirmó la conclusión de que la zona monitoreada es una zona de mezcla.Que esta zona es potencialmente peligrosa y su distribución también debe ser monitoreada.

Como el avance del frente de desechos industriales ocurre en diferentes direcciones, el volumen y la frecuencia del trabajo de monitoreo han sido corregidos.

Los próximos trabajos sobre el monitoreo de la distribución de desechos industriales están programados para 2017. El trabajo se planifica para llevarse a cabo en una cuadrícula uniforme de 250x250 orientada de norte a sur, con una producción más allá de los límites de la asignación minera en 2 pies.. Con una frecuencia de una vez cada 2 años.

Determinación del límite de la zona de ausencia regional de colectores. Región de Irkutsk, 2015

En el perfil vertical, un depósito productivo del horizonte  Parfenovsky se distingue bien en la forma de una anomalía brillante (puntos de observación (p.o.) 1-19), entrep.o. 19-20 la anomalía se interrumpe bruscamente y adelante hay una zona con prospectos de gas extremadamente bajos. Se observan anomalías de baja intensidad (color blanco) en la región de p.o. 20, 28 y 34, y están asociados con la presencia en el horizonte Parfenovsky de colectores únicos de baja potencia con reservas de gas no industriales.

Por encima del corte en el nivel de los horizontes Christophorovsky y Balyjtinsky, se observa una anomalía asociada con la posible saturación del colector con gas.

En el subsótano de Baja Angara en las cercanías del p.o. 22 y 23, se identifica una anomalía que puede estar asociada con la saturación del colector con gas o la zona de la presión hidrostática anormalmente alta.

Un ejemplo de determinación de la saturación de hidrocárburo  de la sección geológica en un campo en la región de Kamchatka en 2013-2014.