Способ сейсмической разведки

Способ сейсмической разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(»)1000962

Союз Советских

Соцнвпнстнческил

Респубпнн

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено OR. 12. 80 (21) 3213796/18-25 с присоединением заявки №(23) Приоритет (5l)M. Кл.

G 01 V 1/00.

Гееударстееикьа кевлтет

СССР

Опубликовано 28. 02. 83. Бюллетень № 8 (53) УДК 550.834 (088.8) де делан лзобретеккй и открытий

Дата опубликования описания 28. . 83

A.В.Николаев, П.А.Троицкий и И,Ь 9ебсттарева .

- М 1

j р,-,. - o-:

l ":- "î,. j

Ордена Ленина институт физики Земли им. 6-.=10фмид а .: . Ф (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится к изучению строения Земли сейсмическими методами. и может быть использовано для и иска полезных ископаемых; изучения коры и верхней мантии Земли, прогноза землетрясений и извержений вулканов, а также. для поиска штолен, шахт и пустот другой природы.

Известен способ сейсмической разведки, включающий регисТрацию сейсмических волн, специально возбуждаемых искусственными источниками .для освещения определенного объема исследуемой среды 1 1).

Недостатком способа является необходимость использования специальных источников сейсмических волн.

Известен также способ сейсмической разведки, основанный на иапользова нии источников естественных или искусственных микросейсмических колебаний f 2J.

Недостаток способа - необходимостt контроля колебаний источника, что представляет дополнительную техническую задачу.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сейсмической разведки, основанный на регистрации сейсмопоиемниками,установленными в пунктах наблюдений, образующих площадную расстановку, рассеянных неоднородностями среды сейсмических волн, обусловленных источниками сейсмических колебаний $3 J.

К недостаткам способа относятся неоптимальность параметров площадной расстановки для изучения рассеивающих свойств среды, а также необходимость использования большого количества источников для получения надежных, результатов.

Цель изобретения - повышение эффективности сейсморазведки.

1>)ПО 6.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сейсмической разведки, основанному на регистрации сейсмоприемниками, установленными

B пунктах наблюдений, образуюцих 5 площадную расстановку, рассеянных неоднородностями среды сейсмических волн, обусловленных источниками сейсмических колебаний, поперечное сечение площадной расстановки выбирают не:меньшим утроенного значения минимальной глубины исследований, а расстояния между равномерно расположенными пунктами наблюдений — не превышаюцими 1,5 длин регистрируемых сейсмических волн, при этом в качестве источников сейсмичес,ких колебаний >,=ïoëüçóþòñÿ естественные и/или игкусстBp.нные шумовые поля, а регистрируют волны при неизменном или меняющемся положении пунктов наблюдений и результатам обра-, ботки полученных данных судят о строении и эмиссионных свойствах среды. !

Сущность способа заключается в получении информации о строении Земли, содержащейся в микросейсмическом поле. Возможность получения

30 та кой и нформации обусло влена тем, что неоднородности, освещенные постоянно присутствующим микросейсмическим шумом, рассеивают этот шум, и рассеянная энергия вносит свой вклад в общее волновое поле микросейсмичес-З ких колебаний. В качестве источника шумового полезного сигнала может быть также явление сейсмической эмиссии, возникающее при развитии трещин о в процессе подготовки землетрясении и извержений вулканов и в более общем случае происходящее как следствие динамических процессов, протекающих в недрах Земли. Генерирование шумового поля может происходить также в местах залежей полезных ископаемых где оно возникает за счет энергии, высвободившейся при химических реакциях. Шумовое поле может также возникать в результате действия нешумовых источников, являющихся источниками так называемых кода-волн. Эти волны образуются вследствие многократного рассеяния сейсмических волн на неодродностях среды. Неоднородность среды после облучения ее шумовым полем переизлучает продольную волну1 (<)

1,Tакже возможно переизлучение попереч йой или поверхностной волнл>). К каждому датчику на поверхности наблюдений подходит переизлученная рассеян— ная волна, имеющая одинаковую форму, но отличающаяся по амплитуде и времени прихода. В точках х„, .х и х.

I рассеянный сигнал в случае распространения его в однородной среде можно записать в виде:

< Х „К ) =K<„I )4«Lx„-х) +Н ) 1 /» ) где К 1> — коэффициент, учитывающий

> расхождение волн и характеристику рассеяния, зависящую от типа неоднородности.

Таким образом, поверхность наблюдения освещается волной, генерированной точечным источником и имеющей вид случайного процесса, одинаковую форму, но разные амплитуды и запаздывания в соответствии с формулой (1). наблюдения регистрируют волну, одинаковые фазы которой ле>-ат на линиях

4 «Q(y-- ) н ) /м=соу>б (2)

Суммируя записи по г дографу, заданному равенством (Z), получаем пропорциональное числу точек регистрации увеличение амплитуды, рассеянной неоднородностью среды волны. Такого суммирования недост аточно, чтобы выявить рассеянные на неоднородности волны на фоне интенсивных > èêðîñåéñì, Поэтому, чтобы повысить отношение сигнал/помеха, суммирование проводится и по времени. Для определ ения нали чия в неоднородности среды рассеивающих с вой ст в используют свойства случайных процессов, заключающиеся в том, что если 1 Щ случайные стационарные процессы, то дисперсия суммы „ () равна сумме дисперсий только з т,>и случае если процессы некоррелироваУ ны.

Если процессы коррелированы, то

С 7- „м)7 0 (, {+)).

Для того, чтобы выявить присутствие рассеянной на неоднородности

1000962 ностей рассеивать P u S волны. Рас" положение точек около оси Rqp или

R< указывает на наличие рассеивающих свойств в опрашиваемой точке х .

1 у

Способ реализуют следующим образом. На поверхности располагают площадную систему регистрации со следующими параметрами: поперечное сечение не менее утроенного значения минимальной глубины исследования расстояние между пунктами наблюдений не более

1,5 g где 4 — длина волны, соответствующая, например, средней часто"те в спектре микросейсмических колебаний.

В каждом пункте наблюдений располагают одиночные сейсмоприемники или трехкомпонентные установки сейсмоприемников.

Записи микросейсмических колебаний поступают на вход нелинейного устройства, которое рассчитывает seличину R по формуле (3) для значений скоростей продольных и поперечных волн и проводит сравнение полученных оценок RVP и RV, по ре зультатам которого определяются рассеивающие свойства исследуемого ,объема среды.

В зависимости от контрастности исследуемой неоднородности и глубины ее залегания время регистрации находится в пределах от первых десятков минут до одного часа.

f — шаг дискретизации, n — количество сейсмодатчиков в площадной системе наблюдений, учас1вующих в формировании оценки R для 40 выбранной точки х, У .1 р ды, .1 1

М дф — необходимая длительность записи для получения состоятельной оценки.

Величина В характеризует рассеи-45 вающую способность неоднородности, среды. В твердых упругих средах, характеризующихся наличием двух типов, волн — продольных P и поперечных S существует явление обмена P S и ъо

Я - . Р, особенно сильное для небольших по размеру неэднородностей. Поэтому в зависимости от характера рассеивателя величина R,. может быть как по"I ложительной, так и отрицательной. Ре->5 зультаты определения значений R, для скоростей Ур и Ч должны находиться в согласии что является критерием волны, н обходимо построить оценку величина которой была бы связана с рассеивающими свойствами еоднородности и слупила количест венной характеристикой контраста аномалии свойст в элемента. В качестве такой оценки можно взять, например, функцию которая принимает значение, близкое к нулю, если рассеивателя нет, и положительное или отрицательное отличное от нуля значение, если имеется рассеиватель, где индекс 4 соответствует одной из

< драшиваемых точек в узлах трехмерной решетки х, у, 7 индекс j относится к сейсмодатчику, расположенному на поверхности наблюдений с координатами у„", Z

К„" — коэффициент, учитывающ11« расхо.<дение сейсмической энергии и тип неоднородности; произвольный начальный отсчет времени;

Ъ . — годограф рассеянной волны

1Я

rIl- индекс суммирования по време35 ни, их надежности. Для получения такого критерия расчитывают значения R для

1 скоростей продольных и поперечных волн для нескольких образцов микросейсмического шума и строят график., по одной ос« которого откладывают значения RVp а по другой В

Расположение точек графика в области биссектрисы прямого угла указывает на одинаковую способность неоднородКроме того, при ограниченных технических возможностях регистрации ее проводят поэтапно. В этом случае площадную расстановку разбивают на составляющие ее линейные профили и поочередно на каждом из профилей проводят наблюдения.

Положительная эффективность от внедрения изобретения достигается за счет исключения затрат на возбужление сейсмических колебаний.

1000962 б ные и/или искусственные шумовые поля, а регистрируют волны при неизменном или меняющемся положении пунктов наблюдений и по результатам обработ-. ки полученных данных судят о строении и эмиссионных свойствах среды.

Формула изобретения

Составитель В. Чернявский

Редактор А. Лежнина Техред М.Тепер Корректор И.Шелла

Заказ 1380/49 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ сейсмической разведки, ос нованный на регистрации сейсмоприемниками, установленными в пунктах наблюдений, образующих площадную рас становку рассеянных неоднородностями среды сейсмических волн, обусловленных источниками сейсмических колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сейсморазведки, поперечное сечение площадной расстановки выбирают не меньшим утроенного значения минимальной глубины исследований, а расстояния между равномерно расположенными пунктами наблюдений - не превышающими 1,5 длин регистрируемых сейсмических волн, при этом в качестве источников сейсмических колебаний используются естественИсточники информации, to принятые во внимание при экспертизе

1. О Brien P.N.S. New techniques )

in seismic exploration for oil ° â Sei

-.Рrog.exf," 1977, 64, 487-519.

2. Авторское свидетельство СССР 5 H 669304, кл. G 01 Ч 1/00, 1.3.08.74.

3. Aki К., Christophferssori, Husebye E.S. Determination of three

diшепз1ona1 seism!с, structure of

lithosphere. - Journa l of Geoph. Йеzo search. V. 82, 1977, 2, р ° 277

296 (прототип).