Способ сейсмической разведки

Способ сейсмической разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ , включающий возбуждение колебаний излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными На земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определение характеристик верхней части разреза, а также последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности разведки путем повыиения разрешенности сейсмической записи, после определения характеристик верхней части разреза в ней выделяют акустически наиболее жесткую границу и участки, находящиеся под зтой границей , характеризующиеся одинаковым строением среды, в пределах каяодого из вьаделенных участков излучатели колебаний погружают на 1-3 длины основной возбуждаемой волны ниже акустически наиболее жесткой границы , а прием Колебаний проводят во внутренней точке среды глубже этой границы на 4-7 длин основной возбуждаемой волны и дополнительным приемником , устанавливаемым в месте распо ложения проекции излучателя на земную поверхность, причем расстояние между проекцией на земную поверх§ ность приемника, расположенного во внутренней точке среды, и дополнительного приемника, выбирают на порядок меньше глубины погружения приемника во внутреннюю точку среды, на записи, зарегистрированной во внутренней точке среды, выделяют прямую волну и волну-спутник, по наблюдениям волновых полей определяют задержки между прямой волной и волной-спутником для каждого наблюдения , в соответствии с определенными задержками складывают пря4; мую волну и волну-спутник и опреде 4 ляют форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, которую используют для последуклцей обработ;; ки наблюдений волновых полей в каждом из выделенных участков.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК

3(50 G 01 V 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTopCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Kk% "г;,ið:ъ::L v I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3487184/18-25 (22) 13.07.82 (46) 23.07.84. Бюл. М 27 (72) В.Е.Чернявский и С.A.Æãåíòè (71) Наро-Фоминское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки (53) 550.834(088.8) (56) 1. Гурвич И.И. К теории сферического излучателя сейсмических волн. — "Физика Земли", 1965, Р 10, с. 45-46.

2. Рапопорт М.Б. Антоматическая обработка записей колебаний в сейсморазведке. M., "Наука", 1973, с. 77.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 311234, кл. G 01 Ч 1/00, 1970 (прототип). (54)(57) СПОССБ СЕЙСМИЧЕСКОИ РАЗВЕДКИ, включающий возбуждение колебаний излучателем, расположенным но внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными на земной поверхности и но внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определение характеристик верхней части разреза, а также последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами, о т л и ч а ю щ и йс я тем,,что, с целью повышения точ" ности разведки путем повышения разрешенности сейсмической записи, после определения характеристик верхÄÄSUÄÄ 1104449 А ней частй разреза в ней выделяют акустически наиболее жесткую границу и участки, находящиеся под этой границей, характеризующиеся одинаковым строением среды, н пределах каждого иэ выделенных участков излучатели колебаний погружают на 1-3 длины основной возбуждаемой волны ниже акустически наиболее жесткой границы, а прием колебаний проводят во внутренней точке среды глубже этой границы на 4-7 длин основной возбуждаемой волны и дополнительным приемником, устанавливаемым в месте распо. ложения проекции излучателя на земную понерхность, причем расстояние

\ O между проекцией на земную поверх- g ность приемника, расположенного во внутренней точке среды, и дополнительного приемника, выбирают на порядок меньше глубины погружения приемника во внутреннюю точку среды, на записи, зарегистрированной во внутренней точке среды, выделяют и прямую волну и волну-спутник, по наблюдениям волновых полей определяют задержки между прямой волной и волной-спутником для каждого наблюдения, в соответствии с определенными задержками складывают прямую волну в волну-спутник и определяют форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, которую используют для последующей обработки наблюдений волновых полей в каждом из выделенных участкон.

1104449

Изобретение относится к сейсмической разведке и предназначено для повышения точности сейсмической разведки методом отраженных волн.

Известен способ сейсмической раз— ведки,.включающий возбуждение сейсми- 5. ческих волн, их регистрацию и определение форм возбуждаемого сигнала по данным о скоростных характеристиках среды и интенсивности воздействия (1).

Недостатком способа является не- 10 воэможность определения формы распространяющейся в глубь среды волны с учетом волны-спутника, образующейся на границе, находящейся выше места расположения излучателя. 15

Иэ вестен также способ сейсмической разведки, включающий возбуждение колебаний и их регистрацию, в котором на основе корреляционного анализа записи определяется форма воз буждаемого 2О импульса, используемая в последующей обработке сейсмических данных (23.

Недостатком способа является невозможность определения фазовой характеристики сигнала, что не всегда поз- 25 воляет достичь улучшения разрешенности сейсмической записи.

Наиболее близким к изобретению является способ сейсмической развед" ки, включающий воз буждение колебаний излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными на земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определение характеристик верхней части разреза, а также последующие на.блюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами (3 3

Недостатком известного способа 40 является трудность, а иногда и невозможность раздельного определения формы прямой волны и волны-спутника при большой мощности зоны малых скоростей, а также при использовании в про- 45 цессе проведения профильных наблюдений излучателей, отличных от излучателей, использованных при изучении верхней части разреза.

Цель изобретения — повышение точности разведки путем повышения раэреше:..ности сейсмической записи.

Поставленная цель достигается тем, что при способе сейсмической разведки, включающем возбуждение колебаний излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными на земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определение характеристик верхней части разреза, а также последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами, после определения характеристик верхней 65 части разреза в .ней выделяют акустически наиболее жесткую границу и участки, находящиеся под этой грани,цей, характеризующиеся одинаковым строением среды, в пределах каждого иэ выделенных участков излучатели колебаний погружают на 1-3 длины основной возбуждаемой волны ниже акустически наиболее жесткой границы, а прием колебаний проводят во внутренней точке среды глубже этой границы на 4-7 длин основной возбуждаемой волны и дополнительным приемником, устанавливаемым в месте расположения проекции излучателя на земную поверхность, причем расстояние между проек- цией на земную поверхность приемника, расположенного во внутренней точке среды, и дополнительного приемника, выбирают на порядок меньше глубины погружения приемника во внутреннюю точку среды, на записи, зарегистриро" ванной во внутренней точке среды,выделяют прямую волну и волну-спутник, по наблюдениям волновых полей определяют задержки между прямой волной и волной-спутником для каждого наблюдения, в соответствии с определенными задержками складывают прямую волну и волну-спутник и определяют форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, которую используют для последующей обработки наблюдений волновых полей в каждом из выделенных участков.

На фиг. 1 изображена схема проведения наблюдений, во внутренней точке среды и на земной поверхности; на фиг. 2 — форма записи волн.

На фиг. 1 изображена дневная поверхность 1, акустические границы 24 в верхней части разреза, прием акустически наиболее жесткая — граница

4 в верхней части разреза, скважина

5, в которую помещается излучатель, измерительная скважина 6, излучатель

7, приемники 8, расположенные в устье измерительной скважины, приемники 9, расположенные в устье скважины с излучателем, приемники 10, расположенные на забое измерительной скважины, точка 11 отражения волныспутника от акустически наиболее жесткой границы 4.

Прямая волна, (фиг. 2 ) имеет форму 12 записи, волна-спутник — форму 13 записи, суммарная распространяющаяся в глубь среды волна при сложении прямой волны и волны-спутника с разными задержками — форвы

14-16 записи.

При возбуждении колебаний в неоднородной среде волна, распространяющаяся в нижнее полупространство, является интерференционной и состоит из прямой волны (кривая 12) и волныспутника (кривая 13), отраженной от

1104449 точки 11 наиболее акустически жесткой границы 4, расположенной выае излучателя. Чем более неоднородна верхняя часть разреза и чем больше глубина погружения излучателя, тем больше образуется волн-спутников от границ, залегающих выше места расположения излучателя. Все волны-спутники накладываются на прямую волну, Формируя сложный зондирующий сигнал, распространяющийся в глубь среды и обуславливающий форму отраженных волн. Наибольший вклад .в формирование зондирующего сигнала вносит наложение на прямую волну наиболее интенсивной волны-спутника, которая образуется при отражении от ° акустически наиболее жесткой границы 4, находящейся выше излучателя.

Учет наложения волны-спутника как преимущественного фактора, определяю-20 щего форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, обусловлен тем, что . в верхней части разреза, как правило, присутствует граница с большим значением коэффициента отражения, достигающим величин

0,9-0,95. Наложение на прямую волну волны-спутника, отраженной от такой жесткой границы, оказывает значительно большее влияние, чем изменение физических свойств среды, в которую помещается излучатель. Изменение амплитуды частотных составляющих М в спектре суммарной волны определяется соотношением 1+к

1-к

35 где К вЂ” коэффициент отражения от наиболее акустически жесткой границы.

При изменении значений К от 0,5 до 0,9 величина меняется в преде- 40 лах от 3 до 19.

Среднее изменение физических свойств среды, определяемое соотношением Ч /Y> находится в пределах

0,2-0,4, что может привести лишь к двукратному изменению амплитуды частотных составляющих в спектре волн.

Однако при проведении работ и эти изменения физических свойств разреза учитываются возбуждением колебаний в каждом из выделенных слоев.

Определение формы распространяющейся в глубь среды волны с учетом наложения волны-спутника и физических свойств среды возможно при раздельной регистрации прямой волны и волны-спутника и последующего их сложения с задержками, соответствующими глубинам погружения излучателя при профильных наблюдениях.

Для этого по результатам изучения 60 строения верхней части разреза вдоль профилей наблюдений -определяют глуби. ну залегания акустически наиболее жесткой границы 4 и выделяют участки с однородным строением верхней 65 части разреза ниже этой границы. На каждом из выделенных участков .проводят регистрацию во внутренней точке среды прямой волны и волны-спутника при воэбужцении колебаний излучателем 7, погруженным глубже акустически наиболее жксткой границы 4. Глубина погружения излучателя 7 глубже акустически наиболее жесткой границы 4 выбирается равной 1-3 преобладающей длины возбуждаемой волны, что позволяет раздельно регистрировать прямую волну и волну-спутник. Если глубже акустически наиболее жест кой границы в верхней части разреза выделяется несколько слоев с отличающимися свойствами, то излучатель помещается в ,каждый из них. Глубина погружения приемников 10, помещаемых во внутреннкио точку среды, выбирается равной

4-7 преобладающим длинам волн, возбуждаемых излучателем, что позволяет ослабить влияние расхождения фронта волны-спутника и повысить надежность его выделения на сейсмической записи вне области возможной интерференции с отраженной волной, образующейся от границы, расположенной глубже прием-, ника. Для каждого профильного наблюдения на выделенном участке определяется величина временной задержки между прямой волной и волной-спутником, соответствующей глубине погружения излучателя. В соответствии с определенными временными задержками суммируют прямую волну (кривая 12) и волну-спутник кривая 13), полученные для возбуждения колебаний в слое, в который помещается излучатель при профильных наблюдениях. Форму суммарной распространяющейся в глубь среды вол ны используют при обработке сейсмических данных, например деконволюционных преобразований.

Время задержки наложения волныспутника на прямую волну для определения формы суммарного сигнала при профильных наблюдениях может быть определено по известной глубине погружения излучателя под акустически наиболее жесткую границу и кинематической характеристике верхней части разреза из соотношения

2 h6050L

U где — глубина погружения излучателя 7 ниже акустически жест- . кой границы 4;

Ч вЂ” скорость в слое между акустически жесткой границей 4 и излучателем 7; — угол излучения, отсчитанный оТ нормали к акустически жесткой границе 4.

Величина Dt может быть также определена по данным спектрального и авто. корреляционного анализа или иэ пред"

1104449 ставлений о модели среды. Для определения й(на спектрах записей, полученнных при профильных работах, выделяется последовательность экстрему+ мов, связанная с наложением волныспутника, и величина ее периода в 5 частотной области пересчитывается во временную по соотношению

Llt= S/Л, где й1 — период повторения экстремумов, связанных с волной-спут- 1р ником, выделяемый на спектрах сейсмической записи.

На функции автокорреляции Ю определяется как величина периода следования дополнительных экстремумов, 15 связанных с волной-спутником.

Способ осуществляется следующим образом.

Изучается верхняя часть разреза и определяется глубина залегания акусти чески наиболее жесткой границы 4.

Вдоль профилей выделяются участки с однородным строением верхней части разреза глубже выделенной границы.

На каждом Н3 выделенных участков бурятся две скважины 5 и б глубиной соответственно (1-3) о + Ъ„ и (4-7)rl

+ h, где jl — преобладающая длина возбуждаемой волны; 8, - глубина залегания наиболее акустически

30 жесткой границы.

Расстояние между скважинами выбирается на порядок меньшим глубины измерительной скважины.

На устье и забой измерительной . 35 скважины б, а также на устье скважины 5 с излучателями помещаются приемники 8-10, тип которых соответствует типу приемников, применяемых при профильных наблюдениях. В скважину 5 пс- 4(1 мещаются излучатели, например рабочие заряды взрывчатого вещества.

Регистрация колебаний, возбуждаемых излучателем в каждом из выделенных по вертикали слоев, проводится одновременно приемниками, расположенными, в устьях измерительной б и взрывной. 5 скважин, а также на забое измерительной скважины б.

На волновой каРтине, зарегистрированной приемником, помещенным на за-. бой измерительной скважины, выделяют прямую волну (кривая 12 I, регистрирующуюся в первых вступлениях, и в последующих вступлениях - аналогичную ей по форме, но с меньшей амплитудой 55 и обращенную по фазе волну-спутник (кривая 13).

Определяют временную задержку между прямой волной и волной-спутником для каждой глубины погружения излу- 60 чателя при профильных наблюдениях.

В соответствии с определенными величинами задержек суммируют исправленные за расхождение фронта прямую вол-: ну и волну-спутник. Получаемая для (f,5 каждого профильного наблюдения форма суммарной распространяющейся в глубь среды волны используется при обработке сейсмических материалов, учитывающей форму возбуждаемых колебаний для условий, когда данные приведены к нормальному падению волны.

Изменение формы суммарной волны, распространяющейся в глубь среды, в зависимости от строения среды, удаления наблюдений от пункта возбуждения и времени регистрации определяется по эмпирической формуле, описывающей экспериментально наблюдаемый импульс с коэффициентом корреляции

0,95, зл 1

fxsf ff 2ш -В-— о

1-В-—

2л шо

Ь5)п2ю -В-—

33 о Itu

+ о

Jf в1п2ы 1-8-А- — 1

0 М0

+К

jf

t -B- A-— о

Ьэ п2м t-В-АЗй 1 о м ) 4 -В-—

3л

<о

С-В-А- —"

2л шо

t - В-А- « " о где и Ь вЂ” амплитудные коэффициенты соответственно третьей и четвертой фаз импульсов (кривые 12 и 131,нормированные по амплитуде второй фазы, текущее время; коэффициент, учитывающий отражение, прохождение, расхождение и поглощение волны, отраженной от глубинной отражающей границы;

К вЂ” коэффициент отражения от наиболее акустически жесткой границы, расположенной выше излучателя; и - ос н ов на я ч ас то та в оз бужда ео мой волны;

Л вЂ” временная задержка в нало- . жении волны-спутника на прямую волну;

8 — годограф отраженной волны.

В случае среднескоростной аппроксимации среды и горизонтального залегания отражающей границы

2 2 V

ыо)l 4H +x о р где % - глубина расположения излучателя под акустически наиболее жесткой границей;

Н - глубина залегания отражающей границы;

- длина оснОвной возбуждаео мой волны; х - удаление пункта наблюдений от пункта возбуждения колебаний.

1104449

По учаемая для каждой сейсмической трассы переменная во времени форма суммарной распространяющейся в глубь среды волны используется при обработке материалов профильных наблюдений, йозволяющей учесть форму возбуждаемых колебаний.

При проведении профильных наблюдений с излучателями, отличающимися от излучателей, применяемых для определения формы прямой волны и волныспутника, временной масштаб суммируемых волн корректируется в соответствии с видимой частотой импульса, возбуждаемого излучателем при профильных наблюдениях.

Наблюдения сейсмических волн приемниками, установленными на дневной поверхности в устьях измерительной 6 и взрывной 5 скважин, используются для контроля глубины погружения и времени срабатывания излучателя,.а также для уточнения параметров среды.

В пределах одного из выделенных в результате изучения верхней части разреза участков наблюдений глубина залегания акустически наиболее жесткой границы 4 составляет 2 м, строение среды глубже акустически жесткой границы однородно и характеризуется скоростью распространения продольных волн, равной 1600 м/с. Основная частота возбуждаемых излучателем колебаний составляет 100 Гц. Глубины скважин 5 и 6 при проведении работ предлагаемым способом соответственно 24 и 66 м. В результате наблюдений приемниками 10, помещенными на забой измерительной скважины 6, падающих волн, возбуждаемых излучателем, определена форма прямой волны (кривая 12) и волны-спутника (кривая 13).

Глубина погружения излучателя под акустически жесткую границу 4 для трех различных баэ наблюдений при профильных работах составляет 3, 7 и 10 м. Величины задержек между пря мой волной и волной-спутником для каждого профильного наблюдения при нормальном падении волн составляют соответственно

at) — = 0,004 с- Д = 0,009 сZS

Dt = 0,0014 с.

По результатам спектрального ана10 лиза записи установлено, что период следования экстремумов, связанных с наложением волны-спутника на прямую волну, на спектрах, полученных для каждой базы наблюдений,соответствен15 но составляет af1--166 Гц, afг"-91 Гц

4 «63 Гц. При йересчете этих эначейий во временную область получены величины задержек при сложении прямой волны и волны-спутника для каждого профильного наблюдения соответствен20 но at — 1/af„— 0,006 с; а — 0,011 с и а1 = 0,016 c. Среднее значение М для каждого профильного наблюдения соответственно составляет

4 „= 0,005 cf Dtg =0,010 с> dt> 0,015 ñ.

25 Суммируя прямую волну (крйвая 12) и волну †спутн (кривая 13), наблюдаемые порознь на данном выделенномучастке линии наблюдений в соответствии с рассчитанными средними велиЗр чинами временных задержек, для каждой базы наблюдений получают форму суммарнОй распространяющейся в глубь среды волны (кривые 14-16), которая образуется при погружении излучателя глубже акустически жесткой границы 4 соответственно на 3, 7 и 10 м.

Полученную форму волны используют для обработки зарегистрированной на дневной поверхности 1 сейсмической

4р записи профильных наблюдений.

Положительный эффект изобретения достигается путем повышения разрешенности сейсмической записи и точности сейсмической разведки.

1104449

Составитель Т.Райкова

Редактор О.Юрковецкая ТехредЛ.Мартяшова Корректор С.Черни.

1 . Заказ 5205/32. Тираж 711 Подписное

ВНИИПО, Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-25, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород. Ул.Проектная, 4