Способ сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии

Способ сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: сейсмическое зондирование земной коры и верхов мантии для выделения районов, перспективных на нефть и газ. Сущность изобретения: проводят регистрацию низкочастотных сейсмических волн и определение среднего поглощения поперечных волн в земной коре и верхах мантии по характеристикам волн Sn, Lg и кодам. Районам крупных нефтегазовых провинций соответствуют сравнительно узкий диапазон поглощения короткопериодных поперечных волн. (/ С

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (19) (1 I) (э()э G 01 Ч 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ х =Ь с1, (1) (21) 4876464/25 (22) 23,10.90 (46) 30.07.93. 6юл. 1Ф 28 (71) Институт физики Земли им. О,Ю. Шмидта (72) К.).Ф. Копничев (73) Институт физики Земли им. О,Ю. Шмидта РАН (56) Коп ничев Ю.Ф. Кароткопериодные сейсмические волновые поля, M., Наука, 1985, с. 176.

Егоркин А.А. и др. Изучение глубинного строения шельфа Баренцева моря поверхностными сейсмическими волнами, — В кн. Численное моделирование и анализ геофизических процессов, Вычислительная сейсмология, вып.

20. М., Наука, 1987, с. 202-206.

Косминская И.П. Метод глубинного сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии. М.: Наука, 1968, с. l5-20, Изобретение относится к области сейсмологии, в частности, к способу разведки месторождений нефти и газа.

Целью предложенного способа является снижение затрат на поисковые работы и повышение достоверности разведки районов, перспективных на нефть и газ.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии, заключающемся в регистрации сейсмических волн от взрывов или землетрясений на расстояниях 500-1000 км от источника и обработке полученных данных, регистрируют колебания в частотном диапазоне 0,5-2 Гц, осуществляют частотную фильтрацию вертикальной компоненты сейсмических сигналов с центральной частотой 1 Гц и шириной фильтра (1/2-2/3) октавы на уровне 0,7 от максимума, измеряют огибающие записей, (54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИ- .

РОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХОВ

МАНТИИ (57) Использование: сейсмическое зондирование земной коры и верхов мантии для выделения районов, перспективных на нефть и газ. Сущность изобретения: проводят регистрацию низкочастотных сейсмических волн и определение среднего поглощения поперечных волн в земной коре и верхах мантии по характеристикам волн Sn, Lg и кодам. Районам крупных нефтегазовых провинций соответствуют сравнительно узкий диапазон поглощения короткопериодных поперечных волн. оценивают среднюю добротность земной коры О> по затуханию амплитуд в группе Lg, представляющей совокупность запредельно отраженных от границ коры поперечных волн, исходя иэ соотношения где t — время от начала излучения, Т вЂ” период колебаний, Л вЂ” эпицентральное расстояние, С вЂ” средняя скорость поперечных волн в коре, регистрируют соотношение уровней волн Рг, Зл (соответственно продольных и поперечных волн, распространяющихся на таких расстояниях в верхах мантии, а также . коры (хвостовой части сейсмограммы), и по полученным данным судят о наличии круп1831693 ных месторождений нефти и газа в исследуемом районе, которым соответствует диапазон Q>--80-100, а также различия уровней максимальных амплитуд в волнах Pn, Sn u коде, не превышающие 0,4 ед.лог.

Суть способа заключается в следующем. Как известно, районы нефтегазовых месторождений характеризуются большой мощностью осадочных отложений (иногда относительно древних — палеозойских и даже докембрийских), а также повышенным тепловым потоком из мантии, свидетельствующем об относительном разогреве самых верхних мантийных слоев. Это должно приводить к повышенному поглощению поперечных волн, распространяющихся в земной коре и верхах мантии. Вместе с тем при очень большом тепловом потоке из мантии, соответствующем, например, близким окрестностям океанических рифтов, породы в верхней части земной коры разогреваются аномально сильно, что должно приводить к разрушению залежей углеводородов. Естественно, что в таких районах наблюдается особенно сильное поглощение поперечных волн. В связи с этим должен существовать некоторый оптимальный диапазон поглощения короткопериодных S-волн в земной коре и верхах мантии, который соответствует наличию месторождений нефти и газа в рассматриваемых районах.

Необходимость регистрации в полосе частот 0,5-2 Гц связана с тем, что на таких частотах наиболее интенсивна группа Lq, по которой оценивается среднее поглощение в земной коре.

Узкополосная частотная фильтрация сигналов осуществляется с целью исключения эффектов, связанных с различиями в спектрах излучения разных источников и воэможностью изменения природы волн, формирующих тот или иной участок записей. В сочетании с использованием динамических характеристик очень устойчивых волновых групп — Lg и коды это позволяет существенно повысить точность оценок поглощения и, в конечном счете, достоверность выделения районов, перспективных на нефть и газ. Узкая полоса частот в районе

1 Гц обеспечивает, как правило, наибольшее соотношение сигнал — помеха, что дает возможность использовать менее мощные источники сейсмических волн, Вертикальная компонента выбрана для определенности, поскольку для нее, в отличие от горизонтальных компонент, форма огибающих гораздо меньше зависит от азимута на эпицентр.

Существенно, что в качестве источника колебаний здесь могут быть использованы щении поперечных волн в земной коре и верхах мантии.

40 К второму типу волновых полей относятся такие, для которых уже на расстояниях

400 км волны Lg полностью отсутствуют на записях, а при 4-1000 км уровни волн $ и коды значительно ниже уровня волн Р .

45 Такой тип волновых полей характерен, на-. пример, для районов Алеутской и КурилоКамчатской островных дуг, Турции, Транскавказского поперечного поднятия и близких окрестностей океанических риф-

50 тов, Во всех этих районах наблюдается высокий тепловой поток и достаточно сильное поглощение в земной коре и верхах мантии; величины 0 здесь, как правило, не превышают 60 — 70.

Группа Ял и кода представляют соответственно совокупность однократных и кратных отраженных от слабых мантийных границ поперечных волн. В связи с этим на рассматриваемых расстояниях они несут информацию 06 l4HTBrpanbHQM поглощении

35 промышленные и прочие взрывы. а также землетрясения. Предлагаемый способ особенно эффективен при исследовании малоизученных и труднодоступных территорий (в первую очередь шельфа северных морей).

Практическая реализация предлагаемого способа сейсмического зондирования проведена на основании детального анализа экспериментальных данных, полученных в Комплексной сейсмологической экспедиции Института физики Земли PAH. Исследования показали, что в тех районах Евразии, где отсутствуют крупные месторождения нефти и газа, короткопериодные сейсмические волновые поля можно разделить на 2 типа. К первому типу относятся такие, для которых на расстояниях от 500 до 1000 км доминирует мощная группа Lg, резко выделяющаяся на фоне волн Sn и коды, На огибающих записях наблюдается участок резкого спадания амплитуд после достижения максимума в группе Ц, после которого наклон резко уменьшается. Этот участок соответствует группе запредельно отраженных от границ коры поперечных волн, затухание которых описывается формулой (1). Такой тип волновых полей наблюдается, например, в районах Балтийского щита. Московской и Балтийской синеклиз, Крыма и

Украинского щита, Урала и Северного Казахстана, Байкальского рифта и Алданского щита, Станового хребта и Буреинского массива, Алтая и Саян, Чукотки и т.д. Средние величины Qs для этих районов, по нашим данным, варьируются от 110 до 240, что свидетельствует о сравнительно слабом погло1831693

30 тии, а также коды, и по полученным данным судят о наличии крупных месторождений нефти и газа в исследуемом районе, которым соответствует диапазон 0,=-80-100, а также различия уровней максимальных амплитуд в волнах Рn. Sn и коде, не превыша45 ющие 0.4 лог,ед.

Составитель Ю. Копничев

Редактор Н. Коляда Техред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г CCCP

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 поперечных волн в самых верхних мантийных слоях и в том числе в аномальной мантии — относительно тонком слое астеносферы, характеризующемся повышенным разогревом и (или) высоким содержанием жидкой фазы, который очень часто расположен непосредственно под границей M.

Волновые поля в районах крупных нефтегазовых провинций существенно отличаются от описанных выше. Для них на расстояниях -500 км еще часто выделяется сравнительно интенсивная группа Lg, при этом величины Qs оказываются в диапазоне

80 — 100, При увеличении эпицентрального расстояния волны Lg достаточно быстро

"погружаются" в воду, и при 1000 км они уже, как правило, не выделяются на записях. На таких расстояниях максимальные амплитуды в группах Р,, Sn и коде оказываются соизмеримыми (различаются не более чем в 2 — 2,5 раза). Такой тип волновых полей, по нашим данным, наблюдается в районах крупных нефтегазовых провинций Северной Евразии — Волго-Уральской, ЗападноСибирской и Туранской. Качественный анализ литературных данных показывает, что сходным типом волновых полей характеризуются также районы Месопотамского прогиба и Персидского залива, а также Северного моря с их огромными запасами углеводородного сырья.

Таким образом, районы крупных месторождений нефти и газа действительно характеризуются сравнительно узким диапазоном промежуточного поглощения попеГечных волн в земной коре и верхах мантии, Использование предлагаемого способа сейсмического зондирования обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1. Анализ параметров поля поглощения поперечных волн с частотой -1 Гц, наиболее чувствительных к присутствию жидкой фазы, а также к степени разогрева пород земной коры и верхней мантии, обеспечивает повышение достоверности выделения районов, перспективных на нефть и газ.

2. Установление для каждого направления одной станции вместо профиля станций, наряду с возможностью использования .. в качестве источников сейсмических волн промышленных и прочих взрывов, а также землетрясений позволяет существенно снизить затраты на поисковые работь .

3. Устойчивость параметров группы t < и коды, связанная со статистическим характером их формирования, позволяет повысить точность оценок поглощения.

Формула изобретения

Способ сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии, включающий регистрацию сейсмометрами сейсмических волн от взрывов или землетрясений на расстояниях 500 — 1000 км от источника и обработку полученных данных, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью снижения затрат на поисковые работы и повышения достоверности выделения районов, перспективных на нефть и газ, регистрируют колебания в частотном диапазоне 0,5 — 2,0 Гц, осуществляют частотную фильтрацию вертикальной компоненты сейсмических сигналов с центральной частотой 1 Гц и шириной 1/2-2/3 октавы на уровне 0,7, измеряют огибающие записей, оценивают среднюю добротность земной коры Q по затуханию амплитуд в группе волн Lg, представляющих совокупность запредельно отраженных от границ коры поперечных волн, исходя из соотношения х = Ь ст. где t — время от начала излучения; Т вЂ” пери.од колебаний; Л вЂ” зпицентральное расстояние, С вЂ” средняя скорость поперечных волн в коре, регистрируют соотношение

40 уровней волн Рл и Sn, представляющих соответственно продольные и поперечные волны, распространяющиеся в верхах ман