Способ группирования взрывов при сейсмическойразведке
Иллюстрации
Показать всеРеферат
О П И С А Н И Е 201678
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 06.111.1964 (Ров 885749/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 08.1Х.1967. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 28,XI.1967
Кл. 42с, 42
МПК G OIc
УДI(550.834 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете тлииистров
СССР
Автор изобретения
С. Д. Шушаков
Заявитель
СПОСОБ ГРУППИРОВАНИЯ ВЗРЫВОВ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ
РАЗВЕДКЕ
Известны способы группирования взрывав при сейсмической разведке для выделения поперечных и продольных волн по частоте и направленности колебаний.
Предложенный способ отличается тем, что взрывы производят в двух источниках, имеющих противоположное направление для возбуждения полезных волн и действующих через промежуток времени, близкий к среднему полупериоду мешающих колебаний.
Это позволяет повысить точность выделения полезных воли на фоне помех.
Поставленную задачу можно разрешить в случае значительного различия преобладающих частот полезных и мешающих колебаний путем выбора оптимального промежутка времени между взрывами в группе или между группами одновременных или разновременных взрывов, при котором выделяются полезные и подавляются мешающие колебания.
Такое решение задачи можно получить при условии, когда полезные и мешающие волны одного типа (поперечные или продольные), и при условии, когда эти волны разных типов, При любых соотношениях преобладающих частот выделяемых и подавляемых колебаний, ио при разных типах полезных и мешающих воли можно создать сложные источники, выделяющие поперечные волны и подавляющие продольные или, наоборот, выделяющие продольные и подавляющие поперечные волны.
Продольные волны обычно возбуждаются взрывами отдельных зарядов или одновременными взрывами групповых зарядов, расстояние между которыми в группе больше удвоенного радиуса зоны необратимых деформаций. В предыдущих заявках автора, направленных в Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР, предложены способы и средства для возбуждения продольных и поперечных волн при помощи одновременных и неодновременных групповых взрывов зарядов, расстояния между ко15 торыми и в группе меньше удвоенного радиуса зоны необратимых деформаций (способ трансформации ударных волн взрывов, способы кумулятивного действия групповых взрывов, вертикальная рейка времени). Рас20 смотрено решение задачи и его практическое применение при указанных условиях.
На фиг. 1 представлены схемы расположения зарядов для группирования взрывов с целью выделения поперечных или продоль25 ных волн по частоте и направленности колебаний: 1, а — схема расположения отдельных или групповых зарядов для выделения поперечных или продольных волн по частоте колебаний; 1, б — схема расположения осей
ЗО направленности возбуждения для получения
201678
30
40 (2) 45
65 разностных сейсмограмм со сдвигом фаз с целью выделения поперечных волн; 1, в схема расположения осей направленности возбуждения с целью получения разностных сейсмограмм со сдвигом фаз с целью выделения продольных волн; 1,г — схема расположения осей направленности возбуждения для получения суммарных сейсмограмм с целью выделения поперечных волн; Х, Y, Z— координатные оси; на фиг, 2 — амплитудный график; на фиг. 3 — частотная характеристика групповых взрывов, предназначенных для возбуждения поперечных волн.
Возбуждение продольных волн взрывами отдельных зарядов или одновременными взрывами групповых зарядов.
Два заряда или две группы зарядов 1, 2 располагаются на прямой, перпендикулярной к линии профиля (фиг. 1, а). Расстояние между составляющими зарядами или между центрами составляющих групп зарядов должно быть не меньше удвоенного радиуса зоны необратимных деформаций. Взрывы этих зарядов или групп зарядов производятся через промежуток времени Лт. Этот промежуток времени меняется в области значений средних полупериодов мешающих колебаний.
Если полезные волны значительно отличаются от помех по преобладающим частотам колебаний, то они могут выделяться в тех случаях, когда промежуток времени между взрывами будет достаточно близок к среднему полупериоду преобладающих мешающих колебаний или к величинам, отличающимся от него на величину, кратную периоду. Во всяком случае, целесообразно построить частотные и фазовые характеристики описанного группового взрыва для разных значений промежутка времени Лт. Этот промежуток времени целесообразно выбирать так, чтобы возбуждаемые полезные колебания попадали в полосу основного максимума частотной характеристики, а мешающие колебания — в область минимума.
В озбуждение поперечных вол н одновременными взрывами дискретных зарядов кумулятивного действия.
Дискретный заряд кумулятивного действия при одновременных взрывах представлен группами отдельных зарядов, размещенных на полусфере или на конической поверхности.
Ось полусферы или конуса, направленная от центра заряда к центру, соответственно, сферы или основания конуса, является осью направленного возбуждения. Для выделения поперечных волн по частоте колебаний такие дискретные заряды располагаются так, как указано в предыдущем разделе для обычных групповых зарядов, и взрываются через промежуток времени, выбираемый указанным способом. Оси направленного возбуждения еь в направляются в одну сторону (параллельно линии профиля для возбуждения волн
4 типа S V и перпендикулярно этой линии для возбуждения волн типа SH (фиг. 1, а).
Возбуждение поперечных волн неодновременными взрывами дискретных зарядов кумулятивног о д е и с т в и я (способом трансформации или взрывами цилиндрических или сужающихся зарядов кумулятивного действия).
При возбуждении поперечных волн способом трансформации отдельные заряды располагаются по оси направленного возбуждения (по линии взрывов) обычно через 2 — 3 л один от другого. В случае цилиндрических или сужающихся зарядов кумулятивного действия вместо отдельных зарядов таким же образом размещаются дискретные заряды, указанные в предыдущем разделе. Отдельные заряды в первом случае или дискретные заряды во втором случае взрываются через промежутки времени Лт. Эти промежутки времени вычисляются по формуле где коэффициент «К» определяется экспериментально и для песчано-глинистых отложений равен 2 — 4;
С вЂ” вес заряда в кг;
Ле — расстояние между соседними зарядами вл.
Обычно Лт=0,004 — 0,008 сек при Лв=2—
3 л . Первым взрывается крайний заряд, на* ходящийся с тыльной стороны относительно направления воздействия. Каждый последующий взрыв происходит через промежуток времени от после прохождения его пункта фронтом волн, возбужденной предыдущим взрывом. Этот промежуток времени определяется неравенством о т(Ят (б. где от=Лт — —;
D — средняя скорость распространения переднего фронта неупругой волны (ударной волны или спльной волны сжатия) между соседними пунктами взрыва; -, — продолжительность фазы сжатия; = — разброс моментов взрывов электродетонаторов, связанный с их неидентичностью.
Промежуток времени 6s близок к фазе сжатия и должен удовлетворять, кроме неравенства (2), следующим требованиям:
1) обеспечивать продолжительную асимметрию условий возбуждения, состоящую в том, что перед каждым последующим взрывом с одной стороны от его пункта образуется зона разрушения, заполненная газообразными продуктами предыдущего взрыва;
2) обеспечивать мгновенную асимметрию условий возбуждения, состоящую в том, что
201678
10
25
Т>-(Т <1,5Т, 40
55 б0
65 — (Л -. т, ., т, 4 - "2 в момент последующего взрыва с одной стороны от его пункта находится фаза сильного сжатия, а с другой стороны — фаза разрежения волны, возбу>кденной предыдущим взрывом.
Такой промежуток времени для каждого участка, отличного от предыдущего, предварительно вычисляется по формуле (1), затем, если это необходимо, проверяется путем экспериментального подбора. Экспериментальный подбор, в процессе которого определяется значение К в формуле (1), производится в начале работ на новом участке, значительно отличающемся от предыдущего по сейсмогеологическим условиям.
Проме>куток времени Лт увеличивается обычно на 0,001 сек при переходе к каждому последующему взрыву. Критерием правильного определения Лт является обращение фазы поперечной волны на 180 при изменении направления оси возбуждения на обратное. Кроме того, при оптимальном значении Лт амплитуды поперечных волн должны быть наибольшие. Например, на графике (фиг. 2) максимальные амплитуды поперечных волн наблюдаются при Лт=0,003 — 0,006 сек. Однако в этом случае максимальное отношение амплитуд поперечных волн к амплитудам продольных волн, которые являются помехами, находится при Лт=0,008 сек. В последнем случае поперечные волны наиболее отчетливо выделяются. Рассматривая частотные характеристики группового взрыва, построенные для продольных волн (фиг. 3), видим, что при
Лт=0,008 сек продольные волны попадают в область минимума характеристики. Следовательно, в случае неодновременных групповых взрывов целесообразно выбирать Лт (или от) не только с расчетом на получение наилучшей направленности воздействия, но и с расчетом на то, чтобы мешающие колебания попадали в области минимума частотной характеристики группового взрыва. Основным критерием для выбора Лт в этом случае должно быть отчетливое выделение поперечных волн.
Получение разностных сейсмограмм для выделения поперечных волн.
Расположим два дискретных заряда кумулятивного действия того или другого вида так, чтобы онп образовали в сумме источник типа диполя (с моментом пли без момента) (фиг. 1, а и б) Оси возбуждения вн е направим в этом источнике в разные стороны (параллельно оси Х, совпадающей по направлению с линией профиля, для возбуждения волн типа SU и параллельно оси Y для возбуждения волн типа SH).
Промежуток времени между взрывами этих дискретных зарядов, составляющих диполь, выбираем в пределах где T;, — преобладающий период продольных волн, являющихся помехами для регистрации поперечных волн. Для выбора промежутка времени Лт иногда необходимо записывать колебания (при открытом канале), возбужденные взрывами составляющих зарядов, взятых в отдельности. На полученных лентах находятся записи, фазы которых не меняются при изменении направления воздействия на обратное. Эти записи должны относиться к записям продольных волн-помех. Измеряются периоды и амплитуды ряда таких записеи и вычисляются их средние значения. С по.мощью средней величины периодов определяется промежуток времени на основании неравенста (3), а с помощью средней величины амплитуд — величины суммарных весов составляющих зарядов. Наибольшим весом должен обладать тот заряд, при взрыве которого получены меньшие амплитуды помех, а наибольшии весом — тот заряд, при взрыве которого получены большие амплитуды помех.
Эти заряды нужно подобрать так, чтобы помехи были достаточно одинаковыми по амплитудам, и при их взаимном вычитании оставались следы незначительные для выделения поперечных волн. Экспериментальный подбор в практике работ необходим на некоторых участках, главным образом с резко выраженной неоднородностью среды, около пунктов возбу>кдения, и не составляет большого объема работ.
При установленном таким образом промежутке времени Лт между взрывами составно35 .: го заряда продольные волны-помехи взаимно подавляются, а поперечные выделяются, если их преобладающие периоды Т удовлетворяют неравенству
Такое неравенство нередко наолюдается.
На соотношение периодов влияет то, что продольные волны являются помехами в том случае, когда они накладываются на поперечные; в этом случае они имеют в несколько раз более длинный путь, чем поперечные, а с увеличением пути, как правило, средние частоты колебаний понижаются.
Если же неравенство (4) не выполняется, то указанный выше подбор Лт нужно провестп для поперечных волн и выбрать проме>куток временп так, чтосы
Лт= (51
2 где Т> — средний период поперечных колебаний.
Заметим, что для определения средних периодов как полезных, так и мешающих колебаний, необходимо строить амплитудные спектры этих колебаний и делить их на частотные характеристики сейсмоприемников и (если регистрация производилась при Включенной фильтрации) усилителей.
201678
Таким образом достигается четкое выделение поперечных волн. Основные описанные операции аналогичны тем, которые применяются при получении разностной сейсмограммы путем вычитания из записи, полученной при одном направлении воздействия, записи, полученной при обратном направлении воздействия.
Получение разностных сейсмограмм для выделения продольных волн.
В этом случае считаем, что поперечные волны создают мешающие колебания. Расположим два дискретных заряда кумулятивного действия того или другого вида так, чтобы их оси возбуждения были направлены в противоположные стороны по вертикали или по направлению среднего луча (фиг. 1, в). Эти заряды взрываются через промежуток времени, равный среднему полупериоду преобладающих поперечных колебаний и выбранный способом, указанным в предыдущем разделе.
Эти продольные волны должны в таком случае выделяться по амплитудам колебаний, Получение суммарных сейсмограмм для выделения поперечных вол н.
Указанные в предыдущих разделах дискретные заряды кумулятивного действия располагаются так, как описано в этих разделах, и составляют источник типа диполя. Оси возбуждения направляются под углом порядка
45 — 60 к вертикали или к среднему направлению лучей выделяемых волн так, что вертикальные составляющие этих осей (проекции на среднее направление лучей) или, иначе говоря, радиальные составляющие, одинаковы по величине, но противоположны по направлению, а горизонтальные (тангенциальные) составляющие одинаковы по величине и направлению (фиг. 1,г). Эти дискретные заряды взрываются одновременно (точнее совпадают по моменту начала или конца серии последовательных взрывов) . В таком случае поперечные волны, возбужденные составляющими зарядами, прибывают в пункты приема одновременно и складываются синфазно, а продольные волны прибывают одновременно и складываются в противофазе.
Если выделение поперечных волн недостаточно, то нужно получить сейсмограммы при взрывах отдельно взятых дискретных зарядов, составляющих источник типа диполя, и сопоставить между собой средние амплитуды записей продольных волн. Эти записи, полученные при разйых направлениях возбуждения, должйы выделяться по обращению фаз на 180 . В том случае, когда указанные средние амплитуды, полученные при одном направлении вертикальной составляющей оси возбуждения, значительно больше средних амплитуд, полученных при противоположном направлении соответствующей вертикальной составляющей, то суммарный заряд, соответствующий большим амплитудам, нужно
l5 уменьшить или другой заряд увеличить так, чтобы эти амплитуды были достаточно одинаковыми. В таком случае при возбуждении волн составным зарядом произойдет вычитание помех (независимо от соотношения ча.стот), если они являются продольными, и синфазное сложение полезных волн, если они являются поперечными.
Получение суммарных сейсмограмм для выделения продольных волн.
Указанные в предыдущем разделе дискретные заряды кумулятивного действия располагаются так, чтобы радиальные составляющие их осей совпадали по величине и направлению, а тангенциальные составляющие были одинаковы по величине и противоположны по направлению. При промежутке времени между взрывами таких зарядов, равном нулю, продольные волны прибывают в пункты наблюдений одновременно, складываются синфазно и выделяются на записи; а поперечные волны прибывают одновременно, складь|ваются в противофазе и взаимоподавляются. Если же продольные волны выделяются недостаточно отчетливо, то нужно произвести поочередно взрывы зарядов, составляющих диполь, определить отношение средних амплитуд поперечных волн так, как это указано в предыдущем разделе для продольных волн, и установить соответствующее отношение суммарных составных зарядов так, чтобы соотношение амплитуд поперечных волн при взрывах составляющих частей источника стало достаточно близким к единице. В этом случае поперечные волны-помехи подавляются путем взаимного вычитания при взрыве составного заряда, а продольные волны складываются синфазно и выделяются.
Постепенное изменение промежутка времени Лт.
Во всех описанных способах выделения полезных волн по частоте и направленности колебаний целесообразно постепенно изменять промежуток времени Лт между взрывами в области наиболее вероятных значений.
Это нередко приводит к выбору наиболее оптимального значения промежутка времени, В случае выделения волн по частоте колебаний постепенное изменение приводит к поочередному выделению волн, связанных с разными границами. В таком случае частоту колебаний, соответствующую оптимальному значению Лт (для определенной границы плн ряда границ), можно испо".üçoÿÿòü в качестве параметра для распознавания или характеристики этих волн, Предмет изобретения
Способ группирования взрывов при сейсмической разведке для выделения поперечных или продольных волн по частоте и направленности колебаний, отлачающийся тем, что, с целью повышения точности выделения полез201678
10 пых волн на фоне помех, взрывы производят в двух источниках, имеющих противоположные направления для возбуждения полезных волн и действующих через промежуток времени, близкий к среднему полупериоду мешающих колебаний, 2, 01678
Составитель Ю. Р, Дадерко
Редактор А. А. Эйдис Техред А. А. Камышникова Корректоры: Г. И. Плешакова и С. А. Башлыкова
Заказ 3604 11 Тираж 535 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, центр, пр. Серооа, д, 4
Типография, пр. Сапунова, 2