Способ контроля землетрясений

Способ контроля землетрясений

Реферат

 

Использование: в сейсмологии, для прогнозирования землетрясений. Сущность изобретения: в способе контроля землетрясений, включающем регистрацию сейсмических волн, соответствующих сейсмическим событиям определенных классов, определение для каждого энергетического класса параметра S⁽_мк⁾ = N_klnN/N_k, где N_k - число сейсмических событий определенного энергетического класса k, N - общее число наблюдаемых сейсмических событий, и построение временных рядов параметра S⁽_мк⁾ за выбранный временной интервал наблюдения, предварительно определяют очаговую область как район повышенной сейсмической активности, осуществляют регистрацию сейсмических событий по соответствующим энергетическим классам в дискретных точках очаговой области, измеряют в этой области вибрации горных пород в диапазоне звуковых частот, а также скорость потока флюидов и вариации флюидного давления, по построенным временным рядам параметра S⁽_мк⁾ выявляют области с пониженными значениями, проявляющимися на основных регистрируемых энергетических уровнях, анализируют на временных интервалах выявленных областей изменение амплитудного уровня вибрационного сигнала и значение скорости потока флюидов и флюидного давления и совместное проявление аномального повышения амплитуды вибрационного сигнала, скорости потока флюидов и флюидного давления принимают в качестве краткосрочного предвестника землетрясения. 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сейсмологии, в частности к прогнозированию землетрясений, и может быть использовано при создании систем прогнозирования землетрясений и управления перераспределением упругой энергии в земной коре.

В данном случае контроль подразумевает создание эффективных средств краткосрочного и оперативного прогноза времени и места сильных землетрясений и создания управляемой технологии высвобождения упругой энергии из очаговой области.

Известен способ прогнозирования землетрясений, основанный на совместной оценке геофизических, сейсмологических и гидрологических данных (см. F.A. McKeown, S. F. Diehl. Evidence of Contemporary and Ancient Excess Fluid Pressure in the New Madrid Seismic Zone of the Reelfoot Rift, Central United States. U.S.Geological Survey Professional Paper 1538-N, Washington, 1994), согласно которому о наличии сейсмически активных зон судят по результатам регистрации избыточного давления флюидов, которое должно превышать гидростатическое давление в горных породах, причем условием однозначной оценки наличия сейсмически активной зоны является характер структурных разрушений горных пород в районе, где зарегистрировано избыточное давление флюидов.

К недостаткам данного известного способа следует отнести то, что он выделяет сейсмоактивную область по ретроспективным данным и не обеспечивает возможности достоверного прогноза и локализации очаговой области ввиду того, что, во-первых, не осуществляется непрерывное измерение флюидной динамики, а во-вторых, на достоверность получаемых оценок влияют значительные различия в условиях измерений геофизических и гидрологических параметров в различных сейсмоактивных районах.

Известен также способ оперативного прогнозирования землетрясений на основе контроля возмущений геоакустического фона ( см. В.Л.Моргунов и др. Геоакустический предвестник Спитакского землетрясения. Вулканология и сейсмология, 1991, N 4, с. 104 106), при котором осуществляют измерения акустических излучений в полосе частот 800 1200 Гц и анализируют аномальные возмущения, на основании чего делается вывод о существовании интенсивных деформационных процессов в приповерхностных слоях земной коры в зоне подготовки землетрясения.

К недостаткам данного известного способа следует отнести узкий диапазон измерений акустического поля, что связано с не вполне корректной интерпретацией регистрируемого сигнала в виде акустической эмиссии за счет деформационных процессов, хотя, по всей вероятности, речь должна идти о существенно более широкополосном вибрационном поле, возникающем в неоднородных напряженных средах за счет флюктуаций упругих модулей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля состояния сейсмоактивных зон, основанный на разработанной автором настоящего изобретения общей физической модели сейсмического процесса, согласно которой сейсмоактивная среда представлена в виде статистической системы, состоящей из подсистем с неполными равновесиями, степень неравновесности которой характеризуется функционалом-параметром S⁽_мк⁾ (см. Я.Н.Хамидуллин. Физика сейсмического процесса. Уфимский научный центр РАН, Институт геологии, АН РБ, Уфа, 1994). Этот параметр оценивает неопределенность распределения упругой энергии в исследуемой локальной области геофизической среды и в физическом смысле соответствует понятию информационной энтропии, являющейся мерой отсутствия информации о системе, т.е. характеризует состояние системы и является функцией состояния этой системы. В силу этого временные ряды S⁽_мк⁾ для рассматриваемых реализаций характеризуют развитие конкретного процесса в соответствии с наиболее фундаментальным свойством произвольных статистических систем, заключающимся в их стремлении к состоянию с наименьшей потенциальной энергией. Важность введения параметра S⁽_мк⁾ для характеристики сейсмического процесса определяется тем, что в природе не бывает чисто механических движений и обратимых процессов, так что любое движение происходит с превращением части механической энергии в тепловую и наоборот.

В нашем конкретном случае параметр S⁽_мк⁾ позволяет оценить, во сколько раз накопленная упругая энергия в среде превосходит сейсмическую энергию, которая должна высвободиться за счет сейсмических волн. Поэтому понижение значений S⁽_мк⁾ свидетельствует о приближении момента выброса избыточной упругой энергии в окружающую среду. От величины и длительности понижения значений S⁽_мк⁾ зависит сила ожидаемого сейсмического события. Физический смысл параметра S⁽_мк⁾ для сейсмического процесса определяется следующим соотношением, полученным из рассматриваемой модели (см. указанную выше монографию автора, с. 72): где приращение эффективной упругой энергии в сейсмоактивной среде между энергетическими уровнями k и (k-1), где каждому уровню энергии, исходя из постоянства значений критической плотности упругой энергии (E^(v)) (см. Tsuboi, C. Earthquake energy, earthquake volume, aftershock area, and strength of earth crust.// J.Phys. Earthq. 1956.4, pp. 63 66), можно соотнести соответствующий объем V_k (или характерный размер L_k); высвобождаемая эффективная сейсмическая (упругая) энергия за счет сейсмических волн для сейсмического события k-го энергетического уровня; q показатель иерархичности геофизической среды, характеризующий соотношение преимущественных размеров отдельностей при дроблении твердого вещества геофизической среды, физический смысл которого заключается в отражении факта возрастания оттока избыточной упругой энергии по отношению к ее накоплению при дроблении среды (см. Садовский М.А. Болховитинов Л.Г. Писаренко В. Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. М. Наука, 1987).

Таким образом параметр-функционал S⁽_мк⁾ позволяет контролировать взаимосвязь скоростей накопления и высвобождения упругой энергии в сейсмоактивных областях. В дальнейшем для удобства будем называть S⁽_мк⁾ просто параметром энергонасыщенности (неравновесности) среды.

Согласно разработанной автором модели, единая система напряжений, существующая в сейсмоактивной зоне, проявляется в синхронных флюктуациях активности слабых землетрясений перед сильными. Перераспределение потенциальной энергии в сейсмоактивной зоне может быть объяснено на примере перехода неустойчивого объема в устойчивый. Такое представление позволяет рассматривать сейсмический процесс как дискретную последовательность переходов локальных объемов геофизической среды в различные метастабильные состояния. Высвобождающаяся при этом процессе упругая энергия может рассматриваться как внутренняя флюктуация (собственная активность среды), проявляющаяся на всех энергетических уровнях. Вышеупомянутый параметр S⁽_мк⁾ характеризует степень неравновесности геофизической среды и определяется следующим образом: S⁽_мк⁾ = N_кlnN/N_к где N общее число наблюдаемых сейсмических событий; N_k число сейсмических событий определенного класса (например, определенного уровня энергии); M число энергетических классов сейсмических событий в исследуемой сейсмоактивной области; () в системе обозначений, принятой в упомянутой монографии автора, обозначает безразмерность указанного параметра S_мк.

Описанный в вышеуказанной монографии автора способ состоит в распределении измеренных величин, пропорциональных упругой энергии соответствующих сейсмических событий, по энергетическим уровням, оценке параметра S⁽_мк⁾ энергетического класса k, построении временных рядов для каждого энергетического класса, выделение области с пониженным относительно фона значением S⁽_мк⁾ с которой сопоставляют область подготовки землетрясения.

К недостаткам этого способа следует отнести то, что он использовался только для обработки данных каталогов и мог быть применен для традиционного прогноза на основе экстраполяции данных сейсмической активности, полученных в прошлом.

Задачей изобретения является создание способа контроля землетрясений, обеспечивающего получение более точных и достоверных оценок для эффективного краткосрочного прогнозирования землетрясений. Техническим результатом является получение в реальном масштабе времени оценки величины, характеризующей степень энергонасыщенности (степени неравновесности) в исследуемом локальном объеме среды, и выявление на этой основе краткосрочных предвестников достаточно сильных сейсмических событий, а также определение областей с критической энергонасыщенностью среды, т.е. очаговых областей. Этот результат обеспечивает создание объективной предпосылки контроля сильных землетрясений, исходя из разработанной автором общей физической модели сейсмического процесса.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля землетрясений, включающем регистрацию сейсмических волн, соответствующих сейсмическим событиям определенных энергетических классов, определение для каждого энергетического класса параметра S⁽_мк⁾ N_klnN/N_k, где N_k число сейсмических событий определенного энергетического класса k, N общее число наблюдаемых сейсмических событий, и построение временных рядов параметра S⁽_мк⁾ за выбранный временной интервал наблюдений для каждого энергетического класса, в соответствии с изобретением, предварительно определяют по априорным данным предполагаемую очаговую область как район с повышенной сейсмической активностью и с проявлением эффектов группируемости и миграции землетрясений, осуществляют регистрацию сейсмических событий с их дифференциацией по соответствующим энергетическим классам в дискретных точках предполагаемой очаговой области, число которых выбирают из условия лоцирования эпицентра соответствующего сейсмического события, измеряют в указанной области вибрацию горных пород в диапазоне звуковых частот, а также скорость потока флюидов и вариации флюидного давления, по построенным временным рядам параметра S⁽_мк⁾ для сейсмических событий различных энергетических классов, возникших в исследуемой очаговой области, выявляют области с пониженными по сравнению с фоном значениями параметра S⁽_мк⁾ проявляющимися на всех основных регистрируемых энергетических уровнях в рассматриваемом промежутке времени, анализируют на этих временных интервалах изменение амплитудного уровня вибрационного сигнала и значения скорости потока флюидов и флюидного давления, и совместное проявление аномального повышения амплитуды вибрационного сигнала, скорости потока флюидов и избыточного флюидного давления принимают в качестве краткосрочного предвестника землетрясения.

Предпочтительно вибрацию горных пород измеряют на поверхности предполагаемой очаговой области и внутри нее в забое скважины в диапазоне частот от 100 до 2000 Гц, более предпочтительно отдельно в четырех поддиапазонах: от 100 до 500 Гц, от 500 до 100 Гц, от 1000 до 1500 Гц и от 1500 до 2000 Гц.

Кроме того, предпочтительно скорость потока флюидов и вариации флюидного давления измеряют непрерывно в предполагаемой очаговой области на ее поверхности посредством измерения расхода флюида и вариации давления на трубе промысловой скважины, предпочтительно на трубе промысловой скважины месторождения углеводородов или скважины, забуренной в глубинные водоносные горизонты.

А также предпочтительно, что аномальное поведение отслеживаемых факторов определяют как увеличение величин регистрируемых характеристик вибрационного поля и слабого сейсмического излучения в два раза по сравнению с фоновыми значениями и превышение величин обычных суточных вариаций флюидной динамики.

Изобретение поясняется на примере его осуществления, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее: фиг. 1 схема размещения измерительных пунктов при оценке параметра S⁽_мк⁾ в локальном объеме среды; фиг. 2 блок-схема последовательности операций при оценке параметра S⁽_мк⁾ фиг. 3 блок-схема одного из каналов измерения акустической эмиссии (АЭ) в лабораторных условиях; фиг. 4 пример временных рядов S⁽_мк⁾ для гранита, полученных при регистрации акустической эмиссии в лабораторных условиях; фиг. 5 временные ряды S⁽_мк⁾ построенные для полугодовых интервалов, на площади сейсмического полигона по официальному каталогу землетрясений; фиг. 6 осциллограммы записи сигналов акустической эмиссии вместе с вибрационным полем в продольном (а) и в поперечном (б) направлениях в эксперименте по разрушению образца в зоне дробления; фиг. 7 графики расходных характеристик, полученные на горизонтальных промысловых скважинах, отражающие динамику флюидных процессов для продуктивного пласта нефтегазоносного месторождения.

Как показано на фиг. 1, для оконтуривания очаговой области (локального энергонасыщенного объема) в первом приближении можно использовать пятиточечную схему измерений скважины 1 5, рассредоточенные в пределах локального объема 6 предполагаемой очаговой области, включающей в себя более мелкие очаговые области (заштрихованные участки). Упомянутую предполагаемую очаговую область определяют по априорным данным как район с повышенной сейсмической активностью, в которой проявляются эффекты группируемости и миграции землетрясений. Под группируемостью землетрясений понимается тенденция к концентрации очагов слабых землетрясений в пространстве и во времени перед более сильным землетрясением. Миграция очагов землетрясений это тенденция к проявлению землетрясений в определенном направлении и через ожидаемые интервалы времени в соответствии с наблюдаемым фронтом деформационной волны.

Измерения упругих волновых полей (сейсмических волн) необходимо вести с поверхности грунта на планшайбе обсадной трубы скважин 1 5 и в забое скважин. Пункты наблюдений целесообразно располагать в чувствительных зонах исследуемой области: на стыках активных разломов, рудных телах, на месторождениях углеводородов, на контактах неоднородностей земной коры и т.п. Пространственный масштаб расположения станций оценивается в соответствии с размером зоны подготовки (очаговой области) от десятков до сотен км. Измерения осуществляются в диапазоне 0,5 40 Гц с использованием стандартной сейсмической аппаратуры (например, станции АС-6/12). Одна станция будет вести регистрацию сейсмического сигнала с планшайбы обсадной трубы с помощью сейсомприемника, измеряющего z-компоненту (параллельную трубе), что обеспечивает регистрацию сейсмического сигнала от внутренних точек среды. Другая станция, записывающая три компоненты, будет регистрировать сигнал с поверхности грунта (порядка 3 м обсадной трубы), причем ось X сейсмоприемника этой станции ориентируется вдоль длинной оси исследуемой области. Этот сейсмоприемник будет фиксировать поверхностные шумы с наложением на них эндогенных сигналов. Также целесообразно использование третьей станции для регистрации сейсмических сигналов с забоя скважины для обеспечения более надежного выделения полезного сигнала.

Особенностью способа, соответствующего изобретению, является то, что при регистрации слабых сейсмических событий (K <4) используют группу датчиков регистрации этих событий отдельно для каждого энергетического класса (от K 4 до сигналов, превышающих шумы в 2 раза), наряду с классической регистрацией микроземлетрясений и землетрясений в данной области. Градуировку этих датчиков необходимо проводить на специальных стендах. Это обеспечит контроль наиболее полного потока высвобождаемой упругой энергии.

Блок-схема последовательности операций при измерениях в общем виде приведена на фиг. 2. Локация источников сейсмических волн, т.е. определение эпицентра, гипоцентра и соответствующих расстояний (блок 7), осуществляется по стандартной методике. Оценка энергетических характеристик (блок 8): магнитуды по шкале Рихтера в первоначальном определении M_L, а также по поверхностным M_S и по объемным волнам m_b, в зависимости от глубины очага и локальности события, будет производиться по общепринятой в настоящее время методике. Переход к энергетическому классу K (блок 9) осуществляется с использованием известной эмпирической формулы: K 1,77M_L + 4 Предусматриваемая изобретением оценка S⁽_мк⁾ отличается от ближайшего аналога, в частности, этапами 9 и 10 (фиг. 2). Основные отличия заключаются в следующем. В указанном известном способе значения N_k, N и M брались по каталогу, т.е. временные ряды S⁽_мк⁾ строились не в реальном масштабе времени и не для конкретного локального объема геофизической среды. Способ, соответствующий изобретению, предусматривает получение временных рядов S⁽_мк⁾ в реальном масштабе времени для конкретного локального объема среды (фиг. 1), что имеет принципиальное значение в рассматриваемом способе контроля.

Автоматизированное построение временных рядов S⁽_мк⁾ обеспечивает этап 11 (фиг. 2).

Блок-схема одного из измерительных каналов АЭ представлена на фиг. 3. В одном из вариантов осуществления, реализованном в лабораторных условиях, регистрация АЭ велась с помощью пьезодатчика 12 при сжатии в атмосферных условиях образцов горных пород 13 на станции "Эффект-2М" 14, модернизированной для работы в диапазоне от 100 Гц до 2000 Гц, а именно: подключен дифференциальный тракт записи (регистрация отдельных сигналов АЭ) в дополнение к интегральному тракту (регистрация накопления АЭ во времени). Регистрация числа импульсов АЭ с помощью электронно-счетного частотомера 15 (использовался частотомер ЧЭ-35А) позволяет вести счет импульсов АЭ в диапазоне звуковых частот. Регистрация отдельных сигналов АЭ в дифференциальном тракте записи осуществлялась осциллографом 16 (использовался осциллограф Н-700). В качестве нагружающей системы в данном примере использовался гидравлический пресс ПСУ-10, который позволяет вырабатывать давление, необходимое для испытания на сжатие разнообразных горных пород. Уменьшение вибраций со стороны нагружающей системы достигалось за счет ликвидации жесткого контакта между нагнетающей системой и самим прессом. Для этого пресс устанавливался на демпфирующей "подушке", образованной бетонной плитой и ящиком с песком под основанием пресса. В качестве датчиков при регистрации АЭ были использованы пьезокерамические датчики с различным набором собственных частот (например, датчик IPA).

Пример построения временных рядов S⁽_мк⁾ (блок 1) по результатам регистрации акустической эмиссии (АЭ) в лабораторных условиях приведен на фиг. 4. Здесь вместо энергетических классов K рассматриваются амплитуды импульсов от I до IV уровней по мере их увеличения. Стрелками, направленными вниз, отмечены импульсы с амплитудой III и IV уровня (N_III и N_IV соответственно). Стрелка, направленная вверх, указывает момент разрушения образца.

При обработке осциллограмм подсчитывались импульсы по соответствующим четырем уровням, где N_I соответствует числу импульсов с амплитудой до 3 мм, затем: 3 <N _{<6 мм; 6 <N <9 мм и NIV > 9 мм. По этим данным подсчитывались величины S⁽мк⁾ для каждого уровня: Суммарная величина S⁽мк⁾ обозначена как S⁽м⁾ На фиг. 4 приведены графики для Временные ряды для S⁽⁾мIII и S⁽⁾мIV не приведены, так как за период испытания образца гранита наблюдалось небольшое количество импульсов III и IV уровней, поэтому проявление наиболее характерных импульсов этих уровней отмечено соответствующими стрелками на оси времени.}

На фиг. 4 отчетливо отмечается выделение пониженной области на кривых перед наступлением полного разрушения образца и перед акустическими сигналами IV уровня.

Пример временных рядов S⁽_мк⁾ для землетрясений в диапазоне энергетических классов K 5 8 приведен на фиг. 5 по результатам натурных наблюдений российскими и американскими специалистами на Алма-Атинском сейсмическом полигоне в течение 10 лет. Стрелки на фиг. 5, направленные вниз, соответствуют дате землетрясения энергетического класса K, а направленные вверх отмечают дату землетрясения, энергия которого оценивалась магнитудой M (по шкале Рихтера).

В табл. 1 представлены результаты расчета параметра S⁽_мк⁾ где N₅ - N₁₁ количества землетрясений определенного энергетического класса (K от 5 до 11) для полугодового интервала наблюдений; N_к суммарное количество землетрясений данного энергетического класса K за рассматриваемый период наблюдений; эффективные величины параметра S⁽_мк⁾ определенного энергетического класса K (K от 5 до 11) и эффективная величина суммарного параметра S⁽_мк⁾ в рассматриваемом диапазоне энергетических классов. Видно, что перед значительными землетрясениями с M_L 5,7 6,6 (по шкале Рихтера) в период с 1977 до 1980 гг. отмечается бухтообразное понижение значений S⁽_мк⁾ свидетельствующее о критической энергонасыщенности данного региона. Для выявления очаговой области в пространстве необходимо осуществлять весь комплекс исследований согласно предлагаемому способу, так как рассматриваемый пример показывает только проявление общей тенденции во времени.

Измерения вибрации в диапазоне 100 -2000 Гц проводятся на поверхности и в забое скважин, при этом приемниками сигналов служат пьезопреобразователи, находящиеся в металлическом корпусе, для защиты от электромагнитных полей, соответственно для четырех частотных диапазонов: 100 500 Гц, 500 1000 Гц, 1000 1500 Гц и 1500 2000 Гц. В остальном методика измерений и используемая аппаратура в основном аналогичны используемым в вышеупомянутой статье В.Л. Моргунова и др.

Фиг. 6 иллюстрирует осциллограмму записи вибраций образца совместно с акустическим излучением микротрещин в продольном (а) и в поперечном (б) направлениях в лабораторном эксперименте в процессе осевого сжатия при всестороннем давлении 180 МПа. Диапазон регистрации этих сигналов от 100 до 2000 Гц. Стрелкой отмечен момент разрушения образца. Из фиг. 6 можно видеть, что сигналы акустической эмиссии можно явно наблюдать на фоне шумового поля, которое имеет тенденцию к заметному росту перед основным разрушением. (Под акустической эмиссией подразумеваются упругие волны, излучаемые трещинами, возникающими в процессе деформирования образца, в отличие от вибраций, которые обусловлены "дрожанием" всего образца вследствие флюктуаций модулей упругости, так называемый "избыточный шум"). Аналогичные тенденции отмечены и в полевых условиях.

Мониторинг флюидной динамики может проводиться с помощью системы, использующей принцип измерения технологических параметров потока флюидов прибором ИТПП-1 (см. патент РФ N 1296864) на промысловой скважине. Указанная система регистрации позволяет фиксировать мгновенные значения флюидного давления и скорости потока. Пример испытания этой системы в промысловых условиях иллюстрируется с помощью фиг. 7, где показаны графики расходных характеристик, снятые с горизонтальных участков промысловых скважин нефтегазоносного месторождения в Оренбургской области. Условная характеристика расхода (Q_усл.), измеряемая по оси ординат, связана с фильтрационной способностью продуктивного пласта и перепадом давлений в устье и забое скважины. Фактически приведенные графики отражают ритм флюидной динамики в продуктивном пласте.

Целесообразность измерения вариаций давления и скорости флюидных потоков на промысловых скважинах обусловлена тем, что динамические характеристики флюидов в продуктивных пластах (в частности, на месторождениях углеводородов) связаны с вариацией напряженного состояния массива горных пород в этом объеме. Как правило, области нефтегазоносных месторождений относятся к сейсмоактивным регионам и, как показано специальными исследованиями, эта связь не случайна. В частности, наблюдения за изменением порового давления в нефтяной провинции Rangely (Colorado, USA) выявили конкретную закономерность возникновения землетрясений при превышении порового давления (P) 3,5 МПа (Raleign C. B. Jealy J.H. Bredehoeft J.D. 1972, Faulting and crustal stress at Rangely, Colorado// Flow and Fracture of Rocks: Geophys. Monograph Series, v. 16, p. 275 -284).

Следует также отметить, что повышение сейсмической активности в областях подготовки землетрясений является объективным признаком энергонасыщенности этого объема геофизической среды. Это обстоятельство приводит к раскрытию дополнительных каналов для фильтрации флюидов, что приводит к более значительным эффектам по сравнению с фоновой вариацией флюидной динамики. При этом усиление вибраций массива горных пород также значительно увеличивает фильтрационную способность среды, поэтому выбранная совокупность исследований носит не случайный характер, а обусловлена конкретной физической взаимосвязью выбранного комплекса характеристик. В целом, наблюдение за вариациями давления и скорости флюидного потока глубинных гидрогоризонтов очень информативно для сейсмологии, что подтверждается, например, аномальным повышением уровня вод в артезианских колодцах (скважинах) перед сильными землетрясениями.

В процессе проведения исследований при реализации заявленного способа контроля землетрясений в выбранных пунктах измерений (скважины 1 5 на фиг. 1) получают информацию по сейсмическим событиям определенных энергетических классов. Анализируют временные ряды параметра S⁽_мк⁾ построенные для событий внутри предполагаемой очаговой области 6, на предмет выявления периодов заметного понижения параметра S⁽_мк⁾ Для этих периодов очень информативными являются результаты измерений высокочастотного вибрационного поля в качестве критерия предельной энергонасыщенности и прямого краткосрочного предвестника. Эта информация дополняется аномальным поведением флюидных процессов, которые непосредственно связаны с сейсмичностью. Измерения динамики флюидных процессов и использование их при анализе энергонасыщенности локального объема связаны с таким их преимуществом, как отсутствие влияния различных помех, имеющих место при измерениях упругих волновых полей.

Таким образом, период заметного и устойчивого понижения значений S⁽_мк⁾ (по сравнению с фоном) совместно с аномальным поведением вибрационных полей (увеличение его регистрируемых характеристик, например, в два раза) и характеристик флюидной динамики служит объективным критерием критической энергонасыщенности исследуемого объема среды, а резкий рост амплитудной характеристики вибраций горных пород и значительный рост давления и скорости флюидного потока могут служить кратковременным предвестником сильного землетрясения.

Соответствующий изобретению способ контроля землетрясений позволит выявлять период критической энергонасыщенности в исследуемом локальном объеме среды (очаговую область) по временным рядам для параметра S⁽_мк⁾ построенным для сейсмических событий определенного энергетического класса K, зарегистрированных в диапазоне частот 0,5 40 Гц. Измерения высокочастотного вибрационного поля в диапазоне 100 2000 Гц совместно с мониторингом вариации флюидной динамики выявляют краткосрочные предвестники достаточно сильных сейсмических событий, а также дополнительно оконтуривают области с критической энергонасыщенностью среды, т. е. очаговые области. В частности, выявление областей с критической энергонасыщенностью позволяет предпринять реальные шаги по управлению перераспределением избыточной упругой энергии в геофизической среде. Основным преимуществом предлагаемого способа контроля землетрясений является возможность выявления очаговой области сильного землетрясения по проявлениям более слабых сейсмических событий, которые фактически и формируют эту очаговую область. Способ контроля землетрясений, включающий в себя совокупность операций анализа сейсмического процесса, соответствующую изобретению, позволяет избежать наблюдаемого на практике эффекта "размывания предвестников" по мере увеличения наблюдательных пунктов. Обеспечиваемые заявленным способом результаты создают объективную предпосылку контроля сильных землетрясений, исходя из предложенной общей физической модели сейсмического процесса.

Формула изобретения

1. Способ контроля землетрясений, включающий регистрацию сейсмических волн, соответствующих сейсмическим событиям определенных энергетических классов, определение для каждого энергетического класса параметра S⁽_мк⁾ = N_KlnN/N_K, где N_K число сейсмических событий определенного энергетического класса К; N общее число наблюдаемых сейсмических событий, и построение временных рядов параметра S⁽_мк⁾ за выбранный временной интервал наблюдений для каждого энергетического класса, отличающийся тем, что предварительно определяют на основе априорных данных предполагаемую очаговую область как район повышенной сейсмической активности с проявлением эффектов группируемости и миграции сейсмических событий, осуществляют регистрацию сейсмических событий с их дифференциацией по соответствующим энергетическим классам, в дискретных точках предполагаемой очаговой области, число которых выбирают из условия лоцирования эпицентра соответствующего сейсмического события, измеряют в указанной области вибрации горных пород в диапазоне звуковых частот, а также скорость потока флюидов и вариации флюидного давления, по построенным временным рядам параметра S⁽_мк⁾ для сейсмических событий различных энергетических классов, возникших в исследуемой очаговой области, выявляют области с пониженными по сравнению с фоном значениями указанного параметра, проявляющимися на всех основных регистрируемых энергетических уровнях в рассматриваемом промежутке времени, анализируют на временных интервалах выявленных областей изменение амплитудного уровня вибрационного сигнала и значения скорости потока флюидов и флюидного давления и совместное проявление аномального повышения амплитуды вибрационного сигнала, скорости потока флюидов и флюидного давления принимают в качестве краткосрочного предвестника землетрясения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибрацию горных пород измеряют на поверхности предполагаемой очаговой области и внутри нее в забое скважины в диапазоне частот 100 2000 Гц.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что диапазон измерения, вибрации горных пород делят на четыре поддиапазона измерений 100 500 Гц, 500 1000 Гц, 1000 1500 Гц, 1500 2000 Гц.

4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что скорость потока флюидов и вариации флюидного давления измеряют непрерывно в предполагаемой очаговой области на ее поверхности посредством измерения расхода флюида и вариации давления, в частности на трубе промысловой скважины месторождения углеводородов или скважины, забуренной в глубинные водоносные горизонты.

5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что аномальное поведение отслеживаемых факторов определяют как соответствующее увеличение регистриуемых характеристик вибрационного поля и слабого сейсмического излучения в два раза по сравнению с фоновыми значениями и превышению величин обычных суточных вариаций флюидной динамики.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8