СПОСОБ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ Российский патент 1995 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к сейсмическому методу разведки на преломленных волнах и может быть использовано в нефтяной, угольной и инженерной геофизике, а также при изучении строения коры и верхней мантии Земли.

Известен способ сейсморазведки, при котором регистрация преломленных волн осуществляется на больших расстояниях от источника колебаний в области их выхода в первые вступления, что существенно снижает мешающее воздействие волн-помех и обеспечивает высокую помехоустойчивость приемной установки. Недостатками способа являются сложность применяемой системы наблюдений и погрешность определения параметров среды из-за неучета эффекта проницания волн в подстилающую толщу.

Известен также способ сейсморазведки, предусматривающий размещение сейсмоприемников в группе с учетом длины выделяемой волны, что обеспечивает возможность осуществления дополнительной селекции и прослеживания полезных колебаний в последующих вступлениях. Недостатком способа является его низкая помехоустойчивость, обусловленная малым числом синфазно суммируемых сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сейсморазведки на преломленных волнах, в котором при проведении работ методикой многократных перекрытий регистрируют колебания на удалениях от источника, близких к расстояниям до начальных точек выхода целевой преломленной волны, причем построение элемента границы раздела проводят по совокупности наблюдений при симметричном расположении источников и сейсмоприемников относительно общей глубинной площади, а селекцию преломленной волны осуществляют при суммировании сейсмозаписей с перебором значений граничной скорости, что обеспечивает возможность прослеживания полезных колебаний в последующих вступлениях и применения менее сложных систем наблюдений. Недостаток способа состоит в том, что селекцию полезных колебаний осуществляют без учета длины преломленных волн, что ограничивает области его применения.

Цель изобретения повышение геологической и экономической эффективности и расширение области применения сейсморазведки путем осуществления дополнительной селекции преломленных волн, повышения помехоустойчивости приемной установки и упрощения системы наблюдений многократного прослеживания.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе сейсморазведки, основанном на возбуждении колебаний в заданной точке профиля U((x_n), направленном приеме колебаний из выбранной среды приемной группой, содержащей размещенные с заданным шагом сейсмоприемники, подключенной в фиксированной, расположенной на профиле точке П(х_n) к сейсморегистрирующему каналу, определении и регистрации коррелограммы выходного сигнала приемной группы с заданным эталоном при известных значениях скорости V распространения целевой волны, преобладающей частоты колебаний и углов выхода волны во взаимных точках U(x_n) и П(х_n) системы наблюдений и перемещении системы наблюдений вдоль линии профиля, согласно изобретению, прием осуществляют системой наблюдений, содержащей не менее двух приемных групп, центры которых рас- положены на расстоянии L > где h эхоглубина залегания преломляющей границы в общей средней точке системы наблюдений С(х_с), sini + V_эф/V_гр, V_эф, V_гр скорости распространения волны в подстилающей и покрывающей толщах; ϕ- угол наклона преломляющей границы, при этом каждая приемная группа включает не менее пяти сейсмоприемников, располо- женных с шагом Δl
где знак (+) соответствует условиям распространения волны по падению границы, знак (-) по восстанию, дополнительно устанавливают источники колебаний в точках П(х_n) каждой приемной группы, причем точки U(x_n) и П(х_n) для сопряженных приемных групп располагают на профиле симметрично относительно точки С(х_с), формируют сейсмическое изображение сопрягающего элемента границы путем круговой развертки коррелограммы выходного сигнала приемной группы сейсмоприемников с центром в точке F(x_ci(x_c x_n)tgi) и радиусом R где t время регистрации волны, перемещают систему наблюдений вдоль линии профиля с шагом, кратным полудлине волны.

Преимущество предлагаемого способа сейсморазведки состоит в том, что, благодаря осуществлению дополнительной селекции преломленных волн путем группирования сейсмоприемников с учетом длины выделяемой волны, большому числу синфазно суммируемых сигналов, существенному упрощению системы наблюдений путем прослеживания целевых волн в последующих вступлениях и повышению помехоустойчивости приемной установки за счет использования экспоненциальной функции при весовом суммировании сейсмозаписей в процессе круговой развертки сигналов, обеспечивается существенное повышение геологической и экономической эффективности сейсморазведки и расширение области ее применимости при производстве поисково-разведочных работ.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Схема включает источники 1 колебаний, группируемые сейсмоприемники 2 с шагом 3 и 4 их размещения в группах, расположенных по восстанию и падению границы соответственно, общую точку 5 установки наблюдений, используемой при приеме преломленной волны с критическим углом 6 и углами 7 и 8 выхода в точках регистрации для преломляющей границы 9, наклоненной под углом 10 к горизонту (ось Х) и залегающей на эхоглубине 11 под центром установки наблюдений, причем преломляющая граница разделяет покрывающую 12 и подстилающую 13 толщи исследуемой среды, в которой показаны лучи 14 преломленной волны для сопряженных групп сейсмоприемников и их продолжение 15, а также круговая развертка 16 сигналов преломленной волны с центром 17 в точке F(x_ci(x_c x_n)tgi).

Способ осуществляется следующей последовательностью операций.

Возбуждают и регистрируют упругие колебания при многократном профилировании МПВ в закритической области для целевой границы на расстояниях, близких к расстоянию до начальной точки преломленной волны.

Осуществляют направленный прием и дополнительную селекцию возбужденных колебаний из выбранной области среды путем размещения сейсмоприемников в группах с шагом, рассчитанным с учетом длины волны и направления ее подхода к сейсмоприемникам.

Определяют и регистрируют коррелограммы выходных сигналом групп сейсмоприемников с заданным эталоном при симметричном расположении пикетов источников и сейсморегистрирующих каналов относительно общей средней точки установки наблюдений.

Суммируют сейсмозаписи с использованием весовой экспоненциальной функции в процессе круговой развертки коррелограммы выходных сигналов групп сейсмоприемников для повышения помехоустойчивости приемной системы.

Перемещают установку наблюдений по линии профиля с шагом, равным или кратным полудлине преломленной волны, для прослеживания и определения пространственного положения преломляющей границы в исследуемой среде.

Реализация способа может быть осуществлена следующим образом.

Исследуемая среда образована двумя толщами, разделенными плоской наклоненной под углом ϕ= 20^о к линии профиля (ось Ох) границей раздела. Скорость волны в покрывающей толще V₁ 2 км/с. Скорость волны в подстилающей толще V₂ 5 км/с. Эхоглубина залегания границы в начале координат (пикет первого источника) h 6 км. Граница может быть описана уравнением Zcos20^o xsin20^o 6. Длина волны в покрывающей толще λ= 0,04 км. Величина критического угла i 24^о. Расстояние от первого источника до начальной точки преломленной волны по падению границы равно Z6,70 км.

Величина шага сейсмоприемников в группе (n 5) по падению преломляющей границы равна Δl_пад 0,058 км, по восстанию Δl_вос 0,64 км. Расстояние источник-центр группы сейсмоприемников равно 15 км. Шаг перемещения установки наблюдений составлял 1 км. Отработаны три позиции установки на профиле.

Соответственно центры круговых разверток находились в точках с координатами X_F1= 7,5 км; X_F2= 8,5 км; X_F3 9,5 км; Z_F1 Z_F2 Z_F3 3,27 км. Радиусы разверток составляли величины R₁ 11,64 км; R₂ 11,98 км; R₃ 12,32 км. Времена регистрации преломленной волны для указанных позиций установки наблюдений были равны t₁ 10,67 с; t₂ 10,98 c и t₃ 11,30 c.

Используя формулы
X_m= cos²ϕ- tgisinϕcosϕ-hsinϕ
Z_m= hcosϕ+ sinϕcosϕ- tgisin²ϕ (где r и s координаты источника и центра группы СП) находят координаты точек среды М₁, М₂, М₃, в которых суммируются выходные сигналы групп сейсмоприемников X_m1= 3,52 км; Z_m1 7,67 км; X_m2 4,40 км; Z_m2 3,52 км; X_m3 5,28 км; Z_m3 8,31 км. Указанные значения координат удовлетворяют уравнению преломляющей границы.

Таким образом, направленный прием упругих колебаний с учетом длины выделяемой волны и угла выхода сейсмической энергии в сочетании с многократным весовым суммированием выходных сигналов при круговой развертке сейсмозаписей преломленной волны обеспечивают существенное повышение помехоустойчивости приемной установки и создают необходимые условия для надежного выделения и прослеживания целевой волны в зонах интерференции при существенном упрощении и удешевлении сейсморазведочных работ МПВ.

Промышленное применение способа возможно при решении поисково-разведочных задач нефтяной, угольной и инженерной геофизики.

Использование: сейсмический метод разведки месторождений полезных ископаемых и изучение строения земной коры. Сущность изобретения: осуществляют направленный прием колебаний из выбранной области среды с учетом длины волны и многократное весовое суммирование сейсмозаписей при круговой развертке коррелограмм выходных сигналов групп сейсмоприемников. 1 ил.

СПОСОБ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ, включающий возбуждение колебаний источниками в заданной точке V (X_u) профиля, направленный прием колебаний из выбранной среды приемной группой, содержащей размещенные с заданным шагом сейсмоприемники и подключенной в фиксированной расположенной на профиле точке П (x_п) к сейсморегистрирующему каналу, определение и регистрация коррелограммы выходного сигнала приемной группы с заданным эталоном при известных значениях скорости V распространения целевой волны, преобладающей частоте колебаний и углов выхода волн во взаимных точках V(x_u) и П(x_п) системы наблюдений и перемещение системы наблюдений вдоль линии профиля, отличающийся тем, что прием осуществляют системой наблюдений, содержащей не менее двух приемных групп, центры которых расположены на расстоянии

h эхо -глубина залегания преломляющей границы в общей средней границы в общей средней точке системы наблюдения C(x_c);
Sini V_эф / V_гр, где V_эф, V_гр скорости распространения волны в подстилающей и покрывающей толщах;
ϕ угол наклона преломляющей границы,
при этом каждая приемная группа включает не менее пяти сейсмоприемников, расположенных с шагом

где знак "+" соответствует условиям распространения волны по падению границы;
знак "-" то же по восстанию границы,
дополнительно устанавливают источники колебаний в точках П(x_п) каждой приемной группы, при этом точки V (x_u) и П(x_п) для сопряженных приемных групп располагают на профиле симметрично относительно точки C(x_c), формируют сейсмическое изображение относительно точки C(x_c), формируют сейсмическое изображение сопрягающего элемента границы путем круговой развертки коррелограммы выходного сигнала приемной группы с центром в точке
F(x_ci (x_e x_u) tg i)
и радиусом

где t время регистрации волны,
перемещают систему наблюдений вдоль линий профиля с шагом, кратным полудлине волны.