СПОСОБ ВЫСОКОРАЗРЕШАЮЩЕЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ И ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК G01V1/00 G01V1/02 

Изобретение относится к геофизике, к наземным сейсмическим методам разведки полезных ископаемых, в частности нефти, газа и угля, и предназначено для получения сейсмической записи наибольшего разрешения, с помощью которой можно более детально изучить строение геологической среды.

Известны методы высокоразрешающей сейсмической разведки на суше с помощью различных видов источников сейсмических сигналов (СС) [1, 2, 5, 6], в основном взрывчатых материалов (ВМ). Например, в способе [2] на исследуемой площади используется метод высокоразрещающей сейсмической разведки - метод общей глубинной точки (МОГТ) - с использованием взрывов зарядов. При этом в [2] по имеющимся геологогеофизическим данным определяют условия залегания пород в зоне и ниже зоны малых скоростей (ЗМС), проводят предварительные сейсморазведочные исследования (ПСИ) для выбора оптимальных условий возбуждения и приема СС и при выбранных условиях проводят основные сейсморазведочные работы (ОСР). Недостаткам известного способа [2] является технологическая трудоемкость, этот способ [2], как и другие аналоги [5, 6], обладает недостаточной разрешенностью полученных записей ^1-14 (см. примечания в конце описания).

Наиболее близким способом к предложенному техническому решению, принятым за прототип, является способ [1] высокоразрешающей сейсмической разведки МОГТ. Однако основным недостатком способа [1] является использование ВМ в качестве источника СС, следовательно, ему присущи все недостатки взрывных методов возбуждения СС [5]: высокая трудоемкость и повышенная опасность работ, недостаточная производительность и низкая экологичность.

Исследования показывают, что известная технология [1] высокоразрешающей сейсморазведки МОГТ может быть наиболее эффективной при использовании невзрывных источников, а именно пневмоисточников СС специального назначения. Основной трудностью при разработке специальных скважинных источников СС, включая скважинный пневмоисточник СС (ПСС), является создание адекватной (возможно максимальной) интенсивности СС при заданной конфигурации ПСС, обусловленной геометрической формой скважины, а также обеспечение высокой синхронизации работы ПСС)².

Известны разработанные в последнее время ПСС [3, 4, 7], имеющие улучшенные технические характеристики. ПСС [4] содержит размещенные в корпусе электропневмоклапан, линию ввода сжатого воздуха, подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, оснащенным поршнями, подвижный цилиндр и корпус, образующий одну или несколько управляющих камер и, по крайней мере, одну рабочую камеру. При этом подрывной канал, как правило, имеет длину, почти соразмерную длине корпуса ПСС (импульс на подрыв передается к рабочей камере, расположенной в нижней части корпуса), что препятствует адекватной синхронизации последовательности взрывов, выхлопные окна в устройстве [4] выполнены в виде отдельных отверстий малого диаметра (в виде перфорированных отверстий на диске), что не позволяет увеличить интенсивность сигнала при заданном объеме камеры.

Для эффективного способа высокоразрешающей сейсморазведки МОГТ наиболее приемлемым следует считать совмещение технологии [1] с адекватным использованием специализированного ПСС, совокупность которых устраняет недостатки использования ВМ и усиливает достоинства способа [1].

За прототипы технических объектов, объединенных единой целью, - обеспечение высокого разрешения сейсморазведки при устранении недостатков использования ВМ, - приняты известный способ [1] и устройство [3], совокупность признаков которых при адекватной рациональной технологии является базой для построения предлагаемого технического решения.

Известный способ [1], принятый за прототип, включает возбуждение широкополосных СС, прием и регистрацию информационных СС (ИСС) установкой сейсмоприемников и/или акселерометров (УСА) на исследуемой площади, последующую обработку и анализ (ОА) полученных сейсмограмм, при котором сейсморазведку МОГТ проводят в два этапа: ПСИ и OСP. ПСИ проводят на исследуемой площади перед проведением ОСР для выбора оптимальных условий возбуждения и приема СС в зоне и ниже зоны ЗМС. На этапе ПСИ определяют параметры излучателя СС, обеспечивающие при возбуждении формирование ИСС с минимально возможной длиной полезной волны (ПВ) и оптимальной интенсивностью, достаточной для выделения ПВ на фоне нерегулярных волн-помех, путем использования в скважинах излучателя СС из зарядов ВМ с изменяемой интенсивностью СС на начальной глубине под ЗМС, равной Z₀ = (0,125 ... 0,250) λ, , где Z₀ - начальная глубина излучателя из ВМ под ЗМС; λ - преобладающее значение кажущейся длины ПВ.

В результате ОА ПСИ путем взрывов ВМ определяют значения оптимальной интенсивности СС, а также глубину погружения излучателя СС ниже ЗМС, обеспечивающие наибольшую стабильность формы ИСС с минимально возможной длиной ПВ и выделение ИСС на фоне нерегулярных волн-помех. Затем проводят этап ОСП путем взрывов ВМ и возбуждения СС предварительно заданной в результате этапа ПСИ интенсивности, осуществляемых взрывами ВМ в одной или нескольких скважинах на удалениях 0,5-3,0 м от Z₀, регистрации с помощью УСА и последующих ОА полученных при ОСР сейсмограмм.

Известный источник СС [3] для реализации способа высокоразрешающей сейсмической разведки МОГТ, выполненный в виде скважинного широкополосного ПСС, содержит корпус, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом и подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, а подвижный цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру с выхлопным окном.

Однако известный способ [1] имеет недостаточную экологичность и повышенную опасность, поскольку возбуждение СС проводится зарядами ВМ, использование которых недостаточно производительно, дорого, а в ряде случаев не может быть использовано в определенных геологических формациях [5].

Известный ПСС [3], как и другие аналоги (см., например, [4]), не обеспечивает потенциальной интенсивности СС при заданных запасенных объемах сжатого воздуха в рабочей камере, которая принципиально может быть достигнута лишь при достаточно больших (по суммарной площади) выхлопных окнах. Потери энергии при перетоках воздуха в относительно малых отверстиях снижают эффективность и КПД пневмовзрыва. Кроме того, в источнике [3] длина подрывного канала не является минимальной, что увеличивает время срабатывания и не обеспечивает потенциально возможной синхронизации пневмовзрывов.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании такого способа высокоточной сейсмической разведки, который сохранил бы все достоинства способа - прототипа [1], устранив недостатки применения взрывов ВМ, и позволил бы реализовать эффективный высокоразрешающий способ МОГТ с использованием специальной конструкции скважинного ПСС, устраняющего, в свою очередь, недостатки известных устройств такого типа, включая прототип [3].

Основной технический результат предложенных способа и устройства, объединенных единой целью, - обеспечение высокого разрешения и детальности способа сейсморазведки МОГТ в пространственно-временной области за счет применения широкополосного СС при его достаточно равномерном амплитудном спектре)³ в синергии с использованием оптимальных условий измерений и адекватных значений параметров пневмоисточников СС. Кроме того, устраняя недостатки применения ВМ, предлагаемый ПСС обеспечивает совокупный эффект конструктивного выполнения ПСС [3] и преимуществ способа [1].

Технический результат в способе высокоразрешающей сейсмической разведки методом МОГТ достигается следующим образом.

Способ включает возбуждение широкополосных CС, прием и регистрацию ИСС на исследуемой площади с помощью УСА, последующую обработку и анализ (ОА) полученных сейсмограмм, при котором сейсморазведку МОГТ проводят в два этапа: ПСИ и OСP. ПСИ проводят на исследуемой площади перед OСP для выбора оптимальных условий возбуждения и приема СС в зоне и ниже зоны ЗМС, причем при ПСИ определяют параметры излучателя СС, обеспечивающие при возбуждении формирование ИСС с минимально возможной длиной ПВ и оптимальной интенсивностью, достаточной для выделения ПВ на фоне нерегулярных волн-помех, путем использования в скважинах излучателя СС с изменяемой интенсивностью СС на начальной глубине Z₀ под ЗМС, равной
Z₀ = (0,125 ... 0,250) λ, (1)
где λ - преобладающее значение кажущейся длины ПВ. В результате ОА при ПСИ путем взрывов, осуществляемых излучателем СС, определяют значения оптимальной интенсивности СС, а также глубину погружения излучателя СС ниже ЗМС, обеспечивающие наибольшую стабильность формы ИСС с минимально возможной длиной ПВ и выделение ИСС на фоне нерегулярных волн-помех. Затем проводят этап ОСР путем взрывов и возбуждения СС предварительно выбранной в результате ПСИ интенсивности, осуществляемых излучателем СС в одной или нескольких скважинах на удалениях 0,5-3,0 м от Z₀, регистрации ИСС с помощью УСА и последующих ОА полученных при ОСР сейсмограмм.

Отличительными особенностями способа является то, что в качестве излучателя СС в скважинах на этапах ПСИ и ОСР используют широкополосный ПСС с изменяемой интенсивностью СС, причем на этапе ПСИ для определения оптимального значения интенсивности ее изменяют в соответствии с выражением
I c • n • V, (2)
где I - интенсивность СС;
V - рабочий объем пневмокамеры ПСС;
c - коэффициент пропорциональности, определяемый соотношением и размерностью интенсивности I и рабочего объема V пневмокамеры ПСС;
n = 1,2,...,K; К = 10-20)⁴,
а на этапе ОСП применяют определенное на этапе ПСИ оптимальное значение интенсивности путем использования ПСС с соответствующим рабочим объемом пневмокамеры.

Кроме того, способ отличается тем, что интенсивность СС изменяют путем последовательной смены пневмокамер ПСС разных рабочих объемов n • V.

При этом на этапе ОСР максимальное расстояние взрыв-прибор X_max)⁵ выбирают из соотношения

где Z - глубина до целевого отражающего горизонта;
N = f₁/f₂ - коэффициент увеличения преобладающей частоты ИСС;
f₁ - преобладающая частота при высокоразрешающей сейсморазведке;
f₂ - преобладающая частота при среднечастотной сейсморазведке.

Расстояние ΔX между центрами группы сейсмоприемников УСА, которое не должно превышать волновое число Найквиста, выбирают из соотношения
ΔX ≅ λ_min/2 ≅ π/χ, (4)
где χ - волновое число Найквиста;
λ_min - минимальная длина волны ИСС)₆.

Запись зарегистрированного СС осуществляют при ОА с шагом квантования Δt, выбираемым из соотношения
Δt < 1/f_max, (5)
где f_max - максимальная ширина спектра ПВ)⁷.

При уточнении глубины Δh погружения ПСС в скважину на этапе ПСИ форму прямой волны контролируют по записи одиночного cейcмоприемника, погруженную в соседнюю с ПСС скважину на глубину, определяемую из условия
Δh ≥ h_змс+λ, (6)
где h_змс - мощность ЗМС;
λ - преобладающее значение кажущейся длины ПВ)⁸.

Технический результат источника сейсмических сигналов для реализации способа высокоразрешающей сейсмической разведки МОГТ в соответствии с предложенной технологией достигается следующим образом.

Источник СС выполнен в виде скважинного широкополосного ППС и содержит корпус, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом и подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, а подвижный цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру с выхлопным окном.

Отличие ППС заключается в том, что выхлопное окно в ППС выполнено в виде кольцевого отверстия, подрывной канал размещен в верхней части корпуса над управляющей камерой, а верхняя часть корпуса снабжена кожухом-чехлом, имеющим кольцевое окно, совмещенное с кольцевым выхлопным отверстием рабочей камеры, причем рабочая камера ПСС выполнена сменной с возможностью изменения ее объема V_n в соответствии с выражением
V_n = V₀ • n, (7)
где V₀ - минимальный рабочий объем пневмокамеры ПСС;
n = 1.2,..., К ; K = 10-20
При этом значение минимального объема V₀ рабочей пневмокамеры ППС составляет 0,2-0,5 дм³.

В конкретном случае выполнения диаметр корпуса ППС составляет 60-120 мм.

Фиг. 1 иллюстрирует общую схему выполнения способа, на фиг. 2 приведена конструктивная схема ППС в части основных функциональных узлов.

При реализации предложенного способа используется технология (фиг. 1) излучения СС ПСС 1, прием СС УСА 2, регистрация блоком БР и ОА блоком БОА 4. ПСС 1 (фиг. 2) содержит корпус 5, электропневмоклапан 6, линию 7 сжатого воздуха, подрывной канал 8, подвижный цилиндр 9, шток 10, управляющую камеру 11, кольцеобразное выхлопное окно 13 и чехол-кожух 14.

Способ осуществляется следующим образом)⁹.

Перед началом ПСИ и ОСР изучают геофизические характеристики исследуемой площади (по данным технического нивелирования, микросейсмокаротажа с привлечением, по возможности, данных радиоактивного и электрического каротажа) и прослеживают условия залегания пород в зоне и ниже ЗМС. По этим данным определяют начальную глубину заложения излучателя СС под ЗМС, которая должна быть глубже подошвы ЗМС на величину, определяемую выражением (1). В этом случае длительность ИСС будет наименьшей. Затем проводят ПСИ, направленные на выбор параметров ПСС 1 и оптимальной глубины взрыва. Для этого на начальной глубине осуществляют серию взрывов с нарастающей интенсивностью ОС в соответствии с выражением (2)¹⁰. Прием ИСС осуществляют УСА 2, а регистрацию - БРЗ. В результате ОА в БОА 4 полученных записей выбирают наименьшие (минимизированные) по интенсивности (энергии) параметры ПСС 1, в результате чего ПСС 1 (с оптимальными значениями К_опт, V_опт и I_опт, определяемыми в соответствии с (7)) обеспечивает формирование ИСС с минимально возможной длиной ПВ и с интенсивностью I_опт, достаточной для выделения полученных волн на фоне нерегулярных помех. После подбора параметров ПСС 1 по формуле (7) уточняют глубину его погружения ниже ЗМС путем зондирования взрывной скважины на небольших удалениях ± (0,5 - 3,0) м от начальной глубины. С использованием УСА 2 и БРЗ регистрируют ИСС и по результатам обработки в БОА 4 с учетом указанных выше условий определяют глубину погружения ПСС 1. При этом следует учитывать также, что форма прямой волны должна быть наиболее простой и близкой к форме минимально-фазового сигнала. При необходимости форму импульса прямой волны контролируют по записи одиночного сейсмоприемника, помещенного в соседнюю с взрывной скважину на глубину в соответствии с выражением (6). При сложном строении верхней части разреза и изменяющихся поверхностных условиях ПСИ повторяют в нескольких характерных точках профиля или площади сейсморазведочных работ.

На этапе ОСР используют, с одной стороны, известные, например, в среднечастотной сейсморазведке МОГТ подходы интерференционных сигналов [5, 6]. Однако, с другой стороны, учитывая, что на вход БРЗ поступает широкополосный сигнал, известная методика формирования интерференционных регистрирующих систем дополнена следующими необходимыми условиями:
- максимальное удаление взрыв-прибор определяют из условия (3)¹¹;
- расстояние между центрами групп сейсмоприемников в интерференционных регистрирующих системах не должно превышать волновое число Найквиста и определяется из соотношения (4)¹²;
- запись сейсмической информации в БР3 осуществляют с шагом квантования, определяемым соотношением (5))¹³.

Источник ПСС 1 работает следующим образом.

Сжатый воздух по линии 7 поступает в управляющую камеру 12. Наполнение сжатым воздухом ПСС 1 заканчивается при достижении давления заданного уровня в пневмокамере с объемом, определяемым выражением (7), и прекращении перетока воздуха между камерами 11 и 12. ПСС готов к работе. Аналогично работе устройств [3, 4] по управляющему сигналу электропневмоклапан 6 через подрывной канал 8 воздействует на клапан, который открывается, и подвижный цилиндр 9 открывает выхлопное окно 13, через которое происходит выхлоп воздуха из камер 11 и 12. Шток 10 служит для жесткого скрепления рабочей камеры 12 с с верхней частью корпуса 5 ПСС 1, закрытой чехлом-кожухом 14 и отдаленной от камеры 12 кольцевым окном, совмещенным с кольцевым выхлопным отверстием 13 рабочей камеры 12. Чехол-кожух 14 выполняет грязезащитные функции рабочей части корпуса 5. После выхлопа подвижный цилиндр 9 возвращается в исходное положение и процесс повторяется. Рабочая камера 12 ПСС 1 выполнена сменной с возможностью изменения ее объема в соответствии с выражением (7) для определения значений K_опт, V_опт, I_опт в соответствии с описанным выше способом, причем значение минимального объема V₀ рабочей пнемокамеры 12 составляет от 0,2 до 0,5 дм³. Для скважинного ПСС 1 диаметр корпуса 5 составляет 60-120 мм.

За счет того, что выхлопное окно 13 выполнено в виде кольцевого отверстия, имеющего площадь, большую, чем суммарная площадь всех малых отверстий прототипа [3] при заданном объеме сжатого воздуха, увеличивается интенсивность СС, а вследствие того, что длина подрывного канала 8 выполнена минимально короткой (путь подрывного воздуха минимален), уменьшается время срабатывания ПСС 1, повышается стабильность синхронизации и надежность ПСС.

Приведем пример определения минимальной интенсивности излучения сигналов ПСС)¹⁴.

Начальная глубина излучателя расположена ниже подошвы ЗМС на 0,125 λ, где λ - преобладающая длина ПВ. Мощность ЗМС в точке проведения эксперимента равна 14 м, а λ = 1/f • V_c = 1/80 Гц • 2500 н/с ≈ 31 м.

Тогда начальная глубина определяется величиной 18 м. Исходим из предположения, что минимальная интенсивность ПСС соответствует мощности ПСС, эквивалентной взрыву ВМ массой 50 г, и определяем из выражения (7) объем необходимой рабочей камеры, учитывая соотношение (2). В случае недостаточной мощности одного воздействия ПСС проводят накапливание информации [6]. Оптимальная глубина погружения ПСС в скважину корректируется путем равномерного (с шагом 1 м) воздействия излучателем ПСС в интервале 15-21 м. В результате опыта определяем искомую величину, равную 18 м. Пусть f₁ = 80 Гц и f₂ = 30 Гц, тогда N = 2, 6, а максимальное расстояние взрыв-прибор для глубины 2 км составит (в соответствии с (3) 1,13 км. Преобладающая длина волны ИСС при V_c= 2500 м/с составит λ₁ = 1/80 Гц • V_с = 31 м. Расстояние между центрами групп ΔX определяется из соотношения: ΔX ≅ λ/2 ≅ 15 м, поэтому база группирования сейсмоприемников УСА не должна превышать 4 м. Шаг квантования для максимального сигнала в соответствии с (6) и f_max = 250 Гц равен: Δ t ≅ 1/f_max ≅ 1 мс.

Глубина погружения контрольного сейсмоприемника для выбора параметров возбуждения СС при преобладающем значении кажущейся длины ПВ λ₁ = 31 м составит в соответствии с (6) 45 м.

Видно, что предложенный способ обеспечивает высокое разрешение, сохраняя все достоинства прототипа [1], и в то же время устраняет недостатки применения взрывов ВМ путем эквивалентной замены ВМ на ПСС.

Таким образом, предложенный способ и ПСС для его реализации позволяют получить синергию технических результатов при высокоточной сейсмической разведке c использованием невзрывных источников сейсмических сигналов специальной конструкции. При этом расчеты, подтвержденные натурными испытаниями, показывают, что предложенная конструкция ПСС со сменной рабочей камерой (при замене на камеру требуемого рабочего объема) позволяет повысить интенсивность СС по сравнению с прототипом [3] на 20-30%, при этом относительная синхронизация повышается на 10-20% при практически постоянном времени срабатывания от взрыва к взрыву ПСС.

Опытная эксплуатация способа со специальной конструкцией ПСС, проведенная в 1999-2000 гг. в Краснодарском крае, подтвердила адекватность предложенных технических решений требованиям корректной и точной сейсморазведки высокого разрешения и детальности на углеводороды.

Примечания
Примечания даны в качестве дополнительного материала для экспертизы и не составляют обязательной составной части описания (могут быть исключены при публикации).

1. Трудоемкость способа [2] обусловлена сложностью: возбуждение сейсмических сигналов проводится двумя типами источников (зарядов ВМ и электроискровым источником), а также многоэтажностью метода.

2. Повышение интенсивности СС путем группирования источников, в ряде случаев, недостаточно эффективно, причем в таких ПСС усложняется процесс синхронизации [6].

3. Способ и устройство создают условия для формирования и использования широкополосного СС, ширина спектра которого составляет 10-300 (500) Гц при достаточно равномерном амплитудном спектре (т.е. без явно резонансных частот). Сигнал с такими амплитудно-частотными характеристиками обладает малой длительностью и обеспечивает высокое разрешение сейсмической записи в пространственно-временной области.

4. Эмпирическая формула (2) и другие количественные параметры изобретения получены путем пересчета характеристик ВМ, использованных в [1] на характеристики скважинного пневмоисточника. Так, использование в [1] одиночных зарядов с нарастающим тротиловым эквивалентом ВМ от 20 до 1000 г соответствует выражению (2) при V₀ = 0,2 дм³. Эквивалентность характеристик зарядов ВМ [1] характеристикам предложенного ПCС подтверждена полевыми испытаниями сейсмоустановки, созданной на базе предложенного изобретения в 1999 г.

Конкретный тип и характеристики ПСС определяют на этапе ПСИ в конкретных геологических условиях исследуемой площади.

5. Подробно технология определения расстояния взрыв-прибор описана, например, в [5, 6].

6. Способы образования группы сейсмоприемников и УСА приведены в [6], см. также примеч. 4.

7. От выбора оптимального шага квантования зависит разрешение (и детальность) сейсморазведки (подробнее см. [5]).

8. См. примеч.4. При этом п.п. 3-5 ф-лы изобретения отражают все преимущества способа-прототипа [1] перед другими аналогами, и база групп сейcмоприемников сводится к минимуму, т.е. расстояние между сейсмоприемниками не должно превышать 1/8 волны с минимальным периодом колебаний в целях сохранения высокочастотных составляющих спектра СС (см. подробнее [1, 5, 6].

9. Осуществление способа описано кратко, поскольку в основном соответствует [1] с эквивалентной заменой ВМ на экологически чистый, безопасный, несложный и недорогой ПСС специальной конструкции.

10. Что соответствует по [1] тротиловым эквивалентам от 20 до 1000 г или от 1 до 20 детонаторов.

11. Расстояние взрыв-прибор в изобретении меньше соответствующих расстояний взрыв-прибор, используемых при проведении сейсморазведки МОГТ по известным технологиям (например, [2, 5, 6] в 1 раз. Уменьшение расстояния взрыв-прибор стало возможным, потому что при уменьшении длительности СС, характерного для предложенного способа высокоразрешающей сейсмической разведки, возрастает эффективность системы МОГТ при подавлении кратных волн. Следовательно, необходимая степень ослабления кратных волн может быть достигнута при меньших X_max. Уменьшение расстояния взрыв-прибор дает возможность снизить эффект поглощения горными породами высокочастотных составляющих спектра за счет уменьшения пути пробега отраженных волн к дальним от пункта возбуждения регистрирующим каналам БРЗ, эффект рефракции на этих же удалениях и рассеяние на неоднородностях горных пород и тем самым повысить эффективность суммирования по ОГТ [6].

12. Условия (14) необходимы для уменьшения помех с зеркальной пространственной частотой от низко- и среднескоростных волн-помех. В целях сохранения высокочастотных составляющих полезного сигнала база группирования приборов не должна превышать 1/8 длины λ_min.
В качестве приемников СС могут быть использованы, например, электродинамические сейсмоприемники типа CB-10, CB-20, GS-20 DX [6].

13. В качестве БР3 могут использоваться цифровые сейсморазведочные станции (типа "Прогресс-96" или др.).

14. Проведен соответствующий пример согласно [1].

Источники информации
I. Прототип и аналог:
1. Пат. РФ N 2107310, МПК G 01 V 1/00, 1/13, опубл.: Б.и., 1998, N 8, с. 473-474 (прототип способа).

2. А. с. СССР N 1305615, МКИ G 01 V 1/00, опубл.: Б.и.. 1987, N 15, с. 185 (аналог способа).

3. Пат. РФ N 2046372, МПК G 01 V 1/02, 1/04, опубл.: Б. и., 1995, N 29, с.251 (прототип источника СС).

4. Пат. РФ N 2110813, МПК G 01 V 1/02, 1/38, опубл.: Б.и., 1998, N 13, с.374 (аналог источника СС).

II. Дополнительные источники по уровню техники:
5. Уотерс К. Отражательная сейсмология. -М.: Мир, 1981, с.423-433.

6. Сейсморазведка: Справочник геофизика. -М.: Недра, 1981. - 464 с.(с. 190-195, 210-213, 224-226).

7. Пат. РФ N 2034310, МПК G 01 V 1/02, 1/04, опубл.: Б.И., 1995, с.112.

Принятые сокращения
МОГТ - метод общей глубинной точки,
СС - сейсмический сигнал,
ИСС - информационный сейсмический сигнал, УСА - установка сейсмоприемников и/или акселерометров,
ОА - обработка и анализ,
ПСИ - предварительные сейсмические исследования,
OСP - основные профильные сейсморазведочные работы,
ЗМС - зона малых скоростей,
ПВ - полезная волна,
ПСС - пневмоисточник сейсмических сигналов,
ВМ - взрывчатые материалы.

Использование: наземные скважинные сейсмические методы сейсмической разведки. Сущность изобретения: создание способа высокоточной сейсмической разведки с устранением недостатков применения взрывчатых материалов путем использования специальной конструкции скважинного пневматического источника сейсмических сигналов и определения на предварительном этапе исследований глубины погружения и оптимального значения интенсивности пневмовзрывов. Сущность устройства для реализации способа: создание специального конструктивного выполнения пневмоисточника для достижения потенциально возможного значения мощности воздействия. Технический результат: обеспечение высокого разрешения сейсморазведки МОГТ с помощью широкополосного сигнала в синергии с использованием оптимальных условий измерений и адекватных значений параметров пневмоисточников сейсмических сигналов. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ высокоразрешающей сейсмической разведки методом общей глубинной точки (МОГТ), включающий возбуждение широкополосных сейсмических сигналов (СС), прием и регистрацию информационных СС (ИСС) установкой сейсмоприемников и/или акселерометров (УСА) на исследуемой площади, последующую обработку и анализ (ОА) полученных сеймограмм, при котором сейсморазведку МОГТ проводят в два этапа: предварительные сейсморазведочные исследования (ПСИ) и основные профильные сейсморазведочные работы (ОСР), ПСИ проводят на исследуемой площади перед проведением ОСР для выбора оптимальных условий возбуждения и приема СС в зоне и ниже зоны малых скоростей (ЗСМ), причем на этапе ПСИ определяют параметры излучателя СС, обеспечивающие при возбуждении формирование ИСС с минимально возможной длиной полезной волны (ПВ) и оптимальной интенсивностью, достаточной для выделения ПВ на фоне нерегулярных волн-помех, путем использования в скважинах излучателя СС с изменяемой интенсивностью СС на начальной глубине под ЗМС, равной Z₀ = (0,125 - 0,250)λ, где Z₀ - начальная глубина излучателя СС под ЗМС; λ - преобладающее значение кажущейся длины ПВ, в результате ОА ПСИ путем взрывов, осуществляемых излучателем СС, определяют значения оптимальной интенсивности СС, а также глубину погружения излучателя СС ниже ЗМС, обеспечивающие наибольшую стабильность формы ИСС с минимально возможной длиной ПВ и выделение ИСС на фоне нерегулярных волн-помех, а затем проводят этап ОСР путем взрывов и возбуждения СС предварительно выбранной в результате этапа ПСИ интенсивности, осуществляемых излучателем СС в одной или нескольких скважинах на удалениях 0,5 - 3,0 м от Z₀, регистрации ИСС с помощью УСА и последующих ОА полученных при ОСР сейсмограмм, отличающийся тем, что в качестве излучателя СС в скважинах на этапах ПСИ и ОСР используют широкополосный пневмоисточник СС, причем на этапе ПСИ для определения оптимального значения интенсивности ее изменяют в соответствии с выражением I c • n • V, где I - интенсивность СС; V - рабочий объем пневмокамеры ПСС; с - коэффициент пропорциональности, определяемый соотношением и размерностью интенсивности I и рабочего объема V пневмокамеры ПСС; n = 1, 2, ..., к; к = 10 - 20, а на этапе ОСР применяют определенное на этапе ПСИ оптимальное значение интенсивности путем использования ПСС с соответствующим рабочим объемом пневмокамеры. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность ОС изменяют путем последовательной смены пневмокамер ПСС разных рабочих объемов. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе ОСР максимальное расстояние взрыв-прибор X_max выбирают из соотношения

где Z - глубина до целевого отражающего горизонта;
N = f₁/f₂ - коэффициент увеличения преобладающей частоты ИСС;
f₁ - преобладающая частота при высокоразрешающей сейсморазведке;
f₂ - преобладающая частота при среднечастотной сейсморазведке. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расстояние ΔX между центрами групп сейсмоприемников УСА, которое не должно превышать волновое число Найквиста, выбирают из соотношения
ΔX ≅ λ_min/2 ≅ π/χ,
где χ - волновое число Найквиста;
λ_min - минимальная длина волны ИСС. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что запись зарегистрированного СС осуществляют при ОА с шагом квантования Δt, выбираемым из соотношения Δt ≅ 1/f_max, где f_max - максимальная ширина спектра ПВ. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при уточнении глубины Δh погружения ПСС в скважину на этапе ПСИ форму прямой волны контролируют по записи одиночного сейсмоприемника, погруженного в соседнюю с ПСС скважину на глубину, определяемую из условия Δh ≥ h_знс+λ, где h_знс - мощность ЗМС; λ - преобладающее значение кажущейся длины ПВ. 7. Источник сейсмических сигналов для реализации способа высокоразрешающей сейсмической разведки МОГТ по пп.1 - 6, выполненный в виде скважинного широкополосного пневмоисточника сейсмических сигналов (ППС) и содержащий корпус, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом и подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, а подвижный цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру с выхлопным окном, отличающийся тем, что выхлопное окно в ПСС выполнено в виде кольцевого отверстия, подрывной канал размещен в верхней части корпуса над управляющей камерой, а верхняя часть корпуса снабжена кожухом-чехлом, имеющим кольцевое окно, совмещенное с кольцевым выхлопным отверстием рабочем камеры, причем рабочая камера ПСС выполнена сменной с возможностью изменения ее объема V_n в соответствии с выражением V_n = V_о • n, где V_о - минимальный рабочий объем пневмокамеры ПСС; n = 1, 2, ..., к; к = 10 - 20. 8. Источник СС по п.7, отличающийся тем, что значение минимального объема V рабочей пневмокамеры ПСС составляет 0,2 - 0,5 дм³. 9. Источник СС по п.7, отличающийся тем, что диаметр корпуса составляет 60 - 120 мм.