СПОСОБ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ Российский патент 2006 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано для картирования глубинных неоднородностей Земли, для поиска рудных месторождений и месторождений нефти и газа, для оценки промышленных запасов нефтегазовых месторождений, для оптимального подбора мест бурения при разработке месторождений, для определения поверхностных и глубинных разломных структур, для мониторинга среды при прогнозировании землетрясений.

Известен способ сейсморазведки, включающий определение в исследуемом районе спектральной характеристики поля микросейм и глубинного строения среды, выделение резонансных частот, из которых выделяют три частоты, генерацию сейсмического колебания на трех частотах, начиная с самой низкой при непрерывной регистрации сейсмического сигнала (SU, №996964, G 01 V 1/00, 1981).

Недостатком способа является низкая достоверность из-за того, что резонансные частоты не всегда присутствуют в микросейсмическом сигнале.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ сейсморазведки, включающий регистрацию естественного сейсмического фона по трем компанентам не менее чем двумя сейсмоприемниками до и после генерирования сейсмических колебаний с частотой 0,1-70 Гц, суждение о наличии нефтегазовых месторождений по увеличению площади под кривой спектра сейсмического фона по всем трем компонентам после генерирования сейсмических колебаний по сравнению с исходным (RU №2119677, G 01 V 1/00, 1998).

Недостатком данного способа является низкая достоверность и надежность, т.к. произвести генерирование сигнала в диапазоне 0,1-1 Гц представляет собой сложную техническую задачу.

Предлагаемым изобретением решается техническая задача повышения эффективности сейсморазведки для больших глубин. Техническим результатом является увеличение глубинности сейсморазведки при одновременном повышении достоверности и эффективности сейсморазведки на различных глубинах за счет использования всего частотного диапазона микросейсмического сигнала, в том числе и сверхнизких частот.

Технический результат достигается в способе сейсморазведки, включающем предварительное определение дисперсионной кривой микросейсмических волн, характерной для исследуемой территории, путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов не менее чем тремя сейсмостанциями с вертикальными сейсмодатчиками с последующей оценкой по полученным данным зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала, определение длин волн (λ) и частотного диапазона на основе анализа кажущихся скоростей, в котором микросейсмический сигнал состоит из волн Рэлея, размещение сейсмодатчиков на исследуемой территории таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не более половины самой короткой длины волны Рэлея, определение амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков в полосе частот микросейсмического сигнала путем одновременной регистрации микросейсмического сигнала всеми сейсмодатчиками в одной точке в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра мощности микросейсмического сигнала, с последующим определением логарифмической разности спектров всех измерительных каналов сейсмодатчиков, регистрацию микросейсмического сигнала не менее чем двумя сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно в центральной части исследуемой территории, а остальные перемещаются по исследуемой территории, накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра, расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений путем определения логарифмической разности спектра мощности для каждой точки измерений и спектра мощности микросейсмического сигнала, накопленного на сейсмостанции, установленной стационарно, в течение эквивалентного времени в тот же временной период с учетом амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков, построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине Н согласно соотношению:

Н=λ×К,

где К - экспериментально установленный числовой коэффициент, зависящий от слагающих пород,

λ - длина волны Рэлея, определенная по дисперсионной кривой, м.

Отличительными признаками предложенного способа являются определение дисперсионной кривой микросейсмических волн с последущей оценкой зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала, определение длин волн (λ) и частотного диапазона, состоящего из волн Рэлея, размещение сейсмодатчиков вышеуказанным методом, определение амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков с последующим определением логарифмической разности спектров, регистрацию микросейсмического сигнала сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно, накопление спектра мощности микросейсмического сигнала до установления стационарности спектра, расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений, построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине согласно вышеприведенному соотношению, что позволяет увеличить глубинность сейсморазведки при одновременном повышении достоверности и эффективности сейсморазведки на различных глубинах за счет использования всего частотного диапазона микросейсмического сигнала, в том числе и сверхнизких частот. Микросейсмические сигналы представлены в общем случае суммой объемных и поверхностных волн типа Лява и Рэлея. При этом энергия поверхностных волн в микросейсмическом сигнале гораздо выше энергии объемных волн и при реализации способа они не учитываются. Использование вертикальных датчиков позволяет вычленить из поверхностных волн только волны Рэлея, которые содержат нулевую моду даже в отсутствие ярких отражающих границ, в отличие от волн Лява. Размещение сейсмодатчиков на расстоянии друг от друга не более половины самой короткой длины волны Рэлея позволит достигнуть максимальной разрешенности способа по горизонтали. Учет амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков позволяет исключить индивидуальные характеристики измерительных каналов при построении карт. Накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений до установления стационарности спектра необходимо производить ввиду двойственности природы микросейсмического сигнала, который состоит из детерменированных цугов со случайными начальными фазами, случайными частотами, амплитудами и направлениями прихода. На достаточно больших временах эти детерминированные цуги представляют собой случайный стационарный синал. Именно эти стационарные характеристики, в том числе спектр мощности, определяются во время измерений. Расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений необходим для того, чтобы исключить влияние источников, формирующих микросейсмический сигнал. Построение карт амплитудных вариаций микросейсмического сигнала и привязку их к глубине производят для получения механических характеристик среды на различных глубинах.

Способ сейсморазведки поясняется чертежом, где на фиг.1 представлены карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для различных частот и соответствующих глубин, на фиг.2 - построение трехмерной неоднородности.

Способ сейсморазведки осуществляется следующим образом. Предварительно определяют дисперсионную кривую микросейсмических волн, характерную для исследуемой территории путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов не менее чем тремя сейсмостанциями с вертикальными сейсмодатчиками с последующей оценкой по полученным данным зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала. Определяют длины волн (λ) и частотный диапазон микросейсмического сигнала на основе анализа кажущихся скоростей, в котором он состоит из волн Рэлея. Сейсмодатчики размещают на исследуемой территории таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не более половины самой короткой длины волны Рэлея. Затем определяют амплитудную неидентичность измерительных каналов сейсмодатчиков в полосе частот микросейсмического сигнала путем одновременной регистрации микросейсмического сигнала всеми сейсмодатчиками в одной точке в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра мощности микросейсмического сигнала, с последующим определением логарифмической разности спектров всех измерительных каналов сейсмодатчиков. Регистрируют микросейсмический сигнал не менее чем двумя сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно в центральной части исследуемой территории, а остальные перемещаются по исследуемой территории. Проводят накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стацитонарности спектра. Рассчитывают спектр пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений путем определения логарифмической разности спектра мощности для каждой точки измерений и спектра мощности микросейсмического сигнала, накопленного на сейсмостанции, установленной стационарно, в течение эквивалентного времени в тот же временной период с учетом амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков. Строят карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций. Делают привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине Н согласно соотношению:

H=λ×K,

где К - экспериментально установленный числовой коэффициент, зависящий от слагающих пород,

λ - длина волны Рэлея, определенная по дисперсионной кривой, м.

Пример осуществления способа сейсморазведки.

Сейсморазведку проводили на территории острова вулканического происхождения Ель Иеро, входящего в Канарский архипелаг. Размеры острова составляли примерно 25×30 км². Для сейсморазведки использовались три сейсмостанции с вертикальными сейсмодатчиками со следующими техническими характеристиками: чувствительность измерительного канала 400000 вольт/метр/сек с возможностью ослабления усиления, частотный диапазон канала: 0.03-15 Гц. Расстояние между точками измерений составляло в среднем 1.5 км. При этом длина самой короткой длины волны Рэлея составила 3 км. Общее количество точек измерения составляло 62. Предварительно определяли дисперсионную кривую микросейсмических волн, характерную для исследуемой территории путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов тремя сейсмостанциями с вертикальными сейсмодатчиками. Оценивали по полученным данным зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала. Определяли на основе анализа кажущихся скоростей длины волн α и частотный диапазон микросейсмического сигнала, в котором он состоит из волн Рэлея. Кажущиеся скорости лежат в диапазоне: 1.5-2.5 км/сек. Частотный диапазон равен 0.03-0.75 Гц, а длины волн α определяли из зависимости: λ=V/f, где V - скорость волны Рэлея для частоты f. Затем определяли амплитудную неидентичность измерительных каналов сейсмодатчиков в полосе частот микросейсмического сигнала путем одновременной регистрации микросейсмического сигнала всеми сейсмодатчиками в одной точке в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра мощности микросейсмического сигнала, с последующим определением логарифмической разности спектров всех измерительных каналов сейсмодатчиков. Регистрировали микросейсмический сигнал двумя сейсмостанциями, одна из которых была установлена стационарно в центральной части исследуемой территории, а другая перемещалась по исследуемой территории. Проводили накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра. Рассчитывали спектр пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений путем определения логарифмической разности спектра мощности для каждой точки измерений и спектра мощности микросейсмического сигнала, накопленного на сейсмостанции, установленной стационарно, в течение эквивалентного времени в тот же временной период с учетом амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков. Строили карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций. Делали привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине Н согласно соотношения Н=λ×К, где К=0.5. Значение коэффициента К устанавливали экспериментально в ходе математического моделирования на основе метода конечных элементов распространения Рэлеевских волн в неоднородном полупространстве, сложенном породами близкими к породам вулканического происхождения.

На Фиг.1 представлены 4 карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала, для частот (f): 0.0769, 0.0897, 0.094, 0.1068 Гц, и соответствующих им длин волн (λ) 26.0, 22.1, 21,2 и 18.8 км, которые рассчитывались при V=2 км/сек. Глубины рассчитывались при К=0.5 по вышеуказанной формуле и составили 13.0, 11.1, 10.6, 9.4 км. На Фиг.2 показан принцип построения трехмерного интрузивного тела.

Использование предлагаемого способа сейсморазведки позволяет повысить достоверность сейсморазведки, дает принципиальную возможность провести сейсморазведку в местах, недоступных для применения искусственных источников, позволяет производить сейсморазведку на больших глубинах, позволяет производить сейсморазведку в режиме мониторинга без использования источников. Способ технически прост в исполнении, экологически чист, эффективен с точки зрения затрат.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при поиске рудных месторождений и месторождений нефти и газа. Согласно заявленному способу предварительно определяют дисперсионную кривую микросейсмических волн. Определяют длины волн (λ) и частотный диапазон микросейсмического сигнала на основе анализа кажущихся скоростей, в котором он состоит из волн Рэлея. Сейсмодатчики размещают на исследуемой территории таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не более половины самой короткой длины волны Рэлея. Затем определяют амплитудную неидентичность измерительных каналов сейсмодатчиков в полосе частот микросейсмического сигнала. Регистрируют микросейсмический сигнал не менее чем двумя сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно в центральной части исследуемой территории, а остальные перемещаются по исследуемой территории. Проводят накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра. Рассчитывают спектр пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений. Строят карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций. Делают привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине Н. Технический результат: увеличение глубинности сейсморазведки при одновременном повышении достоверности результатов. 2 ил.

Способ сейсморазведки, включающий предварительное определение дисперсионной кривой микросейсмических волн, характерной для исследуемой территории, путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов не менее чем тремя сейсмостанциями с вертикальными сейсмодатчиками с последующей оценкой по полученным данным зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала, определение длин волн (λ) и частотного диапазона на основе анализа кажущихся скоростей, в котором микросейсмический сигнал состоит из волн Рэлея, размещение сейсмодатчиков на исследуемой территории таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не более половины самой короткой длины волны Рэлея, определение амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков в полосе частот микросейсмического сигнала путем одновременной регистрации микросейсмического сигнала всеми сейсмодатчиками в одной точке в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра мощности микросейсмического сигнала, с последующим определением логарифмической разности спектров всех измерительных каналов сейсмодатчиков, регистрацию микросейсмического сигнала не менее чем двумя сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно в центральной части исследуемой территории, а остальные перемещаются по исследуемой территории, накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра, расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений путем определения логарифмической разности спектра мощности для каждой точки измерений и спектра мощности микросейсмического сигнала, накопленного на сейсмостанции, установленной стационарно, в течение эквивалентного времени в тот же временной период с учетом амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков, построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине Н согласно соотношению

Н=λ×К,

где К - экспериментально установленный числовой коэффициент, зависящий от слагающих пород;

λ - длина волны Рэлея, определенная по дисперсионной кривой, м.