Способ сейсмической разведки Советский патент 1984 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к сейсмической разведке и предназначено для повышения точности сейсмической разведки методом отраженных волн. Известен способ сейсмической разведки , включающий возбуждение сейсми ческих волн, их регистрацию и опреде ление форм возбуждаемого сигнала по данным о скоростных характеристиках среды и интенсивности воздействия Cl Недостатком способа является невозможность определения формы распро страняющейся в глубь среды волны с учетом волны-спутника, образующейся на границе, находящейся вьше места расположения излучателя. Известен также способ сейсмическо разведки, включающий возбуждение колебаний и их регистрацию, в котором на основе корреляционного анализа за писи определяется форма возбуждаемог импульса, используемая в последующей обработке сейсмических данных 23. Недостатком способа является невозможность определения фазовой хара теристики сигнала, что не всегда поз воляет достичь улучшения разрешенности сейсмической записи. Нс.ибалее близким к изобретению является способ сейсмической разведки, включающий возбуждение колебаний излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными на земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определе ние характеристик верхней части разреза, а также последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обра ботке параметрами З 3. Недостатком известного способа является трудность-, а иногда и невоз можность раздельного определения фор мы прямой волны и волны-спутника при большой мощности зоны малых скоростей, а также при использовании в про цессе проведения профильных наблюдений излучателей, отличных от излучателей, использованных при изучении верхней части разреза. Цель изобретения - повышение точности разведки путем повышения разре ше: ности сейсмической записи. Поставленная цель достигается тем, что при способе сейсмической разведки, включакадем возбуждение колебаНий излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, располо женными на земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определение характеристик верхней части разреза, а также последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами, после определения характеристик верхней части разреза в ней выделяют акустически наиболее жесткую границу и участки ,находящиеся под этой грани,цей, характеризующиеся одинаковым строением среды, в пределах каждого из выделенных участков излучатели колебаний погружают на 1-3 длины основной возбуждаемой волны ниже акустически наиболее жесткой границы, а прием колебаний проводят во внутренней точке среды глубже этой границы на 4-7 длин основной возбуждаемой волны и дополнительным приемником, устанавливаемым в месте расположения проекции излучателя на земную поверхность, причем расстояние между проекцией на земную поверхность приемника, расположенного во внутренней точке среды, и дополнительного приемника, выбирают на порядок меньше глубины погружения приемника во внутреннюю точку среды, на записи, зарегистрированной во внутренней точке среды,выделяют прямую волну и волну-спутник, по наблюдениям волновых полей определяют задержки между прямой волной и волной-спутником для каждого наблюдения, в соответствии с определенными задержками складывают прямую волну и волну-спутник и определяют форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, которую используют для последующей обработки наблюдений волновых полей в каждом из выделенных участков. На фиг. 1 изображена схема проведения наблюдений, во внутренней точке среды и на земной поверхности; на фиг. 2 - форма записи волн. На фиг. 1 изображена дневная поверхность 1, акустические границы 24 в верхней части разреза, прием акустически наиболее жесткая - граница 4 в верхней части разреза, скважина 5, в которую помещается излучатель, измерительная скважина 6j излучатель 7, приемники 8, расположенные в устье измерительной скважины, приемники 9, расположенные в устье скважины с излучателем, приемники 10, расположенные на забое измерительной скважины, точка 11 отражения волныспутника от акустически наиболее жесткой границы 4. Прямая волна, (фиг. 2 ) имеет форму 12 записи, волна-спутник - форму 13 записи, суммарная распространяющаяся в глубь среды волна при сложении прямой волны и волны-спутника с. разными задержками - формы 14-16 записи. При возбуждении колебаний в неоднородной среде волна, распространяющаяся в нижнее полупространство, является интерференционной и состоит из прямой волны (кривая 12) и волныспутника (кривая 13J, отраженной от

точки 11 наиболее акустически жесткой границы 4, расположенной вьые излучателя. Чем более неоднородна верхняя часть разреза и чем больше глубина погружения излучателя, тем больше образуется волн-спутников от границ, залегающих выше места расположения излучателя. Все волны-спутники накладываются на прямую волну, формируя сложный зондирующий сигнал, распространяющийся в глубь среды и обуславливающий форму отраженных волн. Наибольший вклад в формирование зондирующего сигнала вносит наложение на прямую волну наиболее интенсивной волны-спутника, которая образуется при отражении от-акустически наиболее жесткой границы 4, находящейся выше излучателя.

Учет наложения волны-спутника как преимущественного фактора, определяющего форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, обусловлен тем, что . в верхней части разреза, как правило, присутствует граница с большим значением коэффициента отражения, достигающим величин

0,9-0,95. Наложение на прямую волну волны-спутника, отраженной от такой жесткой границы, оказывает значительно большее влияние, чем изменение физических свойств среды, в которую помещается излучатель. Изменение амплитуды частотных составляющих N в спектре суммарной волны определяется

соотношением 1+к 1-к

где К - коэффициент отражения от i наиболее акустически жесткой границы.

При изменении значений К от О,5 до 0,9 величина меняется в пределах от 3 до 19.

Среднее изменение физических свойств среды, определяемое соотношением , находится в пределах 0,2-0,4, что может привести лишь к двукратному изменению амплитуды частотных составляющих в спектре волн. Однако при проведении работ и эти изменения физических свойств разреза учитываются возбуждением колебаний в каждом из выделенных слоев.

Определение формы распространяющейся в глубь среды волны с учетом наложения волны-спутника и физических свойств среды возможно при раздельной регистрации прямой волны и волны-спутника и последующего их сложения с задержками, соответствующими глубинам погружения излучателя при профильных наблюдениях.

Для этого по результатам изучения строения верхней части разреза вдоль профилей наблюдений определяют глубИ ну залегания акустически наиболее жесткой границы 4 и выделяют участки с однородным строением верхней

части разреза ниже этой границы. На каждом из выделенных участков .проводят регистрацию во внутренней точке среды прямой волны и волны-спутника при возбуждении колебаний излучателем 7, погруженным глубже акустически наиболее жксткой границы 4. Г.лубина погружения излучателя 7 глубже акустически наиболее жесткой границы 4 выбирается равной 1-3 преобла0 дающей длины возбуждаемой волны, что позволяет раздельно регистрировать прямую волнуй волну-спутник. Если глубже акустически наиболее жесткой границы в верхней части разреза выделяется 5 несколько слоев с отличающимися свойствами, то излучатель помещается в ,каждый из них. Глубина погружения (приемников 10, помещаемых во внутреннкю точку среды, выбирается равной 0 4-7 преобладающим длинам волн, возбуждаемых излучателем, что позволяет ослабить влияние расхождения фронта волны-спутника и повысить надежность его выделения на с ейсмической записи 5 вне области возможной интерференции с отраженной волной, образующейся от границы, расположенной глубже прием-, ника. Для каждого профильного наблюдения на выделенном участке определяQ ется величина временной задержки между прямой волной и волной-спутником, соответствующей глубине погружения излучателя. В соответствии с определенными временными задержками суммис РУют прямую волну (кривая 12) и волну-спутник j; кривая 13) , полученные для возбуждения колебаний в слое, в который помещается излучатель при профильных наблюдениях. Форму суммарной распространяющейся в глубь среды вол ны используют при обработке сейсмических данных, например деконволюционных преобразований.

Время задержки наложения волныспутника на прямую волну для опреде5 ления формы суммарного сигнала при профильных наблюдениях может быть определено по известной глубине погружения излучателя под акустически наиболее жесткую границу и кинемати0 ческой характеристике верхней части разреза из соотношения

1lCOSO

|Л

где К - глубина погружения излучателя 7 ниже акустически жесткой границы 4;

V - скорость в слое между акустически жесткой границей 4 и излучателем 7;

oi - угол излучения, отсчитанный от нормали к акустически жесткой границе 4.

Величина ui может быть также определена по данным спектрального и авто корреляционного анализа или из представлений о модели среды. Для опреде ления Д-t на спектрах записей, полученнных при профильных работах, выде , ляется последовательность экстремумов, связанная с наложением волныспутника, и величина ее периода в частотной области пересчитывается во временную по соотношению , где uf - период повторения экстремумов, связанных с волной-спут НИКОМ, выделяемый на спектрах сейсмической записи. На функции автокорреляции ДЧ: опре деляется как величина периода следования дополнительных экстремумов, связанных с волной-спутниксм. Способ осуществляется следующим образом. Изучается верхняя часть разреза и определяется глубина залегания акуст чески наиболее жесткой границы 4. Вдоль профилей выделяются участки с однородным строением верхней части разреза глубже выделенной границы. На каждом из выделенных участков бурятся две скважины 5 и 6 глубиной соответственно (1-3) о + т и (4-7) (а + Ьт , где - преобладающая длина возбуждаемой волны; i - глубина залегания наиболее акустически жесткой границы. Расстояние меАду скважинами выбирается на порядок меньшим глубины измерительной скважины.. На устье и забой измерительной скважины 6, а также на устье скважины 5 с излучателями помещаются прием ники 8-10, тип которых соответствует типу приемников, применяемых при про фильных наблюдениях. В скважину 5 по мещаются излучатели, например рабочие заряды взрывчатого вещества. Регистрация колебаний, возбуждаемых излучателем в каждом из выделенных по вертикали слоев, проводится одновременно приемниками, расположен ными, в устьях измерительной б и взрывной 5 скважин, а также на забое измерительной скважины 6. На волновой картине, зарегистрйро ванной приемником, помещенным на забой измерительной скважины, выделяют прямую волну (кривая 12), регистрирующуюся в первых вступлениях, и в последующих вступлениях - аналогичну ей по форме, но с меньшей амплитудой и обращенную по фазе волну-спутник (кривсШ 13). Определяют временную задержку меж ду прямой волной и волной-спутником для каждой глубины погружения излучателя при профильных наблюдениях. В соответствии с опред.елеиными величинами задержек суммируют исправленные за расхождение фронта прямую вол ну и волну-спутник. Получаемая для о профильного наблюдения форма ной распространяющейся в глубь волны испсшьзуется при обработсми 1еских материалов, учитываюрму возбуждаемых колебаний для й, когда данные приведены к норму падению волны. енение формы суммарной волны, страняющейся в глубь среды, в мости от строения среды, удалеблюдений от пункта возбуждения ени регистрации определяется ирической формуле, описываюспериментально каблкщаемый имс коэффициентом корреляции i-6-) ) sin2u) (t V o/ О i-8-A-)„(ь-В-А- - fcsinZw i-u-A ° -S,.A.2JL и b - амплитудные коэффициенты соответственно третьей и четвертой фаз импульсов (кривые 12 и 13),нормированные по амплитуде второй фазы, i - текущее время; К - коэффициент, учитывающий отражение, прохождение, расхождение и поглощение волны отраженной от глубинной отражающей гpaницыv Ц - коэффициент отражения от наиболее акустически жесткой границы, расположенной выше излучателя; ujp- основная частота возбуждаемой волны; - временная задержка в мало- . жении волны-спутника на прямую волну; 8- годограф отраженной волны. лучае среднескоростной аппроксисреды и горизонтального залегаражающей границы q. 47Ь-2Н -глубина расположения излучателя под акустически наиболее жесткой границей; -глубина залегания отражающей границы; р - длина основной возбуждаемой волны; -удаление пункта наблюдений от пункта возбуждения колебания.

Получаемая для каждой сейсмической трассы переменная во времени форма суммарной распространяющейся в глубь среды волны используется при обработке атериалов профильных наблюдений, позволяющей учесть форму возбуждаемых колебаний.

При проведении профильных наблюдений с излучателями, отличающимися от излучателей, применяемых для определения формы прямой волны и волныспутника, временной масштаб суммируемых волн корректируется в соответствии с видимой частот&й импульса, возбузкцаемого излучателем при профильных наблюдениях.

Наблюдения сейсмических волн приемниками , установленными на дневной поверхности в устьях измерительной 6 и взрывной 5 скважин, используются для контроля глубины погружения и времени срабатывания излучателя,.а также для уточнения параметров среды

В пределах одного из выделенных в результате изучения верхней части разреза участков наблюдений глубина залегания акустически наиболее жесткой границы 4 составляет 2 м, строение среды глубже акустически жесткой границы однородно и характеризуется скоростью распространения продольных волн, равной 1600 м/с. Основная частота возбуждаемых излучателем колебаний составляет 100 Гц. Глубины скважин 5 и 6 при проведении работ предлагаемым способом соответственно 24 и 66 м. В результате наблюдений приемниками 10, помещенными на забой измерительной скважины 6, падающих волн, возбуждаемых излучателем, определена форма прямой волны (кривая 12) и волны-спутника (кривая 13).

Глубина погружения излучателя под акустически жесткую границу 4 для трех различных баз наблюдений при профильных работах составляет 3, 7

и 10 м. Величины задержек между пря мой волной и волной-спутником для каждого профильного наблюдения при нормальном падении волн составляют соответственно

2ti

uti- 0,004 0}

Ji2 0,009 c-f ui 0,0014 d.

По результатам спектрального анализа записи установлено, что период следования экстремумов, связанных с наложением волны-спутника на прямую волну, на спектрах, полученных для каждой базы наблюдений,соответственно составляет Гц, .91 Гц, 4€jCi63 Гц. При пересчете этих значений во временную область получены : величины задержек при сложении прямой волны и волны-спутника для каждого профильного наблюдения соответственно , 0,006 с a-tJ 0,011 с и й 0,01б с. Среднее значение ui для каждого профильного наблюдения соответственно составляет 0,005 с; Л-Ь 0,010 с ,015 с.

Суммируя прямую волну кривая 12) и волну-спутник (кривая 13, наблюдаемые порознь на данном выделенном участке линии наблюдений в соответствии с рассчитанными средними вели0 чинами временных задержек, для каждой базы наблюдений получают форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны (кривые 14-16J, которая образуется при погружении излучате5 ля глубже акустически жесткой границы 4 соответственно наЗ, 7и10м. Полученную форму волны используют для обработки зарегистрированной на дневной поверхности 1 сейсмической записи профильных наблюдений.

Положительный эффект изобретения достигается путем повьлиения разрешенности сейсмической записи и точности сейсмической разведки.

,03

VV

СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ, включающий возбуждение колебаний излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными На земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определение характеристик верхней части разреза, а также последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности разведки путем повыиения разрешенности сейсмической записи, после определения характеристик верхней части разреза в ней выделяют акустически наиболее жесткую границу и участки, находящиеся под зтой границей, характеризующиеся одинаковым строением среды, в пределах каяодого из вьаделенных участков излучатели колебаний погружают на 1-3 длины основной возбуждаемой волны ниже акустически наиболее жесткой границы, а прием Колебаний проводят во внутренней точке среды глубже этой границы на 4-7 длин основной возбуждаемой волны и дополнительным приемником, устанавливаемым в месте распо ложения проекции излучателя на земную поверхность, причем расстояние между проекцией на земную поверх§ ность приемника, расположенного во внутренней точке среды, и дополнительного приемника, выбирают на порядок меньше глубины погружения приемника во внутреннюю точку среды, на записи, зарегистрированной во внутренней точке среды, выделяют прямую волну и волну-спутник, по наблюдениям волновых полей определяют задержки между прямой волной и волной-спутником для каждого наблюдения, в соответствии с определенными задержками складывают пря4; мую волну и волну-спутник и опреде 4 ляют форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, которую используют для последуклцей обработ;; ки наблюдений волновых полей в каждом из выделенных участков.

t.c