Способ сейсмической разведки Советский патент 1988 года по МПК G01V1/00 

00 со

Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке, использующей в качестве возбудителей упругих колебаний среды сейсмические вибраторы, работающие в монохроматическом режиме, и может быть использовано в целях разведки и изучения структурно невыраженных месторождений полезных ископаемых, в особенности нефти и газа.

Цель изобретения - повьпиение экономичности и детальности разведки.

На чертеже схематически показано проведение способа.

В способе используются вибраторы 1,1-1.2 и 2.1-2.2, установленные на поверхности 3 среды и излучающие непрерывные дуги волн с частотами f, и 2 Для определенности f есть

ни.м

s. герхн

В областях 4.1

и 4.2 взаимодействия на нелинейности изучаемых горных пород генерируется волна разностной частоты f, которая переизлучается в окружаюп.1ее пространство и регистрируется приемной системой 5. По амплитуде и характеристикам пространственного распределения регистрируемой волны разностной частоты судят о физических свойствах зоны взаимодействия, величине ее параметра нелинейности и его распределении в пределах зоны. Эта информация может быть напрямую проинтерпретирована геологически.

Если последовательно увеличивать |расстояние между вибраторами (сначй |ла положение вибраторов 1.1 и 2.1, а зАтем - вибраторов 1,2 и 2.2) при сохранении их симметрии относитель но оси 6, то изучение волны разност ной частоты, регистрируемое на поверхности, формируется на каждом последующем шаге в области среды, |расположенной глубже, чем на преды- |дущем (соответственно области 4.1 |и 4,2), согласно формуле Н 2L, где L - расстояние между вибраторам :Н - глубина центра изучаемой области среды. Кроме того, растет охват череды по горизонтали. Таким образом описанная методика обеспечивает проведение дистанционного зондирова ния нелинейных свойств среды по глу )бине, что позволяет оконтуривать границы возможной нефтегазоносной ;залежи или иной зоны с аномальными 1нелинейными упругими характеристика 1ми, к которой могут быть приурочены

0

полезные ископаемые. Для проведения аналогичных исследований на соседнем участке вибраторы вместе с приемной системой перемещаются на соседний профиль и вся работа повторяется.

Вибраторы при каждом фиксированном разносе между ними одновременно в виде длинных пугов излучают одинаковые типы волн (используются отдельно продольные или поперечные волны), которые взаимодействуют очень эффективно. Частоты работы вибраторов фиксируются и равняются 5 fgepJ H (или fg) и (или f,). Приемную систему располагают так, чтобы регистрация велась на длинном профиле как в пространстве между вибраторами, так и во внешнем пространстве. Сейсмические волны от каждого вибратора в виде достаточно узких пучков распространяются в среде под некоторым УГЛОМ друг к другу.

В области пересечения пучков волны взаимодействуют, порождая в этой области комбинационные волнь разност0

5

частоты 4f f

верхи

- f,

1ЧИЖН

ко5

0

5

0

5

0

торые переизлучаются в различных направлениях, в том числе в сторону поверхности среды, и регистрируются приемной системой. Использование длинных сеансов возбуждения обеспечивает уверенную регистрацию на поверхности, образовавшейся в среде за счет нелинейного взаимодействия волн, излучаемых вибраторами, волны разностной частоты и избавляет от необходимости установки специального вибратора для ее усиления. Поскольку регистрация ведется на разностной частоте,-отличной от частот изуче- ния вибраторов,.это обеспечивает высокую помехоустойчивость способа. Эффективность нелинейного взаимодействия в области пересечения зависит от величины параметра физической нелинейности слагающих эту область горных пород. Величина эффективного параметра нелинейности существенно зависит от особенностей физического ст()оения породы и наличия в ней примесей газообразной фазы, например, параметр нелинейности высок в пористых трещиноватых средах, а также в средах, содержащих флюид, насыщенный пузырьками растворенного газа. По этой причине аномальная нелинейность отличает области среды, содержащие скопления yi-

леводородов - нефти и сопутствующего газа (трещиноватые и пористые коллекторы): такие области при облучении их -упругими полями вибраторов ответственны за образование интенсивных комбинационных волн разностно частоты.

-Кроме того, такие области среды не всегда обладают структурной выра- женностью, идентифицируемой обычными кинематическими методами сейсморазведки, и, следовательно, их выделениеможно

точно уверенно идентифицированы как аномалии параметра физической нелинейности. Этот параметр является той физической и геологической характеристикой исследуемой зоны земно коры, которая может быть количественно определена в результате выполнения поисковых работ по предлагаемому способу.

Интенсивность комбинационной вол- вы разностной частоты, образовавшейся в нелинейной области, определяется по формуле

такими методами не -всегда воз- /, однако они могут быть доста

0

5

5

с поверхности. Кроме того, эффективность излучения волны разностной частоты пропорциональна амплитуде воздействия вибраторов к частотам изучаемых ими волн.

Выбор входящих в формулу изобретения характерных числовых величин проводится следующим образом.

Заранее известна глубина Н, на которой надо изучить строение среды, , При применении сферически расходящихся волн от вибраторов при расстоянии L между ними зона эффективного взаимодействия локализуется на глубине, приблизительно равной 2L, откуда при заданной глубине разведки Н расстояние между, вибраторами следует выбирать равным Н/2.

Излучаемые вибраторами первичные волны имеют достаточно высокую амплитуду до глубин порядка длины затухания наиболее высокочастотной из них, Длина затухания выражается соотношением 1 1/д;, где (t - коэффициент затухания. Следовательно, глубина разведки Н должна удовлетворять условию

Изобретение относится к области разведочной геофизики. Цель - повышение экономичности и детальности разведки. По способу вибропросвечивания Земли, использующему вибровозбузкдение двумя вибраторами в среде монохроматических пакетов сейсмических волн и регистрацию отклика на поверхности среды, вибраторы устанавливают, исходя из заданной глубины разведки И, на расстоянии L Н/2 друг от друга, частоту работы одного вибратора выбирают исходя из соотношения fgepXH - -/вН, где с - известная скорость распространения продольной волны в интервале глубин 0-Н, м; 0 - не зависящий от частоты.декремент затухания, разность частот работы вибраторов задают исходя из соотношения &f (0,1- - 0,2)f ggp,(n , частоту работы второго вибратора определяют по формуле «йлсм iepKH f измеряют амплитуду и направление прихода нелинейно рассеянной в среде волны разностной частоты и по полученной информации выделяют изучаемую нелинейную глубинную зону. 1 ил. (Л с

2

F f,f Тда

kv R.R.

б

где и

врч

амплитуда смещения волны разностной частоты; F - амплитуда усилия, развиваемого вибраторами;

f, и f - частоты излучения вибраторов;JU и с - модуль сдвига среды и

скорость распространения в ней поперечных волн; R и Rg - расстояния от вибраторов до точек области взаимодействия, волн;

б - некоторый размерный множитель, описывающий диаг рамму направленности возникающего излечения волны разностной частоты; k и V - параметр нелинейности области взаимодействия и ее- объем.

Из выражения (1) видно, что амплитуда волны разностной частоты пропорциональна величине параметра нелинейности изучаемой области и ее объему. Большие по размерам и аномальные по нелинейным свойствам области могут уверенно обнаруживаться

(1)

30

Н 1/Л,

(2)

где (L - коэффициент затухания волны от наиболее высокочастотного вибратора.

Поскольку 0 fli, где Я - длина волны на частоте fg,epkH а 0 - декремент затухания, используя (2) получают

0 /Н

-Н

L6tpXH

(3)

Здесь также использовано соотноше ние Я c/fgepKH где с - средняя скорость распространения продольной волны в интересующем нас интервале глубин, поэтому для того, чтобы глубина Н была не больше длины затухания волны от высокочастотного вибратора, необходимо (см, (3)), чтобы ву

tePxH удовлетворяла неравенстверхм

0Н

(4)

55

Величины с и Н в (4) заранее известны, а декремент затухания от частоты не зависит, поэтому по формул- ле (4) находят необходимый диапазон.

из которого можно выбрать частоту наиболее высокочастотного вибратора.

Способ позволяет с большой де- тальиостьЯ) с прчменением минимальных технических средств оконтуривать области земной коры, обпадающие аномальными нелинейньми свойствами, к KOTopbJM могут быть приурочены месторождения полезных ископаемых.

Форму л а изобретения

Способ сейсмической .разведки,включающий возбуждение вибратора- ми в среде монохроматических пакетов сейсмических волн и регистрацию отклика на поверхности среды, отличающийся тем, что, с целью повьшения экономичности и детальност разведки, вибраторы устанавливают на расстоянии L Н/2 друг от друга.

л

/;

где Н - заданная глубина разведки, частоту работы одного вибратора выбирают исходя из соотношения

аерхн где С

С

II .

9Н

известная скорость распространения продольной волны в интервале глубин (О-Н) м, 9 - не зависящий от частоты декремент затухания,

разность частот работы вибраторов задают исходя из соотношения д (0,1 - 0,2) , частоту работы .второго вибратора выбирают равной ци.н gepxH измеряют амплитуду и направление прихода нелинейно рассеянной в среде волны разностной частоты л f и по полученной информаци выделяют изучаемую нелинейную глубинную зону.

X/ ,.,

м