Способ сейсмической разведки Советский патент 1992 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к геофизическим методам разведки именно к наземной и шахтной сейсморазведке, и может быть использовано для изучения отражающих границ со сложной формой рельефа,

Известны способы выполнения наблюдений с целью изучения пространственного положения отражающих границ по системе непродольных профилей, или по комбинированной системе из продольных и непродольных профилей.

Недостатком таких систем является необходимость в прокладке на местности предпочтительно прямолинейных профилей, что не всегда выполнимо.

Система наблюдений, принятая за прототип, включает два параллельных профиля, отстоящих один от другого на определенном расстоянии. При этом пункты возбуждения колебаний смещены один относительно

другого на половину расстояния между пунктами приема.

Данная система характеризуется теми же недостатками в сложных поверхностных условиях, а также в горных выработках произвольной конфигурации, она практически нереализуема.

Цель изобретения - расширение области применимости способа сейсмической разведки в сложных поверхностных условиях или в подземных горных выработках произвольной конфигурации.

Положительный эффект от использования заключается в расширении области ис- по.чьзования сейсморазведки и повышения ее разрешающей способности, исключения искажающего влияния криволинейности, характерного для профильных сейсмических наблюдений. Способ позволяет изучать сейсмологические комплексы в полосе шириной, равной одной высоте треугольного полигона, или нескольким - в случае увязанных рядами полигонов, в сложных поверхностных условиях при наземной и шахтной сейсморазведке.

Поставленная цель достигается тем, что формируют взаимосвязанные треугольные полигоны, в точках пересечения медиан которых производят возбуждение упругих колебаний, а в вершинах полигонов осуществляют регистрацию волнового по- ляг производят увязку сейсмических отражений в совмещенных вершинах, определяют градиенты динамических, кинематических характеристик волнового поля и относят их к пункту возбуждения.

Отличительной особенностью способа является формирование сети из треугольных полигонов с заранее рассчитанными параметрами, В вершинах полигонов размещают одиночные или сгруппированные па единичной базе сейсмоприемники Затем в пункте взрыва, совмещенного с точкой пересечения медиан, осуществляют возбуждение упругих колебаний взрывным либо мевзрывным способом и осуществляют регистрацию колебаний одновременно в каждом из трех вершин полигона.

Размеры треугольного полигона определяются глубиной залегания целевых отражающих границ. Отрезок медианы от точки пересечения до вершины полигона должен быть соизмерим с ней.

Возбуждение во всех пунктах проводится последовательно. В предложенном способе в качестве одной расстановки служит отдельный полигон в виде треу;ольника. В соответствии с этим, как это принято при сейсмических наблюдениях, возбуждение во всех пунктах, именно в точках пересечения медиан треугольных полигонов, просо- дят последовательно, а регистрацию в вершинах полигонов с помощью коммутации осуществляют также последовательно; D каждом полигоне блоками по три трассы с записью в заголовок трассы координат пун- кта взрыва. При этом имеет место накопление сейсмических сигналов в пунктах приема пяти смежных полигонов.

Зарегистрированные сейсмические колебания используют для получения значе- ния времен прихода отражений от контактов горных пород, их амплитуд, частот и других кинематических и динамических параметров.

В продольно-поперечных системах на- блюде ни и при отработке профиля каждая последующая расстановка увязывается с предыдущей по общим пунктам приема, т е. без увязки пунктов возбуждения. Такой способ увязки наблюдений позволяет получить

необходимую кратность прослеживания отражающих границ.

В предложенном способе, кроме обеспечения увязки по пунктам приема, осуществляется статистическое накапливание сигнала в двух пунктах приема смежных треугольных полигонов. Максимальное число накапливания в соответствии с принципом бароцентрического подразделения доумерных симплексов может достигать пяти.

Элементом данной системы для сейсмических наблюдения служит треугольный полигон на местности, вершины и точку пересечения медиан которого закрепляют пикетами и осуществляют возбуждение упругих колебаний в точке пересечения медиан, а прием - в вершинах полигона. При необходимости непрерывного прослеживания отражений сейсмоприемники могут быть установлены с определенным шагом вдоль сторон или внутри полигона. f

Обработка наблюдений включает определение полных горизонтальных векторов г и их составляющих rx,i y покоординатным осям для времен отражений, их амплитуд, видимых частот и других динамических и кинематических характеристик полнового поля.

Координатные составляющие определяют следующим образом.

Примем, что

гх

AI 7Г

г -

тогда Л

Д

Д1

р2 р1 у2-у1

Рз - PI уз -yi

- Ч2+Гу2

Х2 -XI У2 У1

хз-xi уз-yi

Х2-Х1 Р2-Р1

хз-xi Рз-Pi

где Х1-з. У1-з - координаты вершин полигона; применяется единая система координат; Р -излучаемый параметр отраженных оолн; г- полный горизонтальный градиент параметра Р.

При обработке предусматривается выделение локальных аномалий градиентов методом векторных разностей относительно среднего вектора по каждой координатной оси;

А х г х,лг у т у - у.

Ат Д 2+Лгу7 Местоположение точки пересечения

медиан находят по формуле

Мс (

XI +Х2 +ХЗ У1 -(- У2 + УЗ

)3 3

Точка пересечения медиан находится внутри треугольника.

Правомерность отнесения градиентов к трчке пересечения медиан треугольного

полигона доказывается статистически. Именно при отнесении градиентов к точке пересечения медиан достигается минимум величины дисперсии количественных оценок параметров волнового поля, имеющей смысл средней квадратической ошибки численного дифференцирования. С целью уменьшения искажений целесообразно полигоны формировать по возможности одного размера и равносторонними.

В вершинах треугольного полигона в случае сложной формы поверхности отражающей границы при получении отражений от разных участков величина и направление градиентов, а также времена прихода отражений, будут разными: при наличии локальной неоднородности в пределах одного полигона наряду с возможными изменения; ми времен отражений в случае ее морфологической выраженности будут наблюдаться изменения интенсивности отражений и их частотного состава.

В отношении содержательной стороны градиентов имеем следующее. Градиент времени, rt - величина, обратная скорости распространения волн, имеет размерность, с.

Градиент амплитуд гд характеризует изменение амплитуд отраженной волны в пределах изучаемой площадки и связывается с изменением поглощающих свойств вышележащих отложений. Величина не имеет размерности.

Градиент видимых частот п может быть представлен как произведение коэффициента затухания, /Зи коэффициента поглощения, d. Он имеет размерность, м с и по своему смыслу аналогичен коэффициенту k, характеризующему количественную меру линейной зависимости коэффициента поглощения d от частоты f.

Оценку значимости выделенной аномалии градиента можно получить, сопоставив ее с ошибкой численного дифференцирования

d Т d Г

d x d у

где maxl - минимальный размер стороны

d г d т

полигона, -:- , -гмаксимальное измео х о у

пение градиента по его составляющим,

Система наблюдений из треугольных полигонов с предложенным взаимным положением пунктов взрыва и приема является орижнальной, так как нельзя получить ее совмещением или комбинированием из известных систем, или на основании какого- либо алгоритмического подхода к

конструированию систем сейсмических наблюдений.

На чертеже представлена трехмерная обобщенная модель блока исследуемой тол5 щи пород в горной выработке угловой формы.

Блок ограничен сверху плоскостью наблюдений (ПН - подошва горной выработки), э снизу - плоскостью отражения, (ПО),

10 приуроченной к контакту породе различной акусти ческой жесткостью.

На ПН разбита сеть 5 из треугольных полигонов, в вершинах которых с координа-- тами xi,yi,x2,y2 и хз.уз помещены пункты

15 приема (ПП) 1, а в точке 2 пересечения медиан 3 располагают пункты взрыва (ПВ). Точки отражения 4 группируют по общему ПП в систему 6, увязывают между собой значения времен, амплитуд, частот и других

20 кинематических и динамических параметров. Эти значения относят к проекциям вершин треугольных полигонов 7 на ПО и используют для вычисления градиентов параметров волнового поля.

25 Пример, иллюстрирующий выполнение способа в наземном варианте, относится к Верхнекамскому месторождению калийных солей. На территории шахтного поля 3-го Соликамского рудоуправления, в контурах

30 вероятность тектонического нарушения верхнего осадочного комплекса разбивают сеть треугольных полигонов, причем отрезок медиан от точки пересечения до вершины составляет 200 м, а стороны полигона

35 соответственно 350 мм. В вершинах полигона помещают сгруппированные на единичной базе до десяти сейсмоприемникон типа СВ-20 Возбуждение упругих колебаний осуществляют в скважине глубиной 10-12 м

40 при помощи заряда 200-300 г. Скважину бурят в точке пересечения медиан полигона. Регистрацию с помощью коммутации осуществляют последовательно по полигонам - блокам по три трассы, с записью в

45 заголовок трассы координат пункта взрыва (ПВ) и удаления от ПВ с шагом в 200 м по часовой стрелке от - 200 м.

При обработке определяют времена, амплитуды и частоты отражений от целевых

50 границ: кровля соляно-мергельной толщи, кровля продуктивной толщи, кровля и подошва подстилающей каменной соли. Их значения используют для расчета градиентов и относят к ПВ. В смежных вершинах произ55 водят сопоставление амплитуд, времен, частот для каждого горизонта с целью оценки существенности их различий.

Формула изобретения Способ сейсмической разведки с пунктами возбуждения сейсмических колебаний

внутри области наблюдений, а регистрацией сейсмических колебаний системой продольно-поперечных профилей, пересекающих область наблюдений, а также интерпретацией полученных записей с определением параметров геологического разреза, отличающийся тем, что, с целью расширения области применимости способа в сложных поверхностных условиях или подземных горных выработках произ

вольной конфигурации, формируют взаимоувязанные треугольные полигоны, в точках пересечения медиан которых возбуждают колебания, а в вершинах полигонов осуществляют регистрацию сейсмических колебаний, производят увязку сейсмических отражений в совмещенных вершинах, определяют градиенты динамических, кинематических характеристик волнового поля и относят их к пункту возбуждения.

Использование: наземная и шахтная сейсморазведка, изучение отражающих границ со сложной формой рельефа. Сущность изобретения: элементом системы сейсмических наблюдений служит треугольный полигон на местности, вершины и точку пересечения медиан которого закрепляют пикетами и осуществляют возбуждение упругих колебаний в точке пересечения медиан, а прием - в вершинах полигона Затем производят увязку сейсмических отражений о совмещенных вершинах, определяют градиенты динамических, кинематических характеристик волнового поля и относят их к пункту возбуждения. 1 ил. СП С

Фиг. 4