Способ скважинной сейсморазведки Советский патент 1992 года по МПК G01V1/40 

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, а конкретнее к сейсморазведке тонкослоистых и трещиноватых анизотропных горных пород.

Известен способ сейсморазведки, при котором источник колебаний располагают на поверхности земли, а сейсмоприемники размещают вдоль ствола наблюдательной скважины на расстояниях порядка полудлины волны друг от друга, причем регистрируют волны в первых и последующих вступлениях. Недостатком способа состоит в том, что при его осуществлении невозможно изучать анизотропные свойства геологической среды в широком секторе углов выхода сейсмической энергии.

Известен спосоо послойного сейсмого- лографического преобразования наземных сейсмозаписей, при котором в процессе обращенного продолжения поля отраженных волн получают оценку.скорости волны и коэффициентов анизотропии, дисперсии и поглощения геологических сред. Недостатком способа следует считать необходимость совместного использования продольных Р и поперечных S отраженных волн при изучении неоднородных, анизотропных и поглощающих сред, что затрудняет истолкование и снижает достоверность полученной геологической информации из-за наличия процедур отождествления отражений различной поляризации на временных разрезах.

Наиболее близким техническим решением задачи изучения строения, состава и Свойств геологических сред, что в целом поVI

М со

N го

о

|-А

вышает геологическую эффективность сейсмической разведки, следует считать способ, при котором размещают скважинный источник колебаний и наземные сейсмоприемни- ки по разные стороны от резких границ и суммируют сейсмозаписи после введения временных поправок за разную глубину погружения источника. Недостаток способа состоит в том, что измерение кинематических и упругих параметров регистрируемых волн осуществляют в узком секторе лучей, прилегающих к центральному лучу.

С целью устранения указанных недостатком и повышения информативности скважинной сейсморазведки путем определения анизотропной характеристики геологической среды, связанной с треа иноватостыо, микрослоистостью и т.п., в предложенном способе, основанном на возбуждении колебаний в скважине, приеме колебаний сейсмоприемниками наземного профиля, проходящего через устье скважины, суммировании сейсмозаписей после введения временных поправок, размещают источник в скважине в пределах целевой анизотропной пачки слоев, устанавливают группу сейсмоприемников на выбранном участке профиля при расстояниях друг от друга, не превышающих половины преобладающей длины волны, причем центральный сейсмоприемник в исходной позиции группы располагают вблизи устья скважины, осуществляют прием и регистрацию прямой (проходящей) волны в первых и последующих вступлениях, определяют величину скорости прямой волны в направлении источник-центральный сейсмоприемник путем перебора значений этой скорости в процессе послойного сейсмого- лографического преобразования сейсмозаписей при обращенном продолжении и фокусировании прямой волны в источнике, последовательно перемещают с полуволновым шагом группу сейсмоприемником в противоположных по отношению к исходной позиции направлениях до достижения экстремальных значений скорости для заданных направлений источник - центральный сейсмоприемник, и определяют преимущественную ориентацию трещино- ватости и микрослоистости горных пород по найденной зависимости скорости от направления ее измерения.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа от известных способов скважинной сейсморазведки являются:

1) размещение источника колебаний внутри анизотропной пачки слоев;

2) прием и регистрация наземными сейсмоприемниками волны в первых и последующих вступлениях в широком секторе углов выхода сейсмической энергии;

3) определение величины скорости прямой волны в направлении источник-центральный сейсмоприемник путем перебора значений этой скорости в процессе послойного сейсмоголографического преобразова0 ния сейсмозаписей при обращенном продолжении и фокусировании прямой волны в источнике;

4) определение преимущественной ориентации трещиноватости и микрослоисто5 сти по найденной в процессе наблюдений зависимости скорости прямой волны от направления ее измерения, включая экстремальные значения, в широком секторе углов выхода волны,

0 На фиг. 1 приведена схема реализации предложенного способа, на фиг. 2 - график анизотропии скорости. На фиг. 1 показаны: источник 1 колебаний, группа сейсмоприемников 2, наблюдательная скважина 3, вме5 щающая эффективно однородная среда 4, целевая анизотропная пачка 5 слоев; а на фиг. 2 - угол 6 выхода прямой волны, соответствующий заданному направлению источник-центральный сейсмоприемник в

0 выбранной позиции группы, направление 7 распространения волны поперек напластования и направление 8 распространения волны вдоль напластования, соответствующие экстремальным значениям скорости

5 прямой волны.

Способ осуществляется с использованием серийной аппаратуры и оборудования следующим образом/

Размещают источник 1 колебаний в на0 блюдательной скважине 3 в пределах целевой трещиноватой (микрослоистой) пачки 5 слоев.

Устанавливают группу сейсмоприемников 2 в исходной позиции в пределах участ5 ка наземного профиля, примыкающего к скважине 3 с обеих сторон, с шагом, не превышающим половины преобладающей длины волны (для максимально интенсивной частоты колебаний), причем централь0 ный сейсмоприемник группы устанавливают в непосредственной близости от устья наблюдательной скважины.

Возбуждение колебания и регистрируют прямую (проходящую) волну в первых и

5 последующих вступлениях.

Определяют величину скорости распространения прямой (проходящей) волны в направлении источник-центральный сейсмоприемник путем перебора заданных значений этой скорости в процессе послойного сейсмоголографического преобразования наблюденных сейсмозаписей при обращенном продолжении и фокусировании прямой волны в источнике 1.

Последовательно перемещают с полуволновым шагом группу сейсмоприемни- ков 2 в противоположных по отношению к исходной позиции направлениях до достижения экстремальных значений скорости для ряда заданных направлений источник- центральный сейсмоприемник в процессе его перемещения. При этом получают данные об анизотропных свойствах среды.

Определяют преимущественную ориентацию трещиноватости (микрослоистости) целевой пачки слоев по характеру зависимости скорости прямой волны от направления ее распространения в широком секторе углов 6 выхода сейсмической радиации.

Пример конкретного выполнения способа. Опробование осуществлялось на двухслойной модели с горизонтальной границей раздела изотропного и анизотропного пластов. В изотропном покрывающем пласте мощностью 550 м пластовая скорость была равна м/с. В анизотропной подстилающем пласте мощностью 400 м скорость VM в зависимости от направления распространения прямой волны изменялась в пределах от 2850 м/с до 3150 м/с.

В эксперименте источник колебаний помещался в скважине внутри анизотропного (косослоистого) пласта на глубине 760 м. Семейство сейсмоприемников включало в себя 24 прибора, расставленных на дневной поверхности через 20 м. В исходной позиции центральный сейсмоприемник семейства был расположен возле устья скважины (начало координат). В дальнейшем центральный сейсмоприемник в процессе перемещения семейства последовательно располагался в выбранных точках наземного профиля с интервалом, равным 350 м. Скорость распространения прямой (проходящей) волны во втором пласте определялась для заданной скорости волны в первом слое путем перебора ее значений а процессе обращенного продолжения и фокусирования волны в источнике на основе послойного сейсмоголографического преобразования сейсмозаписей в широком секторе углов выхода сейсмической энергии ( ±50°). Критерием правильности принятого при волновом продолжении значения скорости служила интенсивность суммарного сигнала. Для соответствующих положений центрального сейсмоприемника измеренные значения скорости равнялись

2,96 м/с (2,92 м/с), 2,88 м/с (2,85 м/с), 2,94 м/с (2,92 м/с), 3,00 м/с (3,00 м/с). 3,08 м/с (3,08 м/с), 3,18 м/с (3,15 м/с), 3.10 м/с (3,08 м/с). В скобках указаны истинные значения

5 скорости. Измеренное значение коэффициента анизотропии составило величину ,9057 (истинное значение - 0,9047).

Таким образом, в предлагаемом способе обеспечивается надежное определение

0 анизотропной характеристики геологической среды, чем существенно повышается полнота извлечения информации о ее тонкой структуре (микрослоистость) и физико- механических свойствах (трещиноватость,

5 зона дробления) и достигается повышение геологической эффективности сейсморазведки в сложнопостроенных и неоднородных средах.

0 Формула изобретен и я

Способ скважинной сейсморазведки, основанный на возбуждении колебаний в скважине, приеме колебаний группой сейсмоприемников наземного профиля, прохо5 дящего через устье скважины, суммировании сейсмозаписей после введения временных поправок, отличающийс я тем, что, с целью повышения информативности способа за счет определения анизотропной характери0 стики геологической среды, источник в скважине размещают в пределах целевой анизотропной пачки слоев, группу сейсмоприемников на выбранном участке профиля устанавливают на расстояниях друг от дру5 га, не превышающих половины преобладающей длины волны, причем центральный сейсмоприемник в исходной позиции групп располагают вблизи устья скважины, осуществляют прием и регистрацию прямой вол0 ны в первых и последующих вступлениях, определяют величину скорости прямой волны в направлении источник-центральный сейсмоприемник путем перебора значений этой скорости в процессе послойного сейс5 моголографического преобразования сейсмозаписей при обращенном продолжении и фокусировании прямой волны в источнике, последовательно перемещают с полуволновым шагом группу сейсмоприемников впро0 тивоположных по отношению к исходной позиции направлениях до достижения экстремальных значений скорости для заданных направлений источник-центральный сейсмоприемник и определяют преимуще5 ственную ориентацию трещиноватости и микрослоистости пород по найденной зависимости скорости от направления ее измерения.

5

2

Фиг/

Использование: при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, а конкретнее - в сейсморазведке тонкослоистых и трещиноватых анизотропных горных пород. Сущность изобретения: источник колебаний размещают в скважине в пределах пачки анизотропных слоев. Группу сейсмоприемников с размещением центрального у устья скважины устанавливают на расстояниях не более половины длины волны друг от друга. Определяют скорость прямой волны в направлении истсчник-цен- тральный сейсмоприемник. Перемещают группу в противоположных по отношению к исходному положению направлениях до достижения экстремальных значений скорости. Преимущественную ориентацию трещиноватости определяют по анизотропии скорости в различных направлениях. 2 ил. (Л С