Способ сейсмической разведки Советский патент 1982 года по МПК G01V1/00 

(54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ Изобретение относится к способам сейсмической разведки методом преломленных (головных, рефрагированных) волн и может быть использовано длгя обнаружения и оконтуривания локальных неоднородностей (залежей полезных ископаемых, зон разломов, соляных штоков, карстовых полостей и т. п.) в геологической среде, характеризующейся наличием многих неоднородностей. Известен способ обнаружения и прослеживани1Я неоднородности, в частности тектонического нарушения, трешлны в подземных пластах, заклк чаюш.ийся в том, что с одной стороны от предполагаемой неоднородности, по меньшей мере в одном пункте возбуждают сейсмические волны, а с другой стороны от искомой неоднородности регистрируют, по меньшей мере одним приемником проходящие через .пласт сейсмические волны, сравнивают затухание энергии принятых сейсмических волн с нормальным затуханием энергии в пласте, которое определяют путем регистрации сейсмических волн вдоль той же стороны пласта, где возбуждают упругие колебания, на основании чего судят о наличии неоднородности 1. Местоположение неоднородности определяют путем сравнения энергии затухания проходящих через пласт прямых сейсмических волн, возбужденных во многих пунктах вдоль пласта с одной стороны от неоднородности и зарегистрированных во многих пунктах вдоль пласта с другой стороны от неоднородности. Недостатком этого способа является то, что обнаружить неоднородность н определить ее местоположение можно только для случаев, когда пункты возбуждения, пункты регистрации волн и неоднородность располагаются в одной плоскости. Такое условие вызывает необходимость иметь по меньшей мере одну горную выработку, скважину или сильно расчлененный (гористый) рельеф местности, что усложняет работы, повышает их стоимость н ограничивает обл1асть применения способа. Другой недостаток описанного способа заключается в том, что способ основан на предположении об однородном строении вмещающих пород. В реальных геологических средах часто встречаются ситуации, например наличие перекрывающих рыхлых образований, коры выветрив-ания или неидентичность установки сейсмоприемников, когда нормальное затухание вообще невозможно выделить на фоне аномалий от помехообразующих неоднородностей, так как надежность определения нормального

затухания энергии волн зависит от количества и контрастности неоднородностей, расположенных во вмещающих породах на пути сейсмических лучей. В связи с этим применение способа в реальной геологической среде не всегда позволяет с необходимой надежностью и точностью обнаруживать и оконтуривать неоднородности.

Известен также способ сейсмической разведки полезных ископаемых, заключающийся в том, что в некоторой точке с одной стороны от проекции неоднородности (рудной залежки) на дневную поверхность возбуждают упругие колебания, с другой стороны от проекции неоднородности сейсмографами регистрируют эпер,гию проходящих (преломленных) сейсмических волн 2. После этого строят кривую интенсивности волн на развернутой в линию окружности, по которой располагались пункты приема, по изменению кривой интенсивности судят о наличии неоднородности, ее размерах и положении.

Необходимым условием при использовании способа является расположение сейсмографов на окружности с центром в пункте возбуждения упругих колебаний. Пункт возбуждения и линия приема волн находятся на поверхности, расположенной по одну сторону от изучаемого объема среды и предполагаемой неоднородности, чтю не требует наличия горных выработок или бурения скважин.

Основной недостаток способа заключается в том, что выделение аномалии интенсивности волн от полезной неоднородности в сложной геологической среде затруднительно или невозможно.

Это связано с тем, что в реальной геологической среде перекрывающие искомую неоднородность обр1азования всегда состоит из зоны рыхлых пород, коры выветривания или зоны высокоградиентных измененных пород. Эти образов1ания характеризуются крайне изменчивой мощностью и резким перепадом физических свойств по сравнению с подстилающими породами, которые обычно являются объектом поисков полезных неоднородностей. В то же время даже самые контрастные неоднородности, такие как рущные залежи, разломы, интрузивные тела, отличаются по физическим свойствам меньще от вмещающих пород, чем верхняя часть разреза.

Кроме того, в наблюденном волновом поле всегда присутствуют аномалии - помехи, обусловленные неидентичными поверхностными условиями регистрации волн в разных точках профиля.

Другим недостатком способа является жесткость системы наблюдений, которая является результатом расстановки приемников по окружности. Это обстоятельство ограничивает возможности способа в труднодоступных и промышленно-освоенных районах.

Целью изобретения является исключение влияния мешающих неоднородностей, расположенных в перекрывающих искомую неоднородность геологических образованиях.

Цель достигается тем, что упругие колебания дополнительно возбуждают в пункте, расположенном между проекцией неоднородности на поверхность наблюдения и непродольным профилем, исключ ают влияние аномалий - помех путем определения разности значений параметров (времени пробега, амплитуды и т. п.) преломленных волн, зарегистрированных из двух пунктов возбуждения, и по освобожденной от помех полезной аномалии судят о наличии и местоположении неоднородности.

При возбуждении и регистрации упругих колебаний на дневной поверхности фронт преломленной волны дважды пересекает верхнюю часть разреза: при входе в геологические образования и при выходе

на поверхность наблюдений. Площадь поперечного сечения лучевой трубки вблизи источника возбуждения настолько мала, что все лучи, встречающие неоднородность верхней части разреза, искажены в равной

степени. Эти искажения приводят к одинаковому систематическому изменению всех значений параметров волнового поля в пределах лучевой трубки, ограниченной на линии приема длиной непродольного профиля, а неоднородности, пересекаемые на выходе лучей широкой частью лучевой трубки, по-разному искажают волновое поле в зависимости от р азмеров в контрастности неоднородностей.

В то же время пути волн, возбужденных из двух удаленных друг от друга пунктов возбуждения, но регистрируемых на одном непродольном профиле, на выходе к дневной поверхности близки, поэтому искажения обоих фронтов волн, вызванные верхней частью разреза, практически одинаковы и при вычитании исключаются. Но, поскольку фронт волны из дальнего пункта возбуждения пересек искомую неоднородность, то аномалия параметров волнового поля, связанная с ней, после вычитания остается в наблюденном волновом поле.

С целью оконтуривания неоднородности

производят следующие операции.

Выделенную аномалию проектируют на профиль наблюдения, границы проекции соединяют с дальним пунктом возбуждения, определяя таким образом обл1асть вероятного существования полезной неоднородности. Область имеет вид треугольника. Поворачивая систему пункты возбуждения - пункты приема вокруг объема геологической среды, заключенной между двумя пунктами возбуждения, каждый раз

определяют область существования неоднородности. Внутренняя зона, полученная при пересечении областей существования, является проекцией неоднородности на дневную поверхность. Расстояние между пунктами возбуждения определЬется предполагаемыми размерами и глубиной залегания искомой неоднородности.

Пространственное положение тела в объеме геологической среды определяют путем изменения р1асстояния от источников возубждения до приемников и вращением системы вокруг полученной ранее проекции. Это обеспечивается изменением глубины проникновения фронтов преломленных волн.

Разведку по площади ведут путем перемещения системы пункты возбуждения - пункты приема волн, последовательно включая в область излучения некоторый объем геологической сре1ды и некоторые неоднородности.

Способ допускает использование любых источников возбуждения и регистрирующей аппаратуры, расспановку приемников по линии произвольной формы. Могут быть использованы продольные и поперечные волны.

На фиг. 1 схематично показан в разрезе один из возможных вариантов применения способа; на фиг. 2 - в плане один из возможных вариантов применения способа.

Вмещающая геологическая среда 1 включает в себя искомую неодородность 2 и перекрыта верхней частью разреза 3. Упругие колебания воз|буждаются в источниках 4 и 5, регистрируются на профиле 6. Лучи преломленных волн 7 и 8 из пунктов возбуждения выходят на дневную поверхность по близким траекториям и влияние встреченных ими неоднородностей в верхней части разреза практически одинаково. Различие в волновом поле обусловлено в основном искомой неоднородностью, ЧТО после вычитания фиксируется аномалией параметров волн, границы 9 которой показаны.

Применение данного способа сейсмической разведки обеспечивает выделение неоднородностей в некотором объеме геологической среды, перекрытых сложными но внутреннему строению геологическими образованиями; определение места заложения поисковых скважин и их глубины; отказ от проведения дополнительных работ по изучению верхней части разреза, по

определению сейсмических параметров (скорости, затухания волн и т. п.) во вмещающих породах и в неоднородности, по изучению поверхностных условий регистрации волн.

Формула изобретения

Способ сейсмической разведки, включающий возбуждение упругих колебаний с одной стороны и регистрацию сейсмических волн Hia непродольном профиле с яругой стороны от проекции предполагаемой неоднородности на поверхность наблюдения с последующим выделением аномалии параметров преломленных волн, связанной с неоднородностью, отличающийся тем, ЧТО, с целью исключения влияния мешающих неоднородностей, расположенных

в перекрывающих искомую неоднородность геологических образованиях, упругие колебания дополнительно возбуждают в пункте, расположенном между проекцией неоднородности на поверхность на-блюдения и непродольным профилем, Исключают влияние аномалий-помех путем определения разности значений параметров преломленных волн, зарегистрированных из двух пунктов возбуждения, и по освобожденной от помех полезной аномалии судят о наличии и местоположении неоднородности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3433321, кл. 181-05, опублик. 1957.

2. Авторское свидетельство СССР № 51117, кл. 42 с, 1934 (прототип).