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

(54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится к сейсмической разведке строения простых и сложнопостроенных сред и используется для обнаружения и детального изучения геологических объектов внутри земной коры и мантии Земли (структур по границам раздела коры и мантии, блоков, разломов и т.д.).

Известен сейсмологический метод разведки (метод поля скоростей ), который позволяет по записям продольных и поперечных волн изучать распределение в земной коре и мантии Земли скоростных неоднородностей 1 .

Недостатками метода полей скоростей являются невозможность прослеживания границ раздела в земной коре и малая точность определения границ блоков с различными значениями скоростей.

Известен также способ сейсмической разведки, основанный на трехкомпонентной регистрации обменных и монотипных сейсмических волн, возбуждаемых землетрясениями и (или) взрывами 2 .

Недостатком известного способа является отсутствие четких связей между параметрами изучаемых сред.

наблюдаемыми полями упругих волн и условиями расстановки пунктов наблюдения. Расстояния между пунктами наблюдения выбираются, исходя из возможностей фазовой корреляции продольных и обменных волн и величин изучаемых структур. Этот недостаток становится особенно существенным в условиях сложнопостроен10ных сред, где фазовая корреляция и корреляция по областям общих глубинных точек продольных и обменных волн отсутствует. Применение в таких районах известного метода не позво15ляет с достаточной точностью и достоверностью определять строение земной коры и мантии Земли.

Цель изобретения - повышение достоверности разведки.

20

Поставленная цель достигается тем, что по углам выхода сейсмической радиации обменных и монотипных волн определяют ширину контуров, создаваемых на поверхности наблюдения полями

25 этих волн от геологических объектов, расположенных в изучаемом интервале , глубин, а регистрацию волн производят в пунктах, расстояния между которыми не превышают ширины перекры30вающихся частей контуров.

Кроме того,при разведке сложно- , построенных сред с плоскими наклонными границами, расстояния между точКс1ми наблюдений .АХ устанавливают по соотношениям:

при подходе волн к пунктам наблюдения с одной стороны

,ma.,tTiax-4s,m;n °S P5,minl

,m,K-COSyp ax-4 PS,,

при подходе волн к пунктам наблюдения с разных сторон

,max-COs P,,rT,o.,mo,.b

I

,.. 4s,m.n РЗзШ.

I

4 4 P2max-.P,mQx-4 S,m.,minb -fefi eV,. Н и Hj - глубины по нормали до границы обмена под токами наблюдений; Ц - угол наклона границы

обмена;

р max УГлы между нормалью РЗлгп п и к границе обмена и

РдтаХ лучами ПРОДОЛЬНЫХ И

ipg f, обменных волн для зем летрясений с максимальными и минимальными величинами сейсми ческих сносов при подходе их к пунктам наблюдения соответствен.но по восстанию и падению границы обмена; Р так между линией наifps mirt блюдения и проекциями Зр тах сейсмических сносов 5рв min поверхность наблю дений для продольных и обменных волн, подходящих к пунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена;

Ратах максимальные и мини PS min и мальные сейсмические P i-nax сносы для продольных Lpg 4п обменных волн, подходящих к пунктам наблюдений соответственно по восстанию и падению границы обмена .

Кроме того, при разведке сложнопостроенных сред с меняющимися вдоль границы углами наклона расстояния между пунктами наблюдения дх для заданных глубин исследований устанавливают равными или менее суммы

проекций на линии наблюдений абсолютных величин векторных разностей сейсмических сносов продольных и обменных волн, регистрируемых на соседних пунктах наблюдений: при подходе волн.к пунктам наблюдений с одной стороны

ДХ i()n |. cosсрпcosy„, (3

при подходе волн к пунктам наблюдений с разных cjoppH

.((L;7-Qj.cos4),-cosyn-vf KLp-LpsU

. С05Ср „.С05ут ;

где Co., иySf - углы наклона элементаных площадок обмена (участков границы обмна, заключенных между точками отрыва от нее продольных и обменных волн для каждого отдельного землетрясени относительно горизонтли соответственно при подходе волн к точкам наблюдения по восстанию и падению границ обмена;

п Ут углы между линией набдения и проекцией каждой площадки обмена н поверхность наблюдения при подходе волн к пунктам наблюдения соответственно по

iвосстанию и падению

границы обмена;

Рп векторы сейсмических

сносов продольных и обменных волн на поpsmверхности наблюдения при подходе волн к пунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена.

На фиг. 1 показаны фронт подхода продольных волн Р, лучи продольньих Р и обменных PS волн, образовавшихся на геологическом объекте - неоднородности К; ширина tj, исследуемого объекта К в плоскости, перпендикулярной лучам продольных волн падающих на объект; углы выхода сейсмической радиации для продольных ер и обменных , волн, возбуждаемых далекими и близкими (в основном глубокофокусными) землетрясениями и (или) взрывами с эпицентральными расстояниями д соответственно 10-180 и Здесь же показана поверхность наблюдения Q, профиль СД с пунктами 4 наблюдения, расположенными вдоль профиля через интервалы ДХ, а также контуры, создаваемые на поверхности наблюдения ПОЛЯМИ продольных 1 и обменных волн, перекрывающаяся часть 3 конту ров, в пределах которой регистрируются как продольные, так и обменные волны. Части контуров, где наблюдаются от неоднородности К только обменные волны обозначены А, а только продольные - Б. На фиг.2 и 3 приведен принцип вы бора систем наблюдений для двухслой ных (многослойных) сред, при этом фиг.2 соответствует подходу волн от источников к пунктам наблюдений с одной стороны (по восстанию наклонной границы), а фиг.З - с раз ных сторон, как по восстанию, так и по падению границы обмена. Плоскость Q соответствует поверх ности наблюдений, R - наклонной гра нице обмена. Видимые со стороны наблюдателя лучи продольных Р и обменных PS волн обозначены 1, не видимые - 2. Далее обозначены пункты 3 наблюдений, площадки 4 обмена на плоскость 5 наблюдений, проекции площадок обмена на линию б наблюдения; максимальные сейсмичес кие сносы для продольных нимальные сейсмические сносы для обменных Lpsrnin волн; углы между линией.наблюдения и максимальными сейсмическими сносами продольных и минимальными сейсмическими сносами обменных волн .n соответственно. Выбор расстояния между пунктами наблюдения дХ по формулам(1) и (2) должен удовлетворять одновременно двум условиям: а)д X равно или менее разности между проекциями на линию наблюдег ния максимального сноса продольных и минимального сейсмического сноса обменных волн при подходе с одной стороны к пунктам наблюдений (по восстанию границы); равно или менее разности между суммами проекций на линию наблюдения максимальных сейсмических сносов продольных и минимальных сейсмических сносов обменных волн при их подходе с раз ных сторон; б)степень насыщенности сейсмических разрезов Сз должна удовлетво рять непрерывности прослеживания границы, выражаемой формулой . где N - число площадок обмена, со ответствующее числу обмен ных волн или. числ информ тинных землетрясений ; ДЬ - участок границы обмена, к торому соответствуют N за регистрированных информативных землетрясений. Увеличение степени насыщенности сейсмического разреза для изучаемой границы обмена, располагающейся в заданном интервале глубин, достигается уменьшением расстояний между пунктами наблюдений и (или) увеличением продолжительности наблюдений. На фиг.4 и 5 приведены принципиальные схемы выбора расстояний между пунктами наблюдений при разведке сложнопостроенных сред с меняющимися вдоль границы углами наклона до 90 при подходе волн к пунктам наблюдений с одной (фиг.4) и разных сторон (фиг.5). Здесь изображены плоскость наблюдений Q,, элементарные площадки обмена R, Rn и R с углами наклона Ц),, tfn Umf линия восстания-падения границы обмена АВ, линия наблюдения СД, углы между линией наблюдения СД и проекцией каждой площадки 5 обмена на поверхность наблюдений при подходе волн по восстанию у„ и падению границы обмена, векторы сейсмических сносов продольных и обменных волн при их подходе соответственно по состоянию Lpi и Ьр5„ и падению Lp и Lpsn, границы обмена, пункты 3 наблюдения, проекции площадок обмена на поверхность Q и проекции 6 этих площадок на линию наблюдения. Видимые со стороны наблюдателя лучи продольных Р и обменных PS волн обеспечены 1, невидимые - 2. Выбор расстояний по формулам (3) и (4) позволяет прослеживать границы обмена Б простых и сложнопостроенных средах, не проводя фазовую и другие виды корреляций волн и их кинематических и динамических ..параметров от точки к точке. При этом при переходе эт сумм (3) и (4) к интегралам возможен выбор расстояний д X и для криволинейных границ. Предлагаемый способ позвапяет проводить изучение субвертикальных границ в сложнопостроенных зонах, с которыми, как правило, связаны рудные месторождения. В платформенных, простых районах возможно изучение предлагаемым методом не только субгоризонтальных, но и субвертикальных границ. К последним относятся зоны разломов в кристаллической коре, над которыми в осадочнс чехле могут располагаться нефтяные и газовые месторождения. Предлагаемый способ сейсмической разведки позволяет выбирать расстояния между пунктами наблюдения, тесно увязанные с параметрами изучаемых сред и регистрируемыми волновыми полями. По амплитудам продольных Р и обменных PS волн, зарегистрированных в районе исследования от землетрясений (или) взрывов, определяют углы их выхода, величины перекрывающихся частей контуров, создаваемых на поверхности наблюдений этими волнами от геологических объектов. Зная заданную глубину исследований и максимальные для района исследований значения углов по формулам (1)-(4) определяют значения шага наблюдений дХ, с которым проводят даль нейшую разведку. должен быть менее ширины перекрывающейся части контуров, создаваемых на поверхности наблюдений продольными и обменными волнами от геологических объектов, и равен или менее значений, полученных по формулам (1)-{2) при-моноклинальном залегании границы обмена, и равен или менее значений, полученных по формулам (2) и (3) при более слож ном поведении границы обмена. Значения йХ, полученные по формулам (1)-{4) для заданных глубин Н и максимальных для района исследования значений у)fr,o.x позволяет получить соприкасающиеся или перекрывающиеся площадки обмена не только для задан ных значений Н и (р , но и для всех больших глубин и меньших углов .накло на площадок обмена. Изобретение позволяет примерно на 30% сократить бурение мелких сква жин и повысить при этом достовернос исследований. Формула изобретения 1.Способ сейсмической разведки, основанный на трехкомпонентной регистрации обменных и монотипных сейсмических волн, возбуждаемых землетрясениями и (или) взрывами, отличающийся тем, что, G целью повышения достоверности раз ведки, по углам выхода сейсмической радиации обменных и монотипных волн определяют ширину контуров, со здаваемых на поверхности наблюдения полями этих волн рт геологических объектов, расположенных в изучаемом интервале глубин, а регистрацию вол производят в пунктах, расстояния ме ду которыми не превышают ширины перекрывающихся частей контуров. 2.Способ по П.1, отличающийся тем, что при разведке сложнопостроенных сред с плоскими наклонными границами расстсЛния меж ду точками наблюдений д X устанавливают по соотношениям: при подходе волн к пунктам наблюдения с одной стороны Г Р5нт п ° Ур5,тлпЗ P,jmax-° yp2rr)ax ,,mo,4 °S2fp,,m4n- °Slfps,m,n одходе волн к пунктам наблюдеразных сторон ,,,max ,т,.п ° г Резт;п),ma.,,m,n °5ypS,.,nH Ц Ур,так-Ч „), глубины по нормали до границы обмена под точками наблюдений;угол наклона границы обмена; PSmax углы между нормалью к границе обмена и ,niin чами продольных и об Рчтахменных волн для земР5г,ТП(П летрясений с максимальными и минимальными величинами сейсмических сносов при подходе их к пунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена; углы между линией наблюдения и проекциями PS, сейсмических сносов Урц max на поверхность наблю2 PS № nдений для продольных и обменных волн, подходящих к пунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена; максимальные и минимаР тах / льные сейсмические PS,min сносы для продольных , и обменных волн, под-PSatn-inходящих к пунктам наблюдений соответственно по восстанию и падению границы обмена. , Способ по П.1, отличаюйся тем, что при разведке нопостроенных сред с меняющивдоль границы углами наклона тояния между пунктами наблюдедх для заданных глубин исследой устанавливают равными или е суммы проекций на линии наений абсолютных величин векторразностей сейсмических сносов ольных и обменных волн, регируемых на соседних пунктах наений : подходе волн к пунктам наблюдес одной стороны (Ip-IPs n 1 cosc.-cos y.

при подходе волн к пунктам наблюдений с разных сторон

)(4fii4-Lv;)ni- °sfn-co5y,.fuLv-i;; iCOS9p,,5

гдец) и (f - углы наклона элементарных площадок обмена относительно горизон тали соответственно при подходе волн к то- Ю чкам наблюдения по восстанию и падению границы обмена;

У и у - углы между линией наблюдения и проекцией каж- 15 дои площадки обмена на поверхность наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена;

- векторы сейсмических С vi сносов продольных и L /Lp5 обменных волн на по верхность наблюдения при подходе волн к пунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Физика Земли , М,, 1968,

на.

8, с. 25-35.

М., Недра

турой Земля с. 80-91.