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

(54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится к области сейсмической разведки и предназначено для повышения достоверности сейсмической разведки методами отраженных и преломленных волн. Известен способ сейсморазведки, основанный на исследовании характеристик направленности очага возбуждения, форма которых зависит от физических свойств среды (отношейия У5/Ур,веса заряда Q и влияния волн-спутников) 1. Недостатком этого способа является то, что база наблюдений при сейсмических исследованиях, как правило, удаленная на постоянное расстояние от пункта возбуждения, не всегда совпадает с участком оптимальной по спектральному составу и интенсивности регистрации сейсмической информации, положение которого на линии наблюдений зависит от угла наклона отражающей границы и физических и геометрических неоднородностей в верхней части разреза. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ сейсмической разведки, основанный на исследовании геологических объектов путем последовательного с задержкой возбуждения сейсмп ческих волн группой излучателей, устанавливаемых в пунктах возбуждения, и и.х последующей регистрации и обработки. При этом применение интерференционных систем возбуждения колебаний на больших базах позволяет создать фронты волн заданной конфигурации, изменять направление их распространения, управляя кинематикой годографов регистрируемых волн 2 . Недостатком известного способа являлся отсутствие возможности регулирования энергии во фронтах излучаемых волн без изменения их кинематики. Целью изобретения является повышенно достоверности результатов сейсмнческо1 разведки путем уменьшения искажающего влияния неоднородностей в верхней части разреза и наклона границ исследуемого геологического объекта. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сейсмической разведки, основанному на исследовании геологических объектов путем возбуждения сейсмических волн с введением временных задержек между моментами срабатывания излучателей, объединенных в группу и установленных в пунктах возбуждения, их последующей регистрации и обработке, излучатели устанавливают так, что расстояния между проекциями излучателей на линию наблюдений соизмеримы с наблюдающей длиной волны, выбранной для исследования геологических объектов, а время задержки не превыщает величины периода этой волны.

Сущность изобретения заключается в том, что для возбуждения колебаний используется интерференционная система излучателей с рассчитываемыми специально числом элементов и расстоянием между Ними, характеристика направленности которой ориентирована в соответствии с ориентацией характеристики направленности очага одиночного излучателя, а введение временных задержек в начальные моменты излучения энергии излучателями позволяет ориентировать характеристику направленности интерференционной системы по любому желаемому направлению, выбор которого обусловлен применяемым удалением от источника энергии и величиной базы наблюдений, углом Наклона границы, на которой образуется наиболее интенсивная волна-спутник, физическими свойствами среды, в которой расположены излучатели, глубиной залегания и углом Наклона исследуемой границы. Предполагается, что глубина залегания исследуемой границы На порядок больще по величине базы группирования излучателей, что позволяет рассматривать группу излучателей, как точечный источник.

Способ характеризуется следующей последовательностью операций.

На линии Наблюдений располагаются сейсмоприемники и пункты возбуждения сейсмической энергии.

В зависимости от выбранного расположения центра базы наблюдений (или отдельного пункта Наблюдения) и пункта возбуждения энергии определяется оптимальный угол излучения, при котором максимум энергии во фронте волны должен был бы распространяться в направлении заданного участка на дневной поверхности, где проводятся наблюдения.

Для наблюдений, проводимых методами отраженных и преломленных волн, угол оптимального излучения энергии определяется в зависимости от способа возбуждения по разным соотнощениям.

В способе отраженных волн при расположении источника под резкой сейсмической границей (например, дневной поверхностью или подощвой ЗМС) угол оптимального излучения 381 определяется по соотношению

3e, arccos -.. , (I) (H-Xsincf)+X

при расположении источника энергии на дневной поверхности оптимальный угол излучения Х2 с учетом (по закону тангенсов) преломления на подощве слоя (например ЗМС), участвующего в формировании характеристики направленности очага возбуждения, определяется по формуле

,Н -п -sin Xi

зе arctg Hcos3e(-MO-n)cos(3C,-)

в Которой значение jEj предварительно находится из соотнощения (1), йе учитывающего преломления.

В корреляционном способе преломленных волн при погружении источника энергии под резкую сейсмическую границу угол оптимального излучения 2j, при котором максимум энергии во фронте преломленной волны может регистрироваться начиная с точки выхода ее на дневную поверхность, определяется по формуле

iej arccos( 1-п, coscf +n;Sincp), (3)

при расположении источника на дневной поверхности и учете коэффициента преломления (по закону тангенсов) на подощве слоя, влияющего на формирование характеристики направленности очага возбуждения, угол оптимального излучения Х

5 ределяется из выражения, аналогичного соотнощению (2)

2 arctcH-n-sin

Нсо5Хз,-М(1-п)со5С2з-ор)

Q В котором значение Jj находится из соотнощения (3).

В выражениях (1) - (4) оптимальные углы излучения максимума энергии при соответствующих спо5собах наблюдений и расположения источников энергии;

Н - глубина залегания исследуемого горизонта под пунктом возбуждения; - угол наклона исследуемой

границы;

X - удаление центра базы наблюдений (или отдельного пункта наблюдения) от пун5кта возбуждения;

тп - мощность слоя, граница которого участвует в формировании характеристики направленности очага; п - отнощение ,

V - скорость в слое мощностью М; У2 - скорость В слое, подстилающем слой мощностью М; П; - отнощение ; Vj - скорость в слое, поверхность которого исследуется способом преломленных волн.

Определяется значение динамической характеристики волны D(x;cJ), возбуждаемой одиночным излучателем в направлении угла Xj (или 3 ; 4). заменой пара метра Tt значением соответствующих угло при выбранной основной частоте fo воз буждаемой волны по формулам: -для источников, расположенных под резкой отражающей границей ГУх coV С Vl Kt-2K,(:e-y) Л/Л --ЬVV TJf; wf Uf -ДЛЯ источников, расположенных на дневйой поверхности C-g-Yl+ +d -2Ace-cosf5xg- ostx-j;)b4-cos()i1 iiii N2 W2 1 г.2 .(2 где с - р VsCJo 0 -собственная круговая частота u)o сферического излучателя, равная h - коэффициент затухания сферического излучателя, равный VP и V -соответственно скорости продольных и поперечных волн в среде, на которую воздействует излучатель; -плотность среды; -радиус сферического излучателя, равный величина заряда; -коэффициент радиуса сферического излучателя; -коэффициент отражения (вниз) от подошвы ЗМС; -глубина погружения излучателя под подошву ЗМС; -коэффициент учитывающий поглощение в слое ЗМС, е -произведение коэффициентов отражения от кровли и подошвы ЗМС; -коэффициент прохождения подошвы ЗМС; -коэффициент затухания; . - мощность ЗМС; h У -коэффициент преломления на подошве ЗМС; Ypi скорость продольных волн в ЗМС; Vp2 -скорость продольных волн в подстилающих породах; -лтол преломления на подошве ЗМС; -основная частота, необходимая для исследований; -угол излучения, отсчитываемый от вертикали; -угол наклона дневной поверхности (для поверхностных излучателей) или подошвы ЗМС. (для источников, погруженных ниже подоишы ЗМС). (6) По формулам (Ь) или (6) также определяется максимальное значение динамической характеристики возбуждаемой волны и соответствующий угол излучения максимума энергии X. Определяется угол переориентации характеристики направленности излучателя ч. -2 -Зе1(или 2 ; Эг i V ).(7) Для устранения нестабильности величины максимума излучения энергии, обусловленной изменением величины коэффициента отражения от границы участвующей в формировании характеристики направленности излучателя (например подошвы ЗМС) вдоль профиля, задается условный уровень энергии но.-щы вдоль линии наблюдений (.w); где (x :)l-i-K. Для выравнивания энергии, излучаемой в направлении участка наблюдений в соответствии с заданным уровнем, на каждом пункте возбуждения устанавливается группа из m излучателей с расстоянием между ними дх , в начальные моменты излучения энергии которыми вводятся временнь1е задержки. Количество группируемых излучателей должно быть не менее двух и определяется по формуле (8) Расстояние дх между излучателями и rpyiuie при значениях х , близких к нулю, т.е. когда для совмещения с основным максимумом характеристики направленности одиночного излучателя используется основной макси.мум характеристики группы, бирается равным или меньшим 0,5 Л , а при величинах х , значительно отлич 1ых от нуля. т.е. когда для совмещения с дополниельным максимумом характеристики направленности одиночного излучателя используется один из дополнительных M.IKимулюв характеристики направленности группы по соотношению де к номер дополнительного максп.мум; характеристики направленности группы, равный 1; 2. Задержки между начальными момонтсПИ злучения энергии соседними излучате.лями группе онределяются по форму.1е ле - AX-tgY Если дл« проведения работ требуется И1шь достижение заданного уровня энергии ез точного чета частотного состава колеаний, то число группируемых ::1Лсм1М1то.1; пределяется по соотношению J -1-Кз где величина К характеризует форму образующейся характеристики очага. При К 1 в Cviy4ae иеблагоприятных условий возбуждения происходит выравнивание характеристики направленности очага. При KI 1 в образующейся характеристике очага происходит увеличение основного максимума относительно промежуточных, расстояние между излучателями дх выбирается не превышающим 0,5-1,0Л. Введение временных задержек в начальные моменты излучения энергии излучателями не проводится. С выбранными параметрами проводят возбуждение сейсмических волн, их регистрацию и последующую обработку. Технико-экономические преимущества преддагаемого способа регулируемого направленного возбуждения сейсмических волн обусловлены повыщением достоверности результатов сейсмической разведки в определении характеристик отражающих гра:Ниц; ипокрывающих их сред за счет уменьшения искажающего действия на динамические параметры регистрируемых колебаний неоднородностей в верхней части разреза и углов наклона исследуемых границ, приводящим к сокращению количества глубоких скважин. Формула изобретения Способ сейсмической разведки, основанный на исследовании геологических объектов путем возбуждения сейсмических волн с введением временных задержек между моментами срабатывания излучателей, объединенных в группу и установленных в пунктах возбуждения, их последующей регистрации и обработке, отличающийся тем, что, с целью повыщения достоверности результатов сейсмической разведки путем уменьщения искажающего влияния неоднородностей в верхней части разреза и наклона границ исследуемого геологического объекта, излучатели устанавливают так, что расстояния между проекциями излучателей на линию наблюдений соизмеримы с преобладающей длиной волны, выбранной для исследования геологических объектов, а время задержки не превышает величины периода этой волны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 311234, кл. G 01 V 1/00, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 166502, кл. G 01 V 1/13, 1962 (прототип) .