Способ сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии

(5)5 6 01 Ч 1/00 БРЕТ ТЕНТ КОГО ЗОНДИЫ И ВЕРХОВ ротность земнои литуд в группе 1.ц, ность запределькоры поперечных нияеееей-период расстояных волн уровней льных и щихся на , а также мы), и поии крудГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт физики Земли им, О,Ю. Шмидта(73) Институт физики Земли им, О,Ю. Шмидта РАН(56) Коп ничев Ю.Ф. Короткопериодные сейсмические волновые поля, М., Наука, 1985, с. 176,Егоркин А.А, и др. Изучение глубинногостроения шельфа Баренцева моря поверхностными сейсмическими волнами, - В кн, Численное моделирование и анализ геофизическихпроцессов, Вычислительная сейсмология, вып.20. М., Наука, 1987, с. 202-206,Косминская И.П. Метод глубинного сейсмического зондирования земной коры иверхов мантии. М,: Наука, 1968, с. 15-20,Изобретение относится к области сейсмологии, в частности, к способу разведки месторождений нефти и газа.Целью предложенного способа является снижение затрат на поисковые работы и повышение достоверности разведки районов, перспективных на нефть и газ.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии, заключающемся в регистрации сейсмических волн от взрывов или землетрясений на расстояниях 500-1000 км от источника и обработке полученных данных, регистрируют колебания в частотном диапазоне 0,5-2 Гц, Осуществляют частотную фильтрацию вертикальной компоненты сейсмических сигналов с центральной частотой 1 Гц и шириной фильтра (1/2-2/3) октавы на уровне 0,7 от максимума, измеряют огибающие записей,(54) СПОСОБ СЕЙСМИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙМАНТИИ(57) Использование: сейсмическое зондирование земной коры и верхов мантии для выделения районов, перспективных на нефть и газ. Сущность изобретения: проводят регистрацию низкочастотных сейсмических волн и определение среднего поглощения поперечных волн в земной коре и верхах мантии по характеристикам волн Я, )и кодам, Районам крупных нефтегазовых провинций соответствуют сравнительно узкий диапазон поглощения короткопериодных поперечных волн,оценивают среднюю до коры 0 по затуханию ам представляющей совоку но отраженных от грани волн, исходя из соотнош Ае -- , ехР ( -- . 1где т - время от начала излучения, Т колебаний, Л - эпицентральное ние, С - средняя скорость попереч в коре, регистрируют соотношени волн Рг, Зл (соответственно прод поперечных волн, распространяю таких расстояниях в верхах мантии . коры (хвостовой части сейсмограм полученным данным судят о нелиных месторождений нефти и газа в исследуемом районе, которым соответствует диапазон 0=80-100, а также различия уровней максимальных амплитуд в волнах Р, 5 и коде, не превышающие 0,4 ед,лог,Суть способа заключается в следующем. Как известно, районы нефтегазовых месторождений характеризуются большой мощностью осадочных отложений (иногда относительно. древних - палеозойских и даже докембрийских), а также повышенным тепловым потоком из мантии, свидетельствующем об относительном разогреве самых верхних мантийных слоев. Это должно приводить к повышенному поглощению поперечных волн, распространяющихся в земной коре и верхах мантии. Вместе с тем при очень большом тепловом потоке из мантии, соответствующем, например, близким окрестностям океанических рифтов, породы в верхней части земной коры разогреваются аномально сильно, что должно приводить к разрушению залежей углеводородов. Естественно, что в таких районах наблюдается особенно сильное поглощение поперечных волн. В связи с этим должен существовать некоторый оптимальный диапазон поглощения короткопериодных Я-волн в земной коре и верхах мантии, который соответствует наличию месторождений нефти и газа в рассматриваемых районах,Необходимость регистрации в полосе частот 0,5-2 Гц связана с тем, что на таких частотах наиболее интенсивна группа Ец, по которой оценивается среднее поглощение в земной коре,Узкополосная частотная фильтрация сигналов осуществляется с целью исключения эффектов, связанных с различиями в спектрах излучения разных источников и воэможностью изменения природы волн, формирующих тот или иной участок записей, В сочетании с использованием динамических характеристик очень устойчивых волновых групп - . и коды это позволяет существенно повысить точность оценок поглощения и, в конечном счете, достоверность выделения районов, перспективных на нефть и газ. Узкая полоса частот в районе 1 Гц обеспечивает, как правило, наибольшее соотношение сигнал - помеха, что дает возможность использовать менее мощные источники сейсмических волн, Вертикальная компонента выбрана для определенности, поскольку для нее, в отличие от горизонтальных компонент, форма огибающих гораздо меньше зависит от азимута на эпицентр,Существенно, что в качестве источника колебаний здесь могут быть использованыщении поперечных волн в земной коре и верхах мантии.40 К второму типу волновых полей относятся такие, для которых уже на расстояниях400 км волны 1 полностью отсутствуют назаписях, а при Акм уровни волн Яп и коды значительно ниже уровня волн Р.45 Такой тип волновых полей характерен, например, для районов Алеутской и Курило- Камчатской островных дуг, Турции, Транскавказского поперечного поднятия и близких окрестностей океанических риф-50 тов, Во всех этих районах наблюдается высокий тепловой поток и достаточно сильное поглощение в земной коре и верхах мантии; величины СЬ здесь, как правило, не превышают 60 - 70.Группа Ь и кода представляют соответственно совокупность однократных и кратных отраженных от слабых мантийных границ поперечных волн. В связи с этим на рассматриваемых расстояниях они несут информацию об интегральном поглощении 10 15 20 25 30 35 промышленные и прочие взрывы. а также землетрясения. Предлагаемый способ особенно эфФективен при исследовании малоизученных и труднодоступных территорий (в первую очередь шельфа северных морей).Практическая реализация предлагаемого способа сейсмического зондирования проведена на основании детального анализа экспериментальных данных, полученных в Комплексной сейсмологической экспедиции Института физики Земли РАН. Исследования показали, что в тех районах Евразии, где отсутствуют крупные месторождения нефти и газа, короткопериодные сейсмические волновые поля можно разделить на 2 типа, К первому типу относятся такие, для которых на расстояниях от 500 до 1000 км доминирует мощная группа, резко выделяющаяся на фоне волн 5 и коды, На огибающих записях наблюдается участок резкого спадания амплитуд после достижения максимума в группе Е, после которого наклон резко уменьшается, Этот участок соответствует группе запредельно отраженных от границ коры поперечных волн, затухание которых описывается формулой (1). Такой тип волновых полей наблюдается, например, в районах Балтийского щита, Московской и Балтийской синеклиз, Крыма и Украинского щита, Урала и Северного Казахстана, Байкальского рифта и Алданского щита, Станового хребта и Буреинского массива, Алтая и Саян, Чукотки и т.д. Средние величины О для этих районов, по нашим данным, варьируются от 110 до 240, что свидетельствует о сравнительно слабом погло1831693 10 15 20 25 30 тии, а также коды, и по полученным данным судят о наличии крупных месторождений нефти и газа в исследуемом районе, которым соответствует диапазон 0,=-80-100, а также различия уровней максимальных амплитуд в волнах Рп, Яг и коде, не превышающие 0.4 лог,ед,50 Составитель Ю. КопничевРедактор Н. Коляда Техред М.Моргентал Корректор Л, Пилипенко Заказ 2551 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 поперечных волн в самых верхних мантийных слоях и в том числе в аномальной мантии - относительно тонком слое астеносферы, характеризующемся повышенным разогревом и (или) высоким содержанием жидкой фазы, который очень часто расположен непосредственно под границей М.Волновые поля в районах крупных нефтегазовых провинций существенно отличаются от описанных выше. Для них на расстояниях -500 км еще часто выделяется сравнительно интенсивная группа ., при этом величины 0 оказываются в диапазоне 80 - 100, При увеличении эпицентрального расстояния волны ц достаточно быстро "погружаются" в воду, и при Акм они уже, как правило, не выделяются на записях. На таких расстояниях максимальные амплитуды в группах Р Я и коде оказываются соизмеримыми (различаются не более чем в 2 - 2,5 раза), Такой тип волновых полей, по нашим данным, наблюдается в районах крупных нефтегазовых провинций Северной Евразии - Волго - Уральской, Западно - Сибирской и Туранской. Качественный анализ литературных данных показывает, что сходным типом волновых полей характеризуются также районы Месопотамского прогиба и Персидского залива, а также Северного моря с их огромными запасами углеводородного сырья.Таким образом, районы крупных месторождений нефти и газа действительно характеризуются сравнительно узким диапазоном промежуточного поглощения попеГечных волн в земной коре и верхах мантии,Использование предлагаемого способа сейсмического зондирования обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:1. Анализ параметров поля поглощения поперечных волн с частотой -1 Гц, наиболее чувствительных к присутствию жидкой фазы, а также к степени разогрева пород земной коры и верхней мантии, обеспечивает повышение достоверности выделения районов, перспективных на нефть и газ,2. Установление для каждого направления одной станции вместо профиля станций, наряду с возможностью использования. в качестве источников сейсмических волн промышленных и прочих взрывов, а также землетрясений позволяет существенно сни. зить затраты на поисковые работь,3. Устойчивость параметров группы . и коды, связанная со статистическим характером их формирования, позволяет повысить точность оценок поглощения.Формула изобретения Способ сейсмического зондирования земной коры и верхов мантии, включающий регистрацию сейсмометрами сейсмических волн от взрывов или землетрясений на расстояниях 500 - 1000 км от источника и обработку полученных данных, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью снижения затрат на поисковые работы и повышения достоверности выделения районов, перспективных на нефть и газ, регистрируют колебания в частотном диапазоне 0,5 - 2,0 Гц, осуществляют частотную фильтрацию вертикальной компоненты сейсмических сигналов с центральной частотой 1 Гц и шириной 1/2-2/3 октавы на уровне 0,7, измеряют огибающие записей, оценивают среднюю добротность земной коры СЬ по затуханию амплитуд в группе волн гп, представляющих совокупность запредельно отраженных от границ коры поперечных волн, исходя из соотношения х = Ьст.где т - время от начала излучения; Т - пери.од колебаний; Ь - зпицентральное расстояние, С - средняя скорость поперечных волн в коре, регистрируют соотношение 40 уровней волн Рл и Б, представляющих соответственно продольные и поперечные волны, распространяющиеся в верхах ман