Способ возбуждения сейсмических сигналов

,4(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ н втовснаю свщваОьстви НИ КОМИТЕТ СССРЮЮФЮВЯ и ОМОЮ(71) Киевское геофизическое отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного киститута(56) 1. Гурвичу И.И. Сейсмическаяразведка. М., "Недра", 1980,с. 298-302,2. Авторское свидетельство СССРР 613276, кл, Ц 01 Ч 1/13, 1978.3.Патент США Р 3015086,кл. 340-15, опублик.,973.4. Авторское свидетельство СССРР 269502, кл. С 01 Ч 1/02, 1970(54) (57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, основанный на создании упругих деформаций во внутренних участках среды, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности сейсмических исследований, упругие деформации вовнутренних участках среды создаютпутем излучения над поверхностьюземли высокочастотных электромагнитных колебаний, модулированных поамплитуде и частоте, в соответствиис заданным сейсмическим сигналом, 1140070Изобретение относится к способамвозбуждения упругих колебаний присейсмической разведке и предназначено для использования при сейсмических исследованиях. 5Известен способ возбуждениясейсмических колебаний во внутреннихточках среды при помощи взрывов вскважинах 1 1.Недостатками этого способа являются необходимость бурения специаль.ньм скважин для погружения в нихзарядов взрывчатого вещества,практическая неуправляемость такогоисточника но форме и частоте излучаемьм и среду импульсов, а такжевред, наносимый окружающей средебурением скважин и самими взрывами.Известен также способ возбуждения сейсмических колебаний на поверхности с помощью взрывньм и ударных источников 21, а также вибрационных источников 31.Недостатками данных способовявляются поглощение высоких частот 25в зоне малых скоростей, а также неуправляемость рассматриваемьм источников по частоте и Аорме.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ возбуждения сейсмических сигналов, основанный на создании упругих деформаций во внутренних точках среды 43,Однако этот способ характеризуетсянедостаточной э 4 ективностью сейсмических исследований, обусловленнойзначительным поглощением возбуждаемых колебаний, особенно высокочастотных их составляющих в зоне малых скоростей, и отсутствием воз Оможности согласования амплитудночастотньм характеристик источникас грунтом.Цель изобретения - повьпиение эААективности сейсмических исследований.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу возбуждения сейсмических сигналов, основанному на создании упругих дейорма ций во внутренних участках среды, упругие деформации во внутренних участках среды создают путем излучения над поверхностью земли высокочастотных электромагнитньм колебаний,55 модулированных по амплитуде и частоте, в соответствии с заданным сейсмическим сигналом. Сущность изобретения заключаетсяв том, что в процессе направленногои регулируемого излучения нагревается слой породы внутри среды, засчет чего создают в ней упругиедеформации, меняющиеся во временипо закону сейсмического сигнала ираспространяющиеся в вцце сейсмической волны.На чертеже приведен пример реализации предлагаемого способа.На чертеже обозначени: генератор1 электромагнитных СВЧ колебаний,модулятор 2, блок 3 задания сейсмического сигнала, антенна 4 (СВЧ) сотражателем, электромагнитные колебания 5, падающие на землю, поверхность 6 земли, почва 7, эона 8 аэрации, водонасыщенные грунты 9, поверхность 10 грунтовых вод, сейсмические колебания 11, график 12 затухания электромагнитных волн всреде нике поверхности земли, эпюры13 влажности грунтов, источник 14сейсмических колебаний,Способ возбуждения сейсмическихсигналов заключается в следующем.На поверхности земли над областьювозбуждения колебаний располагается мощний генератор 1 СВЧ колебаний, промодулированных с помощью модулятора 2 сейсмическим сигналомпо амплитуде или частоте. СВЧ колебания излучаются вниз в среду спомощью антенны 4 с отражателем.Затем они проходят через поверхность 6 земли, почву 7, зону 8аэрации и, наконец, попадают в водонасыщенные грунты 9,Как правило влажность пород в верхней части разреза по глубине распределена в соответствии с эпюрой 13, т,е. в почве 7 и зоне 8 аэрации грунтов влажность т невелика и большая часть пор в породах заполнена воздухом. Вода в этих ненасыщенных грунтах не является свободной и не передает гидростатического давления. Именно поэтому породы в этой зоне обладают высоким коэффициентом поглощения сейсмических колебаний и низкой скорости их распространения. В Сейсмике - это зона малых скоростей (ЗМС). В нижней части зоны 8 аэрации влажность по:род быстро нарастает, а ниже поверхности 10 грунтовых вод составляет 1003 (зона полного насыщения). В3 114 зоне полного насыщения пород грунтовыми водами резко повышается скорость распространения сейсмичес" ких волн, а также э 4 м 3 ективность возбуждения сейсмических колебаний,При распространении электромагнитных волн 11 в горных породах часть их энергии поглощается, притом в тем большей степени, чем выше влажность пород. В ненасыщенных водой породах зоны аэрации (ЗИС) поглощение электромагнитных колебаний невелико, в то время, как в зонениже поверхности грунтовых вод поглощение их резко возрастает, в результате чегд уже на небольшом интервале (порядка нескольких длин волк) они практически полностью затухают (см, график 12, характеризующий долю энергии, поглощенной на каждой глубине в зависимости отвлажности 13 пород).Вводимые, в среду СВЧ колебания с малыми потерями преодолевают почву .7 и зону 8 аэрации, а затем25 практически полностью поглощаются в сравнительно небольшом объеме зоны насыщения, залегающей в подошве ЗМС. При этом в породах в зоне поглощения возникнет тепловой импульс,ЗО который благодаря явлению термоупругости трансформируется в сейсмические колебания, в точности повторяющие закон модуляции СВЧ-колебаний, Несущая частота СВЧ колебаний выбирается таким образом, чтобы обеспечить эективную передачу их через почву в зону аэрации и оптимальные с точки зрения возбуждения сейсмических колебаний задан 4 Оной частоты размеры зоны эфАек тивно го поглощения электромагнитных волн в зоне насыщения .Вследствие практической неизменности физических свойств пород при нагреве их электромагнитным излучением источник сейсмических колеба 1 ний термоупругого типа всегда идеально согласован акустически со средой, т. е. излучает сейсмические волны без потерь в широком диапазо О не частот и в том числе, что очень важно, на высоких частотах, Таким образом, обычно весьма сложная проблема акустического согласования источника со средой, имеющая важное 0070 4значение в известных способах воз"буждения колебаний, в данном спасо.бе отсутствует.Для эФМктивнЬго использованияпроцесса нагрева слоя породы внутри .среды и возбуждения сейсмическихколебаний необходимо распределитьвводимую в среду тепловую энергиюравномерно в достаточно большомобъеме, а также обеспечить получение во внутренних точках среды тепловых импульсов с частотными спектрами, соответствующими спектрам сейсмических сигналов.Эти требования полностью выполняются при Формировании тепловых импульсов с помощью модулированногосейсмическими сигналами электромаг-,нитного излучения, вводимого непосредственно во внутренние точки среды и поглощаемого в них породами.Способ возбуждения колебанийможет применяться не только на суше,но и на море и различных водоемах, При этом излучающий объем источникатермоупругого типа будет начинаться прямо с поверхности водоема. Устройство для возбуждения колебаний может располагаться на любом транспортном средстве, перемещаю.ф щемся по суше, воде или по воздуху. Наиболее удобно разместить его на судне на воздушной подушке.При недостаточной мощности регистрации колебаний может осуществляться в режиме накопления от серии возбуждений. Источники рассматриваемого типа могут группироваться, как и источники других типов. Предлагаемый способ возбуждениясейсмических колебаний являетсябесконтактным, чем он принципиальноотличается от других известных способов. Благодаря этому существенносокращаются затраты на возбуждениеколебаний, Кроме того, устройство,реализующее предлагаемый способ,практически не имеет деталей, подверженных механическому износу и,следовательно, обладает более высокой надежностью, чем устройства,реализующие известные способы возбуждения упругих колебаний вгеологических средах,,Петрова Техред С.йовжий Корректор С.Черн Редакт г. Ужгород, ул. Проектная, 4 П "Пат Фил каз 258/35 Тираж 748 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушск