331350

33135 О Сова Советских Социалистических Республикй АВТОРСКОМУ ЕтЕЛЬС 7 Зависимое от авт. свидетельства,й -1. Кл. б 017 1/13 Заявлено 01 Л 11.19 Э (ЛЪ 1457017/26-25с присоединением заявки Ло. -Приоритет -Комитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров СССРУДК 550,834.5(088,8) юллстець Ъо публик а цо 07.111.1972.,ата опублпковацпя оппсашгя 1,)Л.1972 вторзобретеция И,. Завьяло Заявител СПОСОБ СЕЙСМИ.1 ГСКО 6 РАЗВЕДКИ гпческпх объектов, находящихся за пределамлуча. Способ СЛ может быть использоцадля увеличения глубиццости сейсморазве и и,так как оц позволяет концентрировать в ц 5 правленном сейсмическом луче энергию большого числа взрь 1 вов плц цевзрывцых псточциков сейсмических волн, расположеццых ца таком удалении друг от друга, прц котором пеможет быть бесполезцых потерь эцергпи пО разрушение в области формирования луча.Известны способы возбуждения илп искусствеццого (лабораторцого) формировацця сепсмпческпх волцовых полей различной формы.Классический способ - взрыв цлп удар15 одной точке,Способ групппровация взрывов - одцовременныс взрывы плп удары в цескольких точках, расположеццых па малой базе (несоизмеримо малой по сравце 1 шю с глбпцой ра20 ведкп), т. е. так, чтобы можно было прецеоречь наличием нескольких точек излучениясчитать суммарную волну сферической, исходящей пз одцой точки. 25 Спосоо ся В одцов скольких базе (соиз цебольши Зп МЕ РЯД Сфплоскорсмспточках, мерпмоинтер ричес Изобретепис относится к сейсмической разведке месторождений полезных ископаемых,В сейсморазведке цет техцико-методических средств, подобных прожектору в светотехцике плп параболическим антеннам в радиолокации. Не существует способов и устройств, позволяющих получить остроцаправленный луч сейсмических волн, поворачивающийся и освещающий разные области изучаемого полупрострацства, В практике сейсморазведки часто возникает потрсбцость осветить сейсмическими волнами только ту локальцую область полупрострацства, которая представляет в разведочном отцошеции цапбольший интерес, и тем самым исключить влияние волн, отражеццых, дифрагпроваццых объектами, находящимися в других, пе освсшенных, областях изучаемого полупрострацства. Особенно необходим такой способ в сложцо построенных региоцах при детализациопцых работах. Способ сейсмический луч (СЛ) может быть полезец при поисках рудцых залежей, представляющих собой локальцые неоднородности в относительно одцородцой среде окружающих их горцых пород. Освещеццые как бы прожекторным сейсмическим лучом цеодцородцости такого рода могут создать поле интенсивных дифрагироваццых волн, легко цаблюдаемое ца поверхности земли без помех со стороны неосвещенных геолого фроцта (ПФ) заключаетых взрывах плп ударах в псрасположеццых па большой й с глубиной разведки), цо с валом, т. е. так, чтобы в сумпх волн сформировал одпц10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 ч = рад 55 Г 0 цилиндрический фронт со сферическими окончаниями.Способ у правляемого плоского фросто(УПФ) состоит в разцовремешсых взрывах набольших базах с временными задержками,обеспечивающими поворот огибающей сферидческих фронтов таким образом, чтобы оылсформирован суммарный конусообразныйфронт со сферическими окончаниями.Способ регулируемого управления фронтами сейсмических волн заключается в разновременных взрывах в ряде точек ца большихбазах с временными задержками, величиныкоторых устанавливают так, чтобы сформировался квазиконусообразцьш фронт с ооразкщей, изогнутой по заранее заданному закону.Характерной особенностью всех способовлинейного группирования взрывов являетсяразмещение точек возбуждения сейсмическихволца прямой линни, Эта прямая лгииявзрывов после возбуждения ряда сферическихволи служит осью симметрии формирующегэся цилиндрического, соничессого или болеесложного пространственого волнового поля,Нц одним из перечисленных выше спосооов нельзя сформировать направленный, узкий сейсмический луч, у которого ось симметрии была бы цаправлеца по нормали к фронту волны, а угол расхождения был достаточномал и обеспечивал эффект освещения объектов сейсморазведки, ацалогичпьш прожекторному.Цель изобретения - получение ориентированного в пространстве, направлешюго схос 1 ящегося или р асходясцегося волнового л у си.Это достигается расположе 1 ием точек взрывов цли цевзрывных источников сейсмических волн, при котором в упругом полупространстве формируется луч. Поворот луча осуществляется путем ввода временных задержек (фазовых сдвигов) в возбуждаемые сейсмические колебания или в переменные электрические токи при воспроизведении полевьхмагнитных сейсмических записей,Точки возбуждения сейсмических волнрасполагают по площади, в данном случае покругу, что дает возможность формировать ссйсмический луч и поворачивать его в задасчомнаправлении, применяя для этого временныезадержки.На фиг. 1 показан обгций вцд сейсмического луча в пространстве, где: взрывной круг(ВК) 1 диаметром Р, точки 2 возбужденияволн, сейсмический луч 3 с углом с 1 расхокдецця, отражающая поверхность 4, областьвы.сода сейсмического луча ца поверхностьземли, волновые конусы б.На фиг, 2 а, и б показаны повороты луча впространстве (а - в горизонтальной плоскости, б - в вертикальной).На фиг. 2, а приняты следующие обозначения: С - взрывной круг, 5 - точка возбуждения сейсмически.с волн, Х, 1 - проекция луча на поверхность наблюдения,- угол горизонтального поворота луча. 4На фиг. 2,б обозначено: и - угол вертикального поворота луча, ЛЙ - исходная величина для вьигисления временной задержки.На фиг. 3 показана схема расположения точек возбуждения сейсмических волн при формировании плоского луча.Способ СЛ осуществляют в полевом и лисораторцом вариантах.Полевой вариант.Известно, сели ца пути распространения обьсмцой волны с плоским цли сферическим фронгом поместить препятствие, например плоскии круглыи и не прозрачныи для данных волн диск, то за этим диском, т. е. в теневой зоне, возникает поле волн, дифрагироваццых краямц диска. Каждая точка края диска играет роль как бы самостоятельного, точечного источника сферических волн. Все дифрагцрованные волны, накладываясь и ицтерферируя, образуют результирующее поле с узким центральцым лучом конусообразной формы, исходящим как бы,из центра непрозрачного диска. Гели препятствие не круглое, то луч приобретет более сложную форму. Так, например, если препятствие имеет удлиненнуо форму (длинная линейка в звуковом поле), то в теневой зоне формируется плоский луч.Эффект дифракции на краях препятствия можно заменить возбуждением волн в ряде равномерно расположенных точек. В частности, конусообразный, слаборасходящийся луч можно сформировать, разместив точки взрывов (илц источники гармонических колебаний) по кругу. Дискретность точек, заменяющих центры дифракции ца краю сплошного диска, будет сказываться тем меньше, чем короче интервал между ними. При замене эффекта дифракции непосредственным возбуждением волн, формирующийся волновой луч, так же как и в первом случае, будет как бы исходягццм цз центра круга, образованного точками возбуждения,Для формирования сейсмического луча точки возбуждения импульсных (взрывы, удары) или гармонических волн (вибраторы) размещают ца дневной поверхности по кругу диаметром Р Э ., где л, - длина сейсмичес. кой волны. Угол с 1 расхождения центрального луча, формируемого синфазно действуощимц источшками, определяется следусощим уравнением: Гели допустим, длина сейсмической волны 50 лс ц при этом требуется получить луч с углом расхождения не более 12, т. е. порядка 0,2 рад, то диаметр круга, на котором располагают точки возбуждения волн, должен быть це менее Р ==- -=500 с,21 100 0,2зц а ч цт ц а один порядок больше длины вол цы . Длина окружности в этом случае составит331350 5около 1500 я. Для образования сейсмического луча ца цей потребуется, разместить не мен.е 15 - ,30 точек возбуждения сейсмических волн. Чем больше точек возбуждения, тем интенсивнее поле сейсмических колебаний в луче (прц неизменной интенсивности волн, возбуждаемых в каждой точке).Уветичивая диаметр взрывного круга (ВК), уменьшают угол расхождения луча. При этом число точек возбуждения оставляют неизменным, Следует учитывать, чем шире круг, тем меньше энергии в луче. Практически оптимальные значения диаметра круга, числа точек возбуждения и интенсивности возбуждаемых волн определяют экспериментально,При одновременном взрыве во всех точках ВК и сцнфазном действии источников гармонических колебаний из центра ВК формируется луч под углом 90 к дневной поверхности, т. е. уходящий вертикально вниз, Чтобы повернуть этот луч под углом в заданном направлении используют способ неодновременного взрывания зарядов (ввода фазовых сдвигов), аналогичный способам ПФ, УПФ и РУФ,Величину задержек определяют следующим образом: проводят через центр взрывного круга прямую линию под азимутом р, в котором требуется направить луч (фиг. 2,а), проектируют на эту линию точки возбуждения волн, затем в плоскости Х 2 определяют длину отрезков и вычисляют временные задержки, необходимые для поворота луча на заданный угол а по формуле Ьй1/где У - средняя скорость в верхней части геологического разреза,т. е. в той области полупространства, в которой формируется наклонный сейсмический луч. С этими задержками производят групповой взрыв. В случае возбуждения гармонических колебаний аналоги гным спосооом определяют цеобходимыс фазовые сдвиги, ввод которых обеспечивает поворот луча. В отличие от импульского возоуждення луч гармонических колебаний существует сколь угодно долгое время, что позволяет применить методику наблюдений без осциллографической записи, т. е. способ замера относительных фазовых сдвигов в каждой точке наблюдения. Волновой фронт в сейсмическом луче плоский. Это следует учитывать при интерпретации материалов, полученных способом СЛ. Если сейсмический луч падает ца зеркально гладкую грацицу и отражается от нее, то координаты его выхода ца поверхность наблюдений (фиг, 1) зависят от угла у наклона этой границы, азимута 1 сс падения, азимута пово. рота луча и угла ср наклона луча. Если сейсмический луч направлен ца цезеркальцый объект, т, е. ца какую-либо локальную неоднородность с церовной (для сейсмических волн) поверхностью, то поле дифрагированных волн 6 наблюдается непосредственно за этой неодно родностью.При сейсморазведке способом СЛ отраженные и дцфрагцрованные волцы на дцевцой поверхности можно наблюдать только в строго определенных зонах, вся остальная площадь будет как бы в тени.Размеры (площади) зон выхода ца дневную поверхность отраженных волц можно ме- О нять, изменяя угол расхождения луча. Поворачивая луч, изменяют координаты этих зоц па поверхности земли. Идеальным способом наблюдений является площадная съемка. Однако техника такой съемки слабо разработа ца, поэтому пользуются профпльцой системойнаблюдений. Прц деталцзаццоцных сейсморазведочных работах в районах, ранее изученных рекогносцировкой, общие черты глубинной тектоники известны, что позволяет обосцо ванно выбирать направления для сейсмического луча и заранее определять ца местности зоны возможного выхода отраженных ц дцфрагцровацных волн.Конусообразный луч может быть сформц рован це только при круговом размещении источников возбуждения волн. Если по какцмлибо причинам круговое размещение невозможно, то можно разместить точки возбуждения по любой замкнутой фигуре (квадрату, 30 треугольнику). В этом случае требуется расчетным путем найти значения временных задержек, обеспечивающих формирование луча.Одним из интересных в практическом отношении частных случаев способа СЛ является 55 формирование плоского вертикального цлцнаклонного луча, что расширяет возможцости способов ПФ, УПФ и ПУФ, Недостаток этих способов состоит в том, что практически с их помощью возбуждают объемные волцо вые поля в вцдс цилиндра, конуса ц т. д. Этцполя распространяются цс только вглубь, цо ц во все стороны от линии возбуждении, поэтому к сейсмопрцемццкам могут приходить отраженные и дифрагцроваццые волны со всех 45 сторон. Желательно, чтобы плоским фронтомосвещалась только та часть полупрострацства, которая лежит В вертикальной плоскости про.филя. Для этого надо сформировать не цилиндрический нли конический, а действительно 50 плоский фронт падающих волн, т. е. такойфронт, который имеет плоскую форму как с торца, так и с боков (нечто напоминающее доску, поставленную ца ребро). Такой фронт может быть сформирован при одновременном возбуждешгц сейсмических волн в ряде точек, размещенных ца двух параллельных профилях. Угол расхождения плоского луча зависит от соотношения расстояния между параллельными профилями ц длиной сейсмической волцы и определяется по ранес приведенцоц формуле. Например, прц л = 50 .я п расстоянии между профилями 500 .и оц будет около 12. Полоскцй луч можно поверцуть и изогнуть подобно тому, как это делают в способах 65 УПФ и РУФ. Для этого временные задержкиУческих цепях, либо на накопительной плоскости, например на фотослое, с помощью галографа. При суммировании сигналов так ке, 35 как и в полевом варианте, для наклонов лучаиспользуют временные задержки.В лабораторном варианте не формируетсяодин падающий луч, как это было в случаеодновременного возбуждения волн, При нали чин отражающих границ формируется стольколучей, сколько границ имеется в разрезе, Кроме того, каждый луч исходит не из центравзрывного круга, а из центра круга, образованного системой мнимых точек, т, е. зеркаль ных изображений точек взрыва в отражающихграницах. Ввод временных задержек при суммировании приводит к повороту всех лучейточно так, как и при полевом варианте с тойлишь разницей, что поворот происходит относительно оси каждого отраженного сейсмического луча.Преимущество лабораторного варианта состоит в том, что все отраженные волны выходят на дневную поверхность не широкими сферическими фронтами, а в виде узких лучей, ивероятность наложения н интерференции ихрезко сокращается. ЮПри интерференции волн, возбуждаемыхкруговым взрывом, кроме центрального луча 3(фиг, 1) возникают волновые конусы б, окружающие этот луч. При поворотах луча на тотже угол поворачиваются и эти конусы. Суменьшением угла расхождения луча уменьшается и угол расирытия волновых конусов,При сейсморазведке способом СЛ следуетЦНИИПИ Заказ1550 зд.309Загорская типогра Флг У фиг. 2 а; 44 одпясное вводят сразу по соответствующим точкам возбуждения на двух профиля.;.Л абораторный вариант.Полевой вариант способа СЛ практически может быть применен в случае одновременного (или с малыми временными задержками) возбуждения сейсмических волн в большом числе точек, расположенных на местнос. ти достаточно далеко одна от другой. Не во всех районах возможно организовать такого рода взрывные работы. Одновременное применение большого числа источников гармонических колебаний более доступно, но и в этом случае могут возникать организационныс затруднения. Чтобы устранить затруднения, связанные с одновременным возбуждением волн во многих точках, производят поочередное возбуждение волн в каждой точке взрывного круга и записывают сейсмограммы методом воспроизводимой записи, например, на магнитную пленку, Таким образом получают столько многотрассовых магнитограмм, сколько точек возбуждения на взрывном круге. В случае применения источника гармонических колебаний в каждой точке наблюдения замеряют только сдвиг фаз относительно возбуждаемых колебаний.Для получения эффекта, аналогичного форъ 1 ированию сейсмического луча после полевых работ, в лабораторных условиях сумьируют сигналы, считываемые с полевых записей. С ммирование проводят либо в электриучитывать наличие и возможное влияние побочных волн на результаты волновых конусов,В ряде случаев окажется удобнее пользоваться обращенным способом сейсмического5 луча, т. е. на взрывном круге вместо точеквзрывов помещать сейсмоприемники, а взрывы производить на профилях или на площади.В обращенном варианте эффект достигаетсякак и в лабораторном.10 П р едм ст изобретенияСпособ сейсьн 1 еской разведки путем площадного группирования источников импульсных или гармонических волн, от.чичиощыйсятем, что, с целью получения ориентированно 15 го в пространстве, направленного, сходящегося или расходящегося волнового луча, задают,в каждой точке излучения элементарных волновых полей временные задержки, рассчитанные с учетом координат точки по закону дей 20 ствия собирательной линзы при фокусировкеволн н по закону дифракцин воли на краяхдиска прн формировании направленного расходя 1 цегося волнового луча, при этом источники гаръ 1 онических колеоаннй размещают на25 поверхности возбужден.-: волн по концентрическим кольцам, диаметры которых рассчитывают для заданной глубины фокусировкипо закону колец Френеля,