Способ сейсмической разведки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 0 01 У 1/00 БР Н ЕЛЬ Т каяейсмо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ Н АВТ 0 РСНОМУ С(72) В,Е.Чернявский и С.А.Жгенти (71) Наро-фоминское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки(56) 1. Гурвич И.И. К теории сферического излучателя сейсмических волн. - "Физика Земли", 1965, Р 10, с. 45-46.2. Рапопорт М.Б. Автоматичес обработка записей колебаний в с разведке. М., "Наука", 1973, с. 77.3. Авторское свидетельство СССР Р 311234, кл. 0 01 у 1/00, 1970 (прототип).(54)(57) СПОССБ СЕЙСМИЧЕСКОИ РАЗВЕДКИ, включающий возбуждение колебанийизлучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный ихприем приемниками, расположенными наземной поверхности и во внутреннейточке среды, регистрацию, обработкуполученных записей и определение характеристик верхней части разреза, атакже последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ"ности разведки путем повыаения разрешенности сейсмической записи, после определения характеристик верхней частй разреза в ней выделяют акустически наиболее жесткую границу и участки, находящиеся под этой границей, характеризующиеся одинаковым строением среды, в пределах каждого иэ выделенных участков излучатели колебаний погружают на 1-3 длины основной возбуждаемой волны ниже акустически наиболее жесткой границы, а прием Колебаний проводят во внутренней точке среды глубже этой границы на 4-7 длин основной возбуждаемой волны и дополнительным приемником, устанавливаемым в месте распо ложения проекции излучателя на земную поверхность, причем расстоянией между проекцией на земную поверхность приемника, расположенного во внутренней точке среды, и дополнительного приемника, выбирают на порядок меньше глубины погружения приемника во внутреннюю точку среды, на записи, зарегистрированной во внутренней точке среды, выделяют прямую волну и волну-спутник, по наблюдениям волновых полей определяют задержки между прямой волной и волной-спутником для каждого наблюдения, в соответствии с определенными задержками складывают прямую волну в волну-спутник и определяют форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, которую используют для последующей обработки наблюдений волновых полей в каждом из выделенных участков.Изобретение относится к сейсмической разведке и предназначено дляповышения точности сейсмической разведки методом отраженных волн.Известен способ сейсмической раз -ведки, включающий возбуждение сейсми" 5.ческих волн, их регистрацию и определение форм возбуждаемого сигнала по данным о скоростных характеристикахсреды и интенсивности воздействия 13.Недостатком способа является не Овоэможность определения формы распространяющейся в глубь среды волны сучетом волны-спутника, образующейсяна границе, находящейся выше места расположения излучателя. 15Известен также способ сейсмической разведки, включающий возбуждение колебаний и их регистрацию, в которомна основе корреляционного анализа записи определяется форма возбуждаемого 20 импульса, используемая в последующей обработке сейсмических данных 23.Недостатком способа является невозможность определения фазовой характеристики сигнала, что не всегда поз воляет достичь улучшения разрешенности сейсмической записи.Наиболее близким к изобретению является способ сейсмической развед" ки, включающий возбуждение колебаний излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными на земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и определение характеристик верхней части разреза, а также последующие на.блюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами 33Недостатком известного способа 40 является трудность, а иногда и невозможность раздельного определения формы прямой волны и волны-спутника при большой мощности зоны малых скоростей, а также при использовании в про цессе проведения профильных наблюдений излучателей, отличных от излучателей, использованных при изучении верхней части разреза.Цель изобретения - повышение точности разведки путем повышения раэреше:;ности сейсмической записи.Поставленная цель достигается тем, что при способе сейсмической разведки, включающем возбуждение колебаний излучателем, расположенным во внутренней точке среды, одновременный их прием приемниками, расположенными на земной поверхности и во внутренней точке среды, регистрацию, обработку полученных записей и опре деление характеристик верхней части разреза, а также последующие наблюдения волновых полей с выбранными при обработке параметрами, после определения характеристик верхней 65 части разреза в ней выделяют акустически наиболее жесткую границу и участки, находящиеся под этой грани,цей, характеризующиеся одинаковым строением среды, в пределах каждого иэ выделенных участков излучатели колебаний погружают на 1-3 длины основной возбуждаемой волны ниже акустически наиболее жесткой границы, а прием колебаний проводят во внутренней точке среды глубже этой границы на 4-7 длин основной возбуждаемой волны и дополнительным приемником, устанавливаемым в месте расположения проекции излучателя на земную поверхность, причем расстояние между проек- цией на земную поверхность приемника, расположенного во внутренней точке среды, и дополнительного приемника, выбирают на порядок меньше глубины погружения приемника во внутреннюю точку среды, на записи, зарегистриро" ванной во внутренней точке среды,выделяют прямую волну и волну-спутник, по наблюдениям волновых полей определяют задержки между прямой волной и волной-спутником для каждого наблюдения, в соответствии с определенными задержками складывают прямую волну и волну-спутник и определяют форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, которую используют для последующей обработки наблюдений волновых полей в каждом из выделенных участков.На фиг. 1 изображена схема проведения наблюдений, во внутренней точке среды и на земной поверхности; на фиг, 2 - форма записи волн,На фиг. 1 изображена дневная поверхность 1, акустические границы 2- 4 в верхней части разреза, прием акустически наиболее жесткая - граница 4 в верхней части разреза, скважина 5, в которую помещается излучатель, измерительная скважина 6, излучатель 7, приемники 8, расположенные в устье измерительной скважины, приемники 9, расположенные в устье скважины с излучателем, приемники 10, расположенные на забое измерительной скважины, точка 11 отражения волны- спутника от акустически наиболее жесткой границы 4.Прямая волна, фиг. 2 ) имеет форму 12 записи, волна-спутник - форму 13 записи, суммарная распространяющаяся в глубь среды волна при сложении прямой волны и волны-спутника с разными задержками - форвы14-16 записи.При возбуждении колебаний в неоднородной среде волна, распространяющаяся в нижнее полупространство, является интерференционной и состоит из прямой волны ( кривая 12) и волны- спутника ( кривая 13), отраженной отточки 11 наиболее акустически жесткой границы 4, расположенной выае излучателя. Чем более неоднородна верхняя часть разреза и чем больше глубина погружения излучателя, тем больше образуется волн-спутников от границ, залегающих выше места расположения излучателя. Все волны-спутники накладываются на прямую волну, Формируя сложный зондирующий сигнал, распространяющийся в глубь среды и 10 обуславлинающий форму отраженных волн. Наибольший вклад .в формирование зондирующего сигнала вносит наложение на прямую волну наиболее интенсивной волны-спутника, которая 15 образуется при отражении от акустически наиболее жесткой границы 4, находящейся выше излучателя.Учет наложения волны-спутника как преимущественного фактора, определяюО щего Форму суммарной распространяющейся в глубь среды волны, обусловлен тем, что . н нерхней части разреза, как правило, присутствует граница с большим значением коэффициента отражения, достигающим величин 0,9-0,95. Наложение на прямую волну волны-спутника, отраженной от такой жесткой границы, оказывает значительно большее влияние, чем изменение физических свойств среды, в которую помещается излучатель. Изменение амплитуды частотных составляющих М в спектре суммарной волны определяется соотношением 1+к1-к35 где К - коэффициент отражения отнаиболее акустически жесткой границы.При изменении значений К от 0,5 до 0,9 величина меняется н преде лах от 3 до 19.Среднее изменение физических свойств среды, определяемое соотношением Ч/Ч, находится в пределах 0,2-0,4, что может привести лишь к двукратному изменению амплитуды час" тотных составляющих в спектре волн. Однако при проведении работ и эти изменения физических свойств разреза учитываются возбуждением колебаний в каждом из выделенных слоев.Определение формы распространяющейся в глубь среды волны с учетом наложения волны-спутника и физических свойств среды возможно при раздельной регистрации прямой волны и волны-спутника и последующего их сложения с задержками, соответстную" щими глубинам погружения излучателя при профильных наблюдениях.Для этого по результатам изучения 60 строения верхней части разреза вдоль профилей наблюдений определяют глуби ну залегания акустически наиболее жесткой границы 4 и выделяют участки с однородным строением верхней 65 части разреза ниже этой границы. На каждом из выделенных участков .проводят регистрацию во внутренней точке среды прямой волны и волны-спутника при воэбужцении колебаний излучателем 7, погруженным глубже акустически наиболее жксткой границы 4, Глубина погружения излучателя 7 глубже акустически наиболее жесткой границы 4 выбирается равной 1-3 преобладающей длины возбуждаемой волны, что позволяет раздельно регистрировать прямую волну и волну-спутник. Если глубже акустически наиболее жесткой границы в верхней части разреза выделяется несколько слоев с отличающимися свой" стнами, то излучатель помещается в ,каждый из них. Глубина погружения приемников 10, помещаемых во внутреннкио точку среды, выбирается равной 4-7 преобладающим длинам волн, возбуждаемых излучателем, что позволяет ослабить влияние расхождения фронта волны-спутника и повысить надежность его выделения на сейсмической записи вне области возможной интерференции с отраженной волной, образующейся от границы, расположенной глубже прием-, ника. Для каждого профильного наблюдения на выделенном участке определяется величина временной задержки между прямой волной и волной-спутником, соответствующей глубине погружения излучателя. В соответствии с определенными временными задержками суммируют прямую волну (кривая 12) и волну-спутниккривая 13), полученные для возбуждения колебаний в слое, в который помещается излучатель при профильных наблюдениях. Форму суммарной распространяющейся в глубь среды вол ны используют при обработке сейсмических данных, например деконволюционных преобразований.Время задержки наложения волны- спутника на прямую волну для определения формы суммарного сигнала при профильных наблюдениях может быть определено по известной глубине погружения излучателя под акустически наиболее жесткую границу и кинематической характеристике верхней части разреза из соотношения, гасо 5 ЫЧгде Ъ - глубина погружения излучателя 7 ниже акустически жест- .кой границы 4Ч - скорость в слое между акустически жесткой границей 4 иизлучателем 7;- угол излучения, отсчитанныйот нормали к акустически жесткой границе 4.Величина й 1 может быть также определена по данным спектрального и авто. корреляционного анализа или иэ пред"важи ньши измерительной скважины.На устье и забой измерительной . 35 скважины б, а также на устье скважины 5 с излучателями помещаются приемники 8-10, тип которых соответствует типу приемников, применяемых при профильных наблюдениях. В скважину 5 пс О мещаются излучатели, например рабочие заряды взрывчатого вещества.Регистрация колебаний, возбуждаемых излучателем в каждом из выделенных по вертикали слоев, проводится одновременно приемниками, расположенными, в устьях измерительной б и взрывной. 5 скважин, а также на забое измерительной скважины б.На волновой картине, зарегистрйрованной приемником, помещенным на за-. бой измерительной скважины, выделяют прямую волну (кривая 12 ), регистри" рующуюся в первых вступлениях, и в последующих вступлениях - аналогичную ей по форме, но с меньшей амплитудой 55 и обращенную по фазе волну-спутник (кривая 13).Определяют временную задержку меж" ду прямой волной и волной-спутником для каждой глубины погружения излу чателя при профильных наблюдениях. В соответствии с определенными вели" чинами задержек суммируют исправленные за расхождение фронта прямую волну и волну-спутник. Получаемая для 65 ставлений о модели среды, Для определения д( на спектрах записей, полученнных при профильных работах, выделяется последовательность экстремуФмов, связанная с наложением волныспутника, и величина ее периода в 5частотной области пересчитывается вовременную по соотношениюлФ: /а(,где й 1 - период повторения экстремумов, связанных с волной-спутником, выделяемый на спектрах сейсмической записи.На функции автокорреляции Ю определяется как величина периода следования дополнительных экстремумов, )5связанных с волной-спутником.Способ осуществляется следующимобразом.Изучается верхняя часть разреза иопределяется глубина залегания акустически наиболее жесткой границы 4,Вдоль профилей выделяются участки соднородным строением верхней частиразреза глубже выделенной границы.На каждом из выделенных участковбурятся две скважины 5 и б глубинойсоответственно (1-3)о + Ъ и (4-7 до+ Ь , где А - преобладающая длина возбуждаемой волны; 1, - глубиназалегания наиболее акустически3жесткой границы.Расстояние между ск нами выбирается на порядок ме м глубиныгде амплитудные коэффициентысоответственно третьей ичетвертой фаз импульсов (кривые 12 и 13),нормированныепо амплитуде второй фазы,текущее время;коэффициент, учитывающийотражение, прохождение,расхождение и поглощениеволны, отраженной от глубинной отражающей границы;коэффициент отражения отнаиболее акустически жесткой границы, расположеннойвыше излучателя;ь - основная частота возомой волны;Л - временная задержка в наженин волны-спутника напрямую волну;8 - годограф отраженной волны,лучае среднескоростной аппроксисреды и горизонтального эалегаражающей границыЛ: - И:. -;1Н 2В= - х +4 Ны й Н +хо рде 1 - глубина расположения излучателя под акустически наиболее жесткой границей;Н - глубина залегания отражающей границы;- длина оснбвной возбуждаомой волны;" удаление пункта наблюдот пункта возбуждения кобуждае лоВ смацииия от еений ебан каждого профильного наблюдения формасуммарной распространяющейся в глубьсреды волны используется при обработке сейсмических материалов, учитывающей форму возбуждаемых колебаний дляусловий, когда данные приведены к нормальному падению волны.Изменение формы суммарной волны,распространяющейся в глубь среды, взависимости от строения среды, удаления наблюдений от пункта возбужденияи времени регистрации определяетсяпо эмпирической формуле, описывающей экспериментально наблюдаемый импульс с коэффициентом корреляции0,95,Поучаемая для каждой сейсмической трассы переменная во времени Форма суммарной распространяющейся в глубь среды волны используется при обработке материалов профильных наб 5 людений, позволяющей учесть форму возбуждаемых колебаний.При проведении профильных наблюдений с излучателями, отличающимися от излучателей, применяемых для определения формы прямой волны и волны- спутника, временной масштаб суммируемых волн корректируется в соответствии с видимой частотой импульса, возбуждаемого излучателем при профильных наблюдениях. 15Наблюдения сейсмических волн приемниками, установленными на дневной поверхности в устьях измерительной 6 и взрывной 5 скважин, используются для контроля глубины погружения и 20 времени срабатывания излучателя,.а также для уточнения параметров среды.В пределах одного из выделенных в результате изучения верхней части разреза участков наблюдений глубина 25 залегания акустически наиболее жесткой границы 4 составляет 2 м, строение среды глубже акустически жесткой границы однородно и характеризуется скоростью распространения продольных ЗО волн, равной 1600 м/с. Основная частота возбуждаемых излучателем колебаний составляет 100 Гц. Глубины скважин 5 и 6 при проведении работ предлагаемым способом соответственно 24 и 66 м. В результате наблюдений приемниками 10, помещенными на забой измерительной скважины 6, падающих волн, возбуждаемых излучателем, определена Форма прямой волны (кривая 12) и волны-спутника (кривая 13).Глубина погружения излучателя под акустически жесткую границу 4 для трех различных баэ наблюдений при профильных работах составляет 3, 7 и 10 м. Величины задержек между прямой волной и водной-спутником длякаждого профильного наблюдения принормальном падении волн составляютсоответственноН, = 0,004 сч д 1 = 0,009 с;28И = 0,0014 с.По результатам спектрального анализа записи установлено, что период следования экстремумов, связанных с наложением волны-спутника на прямую волну, на спектрах, полученных для каждой базы наблюдений,соответственно составляет Ь 1:166 Гц, 4 Е " 91 Гц, М 63 Гц. При йересчете этих эначейий во временную область получены величины задержек при сложении прямой волны и волны-спутника для каждого профильного наблюдения соответственно а 1 = 1/дЕ - 0,006 сф а 1 = 0,011 с и а 1 = 0,016 с, Среднее значение М для каждого профильного наблюдения соответственно составляет й= 0,005 с; дЪ =0,010 су д 1 0,015 с.Суммируя прямую волну (крйвая 12) и волну в спутн (кривая 13), наблюдаемые порознь на данном выделенном . участке линии наблюдений в соответствии с рассчитанными средними величинами временных задержек, для каждой базы наблюдений получают Форму суммарнОй распространяющейся в глубь среды волны (кривые 14-16), которая образуется при погружении излучателя глубже акустически жесткой границы 4 соответственно на 3, 7 и 10 м. Полученную Форму волны используют для обработки зарегистрированной на дневной поверхности 1 сейсмической записи проФильных наблюдений. Положительный эффект изобретения достигается путем повьанения разрешенности сейсмической записи и точности сейсмической разведки.. Заказ 5205/3 ираж 711 дарственноизобретений а, Ж, Ра 2. Т Подписно ВНИИПИ,госу го комитета СССР по делам и открытий 13035, Москв ушская наб., д. 4/