Способ сейсмической разведки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 07,12. 78 (21) 2694425/18-25 1511 М. КЛ. с присоединением заявки Мо 2721215/18-25 и 2723904/18-25С 01 Ч 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07. 08.82(71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки фЯ;, с 6 1(54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ Изобретение относится к сейсмической разведке строения простых и сложнопостроенных сред и используется для обнаружения и детального изучения геологических объектов внут ри земной коры и мантии Земли (струк тур по границам раздела коры и мантии, блоков, разломов и т.д.) .Известен сейсмологический метод разведки (метод поля скоростей), который позволяет по записям продольных и поперечных волн изучать распределение в земной коре и мантии Земли скоростных неоднородностей Щ .Недостатками метода полей скоростей являются невозможность прослеживания границ раздела в земной коре и малая точность определения границ блоков с различными значениями скоростей.Известен также способ сейсмической разведки, основанный на трехкомпонентной регистрации обменных и монотипных сейсмических волн, возбуждаемых землетрясениями и (или) взрывами 21 .Недостатком известного способа является отсутствие четких связей между параметрами изучаемых сред,наблюдаемыми полями упругих волни условиями расстановки пунктов наблюдения. Расстояния между пунктами наблюдения выбираются, исходя извоэможностей фазовой корреляциипродольных и обменных волн и величин изучаемых структур. Этот недостаток становится особенно существенным в условиях сложнопостроенных сред, где фазовая корреляцияи корреляция по областям общих глубинных точек продольных и обменныхволн отсутствует, Применение в такихрайонах известного метода не позволяет с достаточной точностью и достоверностью определять строениеземной коры и мантии Земли.Цель изобретения - повышение достоверности разведки,Поставленная цель достигается тем,что по углам выхода сейсмической радиации обменных и монотипных волн определяют ширину контуров, создаваемых на поверхности наблюдения полямиэтих волн от геологических объектов,расположенных в изучаемом интервалеглубин, а регистрацию волн производят в пунктах, расстояния между которыми не превышают ширины перекры 30 вающихся частей контуров.1Р 5 лплп Р 5 плп Р 5 прлпРзлплА14 л1сазчр ь Рлпах рррплах ь Р 5 вп лрр 5 тлп 11 глубины по нормали до . границы обмена под точками наблюдений; угол наклона границы обмена;углы между нормалью к границе обмена и лучами продольных и обменных волн для землетрясений с максимальными и минимальными величинами сейсми 35 ческих сносов при под" ходе их к йунктам наблюдения соответствен.- но по восстанию и падению границы обмена 1 40 углы между линией наблюдения и проекциями сейсмических сносов на поверхность наблюдений для продольных и обменных волн, подходящих к пунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена 1максимальные и минимальные сейсмические сносы для продольных и обменных волн, подходящих к пунктам наблюдений соответственно по восстанию и падению границы обмена.и разведке сложнос меняющимися вдольклона расстоянияблюдения ЬХ длясследований устаили менее суммы 65 где Н и Н Кпах р1 Реирс рпслх рР 5 рплп рп ах Рзл Плл П црл п 1 ах 3 Р 5. лп л и Рсрпах р Р 5 п 1 л и Реах р Рбллплп Кроме того, пр построенных сред границы углами на между пунктами на заданных глубин и навливают равнымиКроме того,при разведке сложно- построенных сред с плоскими наклонными границами, расстояния между точ. ками наблюдений.ЬХ устанавливают по соотношениям:при подходе волн к пунктам наблюде ния с одной стороны1ЬРРпах азцр лпах Рз,пип Р 5 лплп- созе ГЬ Р,так цр,щах .ь Р 5 ллплп Рзлпип при подходе волн к пунктам наблюдения с разных сторон проекций на линии наблюдений абсолютных величин векторных разностейсейсмических сносов продольных иобменных волн, регистрируемых насоседних пунктах наблюдений:при подходе волн.к пунктам наблюдений с одной стороныи ,рЬХ 7.(ЬР-Ьр )исозупсозпр (3)при подходе волн к пунктам наблюдений с разных сторонслЕТрЛрс 1 сссЮс ссс (Ср срс 1 сп. ссссрщ ссссогде яп и л)рп, - углы наклона элементарных площадок обмена(участков границы обмена, заключенных междуточками отрыва от неепродольных и обменныхволн для каждого отдельного землетрясения)относительно горизонтали соответственно приподходе волн к точкамнаблюдения по восстанию и падению границобмена;о и ц щ - Углы Между линией наблю.дения и проекцией каждой площадки обмена наповерхность наблюдения при подходе волнк пунктам наблюдениясоответственно повосстанию и падениюграницы обмена;Ь рЬР 5 - векторы сейсмическихИ ЬР р СНОСОВ продОльных ИРпс рЬ рп обменных волн на поверхности наблюденияпри подходе волн кпунктам наблюдениясоответственно повосстанию и падениюграницы обменаНа фиг. 1 показаны фронт подходапродольных волн Р, лучи продольныхР и обменных РБ волн, образовавшихся на геологическом объекте - неоднородности К; ширина Ео исследуемого объекта К в плоскости, перпендикулярной. лучам продольных волн,падающих на объект; углы выходасейсмической радиации для продольных е Р и обменных еРвр волн, возбуждаемых далекими и близкими (в основном глубокофокусныаи) землетрясениями и (или) взрывами с зпицентральными расстояниями Ь соответственно 10-180 и 1-10 Здесь жепоказана поверхность наблюдения Ярпрофиль СД с пунктами 4 наблюдения,расположенными вдоль профиля черезинтервалы ЬХ, а также контуры,создаваемые на поверхности наблюдения полями продольных 1 и обменных 2 волн, перекрывающаяся часть 3 контуров, в пределах которой регистрируются как продольные, так и обменные волны. Части контуров, где наблюдаются от неоднородности К толь ко обменные волны обозначены А, а только продольные - Б.На фиг.2 и 3 приведен принцип выбора систем наблюдений для двухслойных (многослойных) сред, при этом 10 фиг.2 соответствует подходу волн от источников к пунктам наблюдений с одной стороны (по восстанию наклонной границы), а Фиг,3 - с разных сторон, как по восстанию, так и по падению границы обмена.В Плоскость 0 соответствует поверхности наблюдений, В - наклонной границе Обмена Види е со стороны 20 наблюдателя лучи продольных Р и обменных РБ волн обозначены 1, невидимые - 2, Далее обозначены пункты 3 наблюдений, площадки 4 обмена на .плоскость 5 наблюдений, проекции площадок обмена на линию б наблюдения; максимальные сейсмические сносы для продольных Ьри минимальные сейсмические сносй для обменных Ьрвволн; углы между линией наблюдения и максимальными сейсмическими сносами продольных и минимальными сейсмическими сносами обменных волн 1 р 5 щах и О рБ, ао ф соответственно.35Выбор расстояния между пунктаминаблюдения ДХ по Формулам(1) и (2) должен удовлетворять одновременно двум условиям,а) д Х равно или менее разности 40 между проекциями на линию наблюдения максимального сноса продольныхи минимального сейсмического сносаобменных волн при подходе с одной стороны к пунктам наблюдений (повосстанию границы); равно или менее разности между суммами проекций на линию наблюдения максимальных сейсмических сносов продольныхи минимальных сейсмических сносов обменных волн при их подходе с разных сторон;б) степень насыщенности сейсмических разрезов б должна удовлетворять непрерывности прослеживания границы, выражаемой формулой= - )1БДЬгде И - число площадок обмена, соответствующее числу обменных волн нли.числу информативных землетрясений;ДЬ - участок границы обмена, ко"торому соответствуют И зарегистрированных информативных землетрясений. Увеличение степени насыщенностисейсмического разреза для изучаемойграницы обмена, располагающейся взаданном интервале глубин, достигается уменьшением расстояний междупунктами наблюдений и (или) увеличением продолжительности наблюдений.На фиг,4 и 5 приведены принципиальные схемы выбора расстояний междупунктами наблюдений при разведкесложнопостроенных сред с меняющимися вдоль границы углами наклона до90 при подходе волн к пунктам наблюдений с одной (фиг,4) и разныхсторон (Фиг.5). Здесь изображеныплоскость наблюдений О, элементарные площадки обмена В, Ни Вс углами наклона я Цп иЕщ, линия восстания-падейия границы обмена АВ, линия наблюдения СД, углымежду линией наблюдения СД и проекцией каждой площадки 5 обмена наповерхность наблюдений при подходеволн по восстаниюи падению П 1границы обмена, векторы сейсмическихсносов продольных и обмениых вОлнпри их подходе соответственно посостоянию Ьр и Ьр и падению Ьр,и Ьр границы обмена, пункты 3 наблюдения, проекции 5 площадок обмена на поверхность О и проекции 6этих площадок на линию наблюдения,Видимые со стороны наблюдателя лучипродольных Р и обменных РЯ волн обеспечены 1, невидимые - 2,Выбор расстояний по Формулам (3)и (4) позволяет прослеживать границыобмена в простых и сложнопостроенныхсредах, не проводя фазовую и другиевиды корреляций волн и их кинематических и динамических .параметровот точки к точке.При этом при переходе от сумм (3)и (4) к интегралам возможен выборрасстояний д Х и для криволинейныхграниц.Предлагаемый способ позволяет проводить изучение субвертикальных границ в сложнопостроенных зонах, с которыми, как правило, связаны рудные месторожденияВ платформенных, простых районах возможно изучение предлагаемым методом не только субгоризонтальных, но и субвертикальных границ. К последним относятся зоны разломов в кристаллической коре, над которыми в осадочном чехле могут располагаться нефтяные и газовые месторождения.Предлагаемый способ сейсмической разведки позволяет выбирать расстояния между пунктами наблюдения, тесно увязанные с параметрами изучаемых.сред и регистрируемыми волновыми полями.По амплитудам продольных Р и обменных РЯ волн, зарегистрированных в районе исследования от землетрясений (или) взрывов, определяют углы их выхода, величины перекрывающихся частей контуров, создаваемых на поверхности наблюдений этими волнами от геологических объектов. Зная заданную глубину исследований и максимальные для района исследований значения углов(п, , по формулам 10 (1) в (4) определяют значения шага наблюдений дХ, с которым проводят дальнейшую разведку, Шаг.Ь Х должен быть менее ширины перекрывающейся части контуров, создаваемых на поверхности, 15 наблюдений продольными и обменными волнами от геологических объектов, и равен или менее значений, полученных по формулам (1) в (2) при моноклинальном залегании границы обмена, и 20 равен или менее эначени 1, полученных по формулам (2) и (3) при более сложном поведении границы обмена.Значения ЬХ, полученные по формулам (1) в (4) для заданных глубин Н 25 и максимальных для района исследования значений ц,пп 1 позволяет получить соприкасающиеся или перекрывающиеся площадки обмена не только для заданных значений Н и ф и, , но и длЯ всех З 0 больших глубин и мейьших углов .наклона площадок обмена.Изобретение позволяет примерно на 30 сократить бурение мелких скважин и повысить при этом достоверность исследований.Формула изобретения1. Способ сейсмической разведки, основанный на трехкомпонентной регистрации обменных и монотипных сейсмических волн, возбуждаемых землетрясениями и (или) взрывами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности разведки, по углам выхода сейсмической радиации обменных и монотипных волн определяют ширину контуров, создаваемых на поверхйости наблюдения полями этих волн от геологических объектов, расположенных в изучаемом интервале глубин, а регистрацию волн 50 производят в пунктах, расстояния меж. ду которыми не превышают ширины перекрывающихся частей контуров.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю" щ и й с я тем, что при разведке 55 сложнопостроенных сред с плоскими наклонными границами расстояния между точками наблюдений д Х устанавливают по соотношениям:при подходе волн к пунктам наблюде- с 6 ния с одной стороны( ПапР так аьппп так Пь,ппп Кпь,тщпп Сов Ь Рпак ссРпОк а Рэпии Рэаппп65при подходе волн к пунктам наблюдения с разных сторон глубины по нормалидо границы обменапод точками наблюдений;угол наклона границыобмена;углы между нормальюк границе обмена и лучами продольных и обменных волн для землетрясений с максимальными и минимальнымивеличинами сейсмических сносов при подходе их к пунктам наблюдения соответственнопо восстанию и падению границы обмена;углы между линией наблюдения и проекциямисейсмических сносовна поверхность наблюдений для продольныхи обменных волн, подходящих к пунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границы обмена;максимальные и минимальные сейсмическиесносы для продольныхи обменных волн, подходящих к пунктам наблюдений соответственно по восстанию и где Н и Н Рзпок ь 3. и Растак ф 1 Рб, тлп Резак1 Рзпп и1 Р щахРбъ 1 п Рпйк ф 1 Рп,п и Ьрап акр РБ пиппадению границы обмена. 3, Способ по п.1, о т .л и ч а ющ и й с я тем, что при разведке сложнопостроенных сред с меняющимися вдоль границы углами наклона расстояния между пунктами наблюдения дХ для заданных глубин исследований устанавливают равными или менее суммы проекций на линии наблюдений абсолютных величин векторных разностей сейсмических сносов продольных и обменных волн, регистрируемых на соседних пунктах наблюдений:при подходе волн к пунктам наблюдений с одной стороныХ )(ЬР Ьрф, )т фп СОБЯп Соэ ) пат хф саьсп п и саьспс Н 2спьа ь Рктак йсптак ь СЬ ткп цПЬ тпб 1Ц( С 05 У -Ы( С 05 У3 3при подходе волн к пунктам наблюдений с разных сторонк(е)р-.с 05 фсОБрЕр,)сов,СОВр, 5 где ц и(щ - углы наклона элементарных площадок обмена относительно горизонтали соответственнопри подходе волн к точкам наблюдения по вос-станию и падению границы обмена;и ущ - углы между линией наблюдения и проекцией каждой площадки обмена наповерхность наблюдениясоответственно по восстанию и падению границы обмена; Ь , - векторы сейсмическихи сносов продольных иЬ ,Ьв, обменных волн на поверхность наблюденияпри подходе волн кпунктам наблюдения соответственно по восстанию и падению границыобмена.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бутовская Е,М. Методика и результаты построения скоростных разрезовпоследовательными приближениями напримере некоторых районов Узбекистана. - физика Земли, М., 1968,Р 8, с, 25-35,2. Померанцева И.В. и Мозженко А.Н.Сейсмические исследования с аппаратурой Земля. М., фНедра, 1977,с. 80-91./35 Тираж 717 ВНИИПИ Государственного ком о делам изобретений и 113035, Москва,.Ж, Рауш