Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
169
Часть III. Методы структурной сейсмологии
Глава 10. СЕЙСМИЧЕСКОЕ ПРОСВЕЧИВАНИЕ
При сейсмическом просвечивании изучаемый локальный объект (границы раздела, замкнутое либо полузамкнутое геологическое тело, зона с аномальными параметрами) находится между источником и приемником, причем сейсмические лучи пронизывают его. В большинстве случаев просвечивание осуществляется на проходящих, а также прямых, в том числе рефрагированных волнах. Особым случаем является просвечивание на поверхностных волнах. В процессе прохождения объемной волны через объект она может расщепляться на обменные и дифрагированные волны. Образование таких дополнительных волн позволяет повысить достоверность решения целевой задачи, а в некоторых случаях вторичные волны могут выступать в качестве основных при просвечивании. В некоторых случаях просвечивание подразделяется на два основных вида — вертикальное и горизонтальное — в соответствии с превалирующим направлением сейсмических лучей, пересекающих объект. Существует также смешанная модификация, реализуемая, например, при межскважинном просвечивании.
Наиболее применимо на практике вертикальное просвечивание, которое в свою очередь можно подразделить на прямое и реверсивное. В первом случае источник либо приемник, а иногда тот и другой, находятся во внутренних точках среды, причем координаты их заранее известны. К прямому вертикальному просвечиванию следует прежде всего отнести вертикальное сейсмическое профилирование в глубоких скважинах, включая сейсмокаротаж. При вертикальном реверсивном просвечивании волна, прежде чем пересечь объект, изменяет свое направление, в частности, за счет рефракции при повороте луча на некоторой глубине, большей, чем глубина изучаемого объекта.
Горизонтальное просвечивание относится преимущественно к типу прямого. При использовании объемных волн главной задачей горизонтального просвечивания является картирование поверхности и приповерхностных геологических образований.
В настоящее время некоторые виды сейсмического просвечивания в предположении как прямолинейных, так и криволинейных лучей получили название сейсмической томографии.
10.1. ИЗУЧЕНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ
Наибольшее значение имеют наблюдения вдоль стволов буровых скважин. Сейсмические исследования в скважинах были начаты практически одновременно с внедрением метода отраженных волн. Длительное время они преследовали в основном служебную цель — получение сведений о скоростях продольных волн, необходимых для структурных построений. Эта задача и в настоящее время также важна и необходима.
Решение обратной задачи всегда начинается с использования кинематических характеристик волнового поля — времен вступления отраженных волн и кажущихся скоростей. Можно показать, что по отдельному годографу при относительно небольших углах наклона границы величины эффективных скоростей ve и структурные параметры (Я, <р) определяются независимо и с приблизительно одинаковой точностью. Отсюда следует, что при решении обратной кинематической задачи можно было бы находить каждый из параметров без связи с другими. На практике по годографам OTB и ОГТ, как правило, определяются только эффективные скорости, которые затем осредняются и обобщаются по участку профиля либо некоторой площади с целью нахождения закономерностей распределения скоростей как по вертикали, так и по латерали. При необходимости интегральные эффективные скорости пересчитываются в предельные эффективные и средние скорости. При заданных значениях скоростей по способам, рассмотренным выше, определяется форма отражающей границы. При этом важно подчеркнуть, что в процессе изучения характера распределения скоростей в среде учитываются не только данные обработки годографов, но и результаты скважинных измерений и общие закономерности влияния на величины скоростей давления, температуры, пористости, флюидонасыщения и других факторов, изучаемых в лабораторных условиях, а также методами математического моделирования (см. гл. 2). В процессе обобщения данных о скоростях одновременно может быть выявлено наличие кратных волн. По отношению к структурным параметрам подобное обобщение невозможно либо затруднительно осуществить, так как закономерности их изменения даже в ограниченных областях пространства, как правило, нельзя считать регулярными. Вместе с тем, по-видимому, в отдельных случаях для крутонаклонных и криволинейных границ независимое вычисление и обобщение структурных параметров могут оказаться полезными.
170
Глава 10. Сейсмическое просвечивание
Рис. 10.1. Сводная сейсмограмма с записью проходящих P- и 5-волн: х0 = = 290 м. Горизонтальный вибратор — X, прием — z (Западная Сибирь) (по В. В. Локцику).
171
Сейсмокаротаж. Наблюдения в скважинах при измерении скоростей в области, близкой к стволу скважины, как правило, проводятся с источником, закрепленным на поверхности земли или вблизи нее. Сейсмограф перемещается по оси скважины. В ранний период, когда регистрировались только первые вступления продольных волн, использовался единичный сейсмограф, свободно висящий на кабеле. Для получения неискаженной записи в последующей части сейсмограммы, особенно при регистрации поперечных волн, возникла необходимость обеспечить жесткий контакт кожуха сейсмографа со стенками скважины. Для полосы частот до 100—150 Гц контакт считается удовлетворительным, если снаряд остается неподвижным при ослаблении кабеля. В последнее время используются зонды из нескольких скважинных снарядов, расположенных через заданные промежутки Az и снабженных устройством акустической развязки. В некоторых типах зондов с вертикальными и горизонтальными сейсмографами имеются специальные устройства ориентации их по азимуту.
