Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Более типична для скважинного просвечивания на проходящих монотипных волнах задача определения формы крутого склона контрастного по скоростям геологического тела, например склона соляного купола (рис. 10.5). Пусть в центре такого объекта имеется глубокая скважина с устьем в точке O2, которую условно будем считать вертикальной. Предполагается также, что геологическое тело однородно либо скорость в нем изменяется только с глубиной, причем v(z) известна по данным сейсмокаротажа. Если используются только монотипные продольные волны, то требуется также знать распределение скоростей во внешней области объекта. Методика исследований состоит в том, что в скважине размещаются одновременно либо последовательно скважинные сейсмографы на некоторых фиксированных глубинах, которые регистрируют колебания от взрывов, расположенных на различных расстояниях от устья скважины. Даже при работах только на продольных волнах целесообразно использовать трехкомпонентную регистрацию, так как углы подхода волн к приемнику могут изменяться в очень широких пределах.
Поскольку распределение скоростей в каждой из контактирующих сред известно, то в принципе не представляет труда найти положение разграничивающей поверхности, при котором удовлетворяется условие равенства измеренных и полученных в результате решения прямой задачи времен. Существует несколько графических способов решения такой задачи, но в настоящее время целесообразно использовать численные способы, при которых не требуется накладывать каких-либо ограничений на характер распределения скоростей в обеих средах. Обратная задача в этом случае устойчиво решается способом итеративного подбора.
Условие, указанное выше, когда скорости во внешней среде считаются известными, в сильной степени снижает точность и достоверность результатов, особенно если учесть, что на глубинной части искомой границы перепад скоростей может оказаться незначительным. В связи с этим целесообразно наряду с монотипными использовать волны типа PS, обменявшиеся на контактной поверхности.
Зная разность времен PS- и />-волн, измеренную величину скорости в объекте по сейсмокаротажу и vs/vp, можно рассчитать положение границы. Такой способ не требует априорной информации о скоростях во внешней среде, если только можно пренебречь горизонтальными градиентами скоростей. Особенность применения данного способа состоит в том, что угол подхода остается, строго говоря, неизвестным. При решении задачи для заданного положения источника и приемника строится кривая или поверхность возможных положений
.V7 О* ~-3 -4
Рис. 10.5. К определению контрастной поверхности геологического тела Q по данным околоскважинного просвечивания:
J — источники; 2 — приемники; 3 — контур изучаемого тела; 4 — трассы сейсмических лучей.
178
Глава 10. Сейсмическое просвечивание
границы (апланатная поверхность), удовлетворяющих различным углам подхода. Подобные расчеты производятся для совокупности пар источников и приемников, и положение границы находится затем в виде огибающей.
Аналогичные способы просвечивания на проходящих волнах применяются в случае расположения скважины во внешней среде на небольшом расстоянии от искомой поверхности (O1 и O3 на рис. 10.5). В противоположность первому варианту, когда скважина располагается приблизительно в центре изучаемого объекта и обеспечивается „круговой обзор" его, здесь положение поверхности может быть найдено только в небольшой области, прилегающей к скважине. Однако при этом обеспечивается более высокая точность решения обратной задачи, поскольку распределение скоростей во внешней среде с достаточной точностью известно по данным каротажа и ВСП.
Как и при расположении скважины в центральной части объекта, целесообразно использовать не только монотипные продольные, но и обменные волны.
Межскважинное просвечивание [Карус и др., 1986]. Исследования данного вида выполняются чаще всего в скважинах относительно небольшой глубины (менее 1000 м), так как в этом случае можно оперативно планировать эксперимент для изучения заданного объема среды. Скважины в таком варианте могут располагаться при необходимости на небольших расстояниях друг от друга, что позволяет повысить детальность исследований, в первую очередь за счет высоких частот. Возбуждение и прием колебаний осуществляются в скважинах, чаще всего залитых водой. В качестве источников используются, как правило, взрывы небольших зарядов и электрические искровые разряды. При таких воздействиях, которые можно отнести к источникам квазицилиндрического вида, генерируются как продольные, так и поперечные волны, но первые из них являются основными. Прием колебаний осуществляется как датчиками давления (геофонами), так и электродинамическими сейсмографами, снабженными прижимами, обеспечивающими достаточно жесткий контакт со стенками скважины. При выполнении наблюдений обычно источники располагаются в одной скважине, а приемники — в другой. Наблюдения проводятся в два приема. В первом из них осуществляется параллельное прозвучивание, когда источники и приемники при последовательных записях перемещаются параллельно друг другу и, следовательно, базы источник—приемник не пересекаются. При более детальных исследованиях применяется методика перекрестного просвечивания, когда при заданном положении источника проводятся наблюдения вдоль всего ствола. Если задано N положений источников и приемников, то полная система содержит N2 записей. Опыт показал, что наиболее надежная информация о распределении скоростей в межскважинном пространстве, а также о характеристиках поглощения может быть получена по первым вступлениям волн. Это не исключает необходимости детального анализа последующей части записи для обнаружения тех или иных аномалий, связанных, например, с явлениями дифракции и интерференции. Выявление и использование динамических аномалий особенно важны при изучении геологических тел, ограниченных контрастными по физическим параметрам поверхностями.
