Способы определения скоростей

                                              Реферат

Курсовая работа посвящена изучению скоростей распространения сейсмических волн. В первой главе работы идет речь о скорости распространения сейсмических волн в горных породах. Показано влияние литологии горных пород, пористости, плотности, глубины залегания, давления, температуры и других факторов, влияющих на распространение сейсмических волн. Приведены примеры и выведены формулы.

Во второй главе рассматривается применение концепций, основанных на использовании скоростей. Речь идет о зонах малых скоростей, о зонах вечной мерзлоты, о зонах аномального давления, об эффекте газогидратов.

В главе третий рассматриваются способы определения сейсмических скоростей. Подробно описывается и наглядно демонстрируется на графиках и рисунках  принцип работ сейсмического и акустического каротажа. Также описываются способы определений эффективных, граничных скоростей при помощи годографов и применения специальных формул.

И в последней четвертой главе рассматривается интерпретация данных о скоростях, дан полный анализ данных.

В практической части курсовой работы рассмотрены сейсмокаротажные работы. По данным сейсмокаротажа  определены вертикальное время, средние, пластовые скорости. Построены графики зависимости средних и пластовых скоростей от глубины залегания пластов, tв=f(H), Vср=f(t0).

Также построены графики зависимости средних и эффективных скоростей от глубины залегания пластов.

 

 

 

             

 

             

 

 

                                                 Содержание

Введение……………………………………………………………………...........3

Глава 1. Факторы влияющие на скорость……………………………………….5

1.1 Cкорость распространения сейсмических волн в среде………………….5

1.2. Влияние литологии  горных пород………………………………………..5

1.3. Взаимосвязь скорости  и плотности……………………………………….6

1.4.Влияние пористости  и пoрового флюида…………………………………7

1.5. Влияниу глубины залегания, давления, возраста и температуры  горных пород……………………………………………………………………………..9

1.6. Влияние особых условий  залегания горных пород……………………10

Глава 2.Применение концепций, основанных на использовании скоростей..13

2.1.Зона малых скоростей……………………………………………………..13

2.2. Зона вечной мерзлоты…………………………………………………….14

2.3.Выявление зон аномального  давления……………………………………15

2.4.Эффект газогидратов………………………………………………………17

Глава 3. Способы определения скоростей……………………………………18

3.1.Сейсмический каротаж…………………………………………………….18

3.2Акустический каротаж……………………………………………………..19

3.3.Измерения, основанные  на приращении времени пробега  с ростом удаления………………………………………………………………………..21

3.4.Определение эффективных  скоростей…………………………………...23

3.5.Определение граничных  скоростей……………………………………...23

3.6.Другие источники информации  о скоростях……………………………24

Глава 4.Интерпретация данных о скоростях………………………………..25

Задание…………………………………………………………………………27

Заключение……………………………………………………………………..29

Литература……………………………………………………………………...30

 

 

                                                Введение

 

Сейсморазведка – геофизический метод изучения геологических объектов с помощью упругих колебаний - сейсмических волн. Этот метод основан на том, что скорость распространения и другие характеристики сейсмических волн зависят от свойств геологической среды, в которой они распространяются: от состава горных пород, их пористости, трещиноватости, флюидонасыщенности, напряженного состояния и температурных условий залегания. Геологическая среда характеризуется неравномерным распределением этих свойств, т.е. неоднородностью, что проявляется в отражении, преломлении, рефракции, дифракции и поглощении сейсмических волн. Изучение отраженных, преломленных, рефрагированных и других типов волн с целью выявления пространственного распределении и количественной оценки упругих и других свойств геологической среды - составляет содержание методов сейсморазведки и определяет их разнообразие.

Знание скорости распространение волн необходимо для определения глубины, наклона и горизонтального смещения относительно пункта взрыва отражающих и преломляющих площадок, для распознавания таких явлений, как возникновение головных волн и скачков скорости, для установления литологического состава горных пород и заполняющих их поры флюидов по измерениям скоростей.

Казалось бы, литологический состав пород наиболее явно влияет на скорость сейсмических волн, однако диапазон значений скорости для различных типов пород настолько сильно перекрываются, что этот фактор сам по себе не может служить достаточной основой для разделения пород. По всей вероятности, наиболее важным самостоятельным фактором является пористость, а зависимость пористости от глубины залегания пород и от давления приводит к тому, что скорость оказывается чувствительной также и к этим факторам. Когда вода в качестве внутрипорового флюида замещается газом или нефтью, скорость, как правило, понижается иногда в очень большой степени, и от скоплений углеводородов наблюдаются амплитудные аномалии.

Приповерхностный слой обычно заметно отличается от остального разреза как по скоростям, так и по другим параметрам. Это делает необходимым учет приповерхностной зоны малых скоростей (ЗМС); результаты определения глубин, положений и степени выдержанности более глубоких границ подвержены влиянию этой зоны, так как отраженные волны, подходя к поверхности, проходят через ЗМС. В арктических областях зона вечной мерзлоты искажает более глубокие отражения из за присущей промерзному слою повышенной скорости. Газогидрааты, которые образуются а осадках непосредственно под океанским дном на глубоководных участках, также вызывают изменения скорости.

Большую часть информации о скоростях получают по изменению времени прихода волн в зависимости от удаления сейсмоприемника, т.е. по нормальному приращению времени, поскольку, как правило, возможности проведения сейсмического каротажа в скважинах очень ограниченны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Факторы влияющие на скорость

1.1 Cкорость распространения сейсмических волн в среде

Скорости распространения продольных и поперечных сейсмических волн и коэффициенты их поглощения являются основными количественными параметрами, определяемыми по результатам обработки материалов полевых исследований. Эти параметры в той или иной мере характеризуют литологический состав горных пород в разрезе, их состояние, характер осадконакопления в разрезе, свойства флюидов, заполняющих поры  горных пород. Знание скоростей распространения упругих волн необходимо для определения глубины залегания отражающих и преломляющих границ и углов наклона. Скорости распространения упругих волн в разных минералах  и горных породах могут изменяться в весьма широких интервалах. Значения скоростей распространения продольных волн в грунтах верней части разреза  нередко могут опускаться до величин порядка 200 м/c. В то же время в кристаллах алмазов скорость Vp может достигать значений 18 км/c. Аналогичным образом интервал изменения скорости распространения поперечных волн может изменяться от первых десятков метров в секунду ( на шельфе моря) до 9 км/c (в кристаллах алмаза). Столь широкий диапазон изменения скоростей распространения упругих волн в горных породах объясняют влиянием большого числа одновременно действующих факторов геологического и физического происхождения.

 

 

1.2. Влияние литологии  горных пород

 

рис.1.1. схематическое отображение обобщенных статических данных о скоростях распространения продольных (1) и поперечных (2) волн для некоторыхтипов кристаллических и садочных корных пород

 

 

Литолого-петрографическая характеристика горной породы в значительной мере определяет численные значения скоростей распространения продольных и поперечных волн, свойственные этой породе. Это прекрасно видно по усредненным статическим данным об интервалах распределения значений  величин скоростей Vp  и Vs для различных горных пород, приводимых на рис. 1.1. Из представленных материалов, наименьшие значения Vp  и Vs характерны для терригенных осадочных горных пород, наибольшие- для кристаллических изверженных горных пород. по величине скорости распространения продольных волн  осадочные горные породы можно разделить на три основные группы: терригенные- 1000-300 м /c, карбонатные- 2500-6500 м /c, гидрохимические и ораногенные породы- 3500-5000 м /c. Величины скоростей распространения упругих волн в горных породах различного литологического состава в значительной мере перекрываются. Это означает, что величина скорости распространения упругих волн не может служить однозначным критерием отнесения горной породы к тому или иному типу. Однако одновременное знание значений скоростей распространения продольных и поперечных волн уже существенно облегчает решение  подобной задачи.

1.3. Взаимосвязь скорости и плотности

Для более консолидированных пород, обладающих большой плотностью, скорости упругих волн должны быть меньше, чем для менее консолидированных пород с меньшей плотностью. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют, что для большинства минералов и горных пород отмечается противоположная зависимость: с увеличением   плотности горных пород скорость распространения упругих волн в них возрастает.это объясняется тем, что уплотнение породы за счет горного давления,процессов метаморфизма и т.п. в существенно большой степени повышает численные значения модулей упругости и тем самым увеличивает значения скоростей распространения упругих волн. Это приводит к тому, что между скоростью и плотностью горных пород могут существовать различного рода прямые корреляционные зависимости.Эта зависимость показана на рис. 1.2. плотность горной породы зависит от плотности минеральных зерен,слагающих породу.Диапазон изменеия плотности в пределах:низок для изверженных пород (10%),имеет промежуточную велчину для метеморфических породд (12-18%) и сравнительно высок (25-30%) для большинства осадочных пород.

рис. 1.2. обобщенные зависимости скоростей распространения поперечных (1) и продольных (2) волн от плотнотигорных пород: 3- для осадочных;4- метаморфических и изверженных горных пород;5- данные лабораторныз измерений

 

 

 

 

 

 

 

Н.Н.Пузыревым предложена линейная зависимость вида:

Vp[км/c]=6ƥ[г/см3]-11    (1.1)

1.4.Влияние пористости  и пoрового флюида

Все горные породы обладают той или иной пористостью. В качестве количественной меры используют величину пористости n,выраженную в долях единицы.Поры любой горной породы, находящейся в естественном залегинии, всегда заполнены флюидами (газ,вода,нефть),то величина пористости влияет на объемную массу согласно уравнению

Ƥ=n Ƥf + (1- n) Ƥm              (1.2)

Где n- пористость порды; Ƥf –плотность флюидов; Ƥm –плотность минерльного скелета породы

Увелечение пористости горной породы уменьшает ее плотность,тем самым уменьшая скорость распространения упругих волн. Однако пористость оказывает и непосредственное влияние на скорость,поскольку в такой породе сейсмическая волна вынуждена проходить часть пути в среде низкоскоростного флюида. Количественную меру оценки влияния пористости на скорость распространения упругих волн в соответствии с вышеназванным механизмом предложил Уайлли (США). Введенное им эмпирическое уравнение среднего времени для продольных волн весьма удовлетворительно описывает рельные закономерности:

1/Vp = n/Vf + (1-n)/Vm    (1.3)

Где Vp скорость распространения продольных волн в среде V, Vf –скорость распространения продольных волн во флюиде; Vm – скорость распространения продольных волн в секлете горной породы. Эта зависимость достаточно широко используется при совместной интерпритации данных сейсморазведки и акустического каротажа. Для поперечных волн подобная формула не действительна. Увеличение пористости, при прочих равных условиях, непременно приводит к уменьшению значений скоростей распространения упругих волн.

Сама пористость сильно зависит от целого ряда геолого-генетических факторов:   степень неодородности материала (условия формирования горных пород), тип и качество цементации зерен горных пород, явления уплотнения или разуплотнения  (геологическую мсторию формирования осадочных бассейнов) и т.п. влияние этих факторов на величину пористоти весьма трудно поддается количественному описанию, но тенденции их действий прослеживаются весьма четко (рис. 1.3)

Отмеченные выше закономерности о влиянии пористости на скорость распространения упругих волн существенно ослажняются влиянием типа флюида,заполняющего поры, и величиной пластового давления. Скорости

рис.1.3. зависимость отношения Vp / Vs  от пористости:1-  для водонасыщенных;

2- газонасыщенных осадочных пород при различном давлении;

3-теоритически допустимое минимальное значение отношения Vp / Vs