Наблюдение и регистрация сейсмического волнового поля

Сейсмограммы ОГТ формируют путем выборки каналов с сейсмограммы от каждого пункта возбуждения (называемых сейсмограммами общего пункта возбуждения – ОПВ) в соответствии с требованиями элемента системы, приведенного на рис. 1., где показаны: первая запись пятого пункта возбуждения, третья запись четвертого и т. д. до девятой записи первого пункта возбуждения.

Указанная процедура непрерывных выборок вдоль профиля возможна лишь при многократном перекрытии. Она соответствует наложению временных разрезов, получаемых независимо от каждого пункта возбуждения, и свидетельствует об избыточности информации, реализуемой в методе ОГТ. Эта избыточность является важной особенностью метода и лежит в основе уточнения (коррекции) статических и кинематических поправок.

Скорости, требуемые для уточнения вводимых кинематических поправок, определяют по годографам ОГТ. Для этого сейсмограммы ОГТ с рассчитанными приблизительно кинематическими поправками подвергаются разновременному суммированию с дополнительными нелинейными операциями. По суммолентам ОГТ, помимо определения эффективных скоростей однократно отраженных волн, находят кинематические особенности волн-помех для расчета параметров приемной системы. Наблюдения методом ОГТ проводят вдоль продольных профилей.

Для возбуждения волн применяют взрывные и ударные источники, которые требуют наблюдений с большой (48—96) кратностью перекрытий.

Обработка данных МОГТ на ЭВМ делится на ряд этапов, каждый из которых заканчивается выводом результатов для принятия решения интерпретатором 1) предварительная обработка; 2) определение оптимальных параметров и построение окончательного временного разреза; З) определение скоростной модели среды; 4) построение глубинного разреза.

Системы многократных перекрытий составляют в настоящее время основу полевых наблюдений (сбора данных) в МОВ и определяют развитие метода. Суммирование по ОГТ является одной из главных и эффективных процедур обработки, которые можно реализовать на базе этих систем. Метод ОГТ является основной модификацией МОВ при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений практически во всех сейсмогеологических условиях. Однако результатам суммирования по ОГТ свойственны некоторые ограничения. К ним относятся: а) существенное снижение частоты регистрации; б) ослабление свойства локальности МОВ за счет увеличения объема неоднородного пространства при больших удалениях от источника, характерных для метода ОГТ и необходимых для подавления многократных волн; в) наложение однократных отражений от близких границ вследствие свойственного им сближения осей синфазности при больших удалениях от источника; г) чувствительность к боковым волнам, мешающим прослеживанию целевых субгоризонтальных границ вследствие расположения основного максимума пространственной характеристики направленности суммирования в плоскости, перпендикулярной к базе суммирования (профилю).

Указанные ограничения в целом обусловливают тенденцию снижения разрешающей способности МОВ. Учитывая распространенность метода ОГТ, их следует учитывать в конкретных сейсмогеологических условиях.

 

1.4.Геологические  основы сейсморазведки.

 

Непрерывно ведутся работы по изучению недр Земли, ее поверхности, свойств горных пород, слагающих оболочку нашей планеты. Впечатляют и темпы совершения новых открытий, как в научном, так и в промышленном плане. И именно геофизика в последнее время стала одной из наиболее развивающихся наук, постоянно совершенствующейся и открывающей нам тайны происхождения Земли. Существуют пять основных методов геофизического поиска магниторазведка, гравиразведка, электроразведка, сейсморазведка и радиометрия.

У каждого из них свои принципы и особенности, но все они являются производными одной необъятной науки геофизики. Сейсмическая разведка это один из важнейших видов геофизической разведки, который основан на изучении распространения в земной среде искусственно созданных упругих волн в поле упругих колебаний, которые вызываются

взрывом или ударом, опускаются в глубину земной коры, где происходит преломление или отражение. Волны частично возвращаются на поверхность Земли. Здесь их регистрируют специальные приборы, показания которых позволяют сделать вывод о составе горных пород, через которые прошла волна. С помощью сейсморазведки легко определить угол наклона горных пород, поэтому этот метод широко используется для поисков месторождений нефти и газа.

 

 

2.Наблюдение и  регистрация сейсмического волнового  поля.

 

 

 

2.1.Системы наблюдения  в методе отраженных волн. Методика  многократных перекрытий.

 

Наиболее удобны для производственных работ и обеспечивают максимальную производительность системы, при реализации которых база наблюдений и пункт возбуждения смещаются после каждого взрыва в одном направлении на равные расстояния.

Для прослеживания и определения элементов пространственного залегания крутопадающих границ, а также трассирования тектонических нарушений целесообразно применить сопряженные профили, которые почти параллельны, а расстояние между ними выбирают из расчета обеспечения непрерывной корреляции волн, они составляют 100-1000 м.

При наблюдении на одном профиле ПВ располагают на другом, и наоборот. Такая система наблюдений обеспечивает непрерывную корреляцию волн по сопряженным профилям.

Многократное профилирование по нескольким (от 3 до 9) сопряженным профилям составляет основу способа широкого профиля. Пункт наблюдения при этом располагают на центральном профиле, а возбуждения производят последовательно с пунктов, находящихся на параллельных сопряженных профилях. Кратность прослеживания отражающих границ по каждому из параллельных профилей может быть различной. Общая кратность наблюдений определяется произведением кратности по каждому из сопряженных профилей на их общее число. Увеличение затрат на проведение наблюдений по столь сложным системам оправдывается возможностью получения информации о пространственных особенностях отражающих границ.

Площадные системы наблюдений, построенные на основе крестовой расстановки, обеспечивают площадную выборку трасс по ОГТ за счет последовательного перекрытия крестообразных расстановок, источников и приемников, Если шаг источников δy и  сейсмоприемников δx одинаков, а сигналы, возбуждаемые в каждом источнике, принимаются всеми сейсмоприемниками, то в результате такой обработки формируется  поле из 576 средних точек. Если последовательно смещать расстановку сейсмоприемников и пересекающую ее линию возбуждения вдоль оси x на шаг δx и повторить регистрацию, то в результате будет достигнуто 12-кратное перекрытие, ширина которой равна половине базы возбуждения и приема вдоль оси y на шаг δy достигается дополнительное 12-кратное перекрытие, а общее перекрытие составит 144.

На практике применяют более экономичные и технологичные системы, например 16-кратную. Для ее реализации используют 240 каналов записи и 32 пункта возбуждения. После приема колебаний от всех 32 источников блок смещают на шаг δx , вновь повторяют прием от всех 32 источников и т.д. Таким образом, отрабатывают всю полосу вдоль оси x от начала идо конца площади исследований. Следующую полосу из пяти линий приема размещают параллельно предыдущей таким образом, чтобы расстояние между соседними (ближайшими) линиями приема первой и второй полос равнялось расстоянию между линиями приема в блоке. В этом случае линии источников первой и второй полос перекрываются на половину базы возбуждения и т.д. Таким образом, в данном варианте системы линии приема не дублируются, а в каждой точке источника сигналы возбуждаются дважды.

Система наблюдений, т.е. размещение пунктов возбуждения и регистрации упругих волн, в методе отраженных волн должны быть такими, чтобы прослеживать отражающие границы непрерывно по изучаемому профилю (сейсмическое профилирование) или кусочно-непрерывно (сейсмическое зондирование).

1. Простые системы наблюдений. Системы непрерывного профилирования в МОВ бывают следующими: простое профилирование, профилирование через интервал, двойное профилирование и ряд других. При простом профилировании (рис. 2.) сейсмоприемники устанавливаются в пределах взрывного интервала (расстояние между соседними пунктами на профиле наблюдений) в обе стороны от пункта взрыва (возбуждения) (ПВ). Например, при взрыве в точке О3 наблюдения проводятся на участках О2О3 и О3О4. Иногда используется профилирование через интервал, когда из-за поверхностных волн вблизи ПВ отраженные волны выявить трудно. В этом случае, например, при взрыве в точке О3 наблюдения проводятся на участке О1О2 и О4О5 (рис. 2.). Двойное непрерывное профилирование применяется в сложных геологических условиях. При этом с каждого пункта взрыва наблюдения выполняются в пределах двух взрывных интервалов в обе стороны от ПВ (например, при взрыве в точке О3 наблюдения проводятся на участках О1О3 и О3О5). При сейсмических профилированиях работы, как правило, выполняются по системам параллельных профилей, направленных вкрест предполагаемого простирания структур и вдоль них. При сейсмозондированиях наблюдения проводятся при 2 - 6 ПВ, расположенных либо по одному профилю, либо по двум перпендикулярным (крестовое зондирование), что позволяет оценить пространственное положение отражающего слоя. Как при сейсмических профилированиях, при сейсмических зондированиях работы проводятся по системам продольных (пункт взрыва и сейсмоприемники расположены по одной линии) или непродольных профилей (пункт взрыва находится в стороне от сейсмоприемников).

 

Рис. 2. Система наблюдений в методе отраженных волн: а - простое профилирование, б - профилирование через интервал, в - двойное непрерывное профилирование, Г1, Г2 - годографы отраженных волн

Взрывные интервалы в МОВ выбирают сравнимыми с глубинами до изучаемых отражающих границ и постоянными по длине для данного района исследований. Вдалеке от пункта взрыва отраженные волны выявить трудно, так как они приходят в области последующих вступлений вслед за преломленными волнами. Вблизи же пункта взрыва преломленные волны отсутствуют, и отраженные волны легче выделить на фоне других волн.

Расстояния между сейсмоприемниками должны быть такими, чтобы распознать отраженные волны и построить годографы. Обычно они меняются от 1 до 10 м при изучении верхней части разреза и 10 - 100 м при разведке глубин в несколько километров.

2. Система наблюдений в методе общей глубинной точки. Разновидностью МОВ является метод общей глубинной точки (МОГТ или ОГТ), в котором осуществляется накопление отраженных от одной границы сигналов. Отраженные волны изучаются либо в точках профиля при симметричном разносе пунктов возбуждения и приема (центральная расстановка), либо пункты возбуждения располагаются на концах профиля с приемниками (фланговая расстановка). Число таких разносов называется кратностью перекрытий и достигает 10 и больше. В результате по годографу ОГТ (гипербола) удается выделить отражения от границы на фоне регулярных волн-помех.

3. Интерференционные системы наблюдений. В сложных сейсмогеологических условиях (наличие зон выклинивания, нерезкие границы раздела, множество волн, особенности таких волн-помех, как кратные, обменные, поверхностные и др.) выделение полезных однократных отраженных волн представляет трудную методическую и техническую задачу. Наиболее трудно отделить однократные отраженные волны от многократных, образующихся на "сильных" отражающих границах, на которых может отражаться свыше четверти энергии. На рис. 3, а, б показаны многократные (полнократные и неполнократные) отраженные волны.

 

а	б
Рис. 3. Схема образования полнократных (а) и неполнократных (б) отраженных волн

В определенных сейсмогеологических условиях на некоторых границах образуются обменные отраженные и преломленные волны. Хотя обменные и поперечные волны несут дополнительную информацию о среде (что позволяет выделить самостоятельные методы обменных и поперечных волн), они затрудняют выделение однократных отраженных продольных волн, наиболее часто используемых в МОВ.Для выделения однократных отраженных продольных волн из множества других используются различные интерференционные системы. Они включают аппаратурные, методические и интерпретационные приемы, которые обеспечивают направленный прием волн, идущих в каком-то направлении.

 С помощью интерференционных систем осуществляется сложение упругих колебаний либо в одном, либо в нескольких сейсмических каналах. Иногда в записи вводятся дополнительные сдвиги сигналов во времени. В результате такого сложения (интерференции) на выходе получается запись колебаний, на которой подчеркиваются или выделяются нужные отраженные волны. Это оказывается возможным благодаря тому, что упругие волны приходят с разных направлений (разные углы выхода сейсмической радиации), с разными кажущимися скоростями, частотами и амплитудами колебаний.

Существуют различные интерференционные системы. Наиболее простой интерференционной системой является группирование сейсмоприемников или источников возбуждения. При группировании сейсмоприемников ряд сейсмоприемников устанавливается вдоль, вкрест профиля или равномерно по площади, подключается к одному усилителю, и в результате регистрируется один суммарный сигнал. Выбор количества сейсмоприемников в каждом канале, системы их расстановки, расстояний между ними (в пределах 20 - 100 м) производятся опытным путем в целях наилучшего выделения определенной волны. При группировании подчеркиваются волны, подошедшие одновременно ко всем сейсмоприемникам группы снизу, а волны, пришедшие с других направлений, ослабляются.

При группировании взрывов возбуждение производится одновременно (или с определенным запаздыванием) в нескольких точках. Это обеспечивает создание плоского фронта у падающей волны, что упрощает запись отраженных волн. Одной из интерференционных систем является регулируемый направленный прием, разработка и внедрение которого привели к созданию одного из вариантов МОВ - метода регулируемого направленного приема (МРНП или РНП).

Сущность МРНП сводится к направленному приему упругих колебаний благодаря введению в записи искусственных временных сдвигов (или разновременного суммирования колебаний). При суммировании сигналов соседних трасс сейсмограммы со сдвигами во времени удается расчленить сложную интерференционную картину, наблюдаемую на обычной сейсмограмме, на более простую. Меняя время сдвига, можно среди многих волн выделить отраженную (или дифрагированную) волну, пришедшую под определенным углом к поверхности наблюдений.

Детальная сейсморазведка выявленных месторождений нефти и газа проводится с помощью площадной интерференционной системы наблюдений для последующей трехмерной (3Д) интерпретации. Она сводится к расстановке по квадратной сетке до 1000 сейсмоприемников. Из разных ПВ на этой площади проводится возбуждение сигналов, т.е. ведется как бы "подсветка" подземных структур с разных сторон. В результате получается голографическая объемная съемка недр.