Сейсморазведка

Запись волны, инициированной грузом массой 4 тонны. Запись зарегистрирована 21.08.1908 с помощью сейсмографа Вихерта.

Общая информация

В понятие “сейсморазведка” входят геофизические методы исследования земной коры, основанные на изучении искусственно возбуждаемых упругих волн. При помощи сейсморазведки изучается глубинное строение Земли, выделяются месторождения полезных ископаемых (в основном нефти и газа), решаются задачи гидрогеологии и инженерной геологии. Сейсморазведка отличается надежностью, высокой разрешающей способностью, технологичностью и колоссальным объемом получаемой информации.

В основе сейсмических методов лежит возбуждение упругих волн при помощи специального технического комплекса – источника. В результате геологическая среда реагирует возникновением периодического колебательного процесса и образованием упругой волны. Распространяясь в объеме горных пород, упругая волна попадает на границы раздела, изменяет направление и динамические свойства, образуются новые волны. На пути следования волн размещаются точки наблюдения, где при помощи специальных приборов – сейсмоприемников – определяются свойства колебательных процессов. Из полученных данных извлекается полезная информация о строении и составе изучаемой среды.

Наиболее эффективна сейсморазведка при изучении осадочного чехла древних платформ, поскольку его горизонтально-слоистое строение наиболее просто интерпретируется по сейсмических данным. С увеличением наклона целевых геологических границ надежность получаемой сейсморазведкой информации резко падает.

Возбуждение упругих волн

Для возбуждения колебаний применяется взрывы зарядов тротила в неглубоких скважинах, а также длительное (вибрационное) или короткое (импульсное) ударное воздействие на горные породы. Взрывные источники характеризуются наибольшей мощностью и компактностью, при этом требуют дорогостоящих подготовительных и ликвидационных работ, а также наносят большой урон окружающей среде.

Невзрывные источники гораздо слабее, но могут использоваться многократно в одной и той же точке, более управляемы, а также безопаснее для человека и экологии.

Источник возбуждает два типа независимых сейсмических волн – продольные и поперечные. С продольными волнами связаны колебания, направленные вдоль луча волны, а с поперечными - поперек.

Прямой волной называется продольная или поперечная волна, распространяющаяся непосредственно от источника к точке наблюдения. Продольные волны характеризуются большими скоростями, приходят в любую точку среды раньше поперечных, распространяются практически в любых веществах и меньше. В силу этих обстоятельств сейсморазведка использует преимущественно продольные волны.

Модель среды и волновое поле

Установлено, что различные горные породы характеризуются различными скоростями распространения упругих волн. Параметр скорости определяется упругими константами и плотностью горной породы, а они в свою очередь зависят от минерального состава, пористости, трещиноватости и глубины залегания.

По значению скорости упругой волны геологический разрез разделяется на относительно однородные слои горных пород, на границах которых скорость меняется скачком. Как правило, границы областей с различными физическими свойствами совпадают с геологическими границам, что используется при интерпретации сейсмических данных.

Наличие резких границ раздела между пластами приводит к образованию вторичных волн – отраженных, проходящих и преломленных. Интенсивность вторичных волн зависит от контрастности границы по упругим свойствам. Чем сложнее строение изучаемой геологической среды, тем больше волн образуется на ее границах раздела. Все вместе они образуют вторичное волновое поле – объект измерения в сейсморазведке. Если вторичные волны содержат информацию о целевых геологических границах и успешно регистрируются на поверхности земли или в стволе скважины, то они называются полезными. По типу выделяемых полезных волн в сейсморазведке различают методы отраженных и преломленных волн.

Прием колебаний

Основным измерительным устройством в сейсморазведке служит сейсмоприемник, преобразующий механические колебания упругих волн в электрический ток переменного напряжения. При перемещении частиц горных пород вблизи корпуса приемника в нем вырабатываются электрические импульсы, которые затем откладываются на оси времени. Получаемые зависимости называются графиками колебаний или сейсмотрассами.

Сейсмотрассы объединяются в сейсмограммы – первичный полевой материал сейсморазведки . Сигналы от приемников подвергаются предобработке ¬- усилению, фильтрации нежелательных колебаний и преобразований в цифровую форму. По независимым информационным каналам данные с точек наблюдения поступают в единый центр – сейсмическую станцию, где представляются в удобной для оператора форме. Сейсмическая станция представляет единый информационно-измерительный комплекс, предназначенный для объединения данных с сейсмоприемников, их предобработки, визуального анализа и сохранения на устройство памяти.

Системы наблюдений

Для эффективного прослеживания целевых сейсмогеологических границ применяются типовые способы установки и перемещения пунктов возбуждения и приема колебаний – системы наблюдений. Типичной системой наблюдений является пункт возбуждения, c которого упругие волны регистрируются расстановкой, состоящей из 100-300 пунктов приема – каналов сейсмостанции. Пункт возбуждения обычно располагается в центре расстановки приемника и для получения новой сейсмограммы перемещается на расстояние в 25-50 м. Интервал между пунктами приема также выбирается равным 25-50 метров. Параметры расстановки при перемещении по профилю не изменяются для облегчения дальнейшей автоматизированной обработки данных. Описанная система наблюдений позволяет выделять целевые границы с достаточной надежностью, которая обеспечивается избыточностью получаемой информации. Например, при использовании 240 пунктов приема в расстановке количество сейсмострасс на одну точку границы может достигать 120. Правильный выбор системы наблюдений позволяет без лишних затрат получать необходимую информацию о строении интересующей части геологической среды.

Обработка и интерпретация

Получаемые в процессе полевых работ сейсмограммы содержат значительную долю нежелательных волн-помех и мешающих колебаний, а полезные волны неудобны для интерпретации. Поэтому первичные сейсмограммы обрабатываются с использованием самой современной компьютерной техники. В результате выполнения процедур обработки сейсмограммы преобразуются во временной или глубинный разрез – материал для геологического толкования.По известным признакам на полученных разрезах выделяются аномальные участки, с которыми связываются скопления полезных ископаемых.

Методы сейсморазведки

Методы сейсморазведки различаются по типу используемых полезных волн, по стадии геологоразведочного процесса, по решаемым задачам, по способу получения данных, по размерности, по типу источника колебаний и частоте колебаний целевых волн.

По типу используемых волн выделяются: Метод отраженных волн (МОВ) – основан на выделении волн, однократно-отраженных от целевой геологической границы. Наиболее востребованный метод сейсморазведки, позволяющий изучать геологический разрез с детальностью до 0,5% от глубины залегания границы. Используется в сочетании с методикой многократных перекрытий, в которой для каждой точки границы регистрируется большое количество сейсмических трасс. Избыточная информация суммируется по признаку общей средней или глубинной точки (ОСТ или ОГТ). Метод общей глубинной точки значительно расширяет возможности МОВ и применяется в большинстве сейсморазведочных работ. Метод преломленных волн (МПВ) – ориентирован на преломленные волны, которые образуются при падении волны на границу двух пластов под определенным углом. При этом образуется скользящая волна, распространяющая со скоростью нижележащего пласта. МПВ используется только для решения специальных задач из-за существенных ограничений метода.

По стадии геологоразведочного процесса различают региональную, поисковую и детальную сейсморазведку.

По решаемым задачам сейсморазведка подразделяется на глубинную, структурную (нефтегазовую) и инженерную.

По способу получения данных выделяют наземную, скважинную, морскую и лабораторную сейсморазведку.

По размерности сейсморазведка различается на 1D, 2D и 3D варианты. В одномерном варианте упругая волна возбуждается и регистрируется вдоль одного единственного вертикального луча – в стволе скважины. Двухмерная сейсморазведка реализуется расстановкой пунктов возбуждения и приема вдоль линейного профиля. Объемная (3D) сейсморазведка проводится при размещении пунктов приема по площади.

По типу источника различается взрывная, вибрационная и невзрывная импульсная сейсморазведка.

По частоте колебаний сейсморазведка классифицируется на низкочастотную, средне-частотную, высокочастотную и сейсмоакустику.

См. также

• Вертикальное сейсмическое профилирование
• Низкочастотное сейсмическое зондирование
• Гамбурцев, Григорий Александрович

Примечания

Ссылки

• Geophysical Exploration в каталоге ссылок Open Directory Project (dmoz).
• видео о 3D сейсморазведке