Способ сейсмической разведки



Способ сейсмической разведки
Способ сейсмической разведки

 


Владельцы патента RU 2542635:

Шумилов Виктор Алексеевич (RU)

Изобретение относится к области геофизики и предназначено для детального изучения строения геологической среды. Для воздействия на исследуемую геологическую структуру используют подрыв детонирующего шнура. Длину детонирующего шнура устанавливают равной длине волны, отраженной от исследуемых пластов земной коры, подбирая ее по наилучшему значению динамической разрешающей способности системы наблюдений. Технический результат - повышение информативности разделения пород с близкими физическими свойствами, имеющими малую мощность пластов и минимальные различия в значениях плотностей, за счет увеличения детектируемого полезного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к сейсмическим методам разведки полезных ископаемых и может быть использовано для детального изучения строения геологической среды, например, в условиях ледниковых полей, преимущественно в Антарктиде.

Известен способ высокоразрешающей сейсмической разведки методом общей глубинной точки (ОГТ) с использованием взрыва зарядов по патенту РФ №2107310 (МКЛ G01V 1/00, G01V 1/13, приор. 06.02.1997), в котором перед началом профильных наблюдений по исследуемой площади определяют условия залегания пород зоны малых скоростей (ЗМС). Затем проводят предварительные сейсморазведочные работы для выбора оптимальных условий возбуждения и приема сейсмических колебаний. При выбранных условиях проводят основные сейсморазведочные работы методом ОГТ. Определяют минимальную массу заряда с высокой скоростью детонации, обеспечивающую при взрыве формирование информационного сейсмического сигнала с минимально возможной длиной полезной волны с интенсивностью, достаточной для выделения полезных волн на фоне нерегулярных волн-помех путем подрыва в скважинах одиночных зарядов с нарастающим тротиловым эквивалентом от 1 до 1000 г на начальной глубине под ЗМС, равной ⅛-¼ преобладающего значения кажущейся длины полезной волны. Регистрируют сейсмический сигнал позиционной расстановкой сейсмоприемников и/или акселерометров, анализируют полученные сейсмограммы и определяют глубину погружения заряда ниже ЗМС, обеспечивающую стабильность формы информационного сейсмического сигнала с минимально возможной длиной полезной волны и выделение его на фоне нерегулярных волн-помех. Подрывают заряд предварительно выбранной массы на удалениях 0,5-3,0 м от начальной глубины погружения заряда в по крайней мере одной скважине, регистрируют информационный сейсмический сигнал с помощью позиционной расстановки сейсмоприемников и/или акселерометров и анализируют его.

Недостатки этого способа заключаются в том, что он не позволяет разделять горные породы с близкими физическими свойствами, имеющими малую мощность пластов и минимальные различия в значениях плотностей. Кроме того, он предполагает большие трудозатраты на буровые работы и использование большого количества взрывчатых материалов, а мощные взрывы приводят к нарушению экологической среды.

Ставится задача разработки способа сейсмических измерений, позволяющего разделять горные породы с близкими физическими свойствами, имеющими малую мощность пластов и минимальные различия в значениях плотностей, не предполагающего проведение буровых работ и минимально влияющего на экологию изучаемого региона.

Задача решается за счет того, что в способе сейсмической разведки, включающем определение условий залегания пород на исследуемой площади по имеющимся геолого-геофизическим данным перед началом профильных наблюдений, проведение предварительных работ для выбора оптимальных условий возбуждения и приема сейсмических колебаний и проведение при выбранных условиях основных сейсморазведочных работ, причем на этапе предварительных работ определяют массу заряда, обеспечивающую при взрыве формирование информационного сейсмического сигнала с длиной полезной волны и с интенсивностью, достаточной для выделения полезного сигнала на фоне нерегулярных помех, для воздействия на исследуемую породу используют подрыв детонирующего шнура, инициируют фланговый линейный заряд из детонирующего шнура, причем длину шнура устанавливают равной длине волны, отраженной от исследуемых пластов земной коры, известной из имеющихся геолого-геофизических данных, и уточняют по наилучшему значению динамической разрешающей способности системы наблюдений.

При этом падающая и отраженная волна попадают в резонанс и амплитуда полезного сигнала значительно увеличивается.

Известно, что основная проблема, влияющая на разрешающую способность системы в случае тонкого пласта, заключается в том, что длина волны сигнала должна быть сопоставима с размером по вертикали (мощностью) исследуемого пласта. Если длина волны больше размера исследуемого объекта, то наблюдаются процессы интерференции и происходит фазовый сдвиг. Если длина волны меньше размера исследуемого объекта, то возникают затруднения с определением длины волны такого волнового импульса.

Для получения наилучших результатов подрыв детонирующего шнура производят в направлении приемной косы. Приемную косу размещают на продолжении направления шнура.

При недостаточной величине полезного сигнала к отрезку шнура, длина которого определена так, как описано выше, добавляют такое количество дополнительных отрезков детонирующего шнура той же длины, имеющих такие же параметры (материал, критический диаметр, скорость детонации), при котором амплитуда полезного сигнала переходит порог уверенного обнаружения. Все отрезки укладывают линейно на одном профиле. При обработке за величину возбуждающего сигнала принимают сумму сигналов от всех задействованных шнуров.

На фиг.1 приведены сейсмограммы, полученные в двух различных точках (А и Б). 1 - горизонтальная составляющая, 2 - вертикальная составляющая.

На фиг.2 приведена сейсмограмма, полученная с использованием подрыва нескольких шнуров, расположенных на одном отрезке прямой.

Для осуществления способа необходимо произвести следующие операции.

1. Проводят предварительные сейсморазведочные работы для выбора оптимальных условий возбуждения и приема сейсмических колебаний. В процессе работ определяют длину детонирующего шнура, при которой в исследуемой горной породе возникает резонанс. Для этого длина шнура должна быть равной длине волны, отраженной от исследуемых пластов земной коры.

В первом варианте способа длину волны можно определить по формуле:

L=(Vэфф/f),

где L - длина отраженной волны;

Vэфф - эффективная скорость распространения сейсмических волн в исследуемой породе. Эта скорость вычисляется по годографам отраженных волн в предположении, что среда однородная, а граница плоская;

f - фазовая частота полезного сигнала, полученная в результате предварительных работ с использованием детонирующего шнура.

На этапе предварительных работ длину шнура в начале устанавливают равной длине волны, отраженной от исследуемых пластов земной коры, известной из справочных данных, и затем уточняют по наилучшему значению динамической разрешающей способности системы наблюдений. Во всех случаях отрезок шнура раскладывают по прямой линии.

2. При основных сейсморазведочных работах устанавливают такую длину детонирующего шнура, как определено в п.1. Если разрешающая способность системы окажется недостаточной, то выбирают шнур с другим критическим диаметром и другой скоростью детонации. Параметры шнура можно считать определенными, когда разрешающая способность системы достигнет необходимой динамической величины.

Критический диаметр шнура остается постоянным во все время выполнения измерений.

3. Выбирают расстояние между сейсмоприемниками (шаг на косе). Опыт показывает, что наилучшие результаты получаются, если это расстояние устанавливается также равным длине отраженной волны. Тем самым обеспечивается фазовая корреляция регистрируемых волн.

4. Инициируют фланговый линейный заряд из детонирующего шнура.

5. Регистрируют информационные сейсмические сигналы и анализируют их.

Для получения лучших результатов подрыв детонирующего шнура должен производиться в направлении приемной сейсмической косы. Приемная коса должна находиться на продолжении направления шнура с точностью ±3°. Положение приемной косы в процессе измерений на изучаемом профиле должно оставаться неизменным, при этом положение инициируемых линий детонирующего шнура может меняться по линии отрабатываемого профиля. Если такое взаимное расположение детонирующего шнура и приемной косы невозможно из-за тяжелых снежных условий, возможно расположение шнура в направлении, перпендикулярном расположению косы.

При недостаточной величине полезного сигнала добавляют такое количество дополнительных отрезков детонирующего шнура той же длины, имеющих такие же параметры (материал, критический диаметр, скорость детонации), при котором амплитуда полезного сигнала переходит порог уверенного обнаружения. Все отрезки шнура укладываются линейно на одном профиле.

При обработке за величину возбуждающего сигнала принимают сумму сигналов от всех задействованных линий шнуров.

Временной интервал между инициированием линий детонирующего шнура должен быть таким, чтобы полностью исчезли фоновые помехи.

Сейсмическая коса за время последовательного инициирования зарядов из различного количества отрезков детонирующего шнура всегда остается на одном и том же месте.

Проводились измерения мощности льда и глубин шельфовой части моря Уэдделла в Антарктиде. Для этого применялась двухкомпонентная расстановка сейсмоприемников типа (Y, Z). Для определения водного слоя под ледником использовались S-волны, являющиеся индикатором водного слоя подо льдом.

Было известно, что длина волны поперечных отраженных волн в шельфовых ледниках Антарктиды составляет 25-28 м в зависимости от солености воды. В наших исследованиях путем подбора была определена длина детонирующего шнура 25 м. Заряд из детонирующего шнура был фланговый, накладной. Наилучшие результаты получались, когда подрыв заряда инициировался с дальнего конца линейного детонирующего шнура по отношению к профильной расстановке сейсмических датчиков параллельно линии расстановки сейсмоприемников. При подрыве шнура с другого конца заряда амплитуда сигнала уменьшалась примерно в два раза, что приводило к искажению полученного материала. Величина заряда из детонирующего шнура при этих работах составляла 250 г по тротиловому эквиваленту. При применении детонирующего шнура, длина которого равна длине отраженной волны, во всех случаях получался добротный сейсмический материал, в то время как при работе со взрывчаткой в мелких скважинах глубиной до 2 м сигнал был неустойчивый и плохо выделяемый на уровне помех. Для получения более устойчивого сигнала необходимо было использовать скважины глубиной 5-10 м или проводить группирование мелких зарядов из скважин.

Результаты, полученные при подрыве детонирующего шнура, длина которого определена путем подбора, представлены на фиг.1. Видно, что отчетливо проявляются сейсмические сигналы от поперечных волн. Скорости распространения сейсмических волн на шельфовых ледниках равны 3600-3650 м/с. При этих скоростях в толще шельфовых ледников полностью формируются все сейсмические волны: преломленные от границы снег-лед, отраженные от нижней кромки ледника, отраженные от дна водоема, отраженные от осадочных пород. Мощность снега на шельфовых ледниках составляет 25-30 м и более. На сейсмограмме читаются волны, преломленные на границе снег-лед P, отраженные P1, обменные PS или SP, поперечные S. Далее видны отраженные донные волны P2 и слабые отраженные волны от осадочных образований Рос.

На сейсмограмме фиг.2 представлен сейсмический материал по исследованию ледников в восточной Антарктиде, в районе российской зимовочной станции Восток. В районе ст. Восток находится подледниковое озеро с одноименным названием. Заряд был составлен из шести линий детонирующего шнура. Во временном интервале 2,1-2,2 сек наблюдается волна, отраженная от нижней кромки ледника. В интервале 2,9-3,0 сек наблюдается волна, отраженная от донной поверхности озера. Около значения времени 3,1 сек наблюдается слабовыраженная волна от осадочных донных образований. В данном случае величина заряда достаточна для получения добротного сейсмического материала.

Измерения предложенным способом позволяют получить значения плотности пород с точностью до третьего знака после запятой.

Такая точность дает возможность определять границу раздела нефтяного и водного слоев как в горных районах под ледниками, так и на открытых пространствах шельфовых районов, свободных ото льда.

Скорости распространения сейсмических волн в водном слое в зависимости от температуры воды и солености равны 1,43-0,59 км/с (Справочник геофизика. М.: Недра. 1966. Т.4. Стр.184). Под ледниками в Антарктиде в озерах типа Восток, на шельфовых и материковых ледниках температура на нижней кромке ледников может иметь значение в пределах 0-±2 С°. Сейсмическая скорость по водному слою по данным геофизических станций составляет 1,43 км/с. Сейсмические скорости в нефтяных месторождениях различаются в зависимости от сорта, плотности и температуры каждого нефтяного слоя в пределах: 1,4-1,9 км/с (там же, стр.185). По данным бурения в нефтяных месторождениях водный слой в разрезе всегда находится ниже нефтяного слоя. В этом случае представляется возможность предложенным способом получить достаточно точные данные о скоростях в водном и нефтяном слоях. И тогда можно определять как глубины продуктивных геологических горизонтов, так и проводить прямые поиски углеводородов в осадочном чехле без проведения буровых работ. При этом используются заряды с массой значительно меньшей, чем при воздействии на исследуемую геологическую структуру путем проведения взрывов в скважинах, т.е влияние сейсмических работ на экосистему исследуемого региона существенно уменьшается.

1. Способ сейсмической разведки, включающий определение условий залегания пород на исследуемой площади по имеющимся геолого-геофизическим данным перед началом профильных наблюдений, проведение предварительных работ для выбора оптимальных условий возбуждения и приема сейсмических колебаний и проведение при выбранных условиях основных сейсморазведочных работ, причем на этапе предварительных сейсморазведочных работ определяют массу заряда, обеспечивающую при взрыве формирование информационного сейсмического сигнала с интенсивностью, достаточной для выделения полезного сигнала на фоне нерегулярных помех, регистрацию и анализ информационных сейсмических сигналов, отличающийся тем, что для воздействия на исследуемую геологическую структуру используют подрыв детонирующего шнура, на этапе предварительных работ длину шнура устанавливают равной длине волны, отраженной от исследуемых пластов земной коры, известной из имеющихся геолого-геофизических данных, и уточняют по наилучшему значению динамической разрешающей способности системы наблюдений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подрыв детонирующего шнура производят в направлении приемной косы, косу раскладывают на продолжении направления шнура.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что к отрезку детонирующего шнура установленной длины добавляют такое количество дополнительных отрезков шнура той же длины и имеющих такие же параметры, при котором амплитуда полезного сигнала переходит порог уверенного обнаружения, причем шнуры укладывают линейно на одном профиле, а при обработке за величину возбуждающего сигнала принимают сумму сигналов от всех задействованных отрезков шнуров.



 

Похожие патенты:

Использование: для создания импульса ударной волны на больших глубинах моря и в скважинах. Источник в скважинах в процессе их бурения во время перерывов используется для выделения объектов в области, расположенной впереди и вокруг бурящегося ствола скважины при прогнозном обращенном ВСП или при межскважинном просвечивании.

Изобретение относится к области геофизических исследований и может быть использовано при сейсмопрофилировании межскважинного пространства нефтегазовых и других скважин.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсмической разведке месторождений полезных ископаемых. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе сейсмической разведки полезных ископаемых. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации колебаний грунта для определения их амплитудно-частотной характеристики, истинного увеличения и калибровки.

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано при сейсмической разведке в процессе бурения. .

Изобретение относится к области геофизических исследований и может быть использовано для возбуждения сейсмических волн в скважинах. .

Изобретение относится к устройствам для генерирования сейсмической энергии. .

Изобретение относится к скважинным устройствам для генерирования сейсмической энергии. .

Изобретение относится к скважинным устройствам для генерирования сейсмической энергии. .

Изобретение относится к сейсморазведке, а именно к техническим средствам выполнения взрывных работ при сейсморазведке. .

Изобретение относится к сейсморазведке и направлено на повышение точности сейсморазведочных работ за счет осуществления контроля фактических глубин размещения зарядов во взрывных скважинах.

Изобретение относится к области сейсмологии (морская сейсморазведка, сейсморазведка в переходных зонах земля-вода, наземная и скважинная сейсморазведка), где требуется получение упругих волн в геологических средах в виде многократных пульсаций давления с определенными характеристиками.

Изобретение относится к сейсморазведке, а точнее к техническим средствам для выполнения взрывных работ при сейсморазведке. .

Изобретение относится к устройствам для возбуждения упругих колебаний, использующих силу тяги реактивного двигателя. .

Изобретение относится к взрывным работам и инженерной сейсмологии и может быть использовано для контроля короткозамедленных взрывов, проводимых при разработке полезных ископаемых или разрыхлении грунта в стесненных условия строительства, а также при экспериментальных исследованиях, например при моделировании сейсмического действия землетрясения.

Изобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых со сквазкинными невзрьшными источниками и может применяться в морской сейсморазведке для возбуждения упругих колебаний вблизи поверхности воды .

Настоящее изобретение относится к устройствам для генерации упругих волн для сейсморазведки в морской среде и содержит цилиндр, определяющий ось, в котором расположены ударный и насосный поршни, каждый из которых имеет две соответствующие противоположные стороны по отношению к указанной оси, из которых сторона ударного поршня, расположенная перед насосным поршнем, является первой ударной стороной, а сторона насосного поршня перед ударным поршнем является второй ударной стороной, насосный и ударный поршни скользят в цилиндре в направлении, параллельном оси, и соударяются друг с другом посредством первой и второй ударных сторон, ударный поршень приводится активационным средством, давящим на сторону, противоположную его собственной ударной стороне, при этом цилиндр содержит на одном из его концов камеру, имеющую диаметр, больший, меньший или равный части цилиндра, в которой расположен ударный поршень, при этом в указанной камере может скользить часть насосного поршня, коммуникационные каналы которого соединяют камеру с водой подводной среды. Технический результат заключается в возможности использования устройства на борту автономных подводных аппаратов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх