Способ вертикального сейсмического профилирования

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР СИОМУ СВ ИДЕТЕ ЛЬ СТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 20.II I.1972 (№ 1760169/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано IО.XII.1973. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 22.IV.1974

N. Кл. G 01v 1/40

Государственный комитет

Совета Миииотров СССР ао делам изобретений и открытий

УДК 550.834(088 8) Авторы изобретения

Г. А. Шехтман и Г. Ф. Макаров

Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки

СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО

ПРОФИЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к скважинной сейсморазведке, в частности к вертикальному сейсмическому профилированию (ВСП) на обменных волнах. Целесообразно его применение и в способе обращенных годографов с целью построения границ по обменным отраженным волнам. Из-за произвольного, неконтролируемого вращения корпуса скважинного прибора при перемещении его от одной точки наблюдения к другой прослеживание поперечных волн на вертикальном профиле связано с гораздо большими трудностями, чем прослеживание продольных волн.

Для улучшения прослеживаемости поперечных волн в настоящее время используют трехкомпонентные зонды с принудительной ориентировкой или без ориентировки, но с последующим преобразованием полученных воспроизводимых сейсмозаписей в азимутальную сейсмограмму и выбором из нее полного вектора либо его составляющих для построения многоканальных сейсмограмм по вертикальному профилю.

Однако известный скважинный прибор с принудительной ориентировкой не позволяет получить высококачественный материал: сбои в системе ориентировки при длительной работе гиромотора н быстрых спусках зонда в скважину, вибрационные помехи из-за нежесткого крепления контейнера с сейсмоприемниками внутри корпуса и др. Исследование больших глубин таким прибором из-за высоких температур (выше 70 С) исключается.

Кроме того, работа с таким зондом малопро5 из водительна.

Прослеживание горизонтально поляризованных волн при работе зондом без ориентировки производится путем обработки трехкомпонентных записей на специальном приборе — ана10 лизаторе. Обрабатывать при этом можно записи, полученные трехкомпонентной симметричной установкой с наклонными сейсмоприемниками, и установкой Х вЂ” Y — Z.

Поляризационный сейсмический анализатор

15 принципиально позволяет выделить из трехкомпонентной записи любую горизонтальную компоненту. Но в наклонном положении устойчиво могут работать лишь высокочастотные сейсмоприемники. Известное преимуще20 ство работы на поперечных и обменных волнах с использованием низкочастотных сейсмоприемников практически не может быть реализовано в таких скважинных установках. Это же относится и к скважинным азимутальным

2S установкам с наклонными сейсмоприемниками.

Трехкомпонентная скважинная установка, измеряющая две ортогональные компоненты в горизонтальной плоскости, позволяет получить

30 горизонтальную составляющую полного векто4О824О

65 ра ь любом азимуте путем поеобразования сейсмозаписей Х и Y — компонент в азимугаль ую сейсмограмму. Использование зонда с такой установкой для ряда задач обладает несомненным преимуществом над наблюдениями установкой с наклонными сейсмоприемниками. Однако этот способ проведения ВСП характеризуется необходимостью в специальном анализаторе и трудоемкостью процесса построения многоканальных сейсмограмм по азимутальным сейсмограммам, полученным в каждой точке приема.

Для ряда задач, имеющих существенное значение для сейсморазведки, не представляет интереса определение направления подхода волн к скважинному прибору, а существенно лишь их уверенное фазовое прослеживание по вертикальному профилю. Это, прежде всего, ВСП на обменных волнах, когда задачей работ является определение пластовых скоростей распространения SV-волн, выявление границ обмена и уточнение их местоположения в геологическом разрезе. Основная трудность при таких работах состоит в фазовом прослеживании горизонтальной составляющей полного вектора.

Необходимость в выборе горизонтальной составляющей из азимутальной сейсмограммы исключается, если использовать способы, основанные на создании круговой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости скважинного прибора.

Однако такие способы характеризуются нелинейными искажениями, возникающими изза преобразования исходной сейсмической записи в однополярную форму. Это затрудняет применение частотной фильтрации полученных многоканальных сейсмограмм.

Целью изобретения является улучшение прослеживаемости горизонтально поляризованных волн и упрощение процесса обработки полученных материалов.

Для этого производят воспроизводимую регистрацию вертикальной и нескольких горизонтальных компонент полного вектора сейсмического волнового поля из сейсмозаписей горизонтальных компонентов в общей точке приема выбирают запись максимальной интенсивности, устанавливают на записи этой компоненты полярность первых вступлений, одинаковую на всех глубинах, и выбранные в соседних точках приема трассы монтируют в м но го к а н ал ьную сей см огр а м м у.

Кроме того, в каждой точке приема суммируют сейсмозаписи, соответствующие вертикальной компоненте и горизонтальной, максимальной по интенсивности компоненте, полярность вступления на которой устанавливают в соответствии с полярностью вступления прямой волны на записи вертикальной компоненты.

В основу предложенного способа положен факт поляризации продольных и обменных волн в одной и той же плоскости.

EcJIH в cсI важинный прибор помес итb fi горизонтальных сейсмоприемников и расположить их равномерно по окружности та";, чтобы в пределах вертикальной плоскости, проходящей через ось зонда и каждый из и ссйcM0ïðèeìHïêoâ, не находилось других, относящихся к иному каналу, сейсмоприемников, "о двуграпные углы между пересекающимися вертикальными плоскостями окажутся равны

360 и составят каждый по . При этом, среди

2п горизонтальных составляющих полного вектора сейсмических колебаний, полученных на записях от этих сейсмоприемников, максимальная составляющая будет по модулю отличаться от горизонтальной проекции полного

90 вектора не более, чем íà cos . Для скваи жинной установки, содержащей три горизонтальных сейсмоприемника, это дает расхождение по модулю с горизонтальной проекцией полного вектора менее 14%, а для установки с четырьмя горизонтальными сейсмоприемниками — не менее 8 /о. Для повышения чувствительности в зонд целесообразно помещать более одного сейсмоприемника на канал.

Выбирая из и горизонтальных компонент в каждой точке приема наиболее интенсивную (по модулю) и выписывая полученные трассы одна возле другой, в соответствии с глубиной, где они зарегистрированы, можно получить многоканальную сейсмограмму. Однако из-за вращения зонда в скважине различные трассы, соответствующие разным точкам приема, могут иметь разную полярность. В соответствии с предложенным способом устанавлива:от полярность вступления на различных глубинах равной полярности, принятой на какойлибо исходной трассе, т. е., если на записи, выбранной в качестве исходной (например, на максимальной глубине исследования) вступление положительно (направлено вверх), то на всех других глубинах, где вступление отрицательно, полярность вдоль всей трассы следует изменить на обратную.

В том случае, когда пункты взрыва значительно удалены от устья исследуемой скважины, целесообразен переход от прослеживания горизонтальной и вертикальной составляющих в отдельности к прослеживанию полного вектора сейсмических колебаний. Из сейсмозаписей вертикальной и горизонтальной составля;ощей полного вектора принципиально можно получить и запись полного вектора. Однако практически это осуществить по всей длине записи, от первых вступлений до максимальных времен регистрации, довольно трудно.

Для повышения надежности прослеживания волн при значительных удалениях первого

«с. ëåíèÿ от исследуемой скважины предлагается суммировать в каждой точке приема сейсмозаписи, относящиеся к вертикальной v, горизонтальной компонентам полного вектора.

Суммарная амплитуда волнового сейсмического пол- па каждом времени регистрации будет

408249 при этом, очевидно, отличаться от полного вектора, так как ось максимальной чувствительности эквивалентной приемной установки остается в данном случае неизменной в пространстве, а поляризация и углы подхода регистрируемых колебаний различны для волн разного класса при различном времени их прихода. Вместе с тем кинематический анализ волновой картины при таком суммировании облегчается, так как при этом в пределах одного и того же монтажа ВСП возникает возможность проследить трансформацию «инициирующих» волн в волны других классов. На этапе обработки такие монтажи ВСП целесообразно анализировать путем расчленения волнового поля на более простые элементы при помощи, например, веерной фильтрации.

Так, путем устранения с монтажа падающих волн, можно более отчетливо выделить границы, на которых возникают обменные отраженные волны, и сопоставить их с границами, выделяющимися на продольных волнах.

В той модификации предложенного способа, в которой осуществляется суммирование сейсмозаписей вертикальной и горизонтальной компонент полного вектора, необходимо обращать особое внимание на полярность первого вступления, принятую на записи горизонтальной компоненты перед суммированием.

Если эта полярность одинакова с полярностью вступления на записи вертикальной компоненты прямой волны, то при таком суммировании будут усиливаться продольные волны. Если же полярности первых вступлений на сумм ируемых записях противоположны, то происходит усиление обменных волн на участке с SV — поляризацией (так как колебания частиц среды при этом происходят перпендикулярно направлению луча). Тем самым, в предложенном способе путем суммирования вертикальной и горизонтальной компонент можно осуществлять селекцию волн в зависимости от их поляризации.

Скважинную установку, в которой имеется три горизонтальных сейсмоприемника и один вертикальный, можно собрать, имея семижильный кабель. При необходимости прослеживания горизонтальной составляющей полного вектора с большей точностью можно увеличить число горизонтальных компонент до четырех или пяти, используя при этом схемы соединения зонда с поверхностью, уменьшающие взаимные влияния между каналами (например, на симметричных трансформаторах) .

Применение же различных систем электронного уплотнения каналов позволяет не только увеличить количество горизонтальных компонент, но и перейти к многоточечной регистрации обменных волн предложенным способом.

В соответствии с предложенным способом расположение горизонтальных сейсмоприемников в скважинной установке в том случае, 5

25 зо

60 когда пх количество четное, будет отличаться о- распо.чожения сейсмоприемников в известных установках. В них в вертикальной плоскости, проходящей через каждый из сейсмоприемников и ось зонда, содержится также и другой сейсмоприемник, ориентированный в диаметрально противоположную сторону и подключенный к другому каналу. Если же количество горизонтальных сейсмоприемников нечетное, то они рассредоточены равномерно по разным направлениям так же, как и наклонные сейсмоприемники в азимутальной установке.

Из и горизонтальных компонент полного вектора, регистрируемых в предложенном способе, можно, без применения специального анализатора, получить 2п горизонтальных компонент, так как запись диаметрально противоположно расположенного сейсмоприемника будет отличаться лишь полярностью. Учитывая это, можно осуществить преобразование полученных воспроизводимых сейсмозаписей в 2п =А компонентную азимутальную сейсмограмму, соответствующую горизонтальной плоскости скважинного зонда.

При работе на скважине целесообразно параллельно с получением воспроизводимых сейсмозаписей вести регистрацию на шлейфовый осциллограф. Это позволяет уже непосредственно в поле выбирать в каждой точке приема трассу с максимальной амплитудой вступлений и определять полярность первого вступления на этой трассе, знание которой необходимо для составления монтажа ВСП.

Предмет изобретения

1. Способ вертикального сейсмического профилирования, основанный на раздельной регистрации вертикальной и горизонтальной компонент волнового сейсмического поля, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения прослеживаемости горизонтально поляризованных волн и упрощения процесса обработки, производят воспроизводимую регистрацию вертикальной и нескольких горизонтальных компонент полного вектора сейсмического волнового поля, из сейсмозаписей горизонтальных компонент в общей точке приема выбирают запись максимальной интенсивности, устанавливают на записи этой компоненты полярность первых вступлений, одинаковую на всех глубинах, и выбранные в соседних точках приема трассы монтируют в многоканальную сейсмограмму.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в каждой точке приема суммируют сейсмозаписи, соответствующие вертикальной компоненте и максимальной по интенсивности горизонтальной компоненте, полярность вступлений на которой устанавливают в соответствии с полярностью вступлений прямой волны на записи вертикальной компоненты.