Определение сейсмических скоростей

Для построения сейсмических границ необходимы знания скоростей. Кроме того, скорости упругих волн в горных породах представляют самостоятельный интерес, поскольку они связаны с такими важными характеристиками пород, как литологический состав, пористость, трещиноватость, флюидонасыщеннсоть, пластовое давление

Наиболее достоверные результаты дают измерения скоростей во внутренних точках среды и условиях естественного залегания пород.

 

Сейсмический (интегральный) каротаж (СК)

СК служит для изучения скоростного разреза геологической среды, который характеризуется пластовыми и средними скоростями.

При сейсмокаротаже на поверхности вблизи скважины с помощью ударов или взрывов возбуждают упругие колебания, а с помощью сейсмоприемников, помещаемых на разной глубине в скважине, определяют первые вступления прямой (или проходящей) волны.

Далее строят вертикальный годограф (по вертикальной оси откладывается глубина, по горизонтальной - время вступления волны) и график пластовых или интервальных скоростей. По годографу определяют пластовые скорости , а по усредненному годографу для всей покрывающей толщи - средние:

где i - номер пласта. Суммирование ведется по всем пластам в пределах всей толщи мощностью H.

Интегральный каротаж, выполняемый на обычных сейсмических частотах с шагом по скважине 10-20 м, позволяет выделять сейсмические пласты, мощность которых измеряется многими десятками и сотнями метров.

 

Акустический (дифференциальный) каротаж (АК)

Более детальную информацию о скоростном разрезе получают с помощью акустического (дифференциального) каротажа (АК), использующие упругие колебания частотой 20 кГц и более. Время пробега волны δt вдоль стенки скважины на постоянном интервале (базе наблюдений) длиной δz, вычисляется зависимость интервальной скорости от глубины:

.

При достаточно малой базе δz, которая обычно не превосходит 1 м, интервальная скорость близка к своему теоретическому пределу– истинной скорости v, определяемой соотношением:

.

Поэтому данные АК практически принимает в качестве истинной скорости распространения сейсмических волн в горных породах.

Относительная погрешность таких измерений скорости составляет несколько процентов. Найденная зависимость v (z) позволяет по данным АК вычислить продольный вертикальный годограф прямой волны:

.

Это дает возможность увязать между собой результаты дифференциального и интегрального каротажа одной скважины. Причиной их систематического расхождения может быть частотная дисперсия, из-за которой по данным АК оказываются несколько большими, чем по данным СК.

Микросейсмокаротаж.

К сейсмическим наблюдениям в скважинах иногда условно относят так называемый «обращенный сейсмический каротаж» часто такие наблюдения называют «торпедированием», при котором наблюдения выполняется на земной поверхности, а взрывы производятся на различных глубинах вдоль ствола скважины. Такими наблюдениями обычно изучается верхняя часть разреза (отсюда и микросейсмокаротаж), и с каждым годом они находят все большее наблюдение.

 

Вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП)

 

ВСП это такой метод сейсморазведки, при котором возбуждение упругих волн производится на земной поверхности, а в скважине с помощью сейсмоприемников, расположенных на разных глубинах, улавливаются проходящие волны. Этот метод служит для определения природы разных волн и определения скоростей их распространения в горных породах. Он является одним из ведущих методов повышения точности полевой сейсморазведки, так как дает скорости упругих волн с наименьшими погрешностями и обеспечивает привязку сейсмических горизонтов к геологическим. При ВСП регистрируют не только вступления прямой волны, но и последующие колебания. Многоканальные сейсмограммы ВСП используют для выявления, прослеживания и оценки параметров различных типов волн, распространяющих по разрезу сверху вниз и снизу вверх.

Расстояние между приборами в скважине может быть различным и определяется требуемой точностью и детальностью работ. Наиболее часто используется шаг 10 или 20 метров. Шаг между приборами может не быть постоянным.

Увеличение шага наблюдений по глубине может происходить по техническим причинам: при большом уровне помех, связанных со звоном колонны или при работе в открытом стволе скважины.

Расстояние между пунктом взрыва и устьем скважины, в которой проводятся работы ВСП, не должно быть большим по сравнению с глубиной залегания исследуемых геологических объектов. Обычно при глубинах исследований 2 – 3 км, вынос пункта взрыва выбирается в диапазоне 50 - 200 метров. Результаты обработки данных ВСП дают возможность определить скоростную характеристику разреза. Скорости распространения сейсмических волн в среде определяются по годографу падающей волны. Годограф падающей волны – это график времен вступления прямой волны. Он определяет вертикальное время пробега сейсмической волны от поверхности до заданной глубины. Наклон годографа в каждой точке определяется значением скорости в среде.

Средняя скорость определяет осредненную характеристику среды от поверхности наблюдений до заданной глубины. Значение средней скорости определяется по годографу как:

где t - время пробега волны до заданной глубины наблюдения - H.

Скорость, определяемая по разности времен пробега волны между двумя соседними положениями точек регистрации, называется интервальной:

где - база наблюдения, Δ t - разность времен пробега волны на базе наблюдения, определяемая по годографу.