Глава 3. Аппаратура и методика работ.

Аппаратура.

Источники сейсмических волн.

Для того чтобы в упругой среде возникла волна, необходимо в некоторой точке (области) среды создать механическое возмущение. Но  воздействие должно быть: 1) достаточно сильное, чтобы обеспечить возможность приема волн, отраженных или преломленных от глубоких границ; 2) кратковременное, чтобы обеспечить разделение волн от разных границ (спектр частот возбуждаемых колебаний должен быть оптимальным для решаемых задач).

На практике мы использовали самый простой невзрывной источник колебаний – кувалду. Для возбуждения продольных волн мы производили вертикальные удары кувалдой по стальной плите. При этом наряду с продольными возбуждаются также сильные поверхностные волны. Мы исследовали небольшие глубины методом преломленных волн, когда регистрируются только первые вступления волн.

Также кувалдой мы возбуждали и поперечные волны, при этом удары производили по штырю, забитому в землю под углом, близким к 45º. Такой способ возбуждения достаточно эффективен для работ МОВ-ОГТ с использованием поперечных волн. При этом возбуждают поперечные волны типа SH, т.е. с поляризацией, перпендикулярной плоскости профиля. Благодаря этому интенсивность поверхностных волн Релея оказывается гораздо более низкой, чем при вертикальных ударах.

Сейсмоприемники.

Преобразование механических колебаний грунта в электрическое напряжение осуществляют с помощью электродинамического устройства, представляющего собой инертную массу (якорь), подвешенную на пружине, которая, в свою очередь, жестко связана с корпусом приемника. При движении корпуса инертная масса стремится остаться в положении покоя, что вызывает растяжение или сжатие пружины. В качестве инертной массы используют цилиндрическую катушку индуктивности, витки которой пронизываются полем постоянного магнита, вмонтированного в корпус приемника. В нашем распоряжении были вертикальные сейсмоприемники, регистрирующие скорость смещения грунта.

От каждого установленного на профиле сейсмоприемника электрическое напряжение подводят к входу сейсмостанции с помощью двух проводов, подсоединяемых к двум клеммам сейсмоприемника. Образующийся при использовании сейсмоприемников жгут проводов — многопроводной кабель — называют сейсмокосой. Длина сейсмокосы может достигать 3 км и более.

Сейсмостанция.

Сейсмостанция представляет собой многоканальный усилитель, снабженный фильтрами, к выходу которого подсоединяют многоканальное регистрирующее устройство, позволяющее записать колебания, воспринятые каждым из приемников, и проконтролировать процесс записи волн непосредственно в ходе полевых работ. Сейсмостанции характеризуют канальностью — числом регистрируемых каналов; собственным уровнем шумов; полосой пропускания, задаваемой, как и в технике звукозаписи и звуковоспроизведения, нижней и верхней граничными частотами f_н, f_в; динамическим диапазоном, определяющим максимально возможные амплитуды сигналов, при которых регистрация будет вестись без искажения; входным сопротивлением усилителей, максимальным коэффициентом усиления усилителей и их идентичностью. В зависимости от вида регистрации все сейсмостанции разделяют на два класса — аналоговые и цифровые.

В цифровых сейсмостанциях сигналы записываются в цифровом виде, т. е. измеряют непрерывно изменяющийся сигнал с интервалом времени Δt (шагом дискретизации) и записывают полученное значение двоичным кодом. До взятия цифровых отсчетов сигнал подвергается минимальному количеству обрабатывающих процедур. При длительности записи Т число отсчетов составляет T/Δt. Особенностью цифровой записи является то, что значение верхней граничной частоты полосы пропускания жестко связано с шагом дискретизации Δt соотношением fв=1/2Δt (половина частоты Найквиста). Лишь в этом случае дискретное представление не искажает исходный сигнал.

В наших измерениях мы использовали малогабаритную цифровую сейсмостанцию SGD-SEL. С ее помощью возможны:

1) регистрация сейсмической информации от одиночного воздействия от взрывного и невзрывного (импульсного) источника возбуждения сейсмических колебаний;

2) регистрация сейсмической информации с накоплением от невзрывного (импульсного) источника возбуждения сейсмических колебаний;

3) запись зарегистрированной информации в энергонезависимом запоминающем устройстве сейсмостанции SGD-SEL;

4) отображения зарегистрированной сейсмической информации на экране встроенного графического дисплея;

5) управления взрывным источником возбуждения сейсмических колебаний с помощью системы синхронизации SGD-S СГФП 009.00.00-01 или аналогичной;

6) управления электромагнитным импульсным источником возбуждения сейсмических колебаний типа «ГЕОТОН», «Енисей» и т.д. с помощью системы синхронизации и управления SGD-SP СГФП 009.00.00;

7) управления электромагнитным импульсным источником возбуждения сейсмических колебаний типа «ГЕОТОН», «Енисей» и т.д. через последовательный интерфейс «RS-485»;

Также встроенное программное обеспечение обеспечивает:

1) тестирование работоспособности регистрирующих сейсмических каналов;

2) диагностику сопротивления сейсмических датчиков;

3) контроль уровня шумов сейсмического профиля (микросейсм);

4) регистрация, накопление и запись сейсмической информации во встроенное энергонезависимое ЗУ;

5) просмотр зарегистрированной сейсмической информации на экране встроенного графического дисплея;

6) перезапись зарегистрированной сейсмической информации из встроенного энергонезависимого ЗУ во внешнее энергонезависимое ЗУ SGD-MFlash;

Прикладное программное обеспечение для IBM PC обеспечивает:

1) перезапись зарегистрированной сейсмической информации из запоминающего устройства сейсмостанции SGD-SEL или из внешнего энергонезависимого ЗУ SGD-MFlash на персональный компьютер типа IBM PC;

2) просмотр зарегистрированной сейсмической информации на экране компьютера типа IBM PC;

3) формирование и распечатка рапорта оператора и архивации сейсмических данных в формате SEG-Y.

Количество разрядов аналого-цифрового преобразователя типа дельта-сигма - двадцать четыре.

 

Рис. 1. Инженерная сейсмическая станция SGD - SEL     Рис. 2. Цифровой акселерометр SGD - AD         Рис. 3. Источник возбуждения колебаний

 

Методика работ МПВ.

Совокупность приемов, обеспечивающих оптимальные условия для реализации возможностей того или иного метода сейсмической разведки, называют методикой сейсморазведочных работ. Расположение источника относительно приемной расстановки (сейсмокосы, пьезокосы) и способы перемещения ее и пункта возбуждения на поверхности регистрации данных называются системой наблюдений.