Геологические основы сейсморазведки.

Рассмотренные вопросы образования упругих волн и их распространения помогают

уяснить, что в сейсморазведке мы сталкиваемся с различными волнами – поверхностными, отраженными, преломленными, рефрагированными, дифрагированными. Усложняя представление о модели среды этот перечень можно продолжать. Например, в многослойных средах распространяются кратные отраженные волны. Кратными называются такие волны, которые испытывают не один, а несколько актов отражения от одной и той же отражающей границы, как например, на рис. 44.

 

 

 

Здесь волна О1О – однократная от первой границы, а О1О1О – двукратная. Волна О2О

– однократная от второй границы, а О2О2О – двукратная от этой же второй границы. Такие волны, испытывающие отражения от одноименных поверхностей называют полнократными.

Волны, показанные на рис. 44б, называются частично-кратными. Их особенность в том, что дополнительный акт отражения они испытывают на промежуточной границе R_1.

К частично-кратным относится и волна-спутник, испытывающая первый акт отражения от поверхности, расположенной выше разведуемой границы. Такой поверхностью является обычно подошва ЗМС (рис.44в)

Можно привести примеры с трехкратными отражениями и с отражениями более высокой кратности. Причем нельзя забывать о том, что все эти волны возникают и распространяются в реальных средах. Можно назвать и волны более сложных видов - отраженно-преломленные (рис.44г) и преломленно-отраженные, скользяще-дифрагированные и т.п.

Существование всех этих волн обусловлено существованием в геологической среде поверхностей раздела напластований, сложенных породами разного состава, то есть породами с разной скоростью распространения в них упругих волн. В этом и состоят геологические основы сейсморазведки:

1) в реальных средах существуют поверхности (границы), разделяющие толщи с разной скоростью распространения упругих волн;

2) эти физические поверхности совпадают с геологическими – границами раздела геологических напластований. И поэтому, регистрируя волны, отраженные или преломленные этими геологическими границами, и определяя тем или иным способом скорость их распространения, мы можем оценить глубины залегания и мощность толщ разного состава и возраста. Это позволяет восстановить структурный каркас геологической среды, что необходимо для выявления объектов поиска (в первую очередь нефти и газа).

3) изменение в литологии пород внутриформационного характера находят свое выражение в изменчивости скорости и в особенностях рисунка волнового плоя.

Диапазон изменения скоростей распространения упругих волн в горных породах достаточно широк. Самые низкоскоростные толщи – приповерхностные, рыхлые (некоренные) породы, образующие ЗМС (зону малых скоростей). Здесь скорости не превышают 1500 м/сек. Чаще всего значения V_ЗМС – 500-700 м/сек.

Терригенные (обломочные) породы в коренном залегании имеют скорости - 2000-4000 м/сек, карбонатные (известняки, доломиты) – 5000 м/сек, каменные соли ~ 4500 м/сек. Самые высокие скорости свойственны кристаллическим породам: гранитам ~6000 м/сек и базальтам ~7000 м/сек, метаморфическим – гнейсам, кварцитам ~6000 м/сек.

Возможность и успешность применения сейсморазведки для решения геологических задач определяют сейсмогеологические условия проведения работ. Их принято подразделять на поверхностные и глубинные.

К поверхностным относят:

1. Мощность и скоростную слоистость ЗМС. Когда ЗМС маломощная и однородная по составу, проведение сейсморазведочных работ облегчается, а их результативность улучшается. Такие особенности строения ЗМС считаются благоприятными.

2. Рельеф поверхности наблюдений. Благоприятной считается ситуация, когда рельеф местности спокойный, нерасчлененный.

3. Залесенность, заболоченность, барханы, такыры, шоры – все это приповерхностные факторы, крайне неблагоприятные для постановки сейсморазведки.

К глубинным условиям относят:

1. Наличие скоростных (отражающиих и преломляющих) границ в разрезе;

2. Резкость, гладкость и выдержанность этих границ. Границы шероховатые, то есть поверхности с размером неоднородностей их рельефа, сопоставимым с длиной падающей волны; нерезкие, то есть порождающие слабые отражения (преломления); прослеживаемые фрагментарно, то есть невыдержанные – все это условия неблагоприятные для сейсмической разведки.

3. Углы наклона границ не должны превышать 10-15° - иначе отраженные волны не выйдут на поверхность наблюдений или будут очень сильно ослаблены большим сейсмическим сносом. Под сейсмическим сносом понимается разница абсцисс точек отражения и точек выхода сейсмических лучей.

4. Сплошность (нарушенность) границ отражения (преломления). Наличие нарушений и возникновение при этом дифрагированных волн сильно осложняет регистрируемую волновую картину, то есть порождает трудности ее геологической расшифровки.

Волны, о которых шла речь до сих пор, связаны с искусственным возбуждением колебаний. Однако, на записях помимо них регистрируются колебания, обусловленные иными причинами, вовсе не связанными с геологической средой. К ним, например, относятся микросейсмы – колебания естественного происхождения, которые вызваны ветром, дождем, снегом. Сейсмоприемники также записывают колебания, вызванные движущимся вблизи сейсмического профиля транспортом и пр. В отличие от уже рассмотренных регулярных волн, микросейсмы являются нерегулярными – амплитуды и фазы у них быстро и незакономерно изменяются во времени и пространстве (от точки к точке регистрации). В итоге получается, что сейсмоприменик записывает чрезвычайно сложную суперпозицию волн, которая без специальных усилий недоступна геологическому истолкованию. Приходится все волны классифицировать на полезные и помехи, разрабатывать специальные приемы борьбы с помехами.

К полезным относят те волны, на использование которых ориентирован применяемый метод разведки, рассчитана последующая обработка сейсмозаписей и т.п. В методе отраженных волн, к примеру, это однократные отраженные волны от всех изучаемых границ раздела. Остальные колебания, регистрируемые в том же временном интервале, что и полезные волны, относятся к волнам-помехам. В методе отраженных волн это головные, кратно-отраженные, поверхностные и все прочие. Из этого видно, что разделение волн на полезные и помехи носит до некоторой степени условный характер. Например, дифрагированные волны на основе разработанной методики миграционного преобразования сейсмозаписей позволяет получить ценную дополнительную информацию об изучаемых разрезах. В целом можно заметить еще раз, что вопросы борьбы с помехами составляют основное содержание методики сейсмической разведки, на которой мы остановимся ниже.

Проблемами методики в производственных организациях занимаются специалисты-геофизики, тогда как геологи, работающие в геофизике, заняты изучением сейсмо-геологических условий, постановкой геологических задач, геологическим сопровождением работ и истолкованием полученной информации.