Глава I. Физические и геологические основы сейсморазведки.

В.Г.Гайнанов

 

 

СЕЙСМОРАЗВЕДКА

 

Руководство к практическим занятиям по курсу «сейсморазведка»

 

 

Допущено УМС по «Геологии» УМО классических университетов в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности 011200 «Геофизика»

 

Москва - 2006

 

УДК 550.83

ББК 26.21

Г14

Печатается по решению Ученого Совета

геологического факультета МГУ

 

Рецензенты:

доктор физ.-мат. наук, профессор М.Л.Владов,

кандидат геол.-мин. наук Е.А.Ефимова

 

 

Гайнанов В.Г.

Г14 Сейсморазведка.

Учебное пособие. – М.: МГУ, 2006.–

149 с., 80 ил.

 

 

ISBN 5-211-06066-0

 

В пособии сжато изложены физические и геологические основы сейсморазведки. Рассмотрены принципы возбуждения колебаний и устройства приемно-регистрирующей аппаратуры, факторы, влияющие на выбор методики работ и систем наблюдений. Описаны принципы обработки и интерпретации данных с использованием сейсмических обрабатывающих систем на ЭВМ. Приводятся примеры применения сейсморазведки для решения инженерно-геологических задач.

Для студентов геофизических и геологических специальностей вузов.

 

 

ISBN 5-211-06066-0 © Гайнанов В.Г., 2006

 

 

Введение.

 

Данное учебное пособие предназначено для студентов геофизических специальностей вузов, начинающих практическое освоение сейсморазведки.

Оно задумано как учебно-справочное издание: теоретические основы, излагаемые на курсах лекций и рассмотренные в широко известных учебниках, приводятся в нем очень кратко в виде справочного материала. В то же время некоторые практические аспекты приема и регистрации сигналов в сейсморазведке, обработки данных в современных обрабатывающих системах изложены более подробно, с практическими примерами. Проанализированы факторы, влияющие на выбор методики и системы наблюдений, показаны преимущества современных систем наблюдений, таких, как МОГТ и 3Д сейсморазведка.

Обработка сейсмических данных на ЭВМ рассмотрена на примере системы “RadExPro”, разработанной на кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ. Эта система широко используется студентами при прохождении учебных и производственных практик, а также нашла применение во многих научных и производственных организациях. Основные этапы обработки данных и пути получения качественных результатов объясняются на материалах учебных студенческих практик в Крыму и Подмосковье.

Методы скважинных сейсмических исследований рассмотрены на примерах высокоразрешающего ВСП и межскважинного сейсмического профилирования с использованием электроискрового источника.

В конце приводятся примеры применения сейсморазведки для решения инженерно-геологических задач при различных сейсмогеологических условиях.

В выборе объема и формы изложения материала автор руководствовался своим опытом чтения лекций, проведения лабораторных работ и учебных практик студентов на геологическом факультете МГУ. Автор надеется, что его труд будет полезен студентам не только для подготовки к зачетам и экзаменам, но и в последующей профессиональной деятельности.

Автор выражает глубокую благодарность Е.А.Ефимовой за ценные советы при написании данного учебного пособия, а также М.Ю.Токареву за помощь при описании системы “RadExPro”.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение …………………………………………………………………………….
Оглавление ………………………………………………………………………….
Глава I. ФИЗИЧЕСКИЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ
§ 1. Краткие сведения о кинематике и динамике волн…………………………...
§ 2. Годографы волн………………………………………………………………..
§ 3. Особенности распространения сейсмических волн в горных породах …….
Приложение 1. Типичные значения скоростей продольных и поперечных волн и значения плотности для некоторых пород ……………………..……….
Приложение 2. Предельная эффективная и среднеквадратичная скорости
Контрольные вопросы к главе 1 …………………………………………………..
Глава II. АППАРАТУРА ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ …………
§ 4. Способы возбуждения сейсмических колебаний…………………………….
§ 5. Прием и регистрация сейсмических колебаний……………………………...
§ 6. Краткое описание некоторых сейсморазведочных станций………………...
§ 7. Проверка и тестирование полевой сейсморазведочной аппаратуры……….
Приложение 3. Краткое описание сейсмического формата SEG-Y ………….
Контрольные вопросы к главе 2..…………………………………………………
Глава III. МЕТОДИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ …………………….
§ 8. Факторы, определяющие выбор методики работ. …………………………...
§ 9. Системы наблюдений. ………………………………………………………...
Контрольные вопросы к главе 3 …………………………………………………...
Глава iV. Обработка данных и интерпретация. ………………………
§ 10. Ввод и предварительная обработка данных. Форматы цифровой регистрации сейсмических данных …………………………………………………
§ 11. Обработка и интерпретация данных МПВ в системе RadExPro ……….…
§ 12. Обработка данных МОГТ в системе RadExPro.…………………….….…..
Контрольные вопросы к главе 4 ….………………………………………….……
Глава V. Скважинные сейсмические исследования.…………….
§ 13. Вертикальное сейсмическое профилирование ……………………………..
§ 14. Межскважинное сейсмическое просвечивание ………………………….…
Контрольные вопросы к главе 5 …………………………………………………..
Глава VI. Примеры применения сейсморазведки для решения инженерно-геологических задач ……………………………………...
§ 15. Исследование состояния поверхности известняков в районе ж.д. станции Беговая (г. Москва) …………………………………………………………………..
§ 16. Картирование поверхности ненарушенных карбонатов на переходе трубопровода через реку Оку ……………………………………………………….
§ 17. Межскважинное сейсмическое просвечивание в инженерно-геологических целях ………………………………………………………………….
ЛИТЕРАТУРА ……………………………………………………………………….

 

ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ.

 

Краткие сведения о кинематике и динамике волн.

Полупространство.

Вдоль плоской свободной поверхности однородного твердого полупространства могут распространяться поверхностные волны Релея, траекторией движения частиц в которых является эллипс. Скорость волн Релея определяется скоростями продольной и поперечной волн и их отношением. В целом ([7], стр. 20-21)

(1. 3)

В реальных условиях в верхней части разреза существует слой пониженной скорости. Скорость распространяющейся в этом случае псевдорелеевской волны зависит от ее длины, т.е. наблюдается дисперсия скорости. Волны, длина которых значительно меньше мощности слоя Н, распространяются практически целиком лишь по верхнему слою, и их скорость определяется свойствами этого слоя. Длинные волны ( > Н) проникают глубже поверхностного слоя, и их скорость во многом определяется свойствами нижележащих отложений. Так как при импульсном возбуждении колебаний образуются волны разной длины, то при регистрации поверхностной волны форма ее меняется в зависимости от расстояния за счет неодинакового запаздывания разных частотных составляющих - происходит растяжение волны (cм. рис.31, глава IY).

Неидеально упругая среда.

В целом, для таких сред закон Гука не справедлив. Однако для изучения распространения сейсмических волн в таких средах можно использовать модифицированный закон Гука, где упругие постоянные имеют комплексную форму и зависят от частоты. В первом приближении изменением скорости волн за счет неидеальной упругости в реальных средах можно пренебречь, а уменьшение амплитуды волн за счет пог­лощения энергии волн в среде можно учитывать следующим образом:

(1. 9)

где и - амплитуды волны в начальной точке среды и на расстоянии от нее;

- коэффициент поглощения.

Для большинства сред коэффициент поглощения линейно возрастает с частотой колебаний [5, стр. 55]

(1.10)

где - постоянная поглощения, зависящая от своиств среды.

Для некоторых сред эта зависимость близка к квадратичной [5, стр. 56]

(1.11)

Так как затухание сейсмических волн вследствие поглощения их в неидеально упругой среде проявляется во многом так же, как и за­тухание вследствие рассеяния на неоднородностях среды, то большинство способов определения коэффициентов поглощения по записям сейсмических волн не позволяет разделить эти два эффекта. Поэтому часто говорят об эффективных коэффициентах затухания, включая в это понятие и рассеяние волн.

Сферические волны.

Плотность энергии сферической волны с удалением от источника уменьшается за счет расхождения фронта волны обратно пропорционально квадрату расстояния . Энергия колебаний пропорциональна квадрату их амплитуды. Следовательно

(1.12)

где и - амплитуды колебаний на расстояния и .

Поверхностная волна затухает медленнее

(1.13)

Вследствие этого поверхностные волны являются часто сильной помехой в сейсморазведке.

При изучении распространения волн с произвольными фронтами в сложнопостроенных средах используются следующие принципы.

Принцип Гюйгенса.

Каждая точка, до которой дошло возбуждение, является источ­ником вторичных волн; поверхность, огибающая фронты этих вторичных волн, указывает положение фронта действительно распространяющейся волны (рис. 2).

Принцип Ферма.

Действительный путь распространения волны из одной точки в другую есть тот путь, для прохождения которого волне требуется минимальное (экстремальное) время по сравнению с любым другим путем.

Принцип взаимности.

Время распространения монотипной волны из одной точки в другую не изменится, если поменять местами источник и приемник.

 

Годографы волн.

 

Годограф - это график зависимости времени вступления (экстремума) волны от координат точек наблюдений. Уравнение годографа

Кажущаяся скорость (V*) - скорость распространения волны вдоль линии наблюдений

(1.14)

Для плоской волны

(1.15)

где - угол выхода волны на поверхность;

- истинная скорость волны в среде.

Годограф прямой волны в однородной среде при наблюдении на прямолинейном продольном профиле является наклонной прямой линией (рис. 3). Уравнение годографа

(1.16)

Кажущаяся скорость прямой волны равна истинной скорости

Годограф отраженной волны от плоской отражающей границы, нак­лоненной под углом к линии наблюдений, и при однородной покрывающей толще со скоростью представляет собой гиперболу. Уравнение годографа (рис. 3)

(1.17)

в случае горизонтальной границы принимает вид

(1.18)

Кажущаяся скорость отраженной волны

(1.19)

меняется от при до при .

Понятия ЗМС и ВЧР

Самая верхняя часть геологического разреза почти всегда пред­ставлена выветрелыми породами. Это - или рыхлые современные отло­жения, или трещиноватые коренные отложения. Скорость сейсмических волн здесь всегда значительно ниже скорости в коренных отложениях. Поэтому эта часть разреза в сейсморазведке называется зоной малых скоростей (ЗМС). Мощность ее обычно колеблется в пределах 0 - 15м, но иногда может быть и больше.

ЗМС оказывает огромное влияние на проведение сейсморазведочных работ.

1. За счет преломления на подошве ЗМС сейсмические волны подходят к поверхности наблюдений почти вертикально. Это создает благоприятные условия для приема продольных волн вертикальными (СВ), а поперечных волн - горизонтальными (СГ) сейсмоприемниками.

2. Значительные колебания мощности ЗМС и скорости в ней по профилю вызывают расфазировку волн и затрудняют их корреляцию на сейсмограммах, а в методе ОГТ - снижают эффективность суммирова­ния волн.

3. Сильное поглощение волн в ЗМС заметно их ослабляет и ме­няет спектральный состав.

Для учета влияния ЗМС обычно проводятся параллельно с основ­ными работами и специальные работы по изучению ЗМС.

При глубинных сейсмических исследованиях корреляция волн может ухудшаться также за счет неоднородностей, залегающих ниже ЗМС в верхней части разреза (ВЧР) до первой опорной границы. Тог­да могут проводиться специальные исследования ВЧР для ввода поп­равок в результаты глубинных исследований.

 

Приложение 1.

Типичные значения скоростей продольных и поперечных волн и значения плотности для некоторых пород (по [3, 4, 5, 8, 10])

 

Порода или среда	VP, км/с	VS, км/с	σ, г/см^3	Примечания
Воздух	0,31 – 0,36	-	0,00115 – 0,00135	В зависимости от температуры и давления
Вода	1,43 – 1,59	-	1,0	В зависимости от температуры и солености
Нефть	1,3 – 1,4	-	0,8 – 1,0
Сухие пески, суглинки, галька, гравий, щебень	0,3 - 0,8	0,1 – 0,4	1,2 – 1,7	Обычно выше уровня грунтовых вод - зона малых скоростей
Те же породы, насыщенные водой	1,3 – 1,8	0,1 – 0,5	1,6 – 2,0	Обычно ниже уровня грунтовых вод
Глина влажная	1,4 – 2,5	0,4 – 0,7	1,6 – 2,2
Песчаник	1,8 – 4,0	0,7 – 2,1	1,8 – 2,9
Мергель	2,0 – 3,5	0,3 – 1,8	2,3 – 2,8
Известняк, доломит	2,5 – 6,0	1,2 – 3,5	1,8 – 3,0
Лед, мерзлые водонасыщенные пески и глины	3,2 – 4,0	1,6 – 2,1	0,9 – 1,6
Каменная соль	4,2 – 5,5	2,1 – 3,0	2,1 – 2,4
Гранит	4,0 – 5,7	1,8 – 3,5	2,5 – 2,7
Метаморфические породы	4,5 – 6,8	2,4 – 3,8	2,6 – 3,2
Габбро	6,0 – 7,0	3,2 – 3,7	2,8 – 3,1
Перидотит	7,8 – 8,2	4,1 – 4,5	2,9 – 3,3

 

Приложение 2.

Требования к аппаратуре.

Приемно-регистрирующая сейсмическая аппаратура должна обеспе­чивать практически неискаженную запись колебаний с синхронизацией начала записи от момента возбуждения. Для этого динамический и частотный диапазоны ап­паратуры должны быть шире диапазона принимаемых колебаний. Однако для избавления от некоторых особо интенсивных помех еще до регистрации сигналов в сейсмических усилителях применяют фильтры низких (ФНЧ) и фильтры высоких (ФВЧ) частот.

Для синхронизации начала записи с моментом возбуждения в состав аппаратуры входит специальный канал синхронизации.

Должны быть предусмотрены также средства для контроля и тестирования отдельных узлов аппаратуры до начала и в процессе регистрации.

Важную роль в аппаратуре играют и такие факторы, как удобство обслуживания, экономичность, портативность и т. п.

Сейсморегистрирующий канал.

В сейсморазведке обычно используется многоканальная приемно-регистрирующая аппаратура, но сигналы, принимаемые по разным кана­лам, регистрируются индивидуально, т.е. отсутствует взаимодействие между каналами. Поэтому при анализе аппара­туры достаточно рассмотреть прохождение сигнала по одному из каналов. Блок-схема сейсморегистрирующего канала представлена на рис.11,a.

Сейсмоприемник (СП) служит для преобразования механических колебаний почвы () в электрические колебания ( - э.д.с. на выходе СП). На рис.11,b представлен общий вид частотной ха­рактеристики электродинамического сейсмоприемника, определяемой по формуле ([5],стр. 234)

где - частотная характеристика СП;

- спектр напряжения на выходе сейсмоприемника;

- спектр скорости смещения корпуса СП.

 

 

Рис.11.

 

Сейсмоприемник с оптимальным затуханием представляет собой фильтр высоких частот, граничная частота которого равна частоте собственных колебаний сейсмоприемника . В полосе пропус­кания его чувствительность практически равна

где - коэффициент электромеханической связи (КЭМС);

и - активные сопротивления катушки приемника и шунта.

Раньше наиболее распространенными отечественными сейсмоприемниками были СB-30, СВ-20, СВ-10, СВ-5, СГ-10 (С – сейсмоприемник; В – вертикальный; Г – горизонтальный; 30 - собст­венная частота в герцах). КЭМС = 0,1-0,2 В/см/с. В настоящее время совместное предприятие «ОЙО-ГЕО Импульс Интернейшнл» выпускает сейсмоприемники GS-20DX в различных вариантах [2], основные технические характеристики которых таковы:

Собственная частота, Гц ……………………………….10

Верхний предел частоты пропускания, Гц …………..250

Сопротивление катушки, Ом ………………………….395

Степень затухания с шунтом …………………………0,70

Чувствительность, В/м/с ………………………………27,6

Диаметр, мм ……………………………………………25,4

Масса, г …………………………………………………87,6

Электрические колебания от сейсмоприемников по проводам (сейсмической косе) поступают на входы усилителей (У).

Сейсмический усилитель включает в себя также частотные фильт­ры (ФНЧ, ФВЧ, режекторный фильтр). Частотные фильтры характеризуются частотой среза и крутизной среза (рис. 11).

Коэффициент усиления сейсмического усилителя составляет порядка 1 – 10⁴, уровень шумов, приведенный к входу - 0,05-0,5 *10^-6 В. На выходе включается усилитель мощности (УМ) для согласования усилителя с аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

АЦП характеризуются динамическим диапазоном – числом двоичных разрядов (от 12 до 24, для современных АЦП) – и быстродействием – временем преобразования одного отсчета сигнала (около 1 - 10мкс, для используемых в сейсмической аппаратуре).

Для регистрации цифровых сигналов в современной сейсмической аппаратуре используется компьютер, встроенный в саму станцию, или отдельный ноутбук. Для контроля сигнал в процессе регистрации одновременно визуализируется на экране компьютера.

Проверка сейсмоприемников.

В наземной сейсморазведке в основном используются электродинамические сейсмоприемники, электрическая цепь которых представляют собой катушку индуктивности с параллельно соединенным шунтом – омическим сопротивлением. Поэтому при подсоединении к выводам сейсмоприемника омметр должен показывать сопротивление порядка 1 – 3 кОм. Бесконечность или слишком высокое сопротивление означает обрыв в цепи или плохой контакт, 0 – короткое замыкание (рис.13,a).

В современных многоканальных станциях измерение сопротивления цепи сейсмоприемников выполняется дистанционно по команде оператора, результаты индицируются на экране и записываются в специальный файл в виде таблицы для последующего контроля качества работ.

Рис. 13. Проверка целостности электрической цепи сейсмоприемника (a) и работы электромеханического преобразователя (b).

 

Для проверки механической части сейсмоприемников в современных цифровых сейсмостанциях используют свойство обратимости электромеханического преобразователя. Сначала на сейсмоприемник подают некоторое постоянное напряжение – протекающий через катушку электрический ток отклоняет ее от положения равновесия. Затем постоянное напряжение отключают, сейсмоприемник сразу же подключают к входу усилителя, и регистрируют переменное напряжение, вырабатываемое при колебаниях катушки около положения равновесия – собственные процессы сейсмоприемника (рис.13,b). Это позволяет оценить не только работоспособность сейсмоприемника, но и условия его установки на грунт, так как амплитуда и форма собственных колебаний сейсмоприемника определяется также углом наклона к вертикали и состоянием контакта корпуса приемника с грунтом.

Для грубой проверки работоспособности сейсмоприемника можно к его выводам подключить чувствительный вольтметр и трясти корпус в направлении оси максимальной чувствительности – вольтметр должен показывать некоторое напряжение, пропорциональное скорости тряски.

 

Проверка АЦП.

 

Отказ в работе АЦП приводит к отказу всей станции, что выражается в полном отсутствии сигнал на выходе, или в зависании программы сбора данных. Поэтому, в самом начале работы программа обычно проверяет работоспособность АЦП специальными тестами. Однако такие важные с точки зрения сейсморазведки характеристики АЦП, как точность задания шага дискретизации и линейность амплитудной характеристики, одними лишь программными средствами не проверяются.

Шаг дискретизации обычно задается встроенным кварцевым генератором, и достаточно строго выдерживается. Проверить, насколько точно он соответствует заданному шагу, можно подавая на вход сигналы с эталонного генератора частоты, и сравнивая частоту сигнала на экране ЭВМ с частотой на шкале генератора. В отсутствии эталонного генератора частоты для грубой проверки шага дискретизации можно воспользоваться тем, что частота сети переменного тока 50 Гц в единой энергетической системе достаточно строго выдерживается. Однако, ни в коим случае не следует присоединять входы усилителей к сети переменного тока – для этого достаточно коснуться куском провода или пальцами контактов входного разъема – на входы усилителей будут наводиться электрические сигналы, существенная часть которых создается электрической сетью.

Проверить динамический диапазон и линейность амплитудной характеристики АЦП, а также усилителей, можно, подавая на вход синусоидальные сигналы калиброванной амплитуды (например: увеличивая амплитуду каждый раз строго в 2 раза), начиная от уровня собственных шумов на выходе до появления нелинейных искажений.

 

Полезные волны и помехи.

В сейсмическом волновом поле одновременно с полезными волнами присутствуют и помехи. Полезные волны - это те волны, которые не­сут информацию об исследуемых данным методом свойствах разреза. В методе отраженных волн - это отраженные от исследуемых границ волны, в методе преломленных волн - преломленные (головные или рефрагированные) волны и т.д. Так как все волны несут какую-то информацию, то часто те волны, которые должны быть зарегистрированы с целью извлечения по ним информации о строении разреза, называют целевымиволнами.

Помехи бывают двух видов: случайные, не связанные с источни­ком возбуждения колебаний - шумы (микросейсмы) и регулярные помехи - колебания, возбуждаемые этим же источником, которые не несут необходимую в данный момент информацию, но мешают прослеживанию полезных волн (например: поверхностные, дифрагированные и прелом­ленные волны в MOB).

Отношение сигнал/помеха - это отношение амплитуды полезного сигнала к амплитуде помехи. Амплитуду шумов обычно измеряют среднеквадратическим значе­нием. Для сопоставления сигнал также приближенно можно привести к среднеквадратическому значению.

Визуально удается прослеживать волны на сейсмограммах даже при отношении сигнал/помеха равном 1. Погрешность определения амплитуды сигнала при этом приближается к 100%. Конечно, при таком отношении сигнал/помеха нельзя определять количественные параметры сигнала: амплитуду, частотный состав и т.д. Для методов обработки, использующих количественные параметры сигнала необходимо превышение амплитуды сигнала над амплитудой помех 10 и более раз.

На отношение сигнал/помеха сейсмической записи влияют самые разные факторы. Вот некоторые из них: сейсмогеологические условия исследуемого района (геологическое строение и физические свойства пород - независимые от исследователя условия), погод­ные условия (например: при ветре и дожде уровень микросейсм резко повышается), тип и качество аппаратуры (мощность источника, чувстви­тельность приемной системы), методика работ (система наблюдений, число накоплений и т.д.).

Правильный выбор методики работ может обеспечить многократное повышение отношения сигнал/помеха. Дальнейшее увеличение этого отношения может достигаться при цифровой обработке полученных данных, однако многие современные способы обработки требуют и проведения наблюдений по специальной методике (метод общей глубинной точки, площадные системы наблюдений или 3D сейсморазведка). Поэтому именно в этом разделе вкратце рассмотрены основные физические принципы борьбы с помехами в сейсморазведке.

Способы увеличения отношения сигнал/помеха при возбужде­нии колебаний.

Один из наиболее эффективных способов повышения отношения сигнал/помеха - помещение источника в скважину (см. § 4).

Для поверхностных источников наиболее эффективны следующие способы:

1. Накопление сигналов путем многократных возбуждений коле­баний при фиксированном положении источника и приемника. Соглас­но теории информации ([5], стр. 401) амплитуда регулярных сиг­налов при суммировании возрастает как , а шумов . Отношение сигнал/шум возрастает в раз (N -количество циклов возбуждений). Рис.17 на практическом примере иллюстрирует, как при накоплении возрас­тает отношение сигнал/помеха (амплитуды сигнала на всех трассах приведены к начальному уровню путем деления трассы на N. 1 и 2 – регулярные сигналы разной амплитуды). Регулярные помехи (например: по­верхностные волны) при таком накоплении не подавляются.

2. Группирование источников. На профиле располагаются нес­колько источников таким образом, чтобы полезный сигнал, возбуж­даемый ими, принимался синфазно (или примерно синфазно), а регу­лярные помехи - в противофазе (или примерно в противофазе). При наиболее благоприятном расположении источников и приемников полезный сигнал возрастает в раз, помеха существенно подавляется. Расстояние между источниками выбирается исходя из частотного состава колебаний и кажущейся скорости полезных волн и помех. На рис.18 показано, как при группировании источников подавляется по­верхностная волна ([1], стр. 104). Так как поверхностная волна (2 на рис.18) распространя­ется по поверхности, ее кажущаяся скорость по линии профиля (вдоль группы) равна истинной скорости и достаточно мала (). Если расстояние между источниками в группе (), которое определяет разность времен вступлений поверхностных волн от соседних источников (), выбрать таким, чтобы выполнялось условие ( - видимый период колебаний частиц поверхностной волны), то поверхностные волны от этих источников суммируются противофазно, и суммарное колебание в точке приема оказывается минимальным. В то же время кажущаяся скорость отраженных волн (1 на рис.18) вдоль профиля многократно превышает их истинную скорость, так как они подходят снизу к поверхности почти перпендикулярно. Поэтому разность времен прихода для отраженных волн очень мала. Они суммируются в фазе, их амплитуда возрастает в N раз.

 

Отношение сигнал/шум при группировании источников возрастает в N раз, так как уровень шумов в точке приема остается неизменным. Поэтому группирование источников предпочтительнее накопления сигналов путем многократного возбуждения колебаний, так как при одинаковых энергетических затратах на возбуждение колебаний группирование обеспечивает в раз больший выигрыш в отношении сигнал/помеха и повышение производительности работ.

Х мерная (3D) сейсморазведка.

До 80-х годов 20 века в сейсморазведке в основном применялись только наблюдения по профилям, обработка данных и интерпретация осуществлялись в плоскости профиля, т.е. приходилось считать изучаемые объекты двумерными (2 _х мерная (2D) сейсморазведка). Конечно, не всегда такие предположения оказываются оправданными. Как следствие этого, неоднородности среды (куполообразные поднятия, разрывные нарушения и т.п.), находящиеся влизи профиля, но непосредственно не пересекаемые линией профиля, проявляются на сейсмических записях в виде боковых или дифрагированных волн. Кроме того, при профильных наблюдениях трудно определить правильную конфигурацию трехмерных объектов. Эти недостатки позволяет преодолеть 3_х мерная (3D) сейсморазведка, которая включает в себя проведение наблюдений по площадным системам и соответствующую обработку данных, позволяющую получать объемные изображения сейсмических объектов (сейсмические кубы).

 

Системы наблюдений.

Система наблюдений - это расположение источников и приемников относительно друг друга и относительно исследуемого объекта.

В 2-D сейсморазведке практически всегда применяют продольное профилирование, т.е. источники и приемники располагают в плане вдоль прямой линии. Очень часто применяется непрерывное профили­рование, т.е. объект непрерывно прослеживается вдоль длинных про­филей при пошаговом перемещении источников и приемников. Иногда проводятся и сейсмические зондирования, когда на заданных участках располагаются короткие профили, непосредственно не связанные друг с другом. В некоторых случаях могут проводиться также и наблюде­ния по непродольным профилям, когда линия наблюдений не проходит через источник. В настоящее время при сейсмических исследованиях на нефть и газ широкое распространение получили площадные наблюдения (3 dimensional - 3D – сейсморазведка), дающие объемную картину месторождения.

Пунктом возбуждения называется точка на профиле, где произво­дится взрыв или удар. Пунктом приема называется точка, в которой находится сейсмоприемник, принимающий колебания (или центр группы сейсмоприемников). Шагом наблюдений называется расстояние между пунктами приема на профиле. В сейсмо­разведке шаг наблюдений обычно выбирается постоянным для определенных работ. Стоянкой сейсмоприемников (расстановкой) называется интервал профиля, на котором расставлены сейсмоприемники, принимающие в данный момент колебания. Интервалом наблюдений (вз­рывным интервалом) называется интервал профиля, на котором прово­дятся наблюдения с одного пункта возбуждения. Если интервал наб­людений небольшой, его можно отработать одной стоянкой сейсмо­приемников. Если интервал наблюдений длинный, то можно поставить несколько стоянок сейсмоприемников со своими регистрирующими сис­темами, или несколько раз повторить возбуждение на этой же точке, последовательно перемещая стоянку сейсмоприемников по всему ин­тервалу.

Изображать систему наблюдений с помощью лучей и годографов волн (рис.22, б, г) бывает недостаточно удобно, в особенности, когда наблюдения производятся с многократным перекрытием. Принято изображать системы наблюдений на обобщенной плоскости, где положения пунктов возбуждения (ПВ) и пунктов приема (ПП) для каждого отдельного наблюдения отображаются вполне однозначно (рис.22, а, в).

Горизонтальная линия на обобщенной плоскости – это линия профиля, где расположены ПВ и ПП, пикеты которых в определенной последовательности обозначены. Через каждый пикет проходят вспомогательные линии под углом +45⁰ и -45⁰, образуя сетку. Для того, чтобы показать, на каком интервале профиля расположены ПП (интервал наблюдений) при возбуждении на каком-либо определенном ПВ, на вспомогательной линии, исходящей от этого ПВ под углом 45⁰, зачерняют тот интервал, на который проецируется линиями под углом -45⁰ интервал расположения ПП.

Изображение на обобщенной плоскости не только однозначно определяет положение ПВ и ПП на профиле, но в случае многократных перекрытий позволяет легко формировать сейсмограммы общего пункта возбуждения (ОПВ), общего пункта приема (ОПП), общих удалений (ОУ), общей глубинной (ОГТ) или общей средней (ОСТ) точки (рис.23).