Картирование поверхности ненарушенных карбонатов на переходе трубопровода через реку Оку.

Современные технологии прокладки трубопроводов позволяют выполнять переходы через реки путем пробуривания специального тоннеля под дном реки и перетаскивания нити трубопровода через тоннель. Во избежание аварий и больших финансовых потерь необходимо предварительно изучить геологическое строение разреза, как на прилегающей территории, так и непосредственно под дном реки, где бурение разведочных скважин представляет достаточно большую сложность.

Для изучения геологического разреза на месте предполагаемого перехода трубопровода через реку Оку нами были проведены сейсмические исследования с использованием электроискрового источника. Работы проводились зимой со льда. Источник – специальный контейнер с электроискровым излучателем и приемники – пьезоэлектрические косички опускались в просверленные во льду лунки. Регистрация колебаний осуществлялся высокочастотной многоканальной станцией. Электропитание высоковольтного блока возбуждения и регистратора осуществлялось от переносного бензоэлектрического агрегата.

 

Методика работ.

Для изучения волновой картины сначала был отработан зонд длиной 150м, шагом наблюдений 5м (рис.74). На волновой картине четко прослеживаются волна, распространяющаяся по льду со скоростью около 3300м/с (1), и волна, распространяющаяся по воде со значительно меньшей скоростью - около 1420м/с (2).

 

Рис.74. Сейсмограмма волнового зондирования (с АРУ и фильтрацией в полосе 100-1000Гц).

 

Преломленные волны на волновой картине не видны, поэтому была выбрана система наблюдений по методу отраженных волн.

Для уверенного прослеживания границы карбонатных пород, отражения от которой предположительно регистрируются на временах прихода многократных отражений от дна, было решено работать методом общей глубинной точки. На каждом пикете возбуждения осуществлялся 10 канальный прием на удалениях 5 - 50м. Пикеты возбуждения перемещались с шагом 5м.

Обработка данных.

На первом этапе обработки был осуществлен ввод и редактирование данных – отбраковывались трассы с сильными помехами, исправлялись иногда ошибочно заданные координаты точек приема.

Далее была присвоена геометрия, т.е. вычислялись и присваивались соответствующим полям заголовков трасс значения, нужные для обработки по методу ОГТ - координаты точек ОГТ, расстояния источник-приемник и т.д.

С целью оценки качества материала предварительно был собран и выведен временной разрез однократного профилирования (рис.76,a). На нем хорошо прослеживаются отражения от дна реки (граница 1 - на временах 4-11мс). Видны также 2-х и 3-х кратные отражения от дна (границы 1-2 и 1-3). Отражающая граница на временах 26мс (ПК 20) – 23мс (ПК 280) может быть поверхностью карбонатных пород (граница 2). На временах 37мс (ПК 20) – 31мс (ПК 220) прослеживается волна, по признакам являющаяся неполнократной волной, образовавшейся в результате отражения от вышеуказанной границы и второй раз от дна (граница 2-1).

Для улучшения прослеживаемости границ и уточнения их природы данные были обработаны по способу ОГТ.

Рис.75. Сейсмограммы ОГТ: a) до ввода кинематических поправок; b) после ввода поправок (V=1415м/с).

 

Трассы были собраны в сейсмограммы ОГТ по пикетам через 2,5 метра. Затем производился подбор скоростей суммирования по ОГТ. В связи с малой глубиной исследований и большим шагом наблюдений, в сейсмограммы ОГТ собралось не более 5 трасс (рис.75). Это затруднило определение скоростей ОГТ. Лучшие результаты были получены путем перебора скоростей в некотором диапазоне с заданным шагом, и получении временных разрезов с каждой скоростью. Анализ результатов суммирования показал, что скорости ОГТ меняются не только по глубине (для разных границ), но и вдоль профиля (для второй границы), что может быть связано с изменениями свойств покрывающей толщи, как по глубине, так и вдоль профиля.

 

Интерпретация.

Разрез на рис.76,b получен со скоростью ОГТ 1415м/с – скоростью прямой волны по воде на сейсмограмме зондирования (рис.74). Как и следовало ожидать, на нем хорошо прослеживается дно реки. Глубина реки со льда меняется от 8,5м на самой глубокой части (ПК75) до 3,5м (ПК305). В начале профиля глубина резко уменьшается к берегу, однако, из-за большой крутизны склона в этом месте на временном разрезе дно рисуется плохо.

Временной разрез на рис.76,c получен со скоростью суммирования 1580м/с. На нем в интервале ПК140 – ПК285 хорошо прослеживается вторая отражающая граница (2). Эта же отражающая граница в начале профиля (ПК10 – ПК220) лучше прослеживается при меньшем значении скорости суммирования (1480м/с). Следовательно, скорость в покрывающей толще возрастает от начала профиля к ее концу. С одной стороны, это обусловлено уменьшением глубины воды. Однако такое существенное изменение скорости ОГТ не может быть объяснено только этим. Мы считаем, что прослеживаемая граница 2 – это поверхность плотных ненарушенных карбонатов. Граница между аллювиальными отложениями и разрушенными карбонатами на сейсмических разрезах не видна, по-видимому, из-за неровной поверхности и наличия постепенной переходной зоны. По возрастанию скорости ОГТ к концу профиля можно судить, что в первой половине профиля, в глубоководной части реки, большая часть покрывающей толщи представлена более рыхлыми, низкоскоростными аллювиальными отложениями, а во второй части мощность аллювиальных отложений уменьшается, в разрезе начинают преобладать более высокоскоростные карбонатные породы, хотя и частично разрушенные. О том, что граница между аллювием и разрушенными карбонатами поднимется вверх и подходит близко ко дну, говорит и тот факт, что в районе ПК290 – ПК330 на временах 10 – 20мс на разрезах ОГТ наблюдаются интенсивные отражения именно при суммировании с относительно высокими скоростями (1480-1580м/с).

Исходя из определенных при суммировании по способу ОГТ скоростей, глубина залегания поверхности ненарушенных карбонатов в пределах отработанного профиля меняется незначительно: от 19-20м в начале профиля (ПК15) до 18-19м в конце (ПК290). По большей части профиля эта граница следится устойчиво (ПК15 – ПК290), только в самом конце профиля (ПК290 – ПК330) прослеживаемость границы резко ухудшается. Возможно, это связано с сильной неоднородностью покрывающей толщи (развитие карста), но нельзя исключить и того, что карстовые явления затрагивают карбонаты и ниже этой границы.

 

Рис.76. Временные разрезы по сейсмическому профилю через реку Оку:

a) разрез однократного профилирования; b) суммарный разрез ОГТ (V=1415м/с);

с) суммарный разрез ОГТ (V=1580м/с).