Лекция 10

Сейсморазведка

(основы теории упругости, геометрической сейсмики, сейсмоэлектрических явлений; сейсмические свойства горных пород (энергия, затухание, скорости волн)

Прикладная сейсморазведка берет свое начало из сейсмологии, т.е. науки, занимающейся регистрацией и интерпретацией волн, возникающих при землетрясениях. Ее еще называют взрывной сейсмологией - сейсмические волны возбуждаются в отдельных местах искусственными взрывами с тем, чтобы получить информацию о региональном и локальном геологическом строении.

Т.о. сейсмическая разведка - это геофизический метод исследования земной коры и верхней мантии, а также разведки месторождений полезных ископаемых, основанный на изучении распространения упругих волн, возбуждаемых искусственно, с помощью взрывов или ударов.

Горные породы, в силу различной природы образования, обладают различными скоростями распространения упругих волн. Это приводит к тому, что на границах слоев разных геологических сред образуются отраженные и преломленные волны с различной скоростью, регистрация которых производится на поверхности земли. После интерпретации и обработки полученных данных мы можем получить информацию о геологическом строении района.

Огромные успехи сейсморазведки, особенно в области методики наблюдений, стали просматриваться после 20 годов уходящего столетия. Около 90% средств, затрачиваемых на геофизическую разведку в мире, приходится на сейсморазведку.

Методика сейсморазведки основана на изучении кинематики волн, т.е. на изучении времен пробега различных волн от пункта возбуждения до сейсмоприемников, которые усиливают колебания в ряде точек профиля наблюдений. Затем колебания преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и автоматически регистрируются на магнитограммах.

В результате обработки магнитограмм можно определить скорости волн, глубину залегания сейсмогеологических границ, их падение, простирание. Используя же при этом геологические данные можно установить природу этих границ.

В сейсморазведке различают три основных метода:

1. метод отраженных волн (МОВ);

2. метод преломленных волн (МПВ или КМПВ - корреляционный) (это слово упускают для сокращения).

3. метод проходящих волн.

В этих трех методах можно выделить ряд модификаций, которые в виду особых приемов проведения работ и интерпретации материалов иногда считаются самостоятельными методами.

Это такие методы: МРНП - метод регулируемого направленного приема;

Метод регулируемого направленного приема

Он основан на представлении о том, что в условиях, когда границы между пластами шероховатые или образованы распределенными по площади неоднородностями, от них отражаются интерференционные волны. На коротких приемных базах такие колебания могут быть расщеплены на элементарные плоские волны, параметры которых точнее определяют местоположение неоднородностей, источников их возникновения, чем интерференционные волны. Кроме того, МНРП применяют для разрешения регулярных волн, одновременно приходящих к профилю по разным направлениям. Средствами разрешения и расщепления волн в МРНП является регулируемое разновременное прямолинейное суммирование и переменная частотная фильтрация с подчеркиванием верхних частот.

Метод предназначался для разведки районов со сложно построенными структурами. Применение его для разведки полого залегающих платформенных структур потребовало разработки специальной методики.

Области применения метода в нефтегазовой геологии, где он наиболее широко использовался - это районы с наиболее сложным геологическим строением, развитием сложно построенных складок краевых прогибов, соляной тектоники, рифовых структур.

МРВ - метод рефрагированных волн;

МОГТ - метод общей глубинной точки;

МПОВ - метод поперечных отраженных волн;

МОБВ - метод обменных волн;

МОГ - метод обращенных годографов и т.д.

Метод обращенных годографов. Особенность этого метода заключается в погружении сейсмоприемника в специально пробуренные (до 200 м) или имеющиеся (до 2000 м) скважины ниже зоны (ЗМС) и кратнообразующихся границ. Колебания возбуждают близ дневной поверхности вдоль профилей, располагающихся продольно (по отношению к скважинам), непродольно или по площади. Из общей волновой картины выделяют линейные и обращенные поверхностные годографы волн.

В МОГТ применяют линейные и площадные наблюдения. Площадные системы используют в отдельно стоящих скважинах для определения пространственного положения отражающих горизонтов. Длину обращенных годографов для каждой наблюдательной скважины определяют опытным путем. Обычно длина годографа составляет 1,2 - 2,0 км.

Для целостной картины необходимо, чтобы годографы перекрывались, и это перекрытие зависело бы от глубины уровня регистрации (обычно 300 - 400 м). Расстояние между ПВ составляет 100 - 200 м, при неблагополучных условиях - до 50 м.

Скважинные методы применяют также при поисках нефте- и газовых месторождений. Скважинные методы очень эффективны при изучении глубинных границ, когда из-за интенсивных многократных волн, поверхностных помех и сложного глубинного строения геологического разреза результаты наземной сейсморазведки недостаточно надежны.

Вертикальное сейсмическое профилирование - это интегральный сейсмокаротаж, выполняемый многоканальным зондом со специальными прижимными устройствами, фиксирующими положение сейсмоприемников у стенки скважин; они позволяют избавиться от помех и коррелировать волны. ВСП - эффективный метод изучения волновых полей и процесса распространения сейсмических волн во внутренних точках реальных сред.

Качество изучаемых данных зависит от правильного выбора условий возбуждения и их постоянства в процессе проведения исследований. Наблюдения при ВСП (вертикальном профиле) определяются глубиной и техническим состоянием скважины. Данные ВСП используют для оценки отражающих свойств сейсмических границ. Из отношения амплитудно-частотных спектров прямой и отраженной волн получают зависимость коэффициента отражения сейсмической границы.

Пьезоэлектрический метод разведки основан на использовании электромагнитных полей, возникающих при электризации горных пород упругими волнами, возбуждаемыми взрывами, ударами и другими импульсными источниками.

Воларович и Пархоменко (1953) установили пьезоэлектрический эффект горных пород, содержащих минералы-пьезоэлектрики с ориентированными электрическими осями определенным образом. Пьезоэлектрический эффект горных пород зависит от минералов-пьезоэлектриков, закономерностей пространственного распределения и ориентировки этих электрических осей в текстурах; размеров, форм и строения этих горных пород.

Метод применяют в наземном, скважинном и шахтном вариантах при поисках и разведке рудно-кварцевых месторождений (золота, вольфрама, молибдена, олова, горного хрусталя, слюды).

Одной из основных задач при исследованиях данного метода является выбор системы наблюдения, т.е. взаимного расположения пунктов взрывов и приемников. В наземных условиях рациональна система наблюдений из трех профилей, в которой центральный профиль является профилем взрывов, а два крайних - профилями расстановки приемников.

По решаемым задачам сейсморазведка подразделяется на:

глубинную сейсморазведку;

структурную;

нефтегазовую;

рудную; угольную;

инженерно-гидрогеологическую сейсморазведку.

По методу проведения работ различают:

наземную,

морскую,

речную,

скважинные виды сейсморазведки.