Способ сейсмической разведки

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в геофизике почв, нацеленной на изучение упругих свойств почв и подстилающих их грунтов. Заявлен способ сейсмической разведки, который основан на возбуждении сейсмических колебаний виброисточником и регистрации колебаний погружными сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне. Отличие состоит в том, что он позволяет изучать упругие свойства приповерхностной зоны выше максимальной глубины погружения сейсмоприемника и ниже нее. Достигается это путем регистрации колебаний на разных глубинах, начиная с почвенного слоя, в процессе погружения сваи, к концу которой прикреплен сейсмоприемник. Из сейсмических записей, полученных при разных глубинах сейсмоприемника, формируют сейсмограмму, аналогичную сейсмограмме вертикального сейсмического профилирования. Вдавливание сейсмоприемника внутрь среды осуществляют при помощи виброисточника, прикрепленного к верхнему концу сваи, к нижнему концу которой прикреплен сейсмоприемник. На каждой глубине сейсмоприемника дополнительно регистрируют колебания от виброисточника, расположенного на удалении от вдавливаемой сваи, сопоставимом с глубиной сейсмоприемника. Это позволяет регистрировать не только продольные, но и поперечные и обменные волны. В этом случае к концу сваи прикрепляют трехкомпонентный сейсмоприемник, а волны разного типа выделяют по прямой продольной волне, используя ее поляризацию. Технический результат - повышение информативности получаемых данных за счет регистрации сейсмических колебаний на разных глубинах, расположенных между земной поверхностью и максимальной глубиной погружения сейсмоприемника. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к наземной и скважинной сейсморазведке, а также может быть использовано в геофизике почв, нацеленной на изучение упругих свойств почв и подстилающих их грунтов.

Установка сейсмоприемников на земной поверхности или вблизи нее, в пределах почвенного слоя, неизбежно приводит к понижению разрешающей способности сейсморазведки из-за наложения на сейсмическую запись микросейсм, а также низкочастотных колебаний, возникающих на контакте сейсмоприемника с рыхлой средой. Кроме того, в верхнем рыхлом слое происходит сильное поглощение информативных компонент спектра сейсмических колебаний, расположенных в высокочастотной части спектра. Теоретическими и экспериментальными работами давно установлено, что погружение сейсмоприемников ниже почвенного слоя обеспечивает более высокую частоту резонанса на контакте с окружающей средой [Пасечник И.П. Результаты экспериментального изучения резонансных явлений в колебательной системе почва-сейсмограф//Известия АН СССР, сер. геофиз., №3, 1952.]. Из этого следовало, что чем больше глубина погружения сейсмоприемника, тем меньше проявляются паразитные низкочастотные резонансные колебания, препятствующие проведению сейсморазведки в широком диапазоне частот.

Известен способ сейсмической разведки, в котором, с целью выделения полезных волн и подавления помех, сейсмоприемники погружают под зону малых скоростей и устанавливают их на коренные породы [Монастырев В.К., Бобровник И.И., Коновалов Ю.Г., Будников А.И. Способ сейсмической разведки//Авторское свидетельство СССР №199441, опубликовано 13.07.1967, Бюл. №15.]. Сейсмоприемники в этом способе вдавливают под рыхлые образования до получения надежного контакта с плотными породами. Тем самым ослабляются микросейсмы и уменьшается эффект поглощения сейсмических волн в рыхлых породах.

Основным ограничением известного способа является отсутствие какой-либо количественной информации об упругих свойствах пород, расположенных над сейсмоприемником, погружаемым путем вдавливания в коренные породы, и непосредственно под ним. Эта информация важна для изучения условий возбуждения колебаний в сейсморазведке, использующей наземные импульсные и вибрационные источники колебаний. Данные о сейсмических скоростях в верхней части разреза необходимы для ввода статических поправок в сейсмические записи. Кроме того, в геофизике почв количественная информация о глубине почвы и ее упругих свойствах необходима для осуществления картирования почв.

Наиболее близким к изобретению по сущности и назначению (прототип) является способ невзрывного возбуждения широкополосного сейсмического импульса с использованием свайного источника, который можно заглубить под зону малых скоростей [Чичинин И.С. Свайный источник сейсмических волн//Геофизика, геофизическое приборостроение, №1(21), 2015]. В этом способе возбуждение вибросейсмических колебаний осуществляют в разных точках в пределах заданного интервала глубин, а затем суммируют полученные записи после преобразования их в импульсную форму и введения в них статических сдвигов, компенсирующих различия в глубинах возбуждения. Информацию о величине статического сдвига получают с датчика, прикрепленного к нижнему концу сваи, вдавливаемой внутрь среды.

Основным недостатком известного способа является отсутствие в нем ценной информации об упругих свойствах горных пород, расположенных выше и ниже интервала глубин, в котором размещают источник колебаний. Кроме того, возбуждение колебаний посредством сваи, у которой нижний конец (наконечник) имеет диаметр больший, чем сама свая, не избавляет от паразитных колебаний в виде стоячих волн, возбуждаемых непосредственно в свае. Поэтому датчик, расположенный в наконечнике сваи, будет в неискаженном виде регистрировать, в основном, прямую волну, а последующая часть записи будет искажена резонансными помехами, обусловленными плохим контактом сваи со стенками отверстия, образованного при ее вдавливании в грунт.

Цель предлагаемого изобретения - изучение упругих свойств приповерхностной зоны.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сейсмической разведки, состоящем в возбуждении сейсмических колебаний и регистрации колебаний погружными сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне, в процессе погружения сейсмоприемников на разные глубины погружения, расположенные между земной поверхностью и максимальной глубиной погружения, проводят регистрацию колебаний, из полученных на разной глубине сейсмических записей формируют сейсмограмму, на которой прослеживают падающие и восходящие волны, по которым путем решения обратной задачи определяют сейсмические скорости и положение сейсмических границ. В одной из модификаций способа погружаемый сейсмоприемник прикрепляют к нижнему концу сваи, а к верхней ее части прикрепляют виброисточник с возможностью его использования как для погружения сваи, так и для возбуждения сейсмических колебаний. В еще одной модификации способа к концу сваи прикрепляют трехкомпонентный сейсмоприемник, и дополнительно возбуждают колебания виброисточником, расположенным в приповерхностной зоне на расстоянии от сваи, соизмеримом с глубиной трехкомпонентного сейсмоприемника.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ сейсморазведки в соответствии с изобретением характеризуется такими существенными отличиями:

- расширением функциональных возможностей, состоящим в получении дополнительной количественной информации об упругих свойствах пород, расположенных выше конца сваи, так и непосредственно ниже него;

- возможностью использования детальной информации об упругих свойствах горных пород, расположенных в приповерхностной зоне, для введения статических поправок в сейсмические записи, а также для картирования почв и грунтов:

- возможностью прогноза сейсмических скоростей ниже максимальной глубины погружения сейсмоприемника по отраженным волнам, полученным при дополнительном возбуждении колебаний источником, вынесенным за пределы сваи.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Оптимальным способом погружения сейсмоприемников на заданную глубину является прикрепление его к нижнему концу сваи, которая задавливается на нужную глубину путем воздействия на ее верхний конец непрерывных механических колебаний при помощи специального устройства, прикрепленного к верхнему концу сваи. Возбуждение механических колебаний обеспечивается известным путем посредством электромеханического преобразователя. Если полосу колебаний, возбуждаемых таким преобразователем, обеспечить в достаточно широком диапазоне, то сейсмоприемник будет регистрировать колебания в диапазоне частот, соответствующем заданному диапазону опорного электрического сигнала. В вибросейсморазведке такой сигнал называют свип-сигналом. Ширина полосы возбуждаемых частот соответствует рабочей полосе частот, используемой в инженерной сейсморазведке на исследуемом участке.

Если последовательно регистрировать сейсмоприемником, расположенным на конце погружаемой сваи, сейсмические сигналы, возбуждаемые свип-сигналом, то из полученных таким образом записей можно смонтировать сейсмограмму, аналогичную сейсмограмме вертикального сейсмического профилирования (ВСП) [Шехтман Г.А. Вертикальное сейсмическое профилирование//М.: ООО «ЕАГЕ Геомодель», 2017. - 284 с]. Последующее преобразование такой сейсмограммы в импульсную форму можно выполнить двумя способами: 1) путем формирования функции взаимной корреляции между свип-сигналом и зарегистрированными записями (виброграммами); путем деконволюции виброграмм с использованием свип-сигнала в качестве опорного сигнала [Шехтман Г.А., Кузнецов В.М. Деконволюция виброграмм ВСП - альтернатива корреляционной обработке или ее подспорье?// Технологии сейсморазведки, №2, 2005, 80-85].

Полученная описанным путем сейсмограмма будет содержать падающие и восходящие волны, которые можно разделить между собой известными способами. Падающие волны содержат информацию о скоростях распространения и глубинах границ, расположенных выше максимальной глубины погружения сейсмоприемника, а восходящие волны будут содержать информацию о глубинах границ, расположенных выше максимальной глубины погружения сейсмоприемника, а также ниже нее. Кроме того, восходящие отраженные волны вместе с падающими волнами содержат информацию об акустической жесткости пород (импедансе), расположенных ниже интервала, в котором проводится регистрация колебаний на разных глубинах. Эту информацию можно получить известными способами путем решения обратной динамической задачи.

Возбуждение колебаний в верхней части сваи, содержащей на нижнем ее конце сейсмоприемник, обеспечивает получение сейсмограммы, характерной для продольного профиля ВСП. При этом информация об изучаемой среде ограничена лишь продольными волнами. Для возбуждения поперечных и обменных волн необходимо возбуждать колебаний источником, расположенным не на свае, а в стороне от нее на удалении, соизмеримом с глубиной сейсмоприемника. При этом к нижнему концу погружаемой сваи прикрепляют трехкомпонентный сейсмоприемник, позволяющий разделять волны по направлению подхода в соответствии с их поляризацией. Использование поперечных волн позволит определять их скорости, а для продольных волн непродольный вертикальный профиль позволит путем решения обратной кинематической задачи по отраженным волнам определять скорости в породах, расположенных ниже сейсмоприемника, а также положение сейсмических границ. Эта информация позволит преобразовать в масштаб глубин импедансы, полученные путем решения обратной динамической задачи.

Способ осуществляют следующим образом.

На участках, где нет каких-либо противопоказаний для вдавливания свай, намечают точки для расположения погружных сейсмоприемников. К нижней части сваи прикрепляют сейсмоприемник, а к верхней ее части - виброисточник, предназначенный для вдавливания свай. Выбирают диапазон возбуждаемых частот таким, чтобы он включал частоту, принятую в качестве оптимальной при вдавливании свай на данном участке. Начиная с момента погружения сваи внутрь среды, с определенным шагом по вертикали проводят регистрацию сейсмических колебаний сейсмоприемником, прикрепленным к нижней части сваи. Шаг по вертикали берут, как обычно, равным четверти минимальной длины волны возбуждаемых колебаний. Из полученных записей составляют сейсмограмму, которую затем переводят в импульсную форму известными способами.

На каждой глубине, предназначенной для регистрации колебаний, дополнительно получают сейсмические записи от виброисточника, расположенного на расстоянии от вдавливаемой сваи, соизмеримом с глубиной сейсмоприемника. Из записей, полученных от такого виброисточника, формируют сейсмограммы, аналогичные сейсмограммам непродольного ВСП. При регистрации колебаний трехкомпонентным сейсмоприемником осуществляют ориентацию компонент записи, используя поляризацию прямой волны.

На этапе обработки данных по совокупности сейсмических записей, полученных при разных глубинах сейсмоприемников, вдавливаемых посредством сваи в исследуемую среду, путем решения обратной кинематической и обратной динамической задачи определяют упругие свойства горных пород, расположенных над интервалом регистрации сейсмических колебаний, а также под ним.

1. Способ сейсмической разведки, состоящий в возбуждении сейсмических колебаний виброисточником и регистрации колебаний погружными сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне, отличающийся тем, что с целью изучения упругих свойств приповерхностной зоны в процессе погружения сейсмоприемников на разных глубинах погружения, расположенных между земной поверхностью и максимальной глубиной погружения, проводят регистрацию колебаний, из полученных на разной глубине сейсмических записей формируют сейсмограмму, на которой прослеживают падающие и восходящие волны, по которым путем решения обратной задачи определяют сейсмические скорости и положение сейсмических границ.

2. Способ сейсмической разведки по п. 1, отличающийся тем, что погружаемый сейсмоприемник прикрепляют к нижнему концу сваи, а к верхней ее части прикрепляют виброисточник с возможностью его использования как для погружения сваи, так и для возбуждения сейсмических колебаний.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что к концу сваи прикрепляют трехкомпонентный сейсмоприемник и дополнительно возбуждают колебания виброисточником, расположенным в приповерхностной зоне на расстоянии от сваи, соизмеримом с глубиной трехкомпонентного сейсмоприемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для технического контроля состояния литосферы по кинематическому типу подвижек в очагах землетрясений при инструментальной регистрации землетрясений и обработке данных.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых. Заявлен способ вибрационной сейсморазведки, который включает возбуждение и регистрацию непрерывных сигналов, а также последующую взаимную корреляцию записей с непрерывным опорным сигналом (свип-сигналом).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при обработке сейсмических данных. Предложен способ, включающий в себя этапы, на которых получают скоростную модель, формируемую при выполнении процесса акустической полной инверсии волнового поля.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при обработке сейсмических данных. Предложен способ, включающий в себя этапы, на которых получают скоростную модель, формируемую при выполнении процесса акустической полной инверсии волнового поля.

Изобретение относится к области сейсмического атрибутного анализа. Заявлен способ определения коллекторских свойств тонкослоистых пластов, согласно которому на начальном этапе производится оценка коллекторских свойств с учетом тонкослоистой природы среды, пересматривается и уточняется корреляция изучаемых пластов, выполняется анализ верхней части разреза с построением площадных фильтров, характеризующих все значимые аномалии верхней части разреза.

Предложен способ определения углов наклона отражающих границ в геологической среде по данным профильной сейсморазведки 2D. Способ может быть использован на стадии детальной обработки материалов сейсморазведки, выполненной методом многократных перекрытий.

Предложен способ определения углов наклона отражающих границ в геологической среде по данным профильной сейсморазведки 2D. Способ может быть использован на стадии детальной обработки материалов сейсморазведки, выполненной методом многократных перекрытий.

Изобретение относится к области контроля качества строительных работ при возведении зданий и может быть использовано для определения состояния контакта фундаментной плиты строящегося здания с грунтовым основанием.

Изобретение относится к области геофизики, а именно к сейсмологии, и может быть использовано для детального сейсмического районирования территорий. Выделение очаговых зон потенциальных землетрясений в земной коре осуществляют путем математической обработки данных 3D-сейсмотомографии и гравиразведки в одних и тех же узлах пространственной сетки, покрывающей исследуемую область.

Изобретение относится к области сейсмической разведки и может быть использовано для картирования сложно построенных флюидонасыщенных трещинно-каверновых зон, с АВПД флюидов в геологическом разрезе осадочного чехла платформ и областей их сочленения с краевыми прогибами.

Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям, в частности к способам определения изменения устойчивости мерзлых грунтовых оснований. Согласно заявленному способу в грунтовом основании размещают зонды, каждый из которых содержит нагревательный элемент, приемный акустический преобразователь и термометр.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для определения индекса сейсмомиграционной активности в эпицентральном поле сейсмичности. Сущность: по экспериментальным материалам разнесенных на поверхности сейсмических станций строят карту эпицентров землетрясений исследуемой территории.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для определения эпизодов когерентности динамической системы сейсмогенеза исследуемой территории.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для технического контроля состояния литосферы по кинематическому типу подвижек в очагах землетрясений при инструментальной регистрации землетрясений и обработке данных.

Группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля состояния длинномерных объектов, а именно протяженных приповерхностных слоев литосферы в виде участков земли толщиной несколько километров и площадью сотни квадратных километров, расположенных в сейсмоопасных зонах на поверхности земли и морском дне, с целью предсказания землетрясений, цунами, техногенных катастроф, а также поиска и разведки полезных ископаемых.

Изобретение относится к области технических средств обнаружения и классификации сейсмических сигналов и может быть применено для охраны участков местности и подступов к объектам, в разведывательно-сигнализационных системах и в устройствах управления подрывом инженерных боеприпасов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсмических исследований. Раскрыта система сбора сейсмических данных.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к прямому измерению параметров волн сжатия - разряжения, распространяющихся в жидких и газообразных средах, которые могут характеризоваться повышенным относительно нормальных условий статическим давлением в среде.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсмических исследований. Раскрыты способы, системы и устройства, предназначенные для проведения рекогносцировочных морских сейсмических исследований.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано пари проведении сейсморазведочных работ. Профиль сейсмического детектирования включает в себя один или более из идентифицируемого элемента (элементов) (112), расположенного в ряд, и телеметрическую линию (315) связи, соединяющую элемент (элементы) вдоль ряда, чтобы передавать сейсмические данные от по меньшей мере одного из элемента (элементов) в регистратор данных и идентификационные данные в контроллер (210) топологии.

Изобретение относится к устройству (1) для измерения ускорения, содержащему пьезоэлектрическую систему (2), сейсмическую массу (3) и систему (4) предварительного напряжения. При ускорении сейсмическая масса (3) прикладывает к пьезоэлектрической системе (2) пропорциональную ее ускорению силу, которая создает в пьезоэлектрической системе (2) пьезоэлектрические заряды, и эти пьезоэлектрические заряды электрически снимаемы в качестве сигналов ускорения. При этом сейсмическая масса (3) имеет два элемента (30, 30') массы. Причем система (4) предварительного напряжения предварительно напрягает элементы (20, 20') системы относительно элементов (30, 30') массы. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в геофизике почв, нацеленной на изучение упругих свойств почв и подстилающих их грунтов. Заявлен способ сейсмической разведки, который основан на возбуждении сейсмических колебаний виброисточником и регистрации колебаний погружными сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне. Отличие состоит в том, что он позволяет изучать упругие свойства приповерхностной зоны выше максимальной глубины погружения сейсмоприемника и ниже нее. Достигается это путем регистрации колебаний на разных глубинах, начиная с почвенного слоя, в процессе погружения сваи, к концу которой прикреплен сейсмоприемник. Из сейсмических записей, полученных при разных глубинах сейсмоприемника, формируют сейсмограмму, аналогичную сейсмограмме вертикального сейсмического профилирования. Вдавливание сейсмоприемника внутрь среды осуществляют при помощи виброисточника, прикрепленного к верхнему концу сваи, к нижнему концу которой прикреплен сейсмоприемник. На каждой глубине сейсмоприемника дополнительно регистрируют колебания от виброисточника, расположенного на удалении от вдавливаемой сваи, сопоставимом с глубиной сейсмоприемника. Это позволяет регистрировать не только продольные, но и поперечные и обменные волны. В этом случае к концу сваи прикрепляют трехкомпонентный сейсмоприемник, а волны разного типа выделяют по прямой продольной волне, используя ее поляризацию. Технический результат - повышение информативности получаемых данных за счет регистрации сейсмических колебаний на разных глубинах, расположенных между земной поверхностью и максимальной глубиной погружения сейсмоприемника. 2 з.п. ф-лы.

Наверх