IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Сейсморазведка на данный момент является ведущим методом полевых геофизических исследований структурно тектонических особенностей строения осадочного чехла Такое положение метода объясняется его большой глубинностью при высокой детальности исследований, в отличии от других методов разведочной геофизики.

В сейсморазведке используются преимущественно продольные волны. Но когда дело касается решений сложных задач, таких как прогноз литологии, оценка свойств флюидов и изучение трещиноватости коллекторов, то возникает необходимость применения не только продольных волн, но и объемных волн других типов: поперечных и обменных. Модификация сейсморазведки, основанная на совместном использовании продольных, поперечных или обменных волн, называется многоволновой сейсморазведкой.

Главным назначением многоволновой сейсморазведки является повышение успешности геологоразведочных работ на основе совместного использования параметров волн сжатия (продольных волн) и волн сдвига (поперечных волн). Сочетание продольных и поперечных волн позволяет извлечь информацию, которая недоступна для каждого метода в отдельности [1].

Преимущества многоволновой сейсморазведки:

• Повышается точность структурных построений, надежность выявления поднятий небольшой амплитуды и малоамплитудных нарушений из-за малой скорости поперечных волн

• Возможность оценки отношения Vp/Vs определяет прогноз литологии. Различная реакция скоростей Vp и Vs на присутствие флюида способствует более однозначному истолкованию характера насыщения на сейсмических разрезах.

• На совместном изучении продольных и поперечных волн базируется изучение трещиноватых коллекторов. При падении поперечной волны на трещиноватую породу происходит ее расщепление на две поляризованных волны – быструю и медленную. Направления векторов смещения быстрой и медленной S- волны дают возможность оценить ориентацию трещин, а разность времен между быстрой и медленной волной – плотность трещин.

К атрибутам многоволновой сейсморазведки относятся:

• Время прихода отраженных p-, s- и ps- волн;

• Скорость распространения p-, s- волн;

• Поглощение p-, s- волн;

• Коэффициенты отражения p-, s- волн.

На рисунке 1 представлено сейсмическое волновое поле. Цифры 1 и 2 показывают времена первых вступлений продольной и поперечной волн, 3,4,5 - показывают отраженные монотипные волны от границы полученной внизу, 6, 7 и 8 - обменные отраженные PS- волны, 9,10 - обменные падающие волны, 11- двукратно отраженная продольная волна [2].

Рисунок 1. Сейсмическое волновое поле.

Особенностью сейсмологических условий заполярных территорий является наличие высокоскоростного мерзлого слоя в верхней части разреза, поэтому на рисунке 2 вертикальный сейсмоприемник принимает как P-волну, так и S-волну.

Рисунок 2. Модель волнового поля.

На рисунке 3а и 3б представлены временные разрезы для поперечной и продольной волны. На разрезе 3а мы можем наблюдать отражения в интервале от 1 до 2, сек, в виде положительных и отрицательных фаз. На разрезе 3б прослежены отражающие горизонты (это тот же самый разрез), но уже для продольной волны. Скорость продольной волны больше, поэтому временная разбивка выполнена в меньшем интервале от 0.4 до 1 сек, то есть волна распространяется с большей скоростью и время регистрации тех же самых волн, соответственно меньше.Здесь по разрезу продольной волны, нижние отражающие горизонты представлены более четко (если сравнивать два разреза). По продольной волне можно проследить и зоны нарушения. Поперечная волна 3а, такой информации о данной части разреза дать не может, но зато на основе поперечной волны мы имеем информацию о горизонтах которые находятся выше, то есть поперечная волна позволяет изучать разрез на малых глубинах, по мере увеличения глубины, поперечная волна поглощается и поэтому временное получается размытое.

Рисунок 3а.Временной разрез вертикальной компоненты поперечной волны.

Рисунок 3б. Временной разрез вертикальной компоненты продольной волны.

При многоволновой сейсморазведке должны использоваться источники продольных и поперечных волн, а на приеме – осуществляться трехкомпонентная (3С) запись колебаний.

Имеются многочисленные примеры извлечения информации о отраженных и преломленных S – волнах при работе с обычными наземными источниками. Однако технологические проблемыпока ограничивают применение взрывных и невзрывных источников поперечных волн, в то время как регистрация колебаний трехкомпонентными геофонами не является проблемой

В морской сейсморазведке при работе с донными косами дополнительно к 3С геофонам используют приемники давления – гидрофоны, поэтому регистрацию называют четырехкомпонентной (4С) [1].

Методика сейсморазведки ОГТ 2D-4С в транзитной зоне подразумевает работу отдельными расстановками, когда набор неподвижных приемников принимает сейсмический сигнал от движущегося источника (Рисунок 4). Сейсмические наблюдения проводились по методике ОГТ-2D с применение комплекса центрально-симметричной и фланговой системы наблюдений. Возбуждение сейсмического сигнала выполнялось групповым пневматическим источником рассчитанным для транзитной зоны [3].

Рисунок 4. Схема отработки профилей на мелководной части шельфа

Схема расположения профилей на обследованных площадях представлена на рисунке 5. Использование единой технологии для прибрежных областей моря позволило выполнить непрерывные наблюдения по линии: транзитная мелководная зона – прибрежная суша – суша. Учитывая неоднородный характер ВЧР в районе работ, был проведен анализ полученных данных по X, Y компонентам, который показал возможность регистрации PS волн с низким уровнем помех в условиях мелководья арктического шельфа. По профилю PY3 и PY9 были получены разрезы PP, PS волн.

Рисунок 5. Схемы расположения профилей 2D-4C, выполненных ОАО МАГЭ в транзитной зоне Приямальской части Южно-Карского шельфа (правый рисунок) и Печорском море (левый).

На Приямальском объекте удалось выполнить работы, как в мелководной части шельфа, так и выйти на сушу. На рисунке 6 показан синтетический временной разрез, полученный в пределах «транзитной зона-суша». Хорошо видно, что отчетливо прослеживаются все основные горизонты. Более того, качество записи остается стабильно хорошим. На временных сейсмических разрезах PP, PS волн прослеживаются отражающие горизонты в разрезе осадочного чехла, в том числе горизонты, связанные с поверхностью палеозойского складчатого комплекса (палеозойского фундамента) [3].

Рисунок 6. Временной разрез по линии профиля транзитная зона – суша (Приямальский шельф).

В Печорском море удалось состыковать профиля транзитной зоны со стандартными морскими профилями, выполненными с судна. На рисунке 7 показан пример такого синтетического профиля. Можно констатировать, что качество полевой записи сопоставимо с результатам в транзитной зоне [3].

Рисунок 7. Временной разрез по линии профиля шельф - транзитная зона (Печорское море).

Выполненные сейсморазведочные работы МОВ ОГТ с использованием автономных донных регистраторов OBX Geospace в условиях Арктического шельфа позволили успешно решить поставленные геологические задачи и получить новую информацию по обменным волнам для достоверного определения литологических свойств осадочного чехла Южно-Карской транзитной зоны. Возможность регистрации PS волн в транзитной зоне и на мелководье с высоким соотношением сигнал-помеха для последующей обработки и интерпретации зависит от жесткости дна, мощности и состава донных осадков и поглощающих свойств верхней части разреза. Удалось получить непрерывный ряд наблюдений в системе море - транзитная зона-суша выполненный единым аппаратурно-методическим комплексом, на базе технологии Geospace.

Таким образом, успешность геологоразведочных работ существенно зависит от объема и качества информации добываемой в процессе полевых и скважинных геофизических исследований. Низкий коэффициент успешности обусловлен недостатком данных, но именно многоволновая сейсморазведка снижает риск неточного прогноза.

Библиографический список:

1. Ю. Н. Воскресенский, В.И. Рыжков, Геофизика при изучении земных недр: Учебное пособие. - М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015.

2. G.I. Ivanov (Marine Arctic Geological Expedition) The multiwave seismic survey 4C on the Arctic shelf.

3. Ю.П.Бевзенко, Ю.Н.Долгих, Рациональные технологии многоволновой сейсморазведки на севере западной Сибири.

Код для цитирования: Скопировать