Содержание к диссертации
Введение
1. Обоснование направлений исследований 9
1.1. Сейсмогєологическая характеристика осадочного чехла в пределах Леыо-Ангарского плато 10
1.2. Сейсмические волны в осадочном чехле 15
1.3. Традиционные способы обработки в современной сейсморазведке и перспективы их развития 23
2. Кинематические и динамические характеристики сейсмических волн в осадочном чехле по данным ВСП 29
2.1. Многократные волны-помехи 32
2.2. Сравнительный анализ волновых полей, полученных с различными источниками возбуждения 42
2.3. Поверхностные волны-помехи 55
3. Сейсмогеологические модели осадочного чехла лено-ангарского плато 71
4. Способы повышения эффективности сейсмических исследований 83
4.1 Способы оптимизации методики полевых наблюдений 83
4.2 Способы оптимизации параметров обработки сейсмических данных 89
Заключение 99
Литература
- Сейсмические волны в осадочном чехле
- Традиционные способы обработки в современной сейсморазведке и перспективы их развития
- Сравнительный анализ волновых полей, полученных с различными источниками возбуждения
- Способы оптимизации методики полевых наблюдений
Введение к работе
Объектом исследований в диссертационной работе являются экспериментальные и модельные сейсмические волновые поля, полученные при наземных и скважиниых наблюдениях, с целью изучения основных характеристик
волн-сигналов и волн-помех и на этой основе оптимизации методики полевых наблюдений и способов обработки сейсмических данных.
Актуальность работы
Сейсмогеологические условия южной части Сибирской платформы оцениваются, как достаточно сложные. Месторождения углеводородного сырья в основном приурочены к древним кембрийским толщам, залегающим в нижней части осадочного чехла. Ловушки преимущественно неструктурного типа, продуктивные пласты маломощны, а их фил ьтрациом но-ем костные характеристики изменчивы. Этим обусловлена важность изучения распространения и внутренней структуры продуктивных пластов для правильной ориентации геолого-поисковых, разведочных и эксплутационных работ. На сегодняшний день среди всех геофизических методов, используемых для решения подобных геологических задач, наивысшими разведочными возможностями, несомненно, обладает сейсморазведка методом общей глубинной точки (МОГТ).
Однако, несмотря на то, что в целом сейсморазведка обеспечивает основной прирост геологической информации на стадии поисков и разведки месторождений углеводородов, в некоторых сейсмогсологических условиях юга Сибирской платформы ее эффективность недостаточно высока. Факторами, снижающими информативность сейсморазведки МОГТ, являются: неоднородное строение верхней части разреза (ВЧР); присутствие в волновом поле высокоамплитудных регулярных волн-помех различной природы, а также неоптимальная методика полевых наблюдений. Повышение эффективности метода 01Т в подобных сейсмогеологических условиях может быть обеспечено лишь на основе новых перспективных прогнозно-поисковых технологий, как на этапе полевых наблюдений, так и на этапе обработки и интерпретации данных.
4 Достоверность геологической интерпретации сейсмических данных во многом зависит от того, насколько точно при обработке выделены и сохранены полезные отраженные сигналы и насколько эффективно подавлены волны-помехи различной природы. Общеизвестно, что оптимально сформировать граф обработки для подавления помех и выделения сигнала без знания их основных характеристик очень сложно. Также сложно оценить эффективность применяемой методики обработки без непосредственного сопоставления результатов обработки с результатами моделирования. Кроме того, при многообразии геологических условий, когда пласт-коллектор и вмещающие его породы в пределах одного месторождения могут различаться по морфологии, литологии и степени изменчивости упругих и фильтрационно-емкостных характеристик, единственным способом перехода от получаемых экспериментальных данных к оценкам действительных свойств объектов разведки является моделирование.
Таким образом, изучение основных характеристик воли-сигналов и волн-помех в сейсмогеологических условиях Л єно-А игарского плато с широким привлечением результатов математического моделирования и на этой основе совершенствование способов сбора, обработки и интерпретации сейсмических данных для повышения достоверности геологического прогноза представляется актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.
Цель работы - изучение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологических условиях Лено-Ангарского плато как основы для совершенствования способов обработки и интерпретации сейсмических данных, а также оптимизации параметров полевых систем наблюдений.
Задачи исследований
Изучение основных характеристик (динамических и кинематических) волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле при выполнении сейсмических наблюдений на юге Сибирской платформы (Лено-Ангарское плато);
Изучение влияния волн-помех различной природы на характеристики полезных отражений и на всю структуру сейсмической записи;
Построение сейсмогеологических моделей осадочного чехла, волновые поля которых, наилучшим образом согласуются с полями, полученными в условиях реальных сейсмических наблюдений;
Установление взаимосвязей между особенностями физико-геометрического строения реальной среды и динамическими характеристиками волнового поля. Обоснование критериев выделения поисковых объектов по сейсмическим данным;
Обоснование способов оптимизации методики полевых наблюдений и обработки сейсмических данных с целью повышения достоверности геологического прогноза.
Фактический материал и методы исследования
Диссертационная работа основывается на фактических материалах наземных и скважинных сейсмических исследований, полученных ФГУНПГП «Ир кут екге о физика» при непосредственном участии автора в 2001-Обгг. Для изучения основных характеристик волн различных типов автором были обработаны и проанализированы экспериментальные данные трехкомпонентного ВСП, полученные в 10 скважинах (34 пункта возбуждения) в пределах Лено-Ангарского плато. Для изучения влияния изменения физических и геометрических параметров различных частей осадочного чехла на динамические характеристики целевых отраженных волн было построено более десяти частных реализаций трех типов ФГМ. Предлагаемые методические приемы обработки и интерпретации данных МОП опробованы на материалах 2D и 3D сейсморазведки, полученных в пределах Ковыктинской площади (восточная часть Лснно-Лпгарского плато), а также на сопредельных территориях.
В качестве основных методов исследования использовались натурные эксперименты, математическое моделирование, компьютерная обработка и интерпретация экспериментальных и теоретических данных с помощью современных интерактивных программных комплексов.
Защищаемые научные положения
I. Динамические характеристики целевых отраженных волн зависят не только от физических и геометрических параметров поискового объекта, но и от свойств
регулярных помех, формирующихся и распространяющихся в покрывающей толще, что имеет определяющее значение при формировании оптимальных методик полевых наблюдений и обработки сейсмических данных;
Физико-геологические модели осадочного чехла, учитывающие неоднородное строение ВЧР, тонко слоистость разреза. структурно-тектонические неоднородности ыадсолевой и солепосной толщи, являются основой для изучения характеристик регулярных помех различной природы и их влияния на сигнальную часть волнового поля;
Повышение геологической эффективности сейсмических исследований может быть достигнуто на основе комплексного изучения природы, и основных характеристик волн-сигналов и волн-помех с помощью данных наземной сейсморазведки, ВСП и результатов математического моделирования.
Научная новизна работы
На основании данных ВСП существенно расширены представления об основных характеристиках, закономерностях формирования и распространения волн-сигналов и волн-помех, формирующихся в осадочном чехле Лено-Ангарского плато;
Предложены и практически реализованы новые типы сейсмогеологических моделей осадочного чехла, учитывающие основные характеристики, как объекта исследований, так и вмещающей покрывающей среды и наилучшим образом согласующиеся с реальными волновыми полями;
По результатам математического моделирования, получены новые сведения о взаимосвязи между особенностями физико-геометрического строения среды и динамическими характеристиками волнового поля, о влиянии волн-помех на полезные отражения;
На основе комплексного анализа данных наземной, скважиштой сейсморазведки и математического моделирования выполнена оценка эффективности применяемых интерференционных систем приема, предложены и экспериментально реализованы способы уменьшения влияния многократных помех при обработке сейсмических данных;
7 Личный вклад
Обработка и интерпретация 3-х компонентньїх наблюдений ВСП, определение основных характеристик волн-сигналов и волн-помех, обоснование и построение физико-геологических моделей, математическое моделирование, комплексный анализ экспериментальных и модельных данных выполнено
непосредственно автором.
Практическая значимость работы
Новые данные об основных характеристиках волн-сигналов и волн-помех в сейсмогеологических условиях Л єно-Ангарского плато, а также предложенные типы моделей широко применяются в ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» при проектировании полевых систем наблюдений, обработке и интерпретации сейсмических данных. Эффективность комплексного использования данных ВСП, наземной сейсморазведки и математического моделирования доказана при прогнозировании коллекторских свойств продуктивных горизонтов на Ковыктинском газоконденсатном месторождении и близлежащих территориях. Разработанные методические приемы наиболее эффективны при обработке и интерпретации сейсмических данных полученных в районах, характеризующихся тонкослоистым резко дифференцированным но скоростям строением осадочного чехла с высоким уровнем амплитуд регулярных волп-помех различной природы.
Апробация работы
Представленные в диссертации научные и практические результаты докладывались на семинарах и конференциях различного уровня: Всероссийских школах-семинарах «Геофизика на пороге третьего тысячелетия» (Иркутск, 1999, 2001, 2002, 2004); Международной геофизической конференции и выставке (Москва, 2003); Международной научно-производственной геофизической конференции (Иркутск, 2003); Научно-технической конференции факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии ИрГ'ГУ (Иркутск, 2004); Научно-производственной конференции «Иркутскгеофизика - 55» (Иркутск, 2004); Международной научно-практической конференции «Гальперинские чтения 2005» (Москва, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Пути
8 повышения эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ в восточной Сибири и республике Саха (Якутия)» (Новосибирск, 2006); VIII—ой международной научно-практической конференции ГЕОМОДЕЛЬ-2006; Международной геофизической конференции и выставке (Санкт-Петербург, 2006).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 14 статей и 2 тезисов докладов.
Объем и структура работы
Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 105 страниц текста, 35 рисунков и список литературы из 79 наименований.
Благодарности
Автор благодарен начальнику Восточно-Сибирской геофизической партии Р.Ю. Юсупову, без которого не мог быть внедрен программно-измерительный комплекс 3-х компонентного ВСП: а также за плодотворное сотрудничество при проведении полевых экспериментов. Автор благодарит ведущего геофизика Геоинформцентра ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» В.Д. Клыкову за сотрудничество и помощь при обработке сейсмических данных. За поддержку, сотрудничество и обсуждение различных вопросов автор выражает благодарность директору Гсоинформцентра В .В. Воропанову, руководству ФГУНПГП «Иркутскгеофизика»: ММ Мандельбауму, В.А. Кондратьеву.
Сейсмические волны в осадочном чехле
Соленосная часть осадочного чехла характеризуется тонкой слоистостью и высокой скоростью (в среднем 5000 м/с) распространения продольных волн. Изменения скорости определяются литолого-фациальным составом пород. Скорость распространения продольных волн в пластах каменной соли составляет -4500 м/с, в плотных доломитах достигает 6500-6700 м/с. Переслаивание данных литологичсских разностей обуславливает значительную дифференциацию геологического разреза по скоростям. Латеральные изменения скорости являются. вероятно, следствием тектонических процессов и связанных с ними перетоками солей. Уменьшение в галогенно-карбоннтной части разреза общей мощности солей сопровождается увеличением интервальной скорости. Относительное увеличение общей мощности солей, наоборот, приводит к уменьшению скорости.
В подсолевом комплексе скорости продольных волн варьируют от 4500 м/с в терригенных породах до 6500 м/с в карбонатных. По сравнению с соленосной толщей, породы карбонатно-терригенного комплекса характеризуются значительно меньшей скоростной дифференциацией.
На временных разрезах выделяются опорные регионально выдержанные отражения, которые соответствуют реальным геологическим границам (см. Рис. 1.2): Ні - кровля литвиицевской свиты (кровля солевого комплекса); Нг - кровля келорского горизонта; \-U - кровля булайской свиты; Кг - кровля нижне-среднебельской подсвиты; А - кровля осинского пласта доломитов; Б - кровля мотской свиты; Мг - кровля нижнемотской подсвиты; Ф - поверхность кристаллического фундамента.
Многочисленные скважинные и наземные сейсмические наблюдения, выполненные ФГУНПШ «Иркутскгеофизика»; свидетельствуют о высоких разведочных возможностях метода ОГТ на данной территории, однако выделение и изучение волн, отраженных от глубинных целевых границ, зачастую может быть осложнено многочисленными помехами различной природы (Кондратьев, 1989; Барышев и др., 2004; Иарышев, Клыкова, 2004, 2006; Барышев, 2006).
Данные ВСП, полученные во внутренних точках среды на участках вертикальных профилей с низким уровнем помех, экспериментально показали существование однократных отраженных волн от различных отражающих горизонтов осадочного чехла, в том числе и от потенциально продуктивных горизонтов в подсолевой части разреза (Барышев Л.А., Барышев С.А., 2005; Барышев, Клыкова, 2006). При регистрации полезных отраженных волн на поверхности, условия их выделения и корреляции ухудшаются. Причины плохой корреляции глубинных отраженных волн, по классификации предложенной И. С. Берзон (1976), можно разделить на две группы: нарушения корреляции, связанные со свойствами самих однократных волн: нарушения корреляции, обусловленные влиянием помех различной природы.
Свойства однократных отраженных волн, ухудшающие их корреляцию Известно, что в тонкослоистых средах форма отраженных волн может изменяться в зависимости от удаления источника (Берзон, 1976). Теоретические расчеты, выполненные автором в рамках настоящей работы, и их сравнения с результатами экспериментальных исследований показали, что данное явление характерно и для сейсмогеологических условий юга Сибирской платформы. На рисунке 1.3 показано, как в тонкослоистой пачке продуктивных песчаников, при докритических углах падения луча, неизменных свойствах разреза и форме падающего импульса, форма и амплитуда однократной отраженной волны изменяется с удалением от источника. В зависимости от структуры тонкослоистой пачки возможен различный характер изменения формы волн с расстоянием: сближение или выклинивание осей синфазности, затухание начальных фаз и перекачка энергии волны в область последующих фаз колебаний, распад интерференционной волны на несколько отдельных волн и др. Кроме того, трассы отраженных волн при удалении от источника становятся менее разрешенными из-за уменьшения временных сдвигов между различными однократными волнами. Указанные изменения формы отраженных волн могут обусловить нарушения их корреляции как непосредственно на полевых сейсмограммах, так и на временных разрезах ОГТ за счет расфазирования волн при суммировании.
Традиционные способы обработки в современной сейсморазведке и перспективы их развития
В современной технологичной сейсморазведке приоритетными задачами этапа обработки сейсмических данных являются подавление регулярных и нерегулярных помех, обеспечение наилучшего прослеживания целевых отражающих горизонтов, достижение максимальной разрешенное (детальности) записи. При этом обработчик, выбирая последовательность и параметры основных процедур обработки, как правило, имеет самые общие представления об объекте исследований, о волнах-сигналах и волнах-помехах, об особенностях их распространения в среде. Не исследуется в должной мере и степень влияния различных процедур подавления регулярных помех на характеристики полезных отражений. Общим принципом современной технологичной обработки данных сейсморазведки является достижение возрастающего качества временных разрезов после каждого этапа обработки. При этом геофизик-обработчик руководствуется такими субъективными критериями как увеличение отношения сигнал/помеха, улучшение прослсживаемос-ти опорных отражающих горизонтов, повышение детальности записи и т. д. В результате на временном разрезе, как правило, удается выделить большое количество регулярных волн различной интенсивности. Однако природа большинства из этих выделенных волн остается неизвестной. Такой формализованный подход, без должного учета априорных и экспериментальных данных, не всегда позволяет получать временные разрезы, адекватно отражающие- геологическое строение осадочного чехла.
Приступая к интерпретации сейсмических разрезов, интерпретатор исходит из следующих общих допущений: регулярные оси синфазности, выделяемые на обработанных сейсмических разрезах, представляют собой отражения, полученные в результате перепадов акустической жесткости внутри осадочного чехла; эти перепады связаны с границами напластований, которые соответствуют геологическим структурам; особенности сейсмической записи (форма импульса, амплитуда и т. д.) связаны с геологическими характеристиками, т. е. с литологией и природой норовых флюидов (Ампилов, 2004). Исходя из этих общих допущений, интерпретатор рассматривает сейсмический разрез, как некоторое подобие «геологического обнажения», пытаясь придать геологический смысл любому изменению в форме записи сейсмического горизонта (высокоамплитудным аномалиям, фазовым изменениям сейсмической записи, разрывам в корреляции сейсмических горизонтов и т. д.). Однако такой подход оправдан только в том случае, если на этапе обработки, который предшествует интерпретации, были получены данные, которые во временной области действительно отражают геологические элементы и испытывают минимальное влияние помех. Как правило, полностью избавиться от помех при обработке не удастся. Их остаточное влияние будет неизбежно присутствовать на временных разрезах, и сопровождаться изменениями волновой картины. Если истинная природа таких изменений интерпретатору неизвестна, то это может привести к ошибочным выводам и, как следствие, неверному геологическому прогнозу.
Проиллюстрируем это на примере. На рисунке 1.7А представлен синтетический глубинный разрез, рассчитанный автором на основе физико-геологической модели (Рис 1.7Б), в которой, по возможности, учтены основные особенности строения реальной среды в пределах Лено-Ангарского плато (в том числе: рельеф местности; неоднородное строение верхней части разреза; тонкослоистость пород осадочного чехла; геологические структурные элементы разреза). Расчет волнового поля выполнен с помощью программы TESSERAL 2D (Tessera! Technologies Inc.) на основе упругого волнового уравнения, которое является самым полным инструментом исследования и создает наиболее близкую аппроксимацию к реальным условиям твердой среды, включая эффекты обмена и волны сдвига (поперечные).
Модельный сейсмический разрез характеризуется сложной волновой картиной. В интервале глубин 1700-2500 м, соответствующем солевому комплексу осадочного чехла, многочисленные прерывистые и хаотично ориентированные отражения создают иллюзию раздробленности геологических границ, хотя в самой модели они непрерывны и горизонтальны. Такое искажение реального строения I ЬЙ Отражение от продуктивног пласта
. Синтетический сейсмический глубинный разрез (А), рассчитанный на основе
физико-геологической модели (Б) среды на сейсмическом разрезе связано с влиянием регулярных волн-помех, в основном, поверхностных и многократных. Структурное положение кровли нотской свиты (mk) па модельном глубинном сейсмическом разрезе изменяется вдоль профиля от 2580 до 2650м (Рис. 1.7Б), в то время, как в самой физико-геологической модели данная литолого- страти графическая граница залегает горизонтально. Наличие на синтетическом разрезе ложных структур является следствием присутствия із верхней части модели локальных скоростных аномалий. Песчаный пласт-коллектор на глубинном сейсмическом разрезе представляет собой набор субгоризонтально ориентированных прерывистых отражений, которые меняют свою форму и амплитуду по латерали. Исходя из вышеизложенных общепринятых принципов геологической интерпретации сейсмических данных, можно предположить, что изменения динамических характеристик целевого отражения связаны с изменением литологии, толщины и/или петрофизических характеристик пласта. В действительности толщина пласта-коллектора, его гипсометрическое положение и петрофизические характеристики в модели не изменяются ни по вертикали, пи но горизонтали. Локальные амплитудные аномалии и трансформации формы записи, наблюдаемые на модельном разрезе, являются результатом наложения на полезный отраженный сигнал многократных волн-помех.
Сравнительный анализ волновых полей, полученных с различными источниками возбуждения
Наиболее полные сведения об особенностях формирования волнового поля и основных характеристиках волн позволяет получить метод вертикального сейсмического профилирования (ВСП) при котором наблюдения выполняются во вБутренних точках среды. ВСП, в отличие от наземной сейсморазведки, позволяет наблюдать сам процесс образования и распространения сейсмических волн в среде, дает возможность изучать их кинематические и динамические параметры (Гальперин, 1982, Krilov, 2003).
Сейсмические исследования по методике ВСП с целью изучения природы и основных характеристик волн, возбуждаемых различными источниками, были выполнены в одной из разведочных скважин расположенной в пределах Ангар о -Ленской площади на юге Сибирской платформы. В качестве источников возбуждения использовались: взрыв в скважине; электромагнитный импульсный источник «Енисей СЭМ-50»; вибрационный источник СВ-5-150М2А.
Возбуждение упругих колебаний производилось из трех пунктов возбуждения (ПВ1, ПВ2, ПВЗ), удаленных от устья каротируемой скважины соответственно на 56, 900 и 890м в различных азимутах. При возбуждении взрывом использовались заряды массой от 0.25 до 0.5кг (в зависимости от удаления пункта возбуждения), глубина взрывных скважин ]0-15м. При возбуждении импульсным источником «Енисей СЭМ-50» использовался один модуль, количество накапливаемых синфазных воздействий на пункте возбуждения - 4. При вибрационном способе возбуждения использовались две установки СВ-5-150М2А, количество накапливаемых синфазных воздействий на ПВ - 4, длительность записи составляла 13с при длительности свип-еигнала Юс, частота свип-сигиала 10-90Гд. Наблюдения на вертикальном профиле выполнялись с помощью телеметрического программно-аппаратур но го комплекса ГТС-ВСП-3-48 (совместная разработка ППП «ГеоТслеСистемы» и ФЕУНПГП «Ир куте кг ео физика»), обеспечивающего трехкомпонентнуго регистрацию волнового поля. Следует особо подчеркнуть, что при наблюдениях с различными источниками обеспечивались идентичные условия приема (наблюдения для трех различных источников выполнялись за один спуско-подъем скважинного зонда).
Возбуждение упругих сейсмических колебаний взрывными и невзрывными (импульсными и вибрационными) источниками основывается на одних и тех же физических принципах. Сейсмический источник порождает в среде зону деформированного состояния, что нарушает равновесие естественных внутренних сил. Упругая волна возникает, как инструмент восстановления равновесия и распространяется в виде фронта давления во всех направлениях от источника (Яновская, 1981). Однако механизм формирования упругих деформаций в грунте от взрыва в скважине и от электромагнитного импульсного источника «Енисей» и вибрационного источника на границе раздела земля-воздух принципиально различаются (Смирнов, 2003).
При взрывном способе возбуждения скорость детонации ВВ велика и составляет 6-7 км/с, следовательно, возбуждаемые сейсмические импульсы имеют очень крутой фронт по сравнению с невзрывными источниками возбуждения (Шериф. Гелдарт, 1987). Такая высокая концентрация энергии желательна с точки зрения анализа сейсмических волн, поскольку обеспечивает малую длительность импульса. Все спектральные составляющие сигнала вводятся в среду одновременно.
При возбуждении упругих колебаний источником «Енисей» импульс механической силы возникает за счет взаимодействия электромагнитных полей якоря и индуктора. Такая конструкция позволяет генерировать сейсмический импульс, длительность которого, как правило, существенно превышает длительность импульса полученного при взрыве в скважине. Все спектральные составляющие сигнала также как и при взрыве вводятся в среду одновременно (Смирнов, 2003).
Вибрационный источник возбуждает синусоидальные, частотно-модулированные сигналы продолжительностью превышающей длительность регистрируемых сейсмических колебаний. Спектральные составляющие сигнала вводятся в геологическую среду последовательно. Это обуславливает воздействие источника на породу, уже находящуюся в напряженном состоянии (Шериф, Гелдарт, 1987; Шнеерсон, 1998).
Данные ВСП позволяют объективно сравнить энергетические и спектральные характеристики волн-сигналов и волн-помех, возбуждаемых различными источниками. Каждый из рассматриваемых источников упругих колебаний целесообразно оценивать по показателям качества получаемого сейсмического материала. Под показателями качества понимается: амплитудный спектр и форма импульса возбуждаемой прямой продольной волны, дающей начало всему волновому процессу и в значительной мере определяющей структуру всего волнового поля; . интенсивность регистрируемых полезных волн;
Способы оптимизации методики полевых наблюдений
Качество получаемых сейсмических данных и успешное решение поставленных геологических задач в значительной мере определяется выбором правильной методики полевых наблюдений (Шериф, 1987; Игуменов, 1996; Кузнецов, Кычкин, 2003). Известно, что параметры полевых схем наблюдений должны определяться расчетным путем (Шериф, 1987; Теплицкий, 1977; Игуменов, 1996; Бондарев, Крылатков, 1998; Knapp, Steeples, 1986). Однако в реальности их выбор в значительной мере предопределен существующей аппаратурой (число каналов и сейсмоприемников, способы соединения кос и приемников, типы источников возбуждения и т- и.) и экономическими соображениями. Иногда такой подход может привести к выбору ошибочного методического решения среди возможных вариантов.
В качестве примера рассмотрим результаты сейсмических исследований выполненных на Чонско-ГТреображенской площади (центральная часть Непско-Ботуобипской антеклизы). Изменчивость верхней части разреза в этом районе очень велика. На поверхности залегают породы юрского, карбонового и кембрийского возраста. Юрские отложения укугутской свиты представлены увлажненными глинами, аргиллитами и алевролитами. Практика сейсмических исследований показала, что по своим физико-механическим характеристикам эти породы наиболее благоприятны для возбуждения упругих колебаний. Карбоновые отложения тушамской свиты, представлены аргиллитами, алевролитами, песчаниками и туфопесчаниками. Породы характеризуются повышенным поглощением сейсмической энергии, невысокой скоростью и благоприятны для формирования в них поверхностных волн. Кембрийские отложения верхоленской и литвинцевской свит, представлены аргиллитами, алевролитами, песчаниками и доломитами. Физико-механические характеристики этих литологичееких разностей в приповерхностной части разреза резко изменяются вдоль профиля в зависимости от рельефа местности, тектонической обстановки и пр. При возбуждении упругих колебаний взрывом из неглубоких скважин (менее 10-12м) в приповерхностном низкоскоростном слое формируются интенсивные поверхностные волны. Для ослабления поверхностной волны необходимо размещение заряда ВВ в нижележащем высокоскоростном пласте, что связано с бурением более глубоких (более 20м) взрывных скважин (Чернявский, 1971; Фуркалюк, Джапаридзе, 1986).
Исходя из результатов исследований, выполненных автором и изложенных в гл. 2, в подобных сейсмогеологических условиях для повышения качества полевых сейсмических данных следует предпринять следующие меры:
Для приема сейсмических колебаний использовать продольную группу приемников. Длина группы (при 50-ти метровом шаге между центрами групп приемников) должна быть 50м для подавления поверхностных волн в широком диапазоне кажущихся длин волн;
При невозможности бурения глубоких (не менее 20м) скважин взрывному источнику следует предпочесть вибрационный. Как показали экспериментальные исследования, при прочих равных условиях, интенсивность поверхностных волн, возбуждаемых вибратором, меньше, чем при возбуждении взрывом из неглубоких (менее Юм) скважин (Барышсв 2006).
На рисунке 4J представлены временные разрезы, полученные в пределах одного сейсмического профиля, но с разными методиками наблюдений. Временной разрез, на рисунке 4.1Б, получен с использованием неоптимальной методики наблюдений, поскольку взрывы из мелких скважин (8-10м) способствовали формированию интенсивных поверхностных волн, а точечные группы приемников (3 прибора в группе) не обеспечивали ослабление помех. Разрез на рисунке 4.1В получен по методике, которая, исходя из выводов сделанных в гл. 2, в данных сейсмогеологических условиях является более предпочтительной. Возбуждение упругих колебаний выполнялось вибратором, что способствовало снижению интенсивности возбуждаемых поверхностных воли по сравнению с взрывом, а прием осуществлялся группой из 11 приемников на базе 50м, что позволило существенно подавить регулярные помехи в широком диапазоне длин волн (см. раздел 2.3).
На участке профиля с неблагоприятными поверхностными условиями (0-9км), где на поверхности залегают породы тушамской, верхоленской и илгинской свит, информативность временных разрезов существенно различается. На разрезе с неоптимальной методикой полевых наблюдений (Рис. 4.1 Б) опорные отражающие горизонты в интервале времен 0-250мс не прослеживаются, а в интервале 250-4ООмс прослеживаются фрагментарно в виде неразрешенных низкочастотных импульсов. Такая форма записи создает иллюзию структурно-тектонической неоднородности среды по линии профиля, способствует формированию ошибочных представлений о геологической модели осадочного чехла. Временной разрез на рисунке 4.1В более адекватно отражает глубинное строение среды. Качество прослеживаемости и динамическая выразительность опорных отражающих горизонтов вдоль всего профиля и во всем временном интервале практически не изменяется.
Причина такого существенного различия информативности временных разрезов в качестве исходного материала. На рисунке 4.2 представлены полевые сейсмограммы ОПВ, полученные при использовании различных методик. При возбуждении взрывом и приеме точечной группой амплитуда поверхностных волн значительно превышает амплитуду отраженных волн. Кроме того, регулярные помехи с кажущейся длиной волны менее 1.00м испытывают зеркальное наложение (об этом свидетельствует появление на сейсмограммах осей синфазности с обратными наклонами). Отраженные волны прослеживаются только на локальных участках вне зон интерференции с поверхностными волнами. Уровень низкоскоростных помех на сейсмограммах ОПВ, полученных с вибрационным источником и продольной группой приемников, значительно ниже. Фактически на сейсмограммах прослеживаются только разрушенные остатки поверхностных волн. Опорные отражения уверенно прослеживаются практически во всем диапазоне времен и удалений.
