Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Новые технологии нефтегазопоисковой вибрационной сейсморазведки

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Новые технологии нефтегазопоисковой вибрационной сейсморазведки"

саратовский ордена Трудового Красного Знамени .Л- Государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

На правах рукописи В я л к о в Владилен Николаевич

Новые технологии нефтегазопоисковой вибрационной сейсморазведки

Специальность 04.00.12 - Геофизические методы поисков и разоедки местор>едений полезных ископаемых.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук

Саратов - 1990г.

/

Работа выполнена « АООТ •Запприкаспийгеофизика'

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук Гурьянов В. М.

доктор технических наук Шнсерсон М. Б.

доктор геолого-минералогических наук Бражникоо О. Г

Ведущая организация

Нижмеволжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики

Защита состоится апреля 1998г. в «4 часов на заседании Диссертационного Совета (Д.063.74.07 ) при Саратовской государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу; 410601 г. Саратов, Астраханская, 83, Госуниверситет, геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке госуниверситета. Автореферат разослан "...4....* марта 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного /^у^ ..

Совета Д 063.74.07. д. г.-м. н. * Луих^ Г.В.Кулёва

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Потребности нефтегазовой и рудной геологии в решении постоянно усложняющихся практических задач при поисках и разведке месторождений полезных ископаемы* предъявляют всё новые требования к используемым сейсмическим методам. Проблемы, связанные с картированием сложнопостроенных объектов, неструктурных ловушек углеводородов, прогнозом астрофизических характеристик горных пород, оконтуриванием рудных или кимберлитовых тел, являются двигателем научно-технического прогресса в сейсморазведке MOB в области методики и техники полевых работ. Главными направлениями развития при;этом становятся технико-методические приёмы, которые существенно повышают два самых важных параметра сейсмического метода: помехоустойчивость и разрешающую способность, определяющих её практические возможности при решении всего круга геологических задач. Разумеется, что самыми перспективными иэ них являются такие технологические решения, которые наряду с улучшением методических характеристик, заметно повышают технико-экономические и производственные показатели.

Целью работы является теоретическое и опытно-методическое обоснование технологий корреляционного способа вибросейсморазведки повышенной помехоустойчивости и разрешающей способности при использовании её в различных сейсмогеологических и природно-климатических условиях для эффективного решения нефтегазопоисковых задач.

Научная новизна защищаемых положений:

1. Изучен реальный динамический диапазон вибросейсморазведки с применением современных клпаратурно-технических средств широкополосного виброизлучения и регистрации отражённых волн.

2. Обоснована технология виброразаедки повышенной помехоустойчивости, заключающаяся в согласовании оптимальных параметров интерференционных систем и частотных характеристик свила в зависимости от конкретных поверхностных сейсмогеологических условий.

3. Разработаны основы и сконструированы элементы автоматизированной технологии полевых работ в наземной сейсморазведке, включающие в себя использование непрерывного виброисточника, созданного на базе санного типа вибратора (виброполоза), и механизированный способ перемещения сейсмоприёмников на основе транспортёров сейсмических линий.

4. Дано теоретическое обоснование критериев высокоразрешающей сейсморазведки при использовании импульсных и вибрационных источников:

- на стадии формирования упругих колебаний показаны условия приближения частотных характеристик реального источника к идеальному за ечёт минимизации тротилового эквивалента (взрывной источник), либо расширения спектра излучаемых частот до четырёх - пяти октав (виброисточник);

- на стадии регистрации отражённых волн учтены особенности амплитудно -частотных характеристик сейсмическогого канала и сформулированы требования к необходимому мгновенному динамическому диапазону сейсмостакции.

5.Разработана технология совмещения сейсмических методов (МОВ-ОГТ, МПВ) на основе использования некоррелированных свип-сигнапов, посылаемых из разных пунктов возбуждения одновременно, и поочерёдной последующей

О

корреляции виброграммы с одним из зондирующих сигналов, позволяющая более детально изучать толщу осадочных пород и рельгф кристалличоскогофумдамента.

Практическая ценность. 1. По результатам проведённых вибросейсмических исследований получены новые данные о геологическом строении земных недр, вывалены ранее неизвестные структурно-тектонические элементы, подготовлен к глубокому бурению целый ряд локаг.ьных объектов общей полезной площадью свыше 3000 кв.км, давших открытие более 10 месторждений нефти и газа е районах со сложными сейсмогеологмческими условиями, в которых другие мйтоди** сейсморазведки МОВ-ОГТ не решали поставленные задачи.

2. Внедрение разработанных автором научно обоснованных технологических приёмов в практику'региональных, поисковых и детальных исследований л Якутии заметно повысигю теологическую результативность вибросейсморэзведхи е ранее вовлеченных в разведку районах, а также расширило географию поиска структур за счет выхода с производственными работами в новые прежде недоступные стандартной технологии регионы, что способствовало решению крупной народнохозяйственной задачи по созданию в республике собственной топливно-энергетической базы.

3.Использование разработанных принципов создания полевых технологий виброразаедки с заданными свойствами по разрешающей способности и помехоустойчивости, в том числе с элеме:гтами автоматизации и механизации операций возбуждения колебаний и приёма отражённых волн, нашли широкое применение в различных производственных геофизических организациях при решении большого крута геологических задач, включающих в себй не толькс подготовку к бурению антиклинальных структур, но и надёжное картирование сложнопостроенных литолого-стратиграфических ловушек в зонах выклинивания или в контуре рифогенных образований, а также при прямых поисках скоплвний углеводородов путем обнаружения аномалий типа "залежь".

4. Для работ е Заполярной каменистой тундре, ранее малодоступной для взрывной сейсморазведки, сконструирован, изготовлен и промышленно освоеч санный вариант вибратора СВ-5-150, названный виброполозом, показавший высокие технико-методические и производственно-экономические свойства.

5. Научно-методические разработки и созданные технологии вибросейсмических работ явились в своё время основой научно-технической и производственной политики треста "Якутскгеофизика" в области совершенствования и развития сейсмических исследований на чефть и газ, что нашло отражение в решении Коллегии МГ РСФСР и приказе Министра геологии Ni 224 от 01.04.1937г., в которых на предприятие еозлигалигь "функции отраслевой базовой организации по совершенствованию технологии сайсморазазд-нных работ с северных условиях

на осноеч широкого использования.....вибросейсмических комппэксов CB-5-15Q.

устройсш для транспортировки сейсмических кос

Алпробацva работы. Основные положении работы докладыязямс* на различных Всесоюзный геофизических конференциях (Красичк^кЛОДО; Киев.1562). ссг,«щач.:я)< и сямиизра* о г г. Костроме (1976). Новосибирск« (1934}, Кокаидо <19b3¡, йкутске (1983,1987). Саратова (19R5). Международных симпозиумах {Москва, 1995); { Дрезден, 1S37); (¡Сиеа. 1991) и конференциях SCQ (Москзз, 1S32¡; (Хвостом, 1923) ít др.

По. теме диссссг.убп^хозано 25 работ.

Фактический материал я личный ехлад азтсра.

В основу диссертационной работы положены многочисленные тсорвтическкэ, научно-методические исследования и экспериментальные данные, пслучеииые, проанализированные и обобщённые евтсром за 20-латний период скздрэкмя вибросейсмического метода в эазличных районах страны. 8 разные годы сесеА геофизической деятельности airrop явля.'С« инициатором внедрения вибросейсморазведки а лракт. рсу лолев. * работ s таких геофизических предприятиях, как трест "Якутскгеофи;ика", Саратовская геофизическая экспедиция НВ НИИГТ, Якутская олытнс методическая экспедиция, трест "ЗапприкаспиЯгеофиэика*. в которых проводились обширные исследования по раработкв новых технологических приёмов полевых сейсмсразведочных работ, призванных эффективно решать разнообразные геологические задачи в сложных сейсмогеологических учсловиях.

Автор выражает глубокую благодарность специалистам-геофизикам указанных предприятий, совместно с которыми непосредственно участвовал а становлении вибросейсмического метода, которые не только разделяли концепции и идеи автора, но и оказывали неоценимую помощь в практической реализации новых методических и технологических разработок.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из Введения, семи глав: "Особенности, теоретические преимущества и ограничения еибрсразЕедхи", "Теоретическое обоснование технологии виброразведки повышенной помехоус-тойчнеости", "Разработка и внедрение автоматизированной технологии сейсморазведочных работ (АТСР)", "Обоснование критериев сысокоразрешзющей сейсморазведки", "Разработка технологии высокоразрешаощей еиброргэБедки", "Технология совмещения сейсмических методов", "Геологическая эффективность внедрения разработок" и Заключения общим объёмом 158 машинописных страниц, сопровождается 3 таблицами и рисунками. Библиография сключает 145 опубликованных отечественных и зарубежных наименований.

Содержание работы

Успешное решение сейсморазведкой многообразных геологических задач возможно при условии предоставления а распоряжение геофизиков надёжных методически* средств, гибко реагирующих на постоянно меняющиеся а пределах площади съёмки поверхностные и глубинные условия и позволяющих достаточно простыми и понятными способами дебиеаться желаемого результата. Среди прочих методических приёмов одним из наиболее перспективным для практической реализации яаляется метод Вибросейс, что обусловлено универсальностью способа при выборо и изменении энергетических и частотных характеристик есзбуждаемых и регистрируемых колебаний. Фактически вибросейсмсразеедка может считаться единственной сейсмической системой, в которой асе параметры являются действительно управляемыми, так как они могут быть расчитаны по формулам, заданы с немощью аппаратурно-техническкх средств, выдержаны во время полевого эксперимента и измерены (проконтролированы) как в ходе, так и по окончанию полевых работ.

В этой свяьи становится исключительно еа».ным опр";дчлыть роль кгуздэго параметра виброизлучения а Формирования характеристик полезного сигнала, установить степень их рлнгкиа kg помехоустойчивость и разрешающую способность метода, чтобы конструирсзать на практике требуемыч и зависимости от сейсмогеэлогически.-? условий и поставленной почеково-разездекней задачи технологические сеоРстса полазь« систем иабл»денкя.

Особенности, теоретические преимущества и ограничения вибросейсморазведки

Традиционная корреляционная модификация виброразведки развивалась главным образом на основе использования линейных частотно-модулированных сигналов (ЛЧМ), или свип • сигналов по американской терминологии, которые могут быть представлены в виде;

U(ti s AM соз [2lHf(t) + ] (1.1)

где A(t) • переменная во времени амплитуда сигнала; cpW - и ф - функции, определяющие частоту и фазу излучаемого сигнала. В свою очередь <p(t) для линейных функций можно записать:

' 9(t)~Ft+ut . ' <1.2)

где Fa • начальная частота управляющего сигнала, и - скорость изменения частоты во времени, определяемая граничными значениями диапазона излучения.

Характеристики таких длительных сигналов необходимо сравнивать с привычным,« для сейсморазведки импульсными воздействиями, чтобы находиться в рамках, общей теории распространения, регистрации и обработки сейсмических волн. В этой связи являются важными соответствия волновых составов импульсной и прокоррелированной сейсмоззписей, принципы временного разрешения зарегистрированных сейсмических волн и т.д.

Первый член в формуле (1.1) - A(t) - переменная во времени амплитуда сигнала, определяет энергетические параметры виброизлучения. Как и в случае с импульсным способом возбуждения волн, этот параметр может регулироваться мощностью виброустановок, их »'оличеством ( а таске количеством повторений сеансов излучения ). но дополнительно - временем "закачки" энергии в среду.

Таким образом, еиброразведка обладает гораздо большими теоретическими возможностями в управлении энергией возбуждаемых колебаний, нежели импульсные источники, что существенно при создании эффективных технико-методических приемов.

Сейсмический вибратор, используемый в качестве источника возбуждения продольных во1н создаёт колебания определённого частотного состава в заданный период времени, поэтому в рамках теории виброразведки следует говорить о характеристиках, передаваемых а среду длительных вибраций, отличающихся от известных импульсов Риккера, образуемых импульсными источниками. Первичная се йсмо запись в виброразведке- виброграмма представляет, собой сумму столь многих наложенных друг на друга посылаемых в среду и одновременно отражённых от границ раздела осадочных толщ сигналов, что выделить на ней полезные волны, а тем более оуществить прослеживание годографов отражённых волн без предварительной обработки совершенно невозможно.

, Частотный спектр импульса Риккера ограничивается поглощающими свойствами геологических пород, аппаратуоно-техническими средствами регистрации и обрабатывающими фильтрами. Для анализа частотного содержания волн в вибросейсморазредке, нужно предварительно так представить каждую отдельную длительную трассу виброграммы, чтобы все продолжительные сейсмические колебания были сжаты в волну, подобную импульсу Риккера. В теории выделения и обработки сложных сигналов такое сжатие достигается процедурой корреляции сигналов на выходе системы с эталонным входным сигналом. В вибросейсморазведке ото будет корреляция каждой отдельной

С

длительной сейсмической трассы с заданным сйипом.

В общем случав корреляция - это измерение Подобия между двумя функциями. Для дискретных значений, с которыми bheptipyat цифровая сейсмостанция, функция автокорреляции в нормализованном ОИДО определяется по формуле:

S ш m+t; '

Фи(т)=* № ™*,.«пгг-..■■... (1.3)

Е F?(k) k-ы

Корреляций в методе Вибросейс означает измерение степени подобия (сходства) между свипом и сейсмической трассой, и чтобы выполнить процедуру корреляции, нужно просуммировать произведения всех'дискретных значений двух функций. Эти суммы произведений будут представлять значения новой функции -функции взаимной корреляции, вид которой определит форму сейсмической волны. Подобие зарегистрированных сигналов заданному свипу лежит в основе корреляционного преобразования, применяемого в методе Вибросейс для сжатия длительных сигналов й Выделения сейсмических волн в импульсном виде из первоначальной записи.

Отсюда следуют выводы, исключительно важные для конструирования эффективных твхнологических процессов:

- коррелированные вибросейсмические записи теоретически содержат только те частоты, которые входили в частотный диапазон заданного свипа;

- любые обнаруженные на коррелированной сейсмозаписи волны с частотным содержанием, отличным от частотного диапазона свипа - есть посторонние колебания, ничего общего не имеющие с полезными сигналами. ■

Оценку пригодности полученных в результате взаимной корреляции импульсов и сравнение их с импульсами Риккера можно провести на основе рассмотрения функции автокорреляции ( ФАК ). возникающей при корреляции одной и той же функции самой с собой. Функция автокорреляции свипа даст'импульс, известный специалистам как импульс Клаудера. Все амплитудно-частотные характеристики виброра~ведки, её свойства, методические преимущества и ограничения тем или иным образом связаны с особенностями импульса Клаудера, поэтому в определённом смысле можно утверждать, что управление параметрами в методе Вибросейс есть процесс формирований импульса Клаудера с желательными свойствами.

В общем виде ФАК линейной функции применительно к ЛНМ-сигналам определяется по известной формуле :

nbF( Г- Т )

sin

Т &F(T-1)

Г (1 ) = ■ " cos2n [Fs + ] (1.4)

KAF JLZÍ. 2T

при этом, если Г » t , то выражение (1.4) запишется в более простом и удобном для анализа ФАК видз:

5/л пд?

г (х) = ■ ~ содгт; Гер. (1.5)

«ДЯ1

где дГ • частотный диапазон, Г - время излучения, и Рср - начальная и средняя частоты свила соответственно. Как следует из приведённых выражений ( 1.4 ) и ( 1.5 ), форма импульса Клаудера есть функция полосы частот

автокорреляционной функции. В области нулевого значения аргумента Т импупьс Клаудера принимает наибольшие значения, образуя главный максимум автокорреляционной функции, за которым следуют вторичные или побочные максимумы, а ширина области первичного максимума определяется средней частотой ЛЧМ-сигнала: чем они больше, тем уже область центрального максимума. В то же время, амплитуды главного и побочных максимумов зависят от ширины полосы частот свила А Р. При этом отношение уровня центрального максимума к побочным приобретает такое значение, что реультат корреляции можно рассматривать именно как импульс, когда частотный диапапазон свипа составляет не менее двух октав.

Итак, частотный состаа импульса Клаудера в вмбро разведка ограничен теми частотами, которые являются общими как для сейсмической трассы данных, так и для используемого свипа. Это означает, что по своей сути процесс корреляции виброграммы со свипом является фильтрацией первичных зарегистрированных копебаний. в которой ссип выступает в качестве оператора фильтра. Поэтому частотное содержание коррелограммы полностью определено диапазоном посланного в землю зондирующего сигнала, что имеет принципиальное значение в фоомировании полевой системы требуемой помехоустойчивости.

Так как результатом корреляционного сжатия длительных сейсмических . сигналов являете» симметричный импульс, содержащий первичный и сторонние максимумы, то разрешающая способность вибросейсморазведки напрямую связана с характеристиками импульс*) Клаудера.

Предельная разрешающая способность характеризуется так называемой ближней областью импульса Клаудера, внутри которой сосредоточено около 90% энергии ФАК и которая заключена в полосе временных сдвигов:

з.э

- ----< * <----(1.7)

г&р гдр

Продельный динамический диапазон определяется дальней областью импульса Клаудера, т. е. той областью значений ФАК, которая находится за пределами значений

3

Х>--(1.8)

Из приведённых выше свойств функций автокорреляции следует, что величина (ширина) и ближней и дальней областей импульса Клаудера являются функцией частотного диапазона соипа: чом шире частотный диапазон излучения, тем меньше указанные области, а сам импульс имеет более компактный вид при уменьшенном уровне корреляционных шумов в дальней области.

Следовательно, меняя частотный диапазон свип-сиг нала можно управлять частотным содержанием и формойимпульса Клаудера, то есть разрешающей

б

способностью метода Вибросгйс.

При переходе к динамической рззрошсниоети, связываемой некотсрыгм авторами с понятием дингмичасхсго диггшонз вибрасейсморазЕодкм, требуется учитыеать компактность как ближней области импульса, так и уровень корреляционных шумсз о дольной его части. Литературные источники приводят результаты исследований синтетических и реальных коррелограмми отдельных автокорреляционных функций ЛЧМ-сигналов, из которых следует, что П!.чдольмый средний динамический диапазон зибросейсморзззедки составляет 40-70 дБ и он примерно а 2-3 раза меньше, чем во езрызной сейсморазведке. Объясняют это т~м, что характер применяемых в ВСР сигналов, условий их возбуждения и специфика шумов накладывают принципиальные ограничения на качество получаемой информации ( с сравнении со взрывной сейсморазведкой ) прежде acero по разрешающей способности и динамическому диапазону регистрации лолозиых сигналов.

Чтобы проверить последнее утверждение, азтор провёл измерения реального динамического диапазона ВСМ, используя сейсмостанцию I/O System Two, ».ей мгновенный динамический диапазон равен 120д5, и виброизлучение нелинейного логарифмического зондирующего сигнала в частотном диапазоне от 10 до 125Гц. Оценка полненных результатов была произведена по спектрам отражённых волн, расчитаннмк ео временном окне регистрации 1,1 - 1,5с, соответствующему уровню прослежиияния целевых горизонтов, Анализ спектров показал, что ео всем диапазоне заданных частот присутствуют полезные сигналы и их амплитуды убывают с ростом частоты не более, чем на 20-30дБ. Уровень шумоо за пределами частотного диапазона виброизлучения составляет а среднем 30д5 и он несколько выше з низкочастотной области, так как. видимо, спектр внешних шумов, регистрируемых станцией, смещён а сторону низкочастотных колебаний. Значительная часть динамического диапазона сейсмостзнции свободна для записи сейсмических сигналов, т.е. реальный динамический диапазон вибросейсоразведки при определённых условиях может достигать 90дБ.

О чём можно судить по приведённым фактическим данным? Во-первых о том, что миболее яажмые заключения о свойствах и особенностях вибросигналов в области достижения высокого разрешения, необходимо депать на основе изучения максимально широкополосных колебаний с достаточно аысокой средней частотой. Действительно, следуя известному критерию Рэлея при определении предела разрешения двух колебаний, когда дпя прямоугольного ст.ктра частот разрушенность зквисалентна ширине импульез длительностью 2/3Ftí, где Fe - верхняя граничная частота, нужно стремиться к узеличению доли высоких частот в регистрируемых колебаниях.

Е»о-вторых, при болм внимательном рассмотрении некоторых опубликованных выводов часто приходится сталкиваться с явлением, когда на результаты исследований заметно повлияли параметры применённых аппаратурно-техничсских средств, а том Чйсле динамический диапазон регистратора, устойчивая работа виброизлучзтелей и т.п.

Таким образом, называемые иногда ограничения реального динамического диапазона вибросейсморазпедки есть результат ограничений возможностей исследователей в использовании современного геофизического оборудований при выполнении виброизлучений и измерении характеристик отражённых волн, а не следствие теоретических ограничений метода.

Теоретическое обоснование технологии саСрорзаоедк* повышенной помехоустойчивости

Разработка надёжных средств выделения полезных сигналов на фоне помех всегда являлась основной задачей сейсморазведки MOB. а о случае применения поверхностных источников возбуждения она становится главенствующей. Характер волнового поля, генерируемого поверхностным источником, определяется тем обстоятельством, что сейсмический источник располагается на границе двух сред: земля-воздух. Для такой модели С.Я.Коган установила следующее распределение сейсмической энергии:

£,>- + Ер . (2.1)

где £| «полная енергия, передаваемая среде сейсмическим источником, a Êf ,£ä и Ер • энергия, ушедшая на образование поверхностных, поперечных и продольных волн соответственно. Причём доля Ег = 68%, £а = 25% и Ер*> 7%. Приведённые данные свидетельствуют о неблагоприятном распределении сейсмической энергии в случае применения поверхностного источника возбуждения колебаний, основная часть энергии которого расходуется на образование волн-помех, которые всегда присутствуют в некоторой области регистрации волнового поля.

Многочисленными исследованиями состава волновых сейсмических полей доказано, что преобладающими в большинстве случаев являются два типа помех: непосредственно поверхностные (в основном содержа идее волны Рэлея) и так называемые "волноводные".которые можно рассматривать как рееерберационные и многократные волны, распространяющиеся в верхних приповерхностных слоях с резкими отражающими границами и проявляющиеся на закритических удалениях. Общим для отих помех является то, что направление распространения и тех и других волн преимущественно горизонтальное (радиальное по отношению к источнику), и что оба типа помех содержат высокоамплитудные вертикальные компоненты движения частиц земной поверхности, регистрируемые сейсмо-г.риемниками. Фазовая скорость распространения поверхностных волн является функцией коэффициентов упругости в породах приповерхностных слоев. При обычных значениях физичесхих констант упругости (например, коэффициент Пуассона равен 0,25) скорость распространения поверхностных волн примерно равна 1/2 скорости продольных волн, распространяющихся в тех же самых слоях. Поскольку диапазон скоростей продольных волн а горных породах колеблется от 125 м/с • для лёссовых отложений, до 6000 м/с - для гранитов, то диапазон скоростей поверхностных волн может ожидаться от 60 до 3000 м/с.

Если ВЧР состоит из нескольких горизонтов, в которых наблюдаются различия в скоростях распространения продольных волн, то и волны-помехи будут распространяться в таких породах с разными скоростями, и их.будет столько, сколько горизонтов слагают зону малых скоростей.

В общем случае все типы волн-помех регулярны по отношению к радиальным лучам, распространения их от единой точки - пункта возбуждения колебаний. Это означает, что способы подавления описанных помех должны основываться к» принципах разделения не "сигнал"-"помеха*, а "полезный регулярный сигнал* • "нежелательный регулярный сигнал".

В сейсморазведке MOB помехоустойчивость системы оценивается по её реакции на два класса помех: сучайные и регулярные. Первые проявляются как

мккросейсмы, промышленные помехи или другие внешние влияния и ослабляются за счёт статистического эффекта группирования источников и приёмников. Для полной полевой системы помехоустойчивость вибросейсморазведки к случайным помехам Йисх должна расчитываться по следующей формула:

ЫАа/йГПГГ -:-- (2.2)

где N - количество группируемых вибраторов, А0 - амплитуда отражённой волны, дГ - частотный диапазон виброизлучения, Т - время излучения энергии, л -количество еейсмоприёмников в группе, Р * количество накоплений в пределах

одного пункта возбуждения колебаний, Оп - средний квадратический уровень помех на выходе одного сейсмоприёмника. Важным в установленной зависимости является то,что для подавления случайных волн-помех наиболее эффективно группирование мощных вибраторов, так как отношение амплитуды полезного сигнала к амплитудам случайных помех растёт прямо пропорционально числу группируемых установок К и мощности единичного вибратора Ао, тогда как другие параметры и элементы влияют пропорционально корню квадратному из выбранных величин.

Выбор параметров группирования виброизлучателей, удовлетворяющих условию уверенного подавления второго класса помех - регулярных волн, заключается в расчёте и строгом согласовании между собой таких характеристик и параметров, как начальная частота свипа, база группы вибраторов и расстояние перемещения после единичного сеанса. Для ВСМ такой расчёт равносилен конструированию каскада частотных фильтров, которые, в случае правильного подбора и оптимального согласования между собой всех составляющих звеньев, будут иметь результирующую характеристику обобщённого фильтра, действующего как полосовой заградительный фильтр по отношению к горизонтально распространяющимся регулярным поверхностным волнзм-помехам и в качестве полосового пропускающего фильтра верхних частот для отражённых волн.

В методе Вибросейс, как и в любой линейной системе, для результирующей частотной характеристики в^а) имеем:

3/<а) = вр (а) в„ (а) в, и) 5, (ч) (2.3)

где Эд (и)- частотная характеристика сейсмоприёмника, (а) - частотная характеристика группы приборов, (а) - частотная характеристика группы вибраторов, 5г(и) - частотный диапазон свипа.

Согласование указанных в формула четырёх каскадов фильтров между собой, а таюке с частотными и скоростными значениями помех оптимизирует все элементы сейсморегистрирующего канала и только а атом случав обеспечивает высокую помехоустойчивость. Когда фильтры в каскаде выбраны правильно и их свойства тесно взаимоувязаны, то достигается минимальное искажение полезного сигнала при максимально возможном ослаблении регулярных помех.

Расчет параметров фильтроя и в ¿и) - групп еейсмоприёмников и вибраторов, как наиболее важных элементов каскада полевых интерференционных систем, полностью базируется на классических положениях теории антенн и должен рассматриваться а свете её основных выводов и заключений.

□ пределах главного максимума антенны выполняется условие : £.> 1.2к, где

I - длима антенны,X • длина волны излучения.

Из этой особенности антенн следует очень важный вывод, определяющий их направленные свойства а зависимости от длины (базы группы в сейсморазведке): - антенна (группа) оказывает воздействие на те волны, которые распространяются вдоль её длины, и чьи длины волн меньше базы группы по крайней мере в 1,2 раза возникает естественный вопрос о том. какие длины волн следует принимать в расчёт, чтобы правильно сконструировать антенны. Как и в радиосвязи, в вибросейсмическом методе длина волны X является функцией скорости V и частоты Р, только здесь необходимо говорить о диапазоне длин волн, заключённом между Аы/Л = и кмах = гдеи Ре - граничные частоты виброизлучения.

Нечменее важным для практических целей обстоятельством, также вытекающим из теории антенн, является правило синэргетического согласования между собой не только приёмных и передающих антенн, но и согласование их с характеристиками приёме - передающих устройств. Это выззано тем, что любая волна-помеха, распространяющаяся с одной и той же скоростью, обладает обычно широким частотным диапазоном и,"'следовательно,состоит из серии коротковолновых, средневолновых и длинноволновых колебаний. Поэтому для помехи с V = Со/к< существует множество значений А, поскольку Х" -\/'/Р, а Р=Уаг.

Чтобы ВСЕ частотные компоненты помех от 0 до Рмакс. были уверенно ослаблены группированием необходимо с помощью интерференционных систем и здекватных фильтров высоких частот создавать результирующий фильтр, выпол-' ющий роль заградительного для волн-помех и полосового пропускающзго - для отражённых воли. В сочетании с другими приёмами, принцип частотного согласования всех действующих в ссйсмическом канале фильтров логически объединяет все параметры в технологии вибросейсморазведки высокой помехоустойчивости. Теоретически, такое согласование параметров достигается установлением значения начальной частоты свипа, равного граничному значению (точка О) между полосами гашения и пропускания регулярных волн-помех на частотных характеристиках интерференционных систем.

Используя принцип согласования характеристик всех элементов, действующих в вибросейсмическом канале, можно записать общее уравнение связи параметров в виброразведке, названное автором уравнением помехоустойчивости полевой вибросейсмической системы:

ЗУ'тах ' ^'гЫп

-_ . - . 8(Ы-1) «О, (2.4)

где Утах и 1Лт„, - максимальная и минимальная кажущиеся скорости регулярных волн-помех, Ря - начальная частота свипа. Я - расстояние между вибраторами и N • голичвет-.о вибрсустановок. Уравнение (2.4) можно преобразовать к виду:

+ 0.4^

Э = —-----—, (2.5)

показывающему, что достаточно знать минимальную и максимальную кажущиеся скорости преобладающих на площади проектируемых работ поверхностных волн-помех, чтобы рассчитать по предложенной методике все параметры помехоустойчивого виброизлучения для имеющегося числа вибраторов.

разработка и внедрение аатоматмящ; званной технология тг.зпых сейсмороэеедочпих работ (АТСР)

Применение сейсморазведки для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых являете« народнохозяйственным (коммерческим) предприятием, поэтому в принггки технологических решений вопросы экономики играют далеко не последнюю роль. Экономическая эффективность проводимых сейсмических исследований определяется организационно-техническими особенностями выбранной технологии, устанавливающими уровень материальных и трудовых затрат, производительность полевых работ, степень воздействия на здоровье работающих в полевых условиях людей и окружающую среду и т. п. Таким обрезом, повышение технико-экономических показателей сейсморазведки является повседневной насущной задачей, успешное решение которой не менее ценно, чем геологическая результативность работ.

Главным технологическим недостатком стандартной методики наземных сейсморазведочных работ является использование, как поавило, значительного количества сейсмоприёмникоа (свыше 3000), которые трудно установить в разных частях профиля, обеспечивая надёжность, а также идентичность контакта прибор-грунт. Кроме того, нацеленность полевого группирования на лучшее прослеживание годографов волн, отражённых от границ в нижних интервалах осадочных пород, приводит к потере достоверных данных о строении земных толщ, залегающих на относительно мальга глубинах. Что касается непосредственно выполнения операций по возбуждению сейсмических волн, то а виброразведкэ основное непроизводительное время также связано с перемещением виброустановок в процессе отработки профилей. Следовательно, самым слабым местом в традиционной технологии МОВ-ОГТ и одновременно ой главным недостатком являются естественные операции по перемещению как источников возбуждения, так и сейсмоприёмникоа в ходе выполнения работ.

Исследование производственных особенностей каждого отдельного технологического звена в сухопутной аиброрзззедкв позволило ие толы» подробно разобрать влияние всех существующих природных и организационно- технических факторов на гаолого-эконсмическую эффективность сейсморазведки, ко и определить пути устранения основных перечисленных недостатков.

Известно, что преимущественными технико-экономическими показателями з сравнении с наземной сейсморазведкой обладает морская. В первую очередь это связано с главным и принципиальным технологическим отличиам последней, заключающимся в производство возбуждения сейсмических еолн и регистрации отражённых сигналов в процессе непрерывного Движения сейсмического корабля, транспортирующего специальные плавсредства с размещёнными на них ' устройствами возбуждения и приёма колебаний.

Такг.м образом, главной задачей в формировании эффективной наземной технологии пибросейсморазведки является разработка и использование таких аппаратурно-технических средств, которые значительно снижают затраты на перя>«*щенис технологического оборудования в процессе выполнения полевых работ, а в идеальном случае позволяют производить их без длительных остановок или полностью на ходу, хзк зто и происходит в морской сейсморазеэдке.

То;чком к конструированию новой модификации сейсмического екбратора послужила практическая ситуация, возникшая о хода внедрения енброраззедки □ Якутском Заполярье, где серийно выпускаемо вибраторы СЗ-5-150 показали

полную неприспособленность к работе 8 ГунАОбЬыХ ^г.абкйк.

Решение проблемы было найдено о соэДанИи оригиналиной конструкции саннс.-о образца сейсмовибратора, в котором рабочий передающий энергию колебаний орган совмещён с транспортной основой установки, тем более, что сведения о принципиальной технической возможности конструирования подобного виброизлучстеля появились в ряде публикаций.

Если полозья металлически* саней, служащих распространённой зимней транспортной базой большинства технических средств, превратить в рабочий орган вибратора, то передача в грунт энергии вибраций будет осуществляться надёжней, нежели стандартной опорной плитой серийной виброустановки, так как контакт с земной поверхностью лучше у саней, чем у плиты.

При расчёте конструкции санного варианта вибратора были приняты во внимание следующие соображения:

• масса всей установки должна быть близка к серийной, смонтированной на автомаиине УРАЛ (реальный вес составил 8 тонн);

■ жёсткость конструкции должна исключать любые поломки при динамических нагрузках;

• удельное давление на грунт должно строго соответствовать заводскому варианту с опорной плитой, т.е. равняться 0,9 кг/см.

Общая масса виброполоза, состоящего из металлических саней весом около 2 тн и самой виброустановкн с кузовом утепления массой 6 тн, определилось необходимостью сохранения паспортного значения статического давления вибратора СВ-5-150, равное 80хН. Жесткость конструкции достигалась применением специальных металлических профилей и укреплением различных частей саисй дополнительными сварочными соединениями, Материалом для полозьев саней послужили бурильные трубы УБТ диаметром 13 дюймов. Длина санного полоза выбиралась с таким расчётом.чтобы обеспечить удельное давление на гручт в 0.9 кг/см. Подбор всех параметров конструкции вибрэполоза Осществляпся экспериментально.

Основные технические достоинства виброполоза заключаются в: • упрощении всей конструкции установки за счёт устранения вспомогательного механического и гидравлического оборудования;

- повышении технической надёжности и, следовательно, коэффициента использования вибраторов в полевой период;

- сокращении затрат на ремонт и техническое обслуживание установок;

- повышении производительности полевых работ.

- возможности работать как на ровных участках, так и на довольно крутых склонах, гдо исключается установка серийных вибраторов с плитой.

Так как выпускаемые заводом серийные вибратооы СВ-5-150 плохо приспособлены к работе ы арктических условиях, то параллельно с изготовлением опытного образца виброполояа совместно с сотрудниками Института физико-технических проблем Север., Якутского филиала СО АН СССР Проводилась значительная работа по модернизации некоторых узлов самой виброустановки, приспосабливая ее к климатическим условиям эксплуатации в зимний период еремени при низки* отрицательных температурах.

Реконструкции подвергались все части гидросистемы вибратора, содержащие уплотнители из резино-технических изделий. В итоге указанного творческого содружества были усовершенствованы многие механические и гираалические блоки серийного вибратора, установка которых взамен заводских преобразовывало

Обычный вибратор в арктический, а в тресте "Екутскгвофизика излажен выпуск новых уплотнителей и манжвтодержатэлзй из масло-морозостойких материалов, которыми в последствии смзбжались и другие геофизические организации. Модернизированные описанным образом вибраторы СВ-5-150 надёжно работали при температуре окружающего воздуха -50 - 55 Ц.

Первоначально, чтобы выявить особенности виброизлучения ЛНМ-сигналов изменённым (значительно удлинённым по сравнению с прямоугольной плитой заводского образца) органом передачи сейсмической энергии в среду, были выполнены обширные специальные лабораторные исследования, включающие в себя замеры колебаний и их амлитудно-частотных характеристик в различных частях и точках санного полоза с помощью расставленных на санях по всей длине через каждый метр сейсмоприёмников. Сигналы с датчиков записывались в полном масштабе по принципу тестирования вибраторов на идентичность сейсмостанцией "Прогресс" и анализировались на ВЦ параллельно с эталонными управлящими сигналами, которые менялись с дискретностью в 1Гц внутри общего частотного диапазона от 10 до 100Гц.

Возбуждение пилот-сигналов осуществлялось как в монохроматическом режиме, так и заданием двух-октавных прямых и обратных свипов. Многочисленные замеры позволили выявить следующие закономерности в возбуждении ЛЧМ-сигналов созданным санным типом вибратора СВ-5-150:

1) значительные разбросы по фазам наблюдаются у сигналов, содержащих низкие от 10 до 20Гц частоты (в этом же частотном диапазоне сильно искажается форма колебаний вследствие наложения вторых гармоник):

2) нелинейные искажения сигналов в низкочастотной области виброизлучений не зависят от вида развёртки и проявляются а равной мере и для моносигиалоэ, и для разных свипов, т.е. являются свойством конкретной модели;

3) все исследованные сигналы идентичны в диапазоне частот от 20 до 90Гц и одинаковы от всех расстиаленных на полозьях саней сейсмоприёмников, заметных фазовых или частотных искажений не обнаружено;

4) отмечается падение амплитуд сигналов на частотах свыше 90Гц. в связи с че\; не имеег смысла задавать ЛЧМ-си'гналы"с частотами, превышающими данный предел: так как подобное явление характерно и для серийных вибраторов СВ-5-150, то очевидна его связь с техническими особенностями самих установок;

Положительные результаты лабораторных испытаний группы виброполозов по передаче а среду зондирующих сигналов позволили приступить к полевым экспериментам с целью выявления технико-методических возможностей новой конструкции: структуры возбуждаемых волновых полей, соотношения сигнал/помеха в различных поверхностных условиях, устойчивость виброизлучений к перемещениям виброполозов и т.п.

Теормически непрерывный сейсмический источник обладает повышенными направленными свойствами,^к как острота направленности излучения а дальней прожекторной зоне (примерно на глубине 2000м при длине линейного источника порядка 100м) а 1,5 - 2 разь выше, чем у дискретного. Отличия а направленных свойствах возникают из-за того, что скорость распространения фронта волны детонации вдоль непрерывного источника типа линии детонирующего шнура, которая приближается к 10000м/с, сопоставима с кажущимися скоростями отражённых волн. Виброполоз во время каждого сеанса излучения движется со скоростью 1-2 м/с, то есть несравненно медленнее, чом распространяется детонационная волна по шнуру, или сейсмические волны. Поэтому направленные свойства непрерывного вибрационного источника егтолнэ правомерно оценивать по

тем же правилам, как и для дискретных источнккоа.

На первом этапе были измены волновые картины при использовании виброполозов 6 статическом, динамическом и непрерывно*» режимах работы, чтобы установить основные закономерности е характере регистрируемых волновых полей и определить преимущества и ограничения каждого из возможных способов.

в 1986г. в Якутском Заполярье на Усть-Оленёкской площади были выполнены первые в истории применения виброполозов опытно-методические работы л о оптимизации параметров группирования санных вибраторов.

Первоначально зыбиралась начальная база группы виброполозов. Для получения сравнительных количественных оценок изучались спектры мощности полезного сигнала и помех во временном окне регистрации волн 0,4-1,0 с. Сопоставлялись длины Ls. равные 0, 20, 40. 60. вО м 100м. Значения Ас/Ал составили 0.1; 0.9; 1.0; 0,8; 0.2 и 0,1, соответственно. Оптимальной была признана величина базы группы в 40м.

Следующим этапом исследований явилось сравнение качества записей при использовании статического, динамического и непрерывного режимов работы еиброполозов во время сеанса вибропосылок с выбранной начальной базой группирования. Анализ полевых сейсмограмм показал, что повсеместно заметно более уверенное прослеживание опорных для рзйона исследования целевых горизонтов в случае применения непрерывного режима работы виброполозов. Посчитанные значения АС/АП для временного окна прослеживания отражений на уровне 1.0 - 1,2 состашли 0,1-0,3 для статического режима и 0,7-1,4 - для динамического. Такое же сравнение качества сейсмограмм при работе виброполозов в непрерывном движении показало, что помехоустойчивость увеличилась ещё в 1.2-1.4 раза.

Проведённые исследования по разработке, конструированию, а затем и экспериментально - промышленному испытанию нового непрерывного источника позволили сделать следующие принципиальные для дальнейшего совершенствования вибросейсморазведки выводы:

• виброполозы расширяют возможности в выборе способов группирования и режимов работы; при этом стагитичсский режим следует применять в районах с невысоким уровнем регулярных вьг.н-помех, динамический- в сложных условиях; а непрерывный - для достижения максимально возможной помехоустойчивости; - налила вибрспопсзоа создаёт основу для создания нового типа наземной сейсморазведки, характеризующейся непрерывным движением всего полевого аппарагурно-технического комплекса а процессе возбуждения и регистрации сейсмических воли (аналога морской сейсморазведки).

Известны сложности применения систем многократного профилирования с использованием массового группированием сейсмоприёмкиков, при котором требуется большое количество полового регистрирующего оборудования, занимающего при конвейерном способе работ до 10км сейсмического профиля. Качественная устанська, а затем проверка

(тестирование с заменой непригодных) Нескольких тысяч сейсмоприёмников оказывается не простой задачей, которая дополнительно осложняется, если работы выполняются в зимнее время года. В ограниченных пространственных условиях расчищенного бульдозером профиля (часто прорубленной в лесу просеки) с наличием высоких снежных отвалов по обеим сторонам его сторонам трудно обеспечить и надёжность контакта сейсмоприёмников с земной поверхностью и его

строго вертикальное положение. Поэтому смотото-раамотег^о операции являются малопроизводительными, выполняются вручную, как правило, неквалифицированным персоналом а некомфортных условия* ij'ho ¡этим причинам не гарантируют высокого качества приёма сейсмических адлн.

В ряде геофизических организаций бывшей Глаатюмекыгерлогии в разные годы с переменным успехом усилиями Ю. П. Бсвзеико, Б. М. Козака и других геофизиков при выполнении сейсмических исследований MOB предпринимались неоднократные попытки с цйлыо устранений указанных недостатков стандартной расстановки сейсмоприёмнихоз применить сухопутиыо боны, сконструированные в местных условиях из различных подручных материалов.

Проанализировав конструктивные достоинства и недостатки известных к началу постановки описываемых исследований разработок сухопутных бонов, автор предложил для экспериментального опробования два новых вида транспортируемых приёмных сейсмических линий, названных ТСП, главной отличительной особенностью которых было применение специально сконструированных модулей.

Базовые модули представляют собой разъёмные с продольными пазамй полозья, изготовленные из прочных пород деревьев и скреплйниыэ попарно металлическими рамками. Образованные лёгкие санки (длиной Зм и шириной 2,4м) соединяются по 5 штук в отдельные разъёмные 25-метробые сеции. В продольных пазах полозьев саней пропускаются и зажимаются креплениями буксировочные троса. Приборный блок свободно подвязывается к единичному базовому транспортному модулю и скользит при движению по профилю между полозьями саней. В каждый приборный блок жёстко вмонтируются 2 -4 сейсмопрнймника, в зависимости от выбранного вида группирования. Через специальные разъёмы сейсмоприёмчики соединяются с сейсмическим кабелем. Вся конструкция» еео которой не превышает 300 - 400кг, крепится непосредственно х кузову станции и перемещается на величину >эрывного интервала после каждого цикла записи,

В полевом сезоне 1986-1987 г.г. нз Согджерской площади были выполнены первые полевые опытно-методические работы по исследованию. Возможностей. применения транспортёра сейсмических приёмников ТСП-1 в работах МОГТ о применением взрывного способа возбуждения упругих колебаний 100*мотровыми линиями детонирующего шнура с добавлением через каждые 5м 400-граммоаых тротиловых шашек. Оценка эффективности приёма отражённых волн новым устройстсом производилась путём сопоставления временных разрезов МОГТ-12, полученных при сравнительной поочерёдной отработке одного и Того же профиля о использованием стандартной сейсмокосы и ТСП-1.

Первые положительные результаты опытно-методического опробования описанной модели транспортёра сейсмических приёмников позволили внедрить ТСП-1 а производственную практику при выполнении сейсмо раз водочных работ на ' Сюгджерской площади, расположенной в пределах Мирнинского свода Непско-Ботуобинской антехлиэы. Многолетняя последующая эксплуатация ТСП-1 полностью подтвердила правильность я эффективность выбранного направления научно-технического преобразования геофизического производства, потому что позволила достичь положительных методических и технико-экономических показателей следующего характера:

- повысилось качество первичных данных за счёт более надёжного контакта приборов с дневной поверхностью в различных поверхностных условиях сейсмического профиля (рыхлый снег, жёсткий наст, каменистая поверхность.

припорошенный лёд и 1.П.);

- повысилась на 30% производительность полевых сейсморазвэдочных работ, а сменная выработка достигла 10 пос. км;

. численность сейсмического отряда, занятого смоточно-размоточаыми операциями, сократилась на 10-12 человек, так как для обслуживания ТСП-1 в поле оказалось достаточно 3-5 человек о зависимости от категории сложности района работ;

- расход сейсмопровода уменьшился в 4раза, а сейсмоприёмникоа в 2 раза по сравнению с ранее примятыми нормами;

- высвободилось 'г. единицы смоточной техники, а за счёт сокращения общей численности сейсмоотрйда уменьшился и тракторный пзрк, занятый перемещением жилого полевого комплекса, что в свою очередь привело к экономии примерно на 20% горюче-смазочных материалов.

Достигнутая в результате применения ТСП-1 высокая результативность, выразившаяся в реальных показателях эффективности производства, явилась надёжным обоснованием продолжения научно исследовательских разработок в дальнейшем совершенствовании приёмных транспортируемых сейсмических линий.

Во второй модели транспортёра сейсмических приёмников - ТСП-2 были применены специальные металлические шарообразные контейнеры, состоящие из свободно вращающихся относительно друг друга внешнего и внутреннего шаров, позволяющие осуществлять вертикальное самоориентироеание помещённых во внутренний шар сейсмоприёмников.

В полости внутреннего шара приваоивается металлическая подставка-основание толщиной 12-15мм, на которой делаются реэьбосые отверстия для крелген/я сейсоприёмников. Утяжелённый в одном месте своей поверхности подставкой-основанием и ввинченными в неё сейсмоприемниками внутренний шар извращается а устройство со смещённым в течку его окружности центром тяжести. При любом положении внешней оболочки контейнера шаровая корзина будет стремиться занять положение, при котором подставка-основа: :ие окажется внизу. сохраняя вертикальность сейсмоприёмнпков. ТоковЫаодные пооводники прибороа присоединяются к ко<юдке, вмонтированной з корпус контейнера, к которой также подключается сейсмокоса.

В попевом сезоне 1988-1989 г.г. изготовленный для работы и 48-канальной сейсмостанц!1ей опытный образец ТСП-2 был опробо&ян на профиле 830124, раслопоженном в пределах юго-восточнсго склона Якутского свода Алданской анте^'лизы. В качестве сейсмического источника использовались 4 линии детонирующего шнура длиной 100м каждая, размещённые паролельно друг другу с промежутками в 0.5м Система наблюдения предусматривала получение 12-кра.ного суммирования трасс по методу ОГТ при расстояниях между центрами групп сейсмоприэмникоа в ТСП-2. равном 2Ьм, и 100-метровом взрывном интервале. Результат эксперимента после выполнения цифровой обработки полевых материалов на ЗВМ сС 1050 выразился ь совершенно очевидном улучшении прослеживания отра/.гаащих горизонтов на временном разрезе.

Объединение способа непрерывного возбуждения сейсмических воин с помощью еибрололеэа с механизированной установкой и перемещением сейсмолриёмникоа по профилю транспортёрами приёмных линий создаёт новую технологию наземной еиброразведки, которая обладает не только суммой достоинств каждого отдельного звена полевого процесса, но приобретает совершенно новые качества.

Во-первых, возникает возможность проводить полевые работы в трёх режимах: а) дискретном, когда возбуждение и регистрация волн осуществляются при неподвижном состоянии источников и приёмников, а их перемещение производится в паузах;

б) дискретно-непрерывном, когда либо источники, либо с»йсмоприёмники перемещаются во время возбуждения и регистрации волн;

в) непрерывном, когда весь аппаратурно-технический полевой комплекс находится в режиме постоянного движения по профилю (полная аналогия морской сейсморазведки).

Во-вторых, такая полевая сейсмическая система может иметь самые высокие направленные свойства по отношению к регулярным волнам-помехам, так как при непрерывном виброизлучении в конструкции ТСП легко встраивается группа сейсмоприёмников с любой неоднородной характеристикой направленности.

В-третьих, при использовании современных телеметрических сейсмостанций с практически неограниченным числом регистрирующих каналов можно создавать многопараметровые ТСП, предназначенные для одновременного применения широкого набора полевых работ в технологии совмещения сейсмических методов: например, для изучения ВЧР, для прослеживания рельефа кристаллического фундамента и т.п., о чём будет идти речь в главе 6.

В-четвёртых, описанное выше и разработанное для целей АТСР новое нетрадиционное аппаратурно-техническое оснащение позволяет использовать принципы роботизации, потому что оператор еиброполоза управляет фактически только транспортным средством, так как операции спуска-подъёма опорной плиты вибратора отсутствует, а циклом виброизлучения управляет по радио оператор сейсмостанции. Возникает возможность передать управление перемещением по профилю группы вибраторов механическим, электрическим или радиоуправляемым роботов, принимающих на себя функции механических операторов, действующих по командам оператора ведущей виброустановки.

Таким образом, изложенные направления-научно-технического прогресса в области полезых сейсыораэведочных работ, выполняемых в зимний период времени, часть из которых уже реализована на практике, а другая - требует дальнейшего совершенствования и производственного внедрения, содержат целый ряд привлекательных методических и экономических преимуществ перед стандартной технологией. Главными из них являются:

1. Универсальность и большая гибкость з задании, изменении и оптимизации параметров полевых систем наблюдения в зависимости от характера решаемых геологических задач и сейсмогеологкческих условий.

2. Максимально достижимая помехоустойчивость к широкому классу случайных и регулярных волн-помех.

3. Высокая степень управляемости параметрами виброиэлучения и приёма упругих колебаний в автоматическом режима полевых работ.

4. Полная механизация смоточно-размоточных операций с избавлением от работ на открытом воздухе при низких отрицательных температурах.

5. Возможность организации круглосуточной работы полевого отряда на основе применения сменно-вахтового метода.

6. Высокая производительность труда, в 2-4 раза превышающая современный уровень, достигнутый в традиционной технологии сейсморазведочных работ.

7. Существенное снижение трудовых и материальных затрат.

8. Уменьшение вредного воздействия на окружающую среду.

Обоснование критериев высокого разрешения в вмбросайсморазведкв

Несущая информационная ёмкость сейсмической системы определяется шириной спектра регистрируемых частот, так как каждая частота в отражённых волнах содержит только ей одной присущую индивидуальную информацию о глубинном геологическом строении. Однако большинство элементов сейсмо-регистрирующего канала работают протиз генерирования, передачи в среду, распространения и регистрации определённных частей спектра, что приводит к заметному сужению частотного диапазона отражений, а, следовательно, к уменьшению информационной ёмкости сейсморазведки. Таким образом, разрешающая способность, рассматриваемая как возможность с наибольшей полнотой представлять необходимую в разведочных целях всеобъемлющую информацию, зависит от количества зарегистрированных частот. Ситуация аналогична с любой системой, передающей и принимающей информацию с помощью волн. В сейсморазведке Так же, как скажем, и в широковещательной радиосвязи, чем больше используется частот, тем больше сведений можно передать и получить.

Рассматривая явление разрешающей способности во временной области, весьма существенным становится тот факт, что она зависит, в первую очередь, от крутизны огибающей сигнала, а уж потом от преобладающей частоты в спектре.

Для определения требуемого частотного наполнения импульса Клаудера, чья форма устанавливает пределы временного разрешения колебаний, автором изучены сепии синтетических ФАК, полученных в результате свёртки ЛЧМ-сигналов с начальными чазтотами, равными 5, 10 и 15Гц. и последовательно меняющимися частотным диапазонами величиной в одну, две, три, четыре и пять октав. Таким образом полный диапазон исследования соответствовал полосе частот от 5Гц - в самом низкочастотном колебании, до 480Гц- в пяти-октавном свипе с Рнач = 15Гц.

Сравнение количественных характеристик импульсов позволило установить следующие закономерности;

- отношение уровней основного и первого побочного максимумов растёт с увеличением окгавнооти частотного диапазона й преобладающей частоты в спектре, поэтому наивысшее значение отмечается при наибольших из рассмотренных в примере начальной, средней и конечной частот, следовательно, при самом большом частотном диапазоне Др , равном 465Гц; визуально импульс близок к теоретическому единичному;

• компактность импульса (его эффективная ширина) находится в прямой зависимости от величины частотного диапазона и преобладающей частоты в спектре;

- оптимальными, с позиции высокоразрешающей сейсморазведки, могут считаться импульсы, содержащие полосы частот шириной ие менее трёх октав, при этом характеристики, достигаемые, например, у грёх-октавных свипов с начальной частотой 15 Гц, получаются равнозначными для четырёх-октавных с Р^ч = И и тол!,ко пяти-сктапных сигналов с минимальной частотой ЬГц;

- по всем характеристикам самым привлекательным является импульс с начальной частотой Рнзч - 15Гц. величиной частотного диапазона ДР = 465Гц, содержащий пять октаа, который и по своей форме, и по физическим свойствам, и по фактическим параметрам может считаться "идеальным" практическим импульсом; в рабою показано, что указанные численные значения его действительно достижимы н^ практике и некоторых ьидах еысокоразрешающей сейсморазведки .

Таким образом, первое главной требование а формировании принципов и

1С

■'слсвий для пек,-учения высокорззрешающей вибросейсморазведки • это излучение широкополосного (от 3 до 5 октав) сейсмического сигнала с достаточно равномерным спектром при относительно высокой средней частоте. Определение точных граничных значений та »го виброизлучения является предметом разработки, технологии высокоразрешаюи-гй сейсм разведки, опирающейся на конкретные данные о сейсмогеологическмх условии* района исследований.

Другим фактором в формирование принципов высокоразрешающей сейсморазведки является обеспечение при регистрации отражённых волн равного с низкочастотными составляющими энергетического уровня высокочастотных компонент. Построение сейсмической системы определённой разрешающей способности предполагает учёт амплитудно-частотного воздействия среды и технических средств на сейсмические волны. Фильтрующий эффект прохождения сейсмического сигнала в геологической среде обусловливает потери значительной части спектральных составляющих, преимущественно в области высоких частот.

Принято считать, что средний логарифмический декремент поглощения составляет примерно 0,5 дБД (ослабление в 1.06 раз на длину волны), т.е. геологическая среда характеризуется декрементом поглощения сейсмической энергии в 0,2-0,ЗдБ/ Гц,( с увеличением частоты сейсмической войны на каждые 10 Герц происходит дополнительное уменьшение её амплитуды на 2 - 3 дБ).

Эффективность сейсмической аппаратуры в точной регистрации широкополосных отраженных волн определяется мгновенным динамическим диапазоном, введенным в употребление как вполне определённое понятие Р.Шерифом. Мгновенный динамический диапазон представляет собой отношение 4 децибеллах между самым большим и самым маленьким по амплитуде сигналами, записываемыми одновременно, го есть во время одной и той же выборки по Д1.

Чтобы обеспечить одновременную надёжную регистрацию и самых сильных низкочастотных компонент отражённых волн и исключительно слабых высокочастотных спектральных составляющих, необходимы аппаратурно- технические средства с достаточным мгновенным динамическим диапазоном. С другой стороны, при отсутствии регистратора с заведомо большим мгновенным диапазоном, чем диапазон изменения амплитуд частотных компонент в отражённых волнах, на этапе излучения энергии необходимо предусмотреть требуемую компенсацию частотно-зависимого поглощения колебаний, чтобы в любом случае при записи сейсмической информации не потерять какие-либо полезные сигналы. Даже если слабые отражения, связанные с наличием "тонких* геологических Свойств среды, не будут обнаружены на временном разрезе, следует быть уверенным, что их вовсе не существует в природе, чем потерять их в процессе записи.

Мгновенный динамический диапазон сейсморзгастрирующих систем определяется разрядностью преобразователя аналог-код. Учитывая приведённые в первой главе расчётные и фактические данные о возможности достигать в виброразведке динамического диапазона в ЭОдБ, реальный мгновенный динамический диапазон сейсмостанции, применяемой в технологии высокорззрешающей сейсморазведки, не может быть меньше указанных выше 120дб, что достигается применением, как минимум. 20-разрядного преобразователя аналог-код.

Итак, мгновенный динамический диапазон, создающий реальные условия для безискажённого приёма сейсмических воли с любыми отмечаемыми а природе амплитудами отражений, определяет второй - энергетический - критерий технического обеспечения сейсморазведки высокого разрешения, и его величиной с рассмотренных позиций следует считать размер не ниже 120дБ.

Разработка технологии высокоразрешающей вибросейсморазвсдкм

Для решений проблемы повышения энергетического уровня высокочастотных составляющих вибросигналоа, автором был предложен и неоднократно реализован при решении конкретных геологических задач в самых разнообразных по структурно-тектоническому строению и сейсмогеологическим условиям разведочных регионах способ группирования равнолинейных понижающихся свипов. Суть его заключается в формировании такого виброизлучения, а котором предусмотрен заведомо больший энергетический уровень высоких частот. При этом требуемое энергетическое превышение высокочастотных компонент в зондирующем сигнзле расчитывается с учётом конкретной сейсмогеологической обстановки, чтобы обеспечить оптимальную компенсацию реального поглощения энергии не данной исследуемой площади.

Для достижения необходимого отношения сигнал/шум по изложенным в данной работе правилам выбираются длительность зондирующего сигнала 7"; и количество накоплений Pf, которые служат в качестве истинных параметров только для одного вибратора в группе. Конечные граничные частоты свипов и длительности для других вибраторов в группе находятся графически, как точки пересечения горизонтальных линий (по числу применяемых вибраторов) с границами реального для территории исследования спектра отражённых волн.

Устанавливается равенство для всех виброизлучений в группе начальной частоты Fe и скорости изменения частоты во времени U. Последнее требование и создает как раз одинаковую для всех зондирующих сигналов линейность.

На основании равенства е свипах параметров Fe и U, длительности 7j вычисляются из отношения:

F* Г Fei

Tf -----(4.1)

U

Энергия сигнала пропорциональна корню квадратному из числа вибропосылок, следовательно: /7^ ' fnt '

- = «г/— = (4.2)

>1 V "1 2

откуда, число воздействий для каждого вибратора в группе л, = я); Л;.

Анализируя полученные для каждого вибратора ЛЧМ-сигналы, не сложно выявить на основании равенства их начальных частот и линейности изменения частоты во времени, что осе они являются точными различными высокочастотными линейными частями самого широкодиапазонного зондирующего сигнала с макимальной длительностю Гj. Достаточно произвести свёртку полученной виброграммы с этим опорным широкополосным свипом, чтобы полностью удовлетворить требованиям взаимной корреляции всех остальных сигналов. Это свойство делает способ не только методически эффективным, но и часто не требующим дополнительных затрат.

В t9U8r. на Ладожской разведочной площади, расположенной в центральной части Восточно- Кубанской впадины (Краснодарский край), были поставлены опытно-методические работы по совершенствованию технологии виброразведки на нефть и газ. При исследованиинии возможных путей расширения разрешающей способности метода наряду со стандартной методикой и такими известными приёмами, кок Комби-свип, автором, впервые в практике отечественной еиброразведки, были изучены реальные возможности способа группирования равнолинейных понижающихся свипов, для чего один и тот же сейсмический

гг

профиль последовательно отрабатывался тремя указанными методиками.

Сопоставление материалов опытных исследований позволило придти к следующим заключениям:

- наивысшей разрешающей способностью из опробованных технологий обладает разработанный автором способ группирования раенолпнейных понижающихся свипов, так как параметры виброизлучения в нём были выбраны по фактическим спектрам зарегистрированных отражённых волн и в наибольшей степени учитывали поглощающие свойства геологического разреза ;

- применение способа группирования равнолинейных понижающихся свипов эффективно решает задачу повышения реальной динамической разрешённое™ виброразведки при изучении различных интервалов осадочного комплекса пород, на основании чего данный полевой приём обеспечивает создание технологии высокоразрешающей сейсморазведки ( ВРС ):

- во всех случаях применения технологии ВРР на временных разрезах отмечается существенное увеличение объёма геологической информации, необходимой для точного, как структурного, так и сейсмостратиграфического анализа сейсмических данных;

- повышенная амплитудно-частотная выразительность материалов ВРС обогащает метод новыми возможностями в изучении нетрадиционных геологических объектов, имеющих сложную пространственную конфигурацию и заметнее проявляющихся в динамических параметрах отражённых волн;

- данные сейсморазведки ВРС незаменимы при картировании структурных несогласий и литолого- стратиграфических неоднородностей, обнаружении сейсмических аномалий типа "залежь", решения прямых задач выявления мефтегазоносности комплексов пород;

• развитие способа вибросейсмрразведки ВРС связано о внедрением в практику полевых работ новых аппаратурно-технических средств возбуждения вибросигналов и систем управления ими, обладающими широкими возможностями в излучении широкодиапазонных зондирующих сигналов и снабжёнными специальными аппаратурно-програмными средствами в создании приёмов компенсации частотно-зависимых потерь сейсмической энергии.......

Разработка технологии совмещения сейсмических методов

Процесс получения собственно сейсмограмм в ВСМ предусматривает применение процедуры корреляции, во рремя которой какую бы сумму регулярных сигналов не получила каждая сейсмическая трасса (сейсмический канал), полезными окажутся лишь те, которые коррелируются со свип-сигналом, а все остальные выступят в роли регулярных волн-помех. Очевидно, виброразввдка допускает одновременное действие (работу) в одном сейсморегистрирующем канале М-источииков сейсмической анергии, (если все они являются длительными регулярными сигналами, отличающимися частотно-фазовой модуляцией.

В теории вероятности, описывающей прведение бесчисленных физических процессов, в том числе и детерминированных функций, какими являются ЛЧМ-сигналы, одним из наиболее важных понятий считается коэффициент корреляции случайных непрерывных величин, характеризующий степень статистической линейной зависимости между ними. Чем меньше коэффициент корреляции, тем меньше линейная зависимость между функциями У1 и и? Если выбранные функции независимы, то есть по характеру поведения одного процесса нельзя предсказать величину другого ни в какой момент времени, то это означает, что

произведение их значений & любых точках даот кулееыо результаты и математическое ожидание произведений их спектральных соатазляющих тождественно О, то есть

COV[U1.U2

Применительно к виСросейсморазведке, использующей ЛЧМ*сигналы. можно назвать не так ух много таких, коэффициент корреляции между которыми равен О. Самыми очередными некоррелированными ЛЧМ-сигналами являются те, у которых частотные диапазоны не совпадают ни на одной из частот. Второй серией некороолирусмых свипов в практической виброразведке можно считать такую, внутри которой коэффициент взаимной корреляции хоть и отличен от нуля, но яалчется величиной относительно малой по сравнению с размером основного корреляционного максимума, то есть нэ превышает уровня корреляционного фона. Сюда попадают пары ЛЧМ-сигкалоз, состоящие из прямых (повышающихся) к обратных (понижающихся) свипов. Заметный корреляционный остаток у таких гондируощих сигналов образуется на частого их пересечения. Он может быть устранён (существенно утленьшен) специальными приёмами в процесса регистрации и обработки данных.

Наконец, третья группа возможных для применений в данной технологии ЛЧМ-емгналов связана но с частотной их модуляцией, а с фазовой, когда используется ещё одна уникальная особенность вг.бросейсморазведки, на которую впервые обрати.; внимание Р. Гаротта, а именно- полярное кодироеанио посылаемых излучений. Способы (их может быть несколько) полярного кодирования базируются нэ использовании неподражаемого свойства виброисточника менять на противоположную фазу возбуждаемых сейсмических соли в зависимости от направления силы воздействия опорной плиты вибратора на дневную посерхность. Приведённый а рабочее состояние вибратор создаёт за счёт собственною аеез статическое напряжение в области контакта плита-грунт. Первоначальное напряжение приводит к возникновению альтернативы:

а) уееличить давление на грунт путём направлений движения опрной плиты вниз и послать в срсду волну сжатия; •

б) уменьшить давление на грунт за счёт направления в начальный момент бремени движе.чие опорной пли ru ам<рх и послать б землю колебания, начинающиеся зоной растяжения .

Из теории образования сейсмических еолн в геологически* средах известно, что зоны растяжения и сжатия распреспм.чаюгся с запаздыванием . относительно друг друга на полупериод,то есть находятся в протвофазе. Таким образом, изменение нзпр&алвнип движения спорной плиты вибратора в момент начала сеанса излучения осуществляет фазовое кодирозлиио езипа, а.следоеагельно, и виброграммы

Итак, существует теоретическая и практическая возможности использовать несколько одновременно действующих вибсосигиалов в общем cecMopei истрирующем канале. Область применения подобного приёма чиезвыччйно широка. Неоспоримые технико-окономичаские преимущества способ имеет ь трёхмерной сейсморазведке, где кроме явного выигрыша в производительности полевых работ, появляется реальная возможность подбором соответствующих .параметров свипов регулировать отношение сигнал/помеха при наблюдениях на продольных и иепродольных профилях. В сейсморазведке МОГТ, кроме экономических, можно решать задачи повышений помехоустойчивости (применяя способ полярного кодирования) и разрешающей способности, управляя плотностью излучаемой энергии в различных интерзалах частотного диапазона.

M

И, наконец, в руках геофизиков псяоляотся иадйяиод технологшес.'-оо средство для детального изучзнил всей осадочной толщи город практически от дневной поверхности до кристаллического фундамента. Традиционно применяются различные методы при картировании разных интервалов геологического разреза:

а) МПЗ- для изучения строения верхней части разреза';

б) ОГТ- для изучения осадочных комплексов пород;

в)КМПЗ- для изучения рельефа фундамента и внутреннего строения земной коры.

Внброразаэдка на сснозз использования одновременного излучения

нескольких вибросигнаяоа может объединить в один производственный цикл все указанные методики, то есть образовать новую технологию совмещения сейсмически* методов (ТССМ) или комбинированный метод по терминологии других исследователей, ;.

Первые экспериментальные исследования ТССМ, в которой были объединены методы МПВ и ОГТ, выполнены автором в 1988г, на Ладожской площади в Восточно-Кубанской впадине. В работе приводятся подробные сведения о параметрах независимых виброизлучений, способа» обработки денных на ЭВМ, а также иллюстрируются положительные результаты, подтверждающие высокую эффективность предложенной технологии.

Теоретическое, а затем и экспериментальное обоснованна технологии совмещённых сейсмических методов, привело к разработке изобретения, в котором направленного на расширение динамического диапазона еибросзйсморагведки, повышение её разрешающей способности и помехоустойчивости при сохранении высокой производительности полевых работ, в котором автору принадлежит идея использования некоррелируемых свипов.

По результатам проведённых научных и опытно-мстодичяеких исследований можно сделать следующие выводы:

1). зибросейсморазведка содержит большие возможности в расширении класса решаемых геолого-геофмзичзских задач за счёт увеличения объймз сейсмической информации^ полевых данных на основе применения технологии совмещения сейсмических методов;

2). ТССМ может применяться как чисто в экономически* палях, обеспечивая повышение производительности полевых работ, так и для улучшения качества решения стоящих геологических задач;

3). современные аппарэтурно-тохническиа полевые средства виброразведки, такие как широкополосные вибраторы, полнорагрядныз корреляторы-накопители с большими возможностями предварительной обработки виброграмм, полученных с несколькими пилот-сигналами однодроманно, позволяют применять без ограничений самые эффективные приёмы в технологии совмещения сейсмических методов.

Геологическая эффективность снедрониэ розработез

Ге« рафия опытно-методйческих опробований и проиэводствонмзго внедрения описанных в предыдущих главах технологических решений исключительно широка, так как в разныо годы автору довелось принимать личноз участио о постановка и оптимизации технологии вибросейсмическсго метода но только во многих регионах бывшего Союза, таких как Якутия, Саратовская. Волгоградская и Астраханская области Нижнего Поволжья, Калмыкия, Актюбинская. Уральская, Гурьееская и Мэнгышлакска» области Казахстана, но и в Эфиопии. Полевые исследования

охватывают самые разнообразные по природно-климатическим и

«

сейсмогеолсгическим условиям районы и территории, а которых объём промышленного внедрения разработок составил многие сотни и тысячи пог.км. сейсмических профилей, отработанных при постановке задач регионального, поискового и детального характера.

Первые опытно-методические работы по определению оптимальных параметров виброраэведки были выполнены аетором в Якутии, где площадь перспективных в нефтегазоносном отношении земель составляет 1млн. 600 тыс. кв.км., а главным неблагоприятным фактором для сейсморазведки MOB-ОГТ являются сложные поверхностные условия. На дневную поверхность часто выходят древние коренные породы, создающие мозаику высокоскоростных латеральных полей, нередко перекрытых трапповыми покровами различной мощности и пространственной конфигурации, или обширные площади распространения барханных песков, сопровождающих зоны растепления многолетнемёрзлых пород и т.п. Согласно с предложенной для характеристики ВЧР в Восточной Сибири О.К.Кондратьевым классификации, такио территории по условиям производства сейсморазведочных работ и качеству первичной полевой информации относятся к районам Ш-ей категории трудности.

Доказательство практическими экспериментами разработанных автором теоретических положений по созданию технологии вибросейсморазведки высокой помехоустойчивости явилось обоснованием для повсеместного применения вибросейсмического метода в производственной деятельности треста "Якутск-геофизика* в 80- е годы, который стал ведущим способом нефтегазопоисковой сейсморазведки на всех этапах исследования: региональном, поисковом, детальном и деталиэацпонном. Объём внедрения достигал бБООпг.км. или 60% от общего километража за полевой сезон; из 22 производственных сейсмических отрядов 12 использовали вибраторы в качестве источников упругих колебаний.

Вибросейсморазведка, благодаря своей высокой эффективности в силу превалирующей над другими способами возбуждения волн помехоустойчивости в Якутии, обеспечила выход с производственными работами на новые обширные территории в пределах таких крупных структурно-тектонических слементов, как северная часть Непско - Ботуобинской антеклизы, Лено-Анабарский прогиб и Момо-Зырянская впадина, северный склон Пеледуйского свода и восточный борт Тунгусской синеклизы, считавшихся ранее закрытыми для традиционных технологий MOB- ОГТ с применением взрывных способов возбуждения сейсмических волн из-за сложных поверхностных сейсмогеологических условий.

Результативные материалы вибросейсморазведки сыграли значительную роль не только в геологическом изучении недр Якутии и выявлении новых крупных I и II порядка структурно-тектонических элементов, таких, например, как соединяющая Анабарскую и Непско - Ботуобинскую антеклизы Сюгджерская седловина, Чаяндинская приподнятая зона на юге Непско-Ботуобинской антеклизы, Коникчанская зона распространения рифов кембрийского возраста на северовосточном борту Вилюйской синеклизы и др., что повлияло на переоценку перспектив нефтегазоносности многих площадей в Якутии.Не меньшую значимость имели конкретные данные в выявлении и подготовке к глубокому бурению локальных структур и объектов.

Самыми ценными геологическими результатами, полученными за счёт внедрения о Якутии технологии помехоустойчивой вибросейсморазведки, явились открытия промышленных запасов газа и нефти на таких сложно построенных структурах, как Иреяяхская и Моччобинская (окраина г.Мирного), Тас-Юряхская, а

также картирование контура нефтяной залежи Среднеботуобинского газонефтяного

«

месторождения. Это стало возможным благодаря тому, что к интерпретации привлекалась сейсмическая информация высокого качества, обеспечивающая надёжное выделение и уверенное прослеживание не только маркирующих отражающих горизонтов, но и других важных для осуществления достоверных структурных и сейсмо-фациальных построений элементов детального строения осадочных толщ, таких как дизъюнктивные нарушения, зоны стратиграфического и литологического выклинивания, малоамплитудные флексуры и т.п.

Материалы вибросойсморззведки оказались по своему качеству единственно пригодными для корректного анализа динамических признаков отражённых волн в прямых поисках залежей углеводородов и оконтуривачии геофизических аномалий типа "залежь" (АТЗ). Классическим для сейсмогеологических условий Непско-Ботуобинской антеклизы примером выявления и картирования по материалам вибросейсмическим является Нелбинская АТЗ, в контуре которой последующим бурением была обнаружена залежь, содержащая промышленные запасы нефти

Следующая серия приводимых в шестой главе практических примеров характеризует возможности предложенных автором методических решений при разработке приемов виброразеэдки повышенной разрешающей способности. Полевые данные получены в различных структурно-тектонических зойах, таких как Восточно-Кубанская впадина, северо-западная прибортовая часть Прикаспийской впадины и др. В работе проиллюстрировано качество полученных временных разрезов, которое в сравнении с другими сейсмическими технико-методическими приёмами повсеместно характеризуется высоким соотношением сигнал/помеха, непрерывной прслеживаемостью целевых отражающих горизонтов, насыщенностью разнообразной геологической информацией, как относительно структурных взаимоотношений различных рззделов осадочных пород, так и внутреннего строения отдельных геологических толщ. ....

Высокая геологическая эффективность достигнута постановкой работ вибросейсмическим методом в пределах Баскунчак-Азгирской и Бугринско-Прибг.скунчакской зоны Сарпинского прогиба, относящихся к территориям наименее изученным в этой части Прикаспийской низменности. Обоснованием выбора виброразведки для решения поставленных геологических задач, явилось сопоставление качества выделения и прослеживания целевых горизонтов на временных разрезах, полученным с применением шпурового источника возбуждения колебаний и вибрационного. Преимущество виброразведки проявилос как в лучшей корреляции всех опорных горизонтов в юрско-меловом, пермотриасовом и подсолевом комплексах, так и повышенной разрешающей способности на всех уровнях регистрации полезных сигналов, что позволяет решать болев тонкие задачи по детальному изучению геологического строения отдельных комплексов пород, недоступные в случае применения шпурового источника.

Последующие производственные работы по предложенной атором технологии вибросейсморазведки, составившие на территории западного и юго-западного Прикаспия несколько тысяч км. профилей, обеспечили подготовку к бурению целого ряда перспективных в нефтегазоносном отношении структур таких как Верблюжья, Баритовая, Булак-Кемир, Удачная, выявлению новых крупных объектов в надсолевом и подсолевом комплексах, а также аномалий сейсмической записи типа "яркое пятно" з неогеновых отложениях над сводами соляных куполов. Разведочным бурением на Верблюжьей площади полностью подтверждены выполненные по материалам вибросейсморззведки структурные построения , а на западном крыло структуры обнаружены промышленные запасы нефти в песчаника* байэсского яруса среднего отделз юрской системы.

я

Основные выводы и защищаемые положения состоят в следующем:

1. Изучение вопроса о динамическом диапазоне виброразведки и практическое измерение его с помощью высокоточных современных аппаратурно-техничвских средств показало, что при научно обоснованном подходе к выбору параметров виброизлучения и регистрации отражённых волн его реальная величина может достигать 90дБ, то есть быть вполне достаточной для решения самых "тонких" геологических задач. Указываемое в некоторых литературных источниках ограничение динамического диапазона ВСМ, ставящее его в заведомо неравное положение по отношению к взрывной сейсморазведке, оказывается не столь значительным и является следствием несовершенства применённых средств измерений, а не принципиальных теоретических свойств метода Вибросейс.

2. Виброразведка обладает более высокими, нежели другие методические приёмы сейсморазведки, свойствами помехоустойчивости, а создание помехоустойчивой технологии базируется на синэогетическом объединении всех звеньев сейсморегистрир>тощсго канала таким образом, чтобы амплитудно-частотные характеристики применённых интерференционных систем, а также частотный диапазон зондирующего сигнала, количество виброизлучений и интервалы перемещения вибраторов после единичного сеанса, находились в строгой соответствии с требованием максимального подавления генерируемых источником помех при минимальном искажении регистрируемых отражённых волн.

Определение оптимальных параметров в помехоустойчивой виброразведхе логически увязывается с теорией интерференционных систем в классической сейсморазведке и теорией антенн в радиосвязи, аналогично конструированию каскада внутренне согласованных полосовых частотных фильтров, и производится с учётом конкоетных данных о сейсмогеологических свойствах исследуемой территории и характеристик применяемых алпаратурно-технических средств.

3. Постановка вчбсосейсморазведочных работ в районах каменистой тундры наиболее эффективна с санным типом вибратора - виброполозом, надёжно работающим в сложных природно-кчимагических и поверхностных условиях и обеспечивающим получение качественного сейсмического материала достаточно простыми методическими приёмами, и транспортёрами сейсмических приёмников -ТСП, механизирующих процесс уитаноеьи сейсмоприёмников и улучшающих их контакт с поверхностью земли.

4. 8ибрссойсморазведка высокого разрешения требует применения широкополосного трёх-пяти-октаяного виброизлучений с достаточно высокой средней частотой, полевого регистратора с мгновенным динамическим диапазоном на уровне 120ДО и специальных технико-методических приёмов

компенсации потерь выскочастотнык компонентов сейсмической энергии при распространении упругих колебаний в геологической среде.

5. Способы расширения спектрального состава регистрируемых отражённых воли должны чключатн г. себя изучение амплитудно-частотных характеристик сейсморегиотрирующего канала и конкретного геологического разреза, расчёт догремента поглощения по реальным спектрам, определение практических приёмов выравнивание энергетического уровня низкочастотны* и высокочастотны ; составляющих упругих колебаний ках на стадии виброизлучения, так и на этапе регистрации отражённых волн. При опргделении парамзтров виСроизлучения следует учитывать требования принцигои помехоустойчивости к выбору начальной частоты сеиг.а, т.е. она должна удовлетворять уелоеиа.л согласования каскада

м

приманенных в процессе полевых работ полосовых частотных фильтров {характеристик еейсмоприемников, интерференционных

6. Виброс«1 смораэведкз обладает несравнимыми возможностями в расширении класса решаемых геолого-геофизических задач за счёт увеличения

объёма сейсмической инфор! ации а полевых данных на основе примэнения технологии совмещения сейсмических «методов ( КМПВ, МОГТ, МГ1В ) а едином производственном цикле. Исг.ользуя nt i ёмы разделения некоррелирузмых между собой частотно- и фазо-модулированных зондирующих сигналов, действующих одновременно в общем сейсмическом янале, можно решать практические задачи г.ибо геолого- методического характера по повышению разрешающей способности и помехоустойчивости мотода, либо производственного назначения по увеличению производительности полевых работ и снижению их стоимости,

7. Геологическая эффективность виброразведки при решении конкретных задач является прамым следствием научно обоснованного и зкепериментально реализованного оптимального упраэления параметрами виброизлучения, учитывающего сложность поставленной геологической задач» и особенности сейсмогео№гичвских условий площади работ. Так, например, успешность поиска месторождений нефти и га?з в Якутии виброрагвсдкой достигала в годы наиболее интенсивных геологоразведочных работ 60 • 75% и пеаеогтла применять метод на самом отаэтствснном - детализационнсм дтзns иселедойамий.

Невыразительные, с плохой прослеживапмостью отражающих горизонтов материалы вибросейеморазеедки свидетельствуют об ошибочном определении одного или нескольких параметров пиброксточникоэ или о пренебрежении теорией метода Вибрюсгйс при расчётах и оптимизации технико-методических приемся и noneous систем наблюдений. Многочисленные прастическио примеры, полученные автором при постановке производственных работ вибросейсмическим методом а различных структурно-тектонических и природно-климатических услосиях, содержащие данные по тысячам киллометров отработанных сейсмически* профипай, подтверждают это заключение.

9. Современный научно-методический уровень вибррсейсморазведки и её полевое аппаратурно-тахническо* обеспечение достаточно высоки. Это позволяет применять данный метод не только для надёжного и качественного решения типичных структурных геологических задач, но и успешно картировать объекты более сложного пространственного характера с целью детального изучения таких, например, ловушек углеводородов, как рифовые постройки, зоны литолсго-стратиграфических выклиниваний, в том числа и для обнзружэния сейсмических аномалий типа " залежь", а также осуществлять сейсмостраткграфичоские построения по исследованным осадочным комплексам пород.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

Т.Вялгов В.Н., Гудков A.A., Мушта А.Е., Токарев A.C. Комплексные геофизические работы по изучению глубинного строения и поискам перспективных на нефть и газ структур на территории Зг.падкой Якутии. // В кн. Пеисхи и подготовка нофтегазиперспмггирных структур к глубокому Суоонию геофизическими методами М : Нядра, 5973 ,с. 64-6Э.

2. Оялкоп В.Н.. ГреСё;-кнн Т.Я., Гудков A.A.. Мушта А.Е., Те-лрев A.C. Состояние геофизических работ из нефть и газ о Я«утии и пути поаыщзнка их эффестивно-сти.

// В ни. Методика поисков и разведки месторождений нефти к газа в Якутии. г.Якутск, 1981.С. 21-26.

3. Вялков В.Н., Матвеев В.Д., Гребёнкик Т.Я. Комплексные геофизические исследования нефтегазоносных районов Якутии. // Геология и геофизика №12, Новосибирск, 1983.С. 120-124.

4. Вялков В.Н., Гребёнкин Т.Я., Матвеев В.Д., Берзин А.Г. Комплекс геофи-зических методов для решения нефтегазопоисковых задач в Якутской АССР и пути повышения его эффективности. // В кн.Проблемы методики поиска, разведки и освоения нефтяных и газовых месторождений ЯАССР. г. Якутск, 1983, с. 23-26.

5. Вялкоз В.Н., Беслятов Б.И.. Балабанов В.Г. и др. Современное состояние методики поисков и разведки сложнопостроенных палеозойских структур // В кн. Обоснование и разработка новых методико-технических приёмов сейсморазведки отражёнными волнами (на примере Нижнего Поволжья). Изд-во Саратовского университета. Саратов, 1976,'с. 141-154.

6. Вялков В.Н., Берзин А.Г., Рябков В.И., Семёнов В.В., Ковнир Б.Д. Пути совершенствования обработки и интерпретации геофизическкой информации с использованием ЭВМ. // В кн. Проблемы поиска, разведки и освоения нефтяных и газовых месторождений Якутской АССР.Якутск, 1983, с. 37-41.

7. Вялкоз В.Н., Хараз И.И., Иеанчук А.М., Миронов В.В. Способ сейсмической разведки. Патент N21065797, приоритет от 07.01.1984.

&. Вялков В.Н., Берзин А.Г., Гребёнкин Т.Я. Картирование сложнопостроенных структур сейсморазведкой МОГТ в Восточной Сибири. // В сб. Тезисы докладов семинара Использование приповерхностных источников в сейсморазведке. Саратов, 1985, с. 27-29.

9. Вялков В.Н., Гребёнкин Т.Я., Оксенойд Б.Е., Филинский В.Г. Совершенствование технико-методических приёмов вибросейсмической разведки при поисках нефтегазоносных стуктур в Якутии. // Труды 32-го Международного геофизического симпозиума, Дрезден, ГДР, 1987, с. 270-278.

10. Вялков В.Н. Технико-методические приёмы сейсморазведочных работ в Якутии. Автореферат дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. М. 1987

11. Вялкоз В.Н. Способ сейсмической разаедки. А. С. №1448900, приоритет от 14.08.1988. • .

12. Вялкоа В.Н., Гребёнкин Т.Я. Опыт применения отечественных вибраторов СВ5-150 при проведении нефтагазопоисковых вибросвйсмических работ в Якутии. // В кн. Пути повышения технико-экономических показателей внедрения сейсморазведки с применением нетрывныж источников при поиске и разведке полезных ископаемых. М.: Изд-во Нефтегеофизики, 1988, с. 30-37.

13. Вялков В.Н., Гприга A.B., Гребёнкин Т.Я. Возбуждение линейных чаптотно-медулированных сигналов с помощью виброполоза. // В кн. Исследование и разработка наземных невзрывных источников сейсмических колебаний М,:Изд-во Геолфонда РСФСР, 1988, с. 65-76.

14. Вялков В.Н. О выборе параметров группирования в вибросейсморазведке. // Геология и геофизика №10, Наука, Новосибирск, 1989, с.102-107.

15. Вялков В. Н„ Гребёнкин Т.Я. Пути совершенствования технологии сейсморазесдочных работ в условиях Крайнего Севера. //Разведочная геофизика, вып.З, ВИЭМС, М, 1989, 41с. с ИЛЛ.

16.Вялков В.Н., Андреев Г.Н.. Калиииченко Г.П.. Жингель В.А. Геологическая эффективность нестандартных методических приемов при сейсморазведке

сложнопостроенных гелогических объектов в Прикаспийской впадине. // Тезисы докл. всесоюзного совещания Геологическая эффективность работ при поисках месторождений нефти и газа а Прикаспийской впадине. Саратов, 19S0, с. 46-47.

17. Вялков В.Н. Вибросейсморазведка в условиях Крайнего Севера. Якутский научный центр СО АН СССР, Якутск, 1990, 76с. с илл.

18. Вялков В.Н. Разработка и внедрение технологии совмещённых сейсмических методов (ТССМ) на основе излучения некоррелированных сибросигнглоа. // Тематический сб. Новые геологические и методические результаты применена сейсморазведки MOB в тресте "Запприкаспий- геофизика". Изд-ео Н <жно-Вог«ск "го НИИ геологии и геофизики, Саратов, 1991, с. 86- 103.

19. Вялков В.Н. Исследования возможностей разрешающей способности вибросейсморазведхи на основе применения комбинированных рзэёрток.

// Тематический сб. Новые геологические и методические результаты применения сейсморазведки MOB в тресте "Запприкаспийгеофизика". Иэд-во Никне- Вольского НИИ геологии и геофизики, Саратов, 1991, с. 104-123.

20. Вялков В.Н. Оптимальное группирование виброизлучателвй. // Тематический сб. Новые геологические и методические результаты применения сейсмораз-ведки MOB в тресте "Запприкаспийгеофизика". Иэд-во Нижне-Волжского НИИ геологии игеофизики, Саратов, 1991, с.124-135.

21. Вялков В.Н. Концепции, проблемы, перспективы организации и эксплуатации Современных вычислительных систем для решения геолго-геофигичоских задач." // Недра Поволжья и Прикаспия, Саратов.1992, с. 58-63.

22. Вялков В.Н., Беспятов Б.И., Гаврюшин В.Б., Вялков В.В. Способ вибросейсмической разведки с использованием некоррелированных сеип-сигналоа.

A.C. N«1798749 Б.И. №8, 28 02.93.

23. Вялков В.Н. Технике-методические приёмы повышения разрешающей способности вибросейсморазведки. // Недра Поволжья и Прикаспия, третий вып., Саратов, август 1992, с. 34-41.

24. Вялков В.Н., Кобылкин И.А., Андреев Т.Н.. Ужакин Б.А., Колосов Б.М., Худя коз Н.М. Новая модификация высокоразрешающей сейсморазведки. // Сб. рофератоо SEG/Москва, 1992, С. 372-373.

25. Волков В.Н. Теоретическое обоснование принципов сейсморазведки высокого разрешения. // Недра Поволжья и Прикаспия, 7 вып., Саратов, 1994,

с. 13-20.

Подписано к печати 6.03.98 Формат 60x84 Усл. пач. л. 2. Тираж 100. Зак. 40. Почать Ромайор Типография НВНИИГГ

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Вялков, Владилен Николаевич, Саратов

АООТ «ЗАППРИКАСПИЙГЕОФИЗИКА»

На правах рукописи

Вялков Владилен Николаевич

Новые технологии нефтегазопоисковой вибрационной сейсморазведки

Специальность 04.00.12 - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук

^ У/ ?<?

о

Саратов - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

1. Общая характеристика работы.......................................................................3

- Актуальность проблемы..................................................................................3

- Цель работы....................................................................................................3

2. Научная новизна защищаемых положений.....................................................3

3. Практическая ценность...................................................................................4

4. Фактический материал и личный вклад автора..............................................5

5. Введение.........................................................................................................5

6. Глава 1. "Особенности, теоретические преимущества и ограничения

вибросейсморазведки".....................................................................7

.7. Глава 2. "Теоретическое обоснование технологии виброразведки

повышенной помехоустойчивости".................................................19

8. Глава 3. "Разработка и внедрение автоматизированной технологии

сейсморазведочных работ (АТСР)"...............................................44

3.1 Создание непрерывного виброизлучателя на базе санного варианта

вибратора СВ-5-150................................................................................46

3.2 Механизация смоточно-размоточно операций на основе применения транспортёров сейсмических приёмников.............................................55

9. Глава 4. "Обоснование критериев высокого разрешения в

вибросейсморазведке"...................................................................66

10. Глава 5. "Разработка технологии высокоразрешающей

вибросейсморазведки" .................................................................84

5.1 Способ группирования равнолинейных понижающихся свипов............84

5.2 Виброразведка повышенной разрешённости с применением специальных нелинейных сигналов.......................................................98

11. Глава 6."Разработка технологии совмещения сейсмических методов"...110

12. Глава 7. "Геологическая эффективность внедрения разработок"............124

12. Заключение................................................................................................146

13. Защищаемые положения...........................................................................148

14. Литература.................................................................................................150

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Потребности нефтегазовой и рудной геологии в решении постоянно усложняющихся практических задач при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых предъявляют всё новые требования к используемым сейсмическим методам. Проблемы, связанные с картированием сложнопостроенных объектов, неструктурных ловушек углеводородов, прогнозом -петрофизических характеристик горных пород, оконтуриванием рудных или кимберлитовых тел, являются двигателем научно-технического прогресса в сейсморазведке MOB в области методики и техники полевых работ. Главными направлениями развития при этом становятся технико-методические приёмы, которые существенно повышают два самых важных параметра сейсмического метода: помехоустойчивость и разрешающую способность, определяющих её практические возможности при решении всего круга геологических задач. Разумеется, что самыми перспективными из них являются такие технологические решения, которые наряду с улучшением методических характеристик, заметно повышают технико-экономические и производственные показатели.

Целью работы является теоретическое и опытно-методическое обоснование технологий корреляционного способа вибросейсморазведки повышенной помехоустойчивости и разрешающей способности при использовании её в различных сейсмогеологических и природно-климатических условиях для эффективного решения нефтегазопоисковых задач.

Научная новизна защищаемых положений:

1. Изучен реальный динамический диапазон вибросейсморазведки с применением современных аппаратурно-технических средств широкополосного виброизлучения и регистрации отражённых волн.

2. Обоснована технология виброразведки повышенной помехоустойчивости, заключающаяся в согласовании оптимальных параметров интерференционных систем и частотных характеристик свипа в зависимости от конкретных поверхностных сейсмогеологических условий.

3. Разработаны основы и сконструированы элементы автоматизированной технологии полевых работ в наземной сейсморазведке, включающие в себя использование непрерывного виброисточника, созданного на базе санного типа вибратора (виброполоза), и механизированный способ перемещения сейсмоприёмников на основе транспортёров сейсмических линий.

4. Дано теоретическое обоснование критериев высокоразрешающей сейсморазведки при использовании импульсных и вибрационных источников:

- на стадии формирования упругих колебаний показаны условия приближения частотных характеристик реального источника к идеальному за счёт минимизации тротилового эквивалента (взрывной источник), либо расширения спектра излучаемых частот до четырёх - пяти октав (виброисточник);

- на стадии регистрации отражённых волн учтены особенности амплитудно -частотных характеристик сейсмическогого канала и сформулированы требования к необходимому мгновенному динамическому диапазону сейсмостанции.

5. Разработана технология совмещения сейсмических методов (МОВ-ОГТ, МПВ) на основе использования некоррелированных свип-сигналов, посылаемых из разных пунктов возбуждения одновременно, и поочерёдной последующей

корреляции виброграммы с одним из зондирующих сигналов, позволяющая более детально изучать толщу осадочных пород и рельеф кристаллическогофундамента.

Практическая ценность. 1. По результатам проведённых вибросейсмических исследований получены новые данные о геологическом строении земных недр, выявлены ранее неизвестные структурно-тектонические элементы, подготовлен к глубокому бурению целый ряд локальных объектов общей полезной площадью свыше 3000 кв.км, давших открытие более 10 месторждений нефти и газа в районах со сложными сейсмогеологическими условиями, в которых другие методики сейсморазведки МОВ-ОГТ не решали поставленные задачи.

2. Внедрение разработанных автором научно обоснованных технологических приёмов в практику региональных, поисковых и детальных исследований в Якутии заметно повысило геологическую результативность вибросейсморазведки в ранее вовлечённых в разведку районах, а также расширило географию поиска структур за счёт выхода с производственными работами в новые прежде недоступные стандартной технологии регионы, что способствовало решению крупной народнохозяйственной задачи по созданию в республике собственной топливно-энергетической базы.

3.Использование разработанных принципов создания полевых технологий виброразведки с заданными свойствами по разрешающей способности и помехоустойчивости, в том числе с элементами автоматизации и механизации операций возбуждения колебаний и приёма отражённых волн, нашли широкое применение в различных производственных геофизических организациях при решении большого круга геологических задач, включающих в себя не только подготовку к бурению антиклинальных структур, но и надёжное картирование сложнопостроенных литолого-стратиграфических ловушек в зонах выклинивания или в контуре рифогенных образований, а также при прямых поисках скоплений углеводородов путём обнаружения аномалий типа "залежь".

4. Для работ в Заполярной каменистой тундре, ранее малодоступной для взрывной сейсморазведки, сконструирован, изготовлен и промышленно освоен санный вариант вибратора СВ-5-150, названный виброполозом, показавший высокие технико-методические и производственно-экономические свойства.

5. Научно-методические разработки и созданные технологии вибросейсмических работ явились в своё время основой научно-технической и производственной политики треста "Якутскгеофизика" в области совершенствования и развития сейсмических исследований на нефть и газ, что нашло отражение в решении Коллегии МГ РСФСР и приказе Министра геологии № 224 от 01.04.1987г., в которых на предприятие возлагались "функции отраслевой базовой организации по совершенствованию технологии сейсморазведочных работ в северных условиях

на основе широкого использования..... вибросейсмических комплексов СВ-5-150,

устройств для транспортировки сейсмических кос ".

Аппробация работы. Основные положения работы докладывались на различных Всесоюзных геофизических конференциях (Красноярск, 1980; Киев,1982), совещаниях и семинарах в г.г. Костроме (1976), Новосибирске (1984), Коканде (1983), Якутске (1983,1987), Саратове (1985), Международных симпозиумах (Москва, 1985); ( Дрезден, 1987); (Киев, 1991) и конференциях БЕС (Москва, 1992); (Хьюстон, 1993) и др.

По теме диссертации опубликовано 25 работ.

Фактический материал и личный вклад автора.

В основу диссертационной работы положены многочисленные научные исследования и экспериментальные данные, полученные, проанализированные и обобщённые автором за 20-летний период внедрения вибросейсмического метода в различных районах страны. В разные годы своей геофизической деятельности автор возглавлял геофизические, инженерные или геологические службы таких организаций, как Волгоградская научно-исследовательская геофизическая экспедиция НВ НИИГГ, Саратовская геофизическая экспедиция, трест "Якутскгеофизика", Якутская опытно-методическая экспедиция, в которых являлся инициатором внедрения вибросейсмического метода в практику работ.

В диссертации обобщены теоретические, научно-методические и опытно-производственные результаты выполненных исследований по развитию и совершенствованию техн и ко-методических приёмов виброразведки при решении геологических задач в различных структурно-тектонических условиях.

Автор выражает глубокую благодарность специалистам-геофизикам указанных предприятий, совместно с которыми непосредственно участвовал в становлении вибросейсмического метода, которые не только разделяли концепции и идеи автора, но и оказывали неоценимую помощь в практической реализации новых методических и технологических разработок.

Введение

Развитие и совершенствование сейсмических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, обусловленное постоянно возрастающими потребностями экономики в природных ресурсах, обосновано связываются с использованием новых современных средств и способов возбуждения и регистрации сейсмических волн. Повсеместно наблюдается тенденция в многократном увеличении объёма содержащейся в полевых сейсмических данных информации о геометрии отражающих горизонтов, петрофизических свойствах горных пород, заполнении резервуара и т. п. Полная, точная и достоверная расшифровка такой информации возможна лишь при наличии в применённой технологии двух основополагающих факторов:

- высокой помехоустойчивости метода;

- высокой разрешающей способности его.

Успешное решение сейсморазведкой многообразных сложных практических задач возможно при условии предоставления в распоряжение геофизиков надёжных методических средств, гибко реагирующих на постоянно меняющиеся в пределах площади съёмки поверхностные и глубинные свойства геологического разреза, позволяющих достаточно простыми и понятными способами добиваться желаемого результата. Среди прочих известных методических приёмов подобного рода наиболее перспективным для практической реализации оказался метод Вибросейс, созданный американскими геофизиками Дж. Кроуфордом, У.Доти и М.Ли и впервые применённый в 1953 году. Очень скоро метод Вибросейс стал одним из ведущих в нефтегазопоисковой сейсморазведке [ 1, 109, 131 ]. Обусловлено это универсальностью способа при выборе и изменении энергетических и частотных характеристик возбуждаемых и регистрируемых

колебаний. Фактически вибросейсморазведка может считаться единственной сейсмической системой, в которой все параметры являются действительно управляемыми, так как они могут быть расчитаны по формулам, заданы с помощью аппаратурно-технических средств, выдержаны во время полевого эксперимента и измерены (проконтролированы) как в ходе, так и по окончанию полевых работ.

В этой связи становится исключительно важным установить непосредственную связь каждого параметра виброизлучения с конкретными характеристиками полезного сигнала, определить степень их влияния на помехоустойчивость и разрешающую способность метода, чтобы конструировать на практике требуемые в зависимости от сейсмогеологических условий и поставленной поисково-разведочной задачи технологические свойства всей сейсмической системы в целом. По указанной причине главное внимание в этой работе уделяется теоретическому обоснованию принципов управления параметрами полевых систем наблюдения в вибросейсморазведке при создании и применении таких технико-методических приёмов, которые успешно решают широкий круг практических задач для целей как структурного характера, так и при использовании сейсмических данных в прогнозировании литологического состава горных пород, определении продуктивности пластов-коллекторов и т. п.

Существующее на практике большое разнообразие поверхностных и глубинных сейсмогеологических условий приводит к образованию в разных регионах исследования сложных и различающихся по своему составу волновых полей. Создание эффективной методики полевых работ в таких случаях невозможно без учёта реальной сейсмогеологической ситуации. Адаптированные к конкретной обстановке технические средства возбуждения, приёма и регистрации упругих колебаний надёжно и качественно решают не только технико-методические и геологические задачи, но и позволяют успешно справляться с проблемами производственного, экономического и экологического характера.

Однако, имеется очень много публикаций о том, что на практике данные вибросейсморазведки существенно уступают по качеству исходной информации, и главным образом по степени временной разрешённости, материалам взрывной сейсморазведки. Некоторые исследователи склонны видеть в этом теоретические ограничения метода Вибросейс, принципиально не позволяющие достичь равнозначного с взрывной сейсморазведкой результата. По мнению же автора, основная причина заключается в том, что нередко управление параметрами полевых систем и, в первую очередь, виброизлучения, осуществляется интуитивно, а результат оценивается визуально по принципу "хуже-лучше", при этом используются полевые аппаратурные средства с ограниченными техническими возможностями.

Актуальность настоящей диссертации определяется ещё и тем важным обстоятельством, что автор надеется теоретически и практически доказать несостоятельность проявляемого иногда скептицизма в реальных возможностях вибросейсморазведки ( ВСР ) при решении самых разнообразных геологических задач. Более того, в работе будет неопровержимо показано, что в некоторых сейсмогеологических условиях, в частности на площадях со сложным строением верхней части разреза и при исключительно высоком уровне волн-помех, метод Вибросейс обеспечивает получение такой качественной полевой информации,

которую не могут представить другие сейсморазведочные способы.

Большую роль в развитии теоретических основ вибросейсморазведки и её становлении как технологического приёма сыграли американские геофизики А.Н.Анстей, Д.Г.Лэнг, И.К.Шродт и др., а среди отечественных учёных и практиков в первую очередь в этой связи стоит упомянуть А.Г.Авербуха, А.А Каузова, И.Б.Крылова, А.И.Лугинца, А.В.Николаева, И.С.Чичинина, М.Б.Шнеерсона.

В собственных исследованиях при разработке технологических приёмов вибросейсморазведки автор исходил из строгого соблюдения правил оптимизации всех звеньев сейсморегистрирующего канала и непременного согласования его параметров со свойствами и особенностями регистрируемых волновых сейсмических полей. В итоге, достигаемые результаты не только расширяли некоторые теоретические положения вибросейсмического метода, но и обеспечивали решение конкретных геологических задач в различных структурно-тектонических и природно-климатических условиях.

1. Особенности, теоретические преимущества и ограничения

вибросейсморазведки.

Основы теории вибрационной сейсморазведки изложены в столь многих публикациях отечественных и зарубежных авторов [ 1, 41, 107, 109, 130 ], что нет особой потребности в очередном подробном их освещении. В данной работе приводятся лишь те краткие сведения об особенностях корреляционной модификации вибросейсморазведки и существующих в ней понятиях, которые необходимы для уяснения сути управления параметрами виброист