Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Технология сейсморазведочных работ МОВ ОГТ 2D на предельном мелководье и в транзитных зонах
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых
Автореферат диссертации по теме "Технология сейсморазведочных работ МОВ ОГТ 2D на предельном мелководье и в транзитных зонах"
На правах рукописи
ШУМСКИИ БОРИС ВИТАЛЬЕВИЧ
ТЕХНОЛОГИЯ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ MOB ОГТ 2D НА ПРЕДЕЛЬНОМ МЕЛКОВОДЬЕ И В ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ
Специальность 25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Краснодар - 2008
003458442
Работа выполнена в ГНЦ ФГУГП «Южморгсология» и в Кубанском государственном университете на кафедре геофизических методов поиска и разведки
Научный руководитель:
профессор кафедры геофизики, доктор технических наук, доцент Гулеико Владимир Иванович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Коноплев Юрий Васильевич
кандидат технических наук Мосякин Александр Юрьевич
Веду нтя организация:
ОАО «Саратовнефтегеофизика», г. Саратов
Защита диссертации состоится 16 января 2009 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.101.09 по геофизике, геофизическим методам поисков полезных ископаемых Кубанского государственного университета по адресу: 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149, ауд. 105.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Кубанского государственного университета
Факс (861) 219-96-34 Е-таП: geopysic@fpm.kubsu.ru
Автореферат разослан декабря 2008 г.
И.о. ученого секретаря диссертационного совета
д.г.-м.н., профессор "" в.В. Стогшш
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Мелководье как особый тип сейсмогеологичсских условий акваторий характеризуется наличием «сверхтонкого» водного слоя с характерным параметром Н/Л <0.2, влиянием которого и обусловлены особые сложности, как в приеме, так и в возбуждении упругих волн при проведении сейсморазведочных работ. Известно, что многие нефтегазоносные районы находятся в мелководных частях шельфа, в дельтах рек, в мелководных озерах. 13 различных районах земного шара выявлены многочисленные месторождения углеводородов, продолжающиеся с суши через мелководную зону в глубоководные части морей.
Именно эти мелководные и переходные зоны - ни море, ни суша - во всем мире являются и даром, и тяжелым бременем для нефтяной промышленности. Месторождения мелководных участков, прилегающих к суше, наиболее доступны для поисково-разведочного бурения и эксплуа1ации месторождений нефти и газа, не требуют протяженных морских трубопроводов. Эти факторы делают рентабельной разработку даже сравнительно мелких месторождений. Вместе с тем, рассматриваемые зоны наименее всего изучены методами сейсморазведки и, несмотря па уже открытые запасы углеводородов, еще большие запасы, согласно прогнозам геологов, предстоит открыть и разведать в переходных зонах.
В 1980 - 1990 годы бурное развитие морской сейсморазведки во веем мире сопровождалось не только постоянным увеличением объемов работ, но и непрерывным повышением сложности решаемых задач, что достигалось совершенствованием всего агшаратурно-мето-дического комплекса, в том числе и применительно к мелководью. Если в начале этого периода сейсморазведочные работы на предельном мелководье носили исключительный характер, или не проводились вообще, то в последнее десятилетие с появлением необходимых технических средств для возбуждения, приема и регистрации упругих волн, спутниковой навигации и привязки, а также транспортных средств амфибийного класса начинает активно осваиваться не только предельное мелководье, но и наиболее сложная область перехода «суша-море» - транзитная зона. Необходимость разработки и внедрения новой современной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне определяет актуальность настоящей диссертационной работы.
Цель работы: разработка и внедрение современной эффективной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне.
Основные задачи исследований:
1. Анализ особенностей, определения и характеристики мелководных и транзитных зон, отличительные особенности транзитных зон морских акваторий, рек и водохранилищ.
2. Обзор существующих в мирово]! практике технологий, а также аппаратурно-методического обеспечения сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.
3. Оценка эффективности возбуждения и регистрации упругих волн в мелком море. Теоретическое и экспериментальное обоснование методики работ на мелководье и в транзитной зоне.
4. Разработка современной эффективной технологии сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах. Обоснование требований к основным элементам аппаратурно-методического комплекса.
5. Оценка эффективности разработанной технологии на мелководных акваториях в различных сейсмогеологичсских условиях.
.Методы и объекты исследований. При разработке технологии применялись как теоретические методы расчета ишерференционных приемных и излучающих систем, так и методы экспериментального исследования динамических характеристик механических систем, методы гидроакустических измерений при подводных «физических» взрывах, расчетно-консгруктивный меюд, лабораторные, полигонные и морские функциональные испытания цифровой регистрирующей аппаратуры и других технических средств, объединяемых в единый аппаратурно-мегодический комплекс.
Фактической основой работы явились результаты опытно-методических и производственных работ НПГТ «Южморгеосейс», а также результаты полевых и морских испытаний макетов, опытных и серийных образцов за период с 2000 г. по 2007 г., созданных в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», ООО «ПУЛЬС», «СИ Технолоджи» и др. организациях.
Объектами исследований являлись пневматические излучатели «ПУЛЬС-6», «BOLT LL» и др., составляемые из них линейные и площадные группы, радиотелеметрические системы «BOX» фирмы «Fairfield Industries Inc.». цифровые телеметрические системы XZonc® Bottom Fish и Marsh Line фирмы «СИ Технолоджи», средства связи и спутниковой привязки, специализированные транспортные средства, а также другие элементы технологического комплекса и особенности их взаимодействия.
Лабораторные испытания экспериментальных макетов и опытных образцов проводились на экспериментальных установках и стендах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология». Полигонные и морские испытания, как отдельных элементов, гак и всего технологического комплекса в целом проводились на научно-исследовагельских судах и амфибийных транспортных средствах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» на мелководных акваториях Черного, Азовского, Каспийского и Баренцева морей в ходе опытно-методических работ и в порядке опытно-производственного опробования.
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем-.
1. Теоретически и экспериментально изучены влияния интерференционных процессов в водном слое, границ «воздух-вода», «вода-дно» и других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.
2. Сформулированы требования ко всем элементам технологического комплекса для проведения сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитной зоне.
3. Разработана современная эффективная технология сейсморазведочных работ для разных климатических и орогидрографических типов мелководных и транзитных зон.
4. Разработаны основные принципы рациональной организации сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах, определены основные требования к качеству полевого материала.
Практическая значимость и реализации результатов. Выводы и рекомендации, изложенные в настоящее работе, позволяют обосновать рациональный выбор оборудования и технических средств полевых партий, выбор наиболее эффективной методики работ в зависимости от орогидрографических особенностей исследуемой мелководной акватории, а также обеспечить необходимый контроль и определить основные требования к качеству полевых материалов при проведении сейсморазведочных работ.
Предложенная автором технология сейсморазведочных работ в условиях мелководья и транзитных зон показала высокую эффективность при сейсморазведочных работах MOB ОГТ 2D, проводимых ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» в период с 2001 по 2008 годы в различных сейсмогеологических условиях в акваториях Азовского, Каспийского морей. Волгоградского водохранилища. Печорской губы Баренцева моря, Обской губы Карского моря и в Камбейском заливе Индийского океана.
Основные защищаемые положения.
]. Теоретическая и экспериментальная изученность влияния интерференционных процессов в водном слое, границ «воздух-вода», «вода-дно» и других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.
2. Эффективная технология сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах.
3. Принципы рациональной организации проведения сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах в разных климатических и орогидрографических условиях, включая навигационно-гидрографическое сопровождение работ, контроль качества сейсмических данных на всех этапах полевых работ.
Личный вклад автора. Все основные результаты, представленные в работе, представляющие практическую значимость, были получены лично автором, под его руководством или при ег о непосредственном участи.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практической конференции «Геогсхл (г. Саратов) в 2005 и 2007 годах, на международной конференции «Нефть и таз юга России» (г. Геленджик) в 2004, 2005. 2006 и 2007 годах, па международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа» (г. Мурманск) в 2005 году. на седьмых геофизических чтениях им. В.В. Федынского (Москва, ГЕОН) в 2005 г., на заседаниях научно-технических советов ГНЦ ФГУГН «Южморгеология», НИПИокеапгеофи-зики и кафедры геофизики. КубГУ в 2005 - 2007гг.
Публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований изложены в 8 печатных работах н в производственных отчетах по целому ряду объектов, отработанных с использованием предложенной технологии.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объемом 157 страниц текста, в том числе 5 таблиц, 63 рисунка и библиографического списка из 72 наименований.
Автор выражает глубокую признательность и благодарность за научное руководство и помощь на всех этапах от постановки задачи до выполнения работы научному руководителю профессору кафедры геофизики КубГУ, д.т.н. В.И. Гулепко, а также заведующему кафедрой геофизики КубГУ, д.т.н., профессору С.И. Дембицкому.
Автор благодарен своим коллегам - специалистам ГНЦ ФГУГ11 «Южморгеология»: к.т.н. А.II. Пронкнну, д.г.-м.н. В.И. Савченко за методическое и организационное содействие и помощь при написании данной работы. Особая благодарность главному геофизику ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» Н.В. Захарову за консультации, техническую и моральную поддержку, постоянно оказываемую на всех этапах полевых производственных работ и в ходе подготовки диссертации.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении сформулированы актуальность, цель и основные задачи диссертационной работы, ее научная новизна, практическая значимость, основные защищаемые положения.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА МЕЛКОВОДНЫХ АКВАТОРИЯХ
В первом разделе главы даны определения и приведены характеристики мелководных и транзитных зон, рассмотрены отличительные особенности транзитных зон морских акваторий, рек и водохранилищ.
На практике к мелководным акваториям принято относить районы с глубиной менее 10 м (при которой невозможно применение традиционной технологии морской сейсморазведки с плавающей ньезокосой), при этом переходные участки «суша-море» с наиболее сложными условиями относят к «предельному мелководью» (с глубиной воды от 0.5-0.7 м до 2-3 м) и к «транзитным зонам» (меньше 0.5-0.7 м), которые являются одним из самых сложных мест для проведения поисковых работ.
К мелководным и транзитным зонам относятся береговые топи, плавни, лиманы, заливные части суши, отмели, дельты рек, открытые мелководные рифы, широкие приливные зоны, литоральные зоны и близкие к побережью мелководные участки, характеризующиеся особой сложностью в проведении сейсморазведочных работ, так как в этой зоне неприменимы ни чисто морская технология, ни наземная. В этой зоне запрещено в качестве источника использовать взрывчатые вещества, пневматические источники на предельном мелководье, как правило, теряют свою эффективность, вибрационные же источники здесь неприменимы из-за слабости грунтов. Использование буксируемых пьезокос в этой зоне невозможно из-за малых глубин, применению наземных сейсмоприемников препятствует наличие водного слоя. При этом использование любых технических средств ограничено недостаточной грузо-
подъсмностью, энерговооруженностью и проходимостью применяемых транспортных средств. В этой зоне также существенно возрастает сложность организации работ, резко ужесточается экологический и пограничный контроль и т.д.
С геологической точки зрения верхняя часть разреза в зонах мелководья обычно характеризуется переслаивающимися континентальными и морскими осадками, быстро изменяющейся морфологией, наличием погребенных речных долин, палсорусел рек, песчаных баров и др., что в сочетании с изменчивостью упругих свойств осадков и толщины водного слоя представляет собой один из самых сложных типов сейсмогеологических условий.
Площади мелководных зон акваторий достаточно велики. Так, например, согласно известным данным (Гагельганц и др., 1983), общая площадь Российского шельфа с глубинами моря до 20 м составляет более 700 тыс. км2, при этом свыше 130 тыс. км2 занимает предельное мелководье. Значительная часть этих площадей имеет высокие перспективы нефгегазо-носности, где проведение разведочных работ представляет практический интерес.
Разведка месторождений в столь специфических природных условиях требует применения более эффективных технологий сейсморазведочных работ, а также создания необходимых технических средств, е том числе п транспортных средств амфибийного класса.
В таблице 1 приведены сведения о площадях мелководных зон (в тыс. км2) Каспийского, Азовского и Черного морей (Гагельганц и др., 1983).
Таблица 1.
Площади мелководных зон южных морей (тыс. км')
Название моря Глубины,м Итого
от 0 до 5 от 5 доЮ ог 10 до 20
Каспийское море 82,7 33,2 to VO "о 144,9
Северный Каспий 83,4 22,2 8.4 94,0
Азовское 7,8 15,1 17,0 39,9
Черное 4,1 3,0 8,4 15,5
Всего 94,6 51,3 54,4 200,3
Второй раздел главы содержит обзор существующих в мировой практике технологий сейсмических исследований мелководных и транзитных зон.
В первой части этого раздела рассмотрены применявшиеся ведущими зарубежными фирмами технологии сейсморазведки на мелководье с плавающими и донными косами, а также технические средства, используемые для приема и возбуждения упругих волн.
Так, германская фирма «Prakla-Seismos AG» при глубинах моря свыше 5-7 м применяет традиционную технологию рабог с использованием одного геофизического судна, на котором располагается весь аппаратурный комплекс. Работы выполняются путем отстрела фланговой системы наблюдений в режиме буксировки 48-канальной аналоговой пьезокосы «Syntrak» с автоматическими регуляторами глубины буксировки «DigiCOURSE». Регистрация информации осуществляется цифровой сейсмостанцией, установленной на борту судна.
В зоне предельного мелководья, при глубине моря от 2-3 м до 0.7-1.0 м, фирма «Prakla-Seismos AG» применяет двухсудовую технологию сейсморазведочных работ с использованием донной косы (Bay Cable) и пневматического исючника, установленного на специально оборудованном самоходном понтоне с осадкой 0.3-0.4 м.
При глубине моря менее 0.7-1.0 м, а также в переходной зоне «суша-море» фирма «Prakla-Seismos AG» использусг суда амфибийного класса (на воздушной подушке) или специально оборудованные вертолеты, при этом в качестве источников возбуждения до недавнего времени нередко применялись взрывы детонирующего шнура «Cortex», «Aquaflex», взрывы конденсированных В В в скважинах или вибраторы, устанавливаемые на суше.
В начале 80-х годов прошлого века французской фирмой CGG на базе мелкосидящих судов-катамаранов типа «Verseau», «Gemeaux» и др. с водоизмещением около 160 т и осадкой до 1.2 м был реализован сейсморазведочный аппаратурно-технологический комплекс для мелководья с глубиной моря до 1.5 м. При этом на глубинах свыше 5-7 м работы проводились с фланговой расстановкой в режиме непрерывной буксировки 24- или 48-канальных плавающих аналоговых кос AMG длиной, соответственно, 1200 м и 2400 м.
В интервале глубин моря от 1.5 до 5 м работы выполнялись по технологии «Drag Bottom» с остановками в точках приема, при этом на переходах донная аналоговая коса AMG, снабженная антиабразивным защитным покрытием, движется по дну, а в момент остановки ложится на дно. Для регистрации данных использовалась 24/48-канальная цифровая сейсмо-станция SN-338, привязка осуществлялась радионавигационной системой «Силедис».
Для возбуждения упругих волн CGG использует в эти годы мощный, хотя и громоздкий источник «Vaporchoc». Установленный на судне парогенератор источника «Vaporchoc» включает паровой котел, пароперегреватель, опреснительную установку и имеет производительность до 2 т пара в час. Применялся такой источник при глубине моря свыше 3 м.
В переходных зонах и на предельном мелководье с глубиной моря менее 1.5 м, так же, как и другие фирмы, CGG применяла элементы технологии наземной сейсморазведки с использованием аналоговых донных кос «Bay Cable» с геофонами, а в качестве источника -взрывы конденсированных ВВ в мелких скважинах, детонирующих шнуров, или вибраторы.
В конце 80-х годов за рубежом появляются новые модели пневмоисточников, которые применяются и на мелководье. По сравнению с наиболее распространенными за рубежом излучателями PAR, «Sleeve Gun» отличаются простотой конструкции, повышенной надежностью, имеют более широкополосный спектр возбуждаемых сигналов и лучший акустический к.п.д. На основе излучателей «Sleeve Gun» была разработана базовая группа (модуль) из 17 излучателей с суммарным объемом 6.23 дм3, размещенных в линию на базе 9 м. Буксируется такая группа с помощью плота «Paracat» (торговая марка фирмы GSI), оснащенного лебедками с пневмоприводом для изменения глубины погружения излучателей в процессе работы. Плот «Paracat» выполняет и функции отводителя (паравана), управление которым также осуществляется пневмоприводом, и может буксироваться со смещением до 50 м в любую сторону от линии профиля, что позволяет создавать площадные излучающие системы.
Достаточно эффективная технология мелководных сейсморазведочных работ во второй половине 70-х годов была разработана трестом «Днепрогеофизика» (Мухин A.A. и др.) применительно к условиям предельного мелководья залива Сиваш с глубиной моря от 1 до 3 м.
Источник устанавливался на понтоне-взрывпункте, оборудованном дизель-компрессором и буровым станком. На другом понтоне устанавливалась сейсмостанция ССЦ-2. Работы проводились с фланговой системой наблюдений, при этом в качестве приемного устройства использовалась 24-канальная донная коса с индукционными приемниками в кардановых подвесах и с базой приема 1840 м. При переходе от точки к точке понтоны и коса перемещались с помощью катеров КС-100 с осадкой около 0.7 м.
На начальном этапе в качестве источника возбуждения использовался погружной пневмоисточник ПИ-4, однако основные объемы профильных работ Азовской партии на мелководье залива Сиваш, выполнены с источниками «Импульс-1», серийно выпускаемыми с 1977 г. При этих работах группа из 4-х излучателей «Импульс-1» объемом по 3 дм3 располагалась на отдельно буксируемом понтоне на базе около 3x3 м (или 5x5 м), глубина погружения излучателей составляла от 1 до 2 м, рабочее давление сжатого воздуха 10-12 МПа
Аналогичный понтон-взрывпункт применялся в конце 80-х - начале 90-х годов при совместных работах «Geophysic» GmbH (г. Лейпциг, ГДР) и НПО «Южморгеология» на предельном мелководье Балтийского моря.
Весьма эффективный аппаратурный комплекс был предложен и опробован в 1994-1996 г.г. на предельном мелководье в Приазовских лиманах Кубани акционерным обществом «Морсейс» (директор Г.К. Кислов). Для возбуждения сигналов здесь также использовался мелкосидящий понтон-взрывпункт, на котором были установлены дизель-компрессор с ре-
сивером, контроллер КПИ-1 и группа из 6-8 излучателей «Сигнал-5» (V = 0.5 дм3, Р = 12-М 5 МПа). Излучатели подвешивались на специальных поплавках-отражателях и в рабочем положении располагались вокруг потопа, образуя рассредоточенную площадную группу.
В транзитной зоне «cyrua-море» для возбуждения сигналов чаще всего используются погружные источники, работающие в мелких взрывных скважинах глубиной от 2-3 до 30 м. К этому классу относятся пневмоисточники ПИ-4 (Раменское отделение ВНИИГеофизики, 1976 г), 1111И (1980-е годы, ВНИПИВзрывгеофизика), ПИК-3 (ООО «Ингеосейс», 2002 г.).
Вторая часть этого раздела посвящена так называемой «старт-стопной» технологии, применяющейся при сейсморазведке на мелководье.
Впервые эта система была реализована на судне «Профайлер II с максимальной осадкой 0.9 м, и рассчитана на проведение работ до глубины моря 1.8 м (6 футов) при непрерывном движении судна - технология «yo-vo» (Хофф, Шмелик ,1982).
В соответствии с этой технологией перед каждым очередным пунктом взрыва реверсивный привод лебедки переключается на размотку косы со скоростью, равной скорости движения судна, при этом коса опускается на дно, а уровень шумов буксировки резко падает. В момент возбуждения сигнала и в течение всего времени регистрации отраженных волн коса остается неподвижной относительно дна, после этого лебедка переключается на смотку косы и за несколько секунд до очередной точки возвращает ее в исходное положение. Так как судно в процессе работы продолжает двигаться с постоянной скоростью, такая технология, по данным фирмы «Рекол-Декка Сервей», позволяет существенно повысить производительность сейсморазведочных работ в условиях мелководья и снизить их стоимость.
В качестве источника возбуждения на судне «Профайлер II» установлена пневматическая группа из 12 излучателей PAR модель DHS-1900, выпускаемых фирмой Bolt Technology Corporation, (США), и применяемых, обычно, при скважиниых исследованиях. С помощью с грел и гидравлических лебедок излучатели опускаются за борг (по б с каждого борта) и буксируются за кормой судна на разных глубинах и удалениях. При объемах излучателей DHS-I900 от 0.66 до 2.0 дм3 общий объем группы около 16 дм3. Запуск излучателей осуществляется системой управления «Litton LRS-100», питание сжатым воздухом при давлении 13-14 МПа обеспечивается тремя дизель-компрессорами AGMW-2 фирмы «Прайс».
Применяемые в этом источнике скважинные излучатели типа DHS-1900, в отличие от других моделей излучателей PAR, а также аналогичных им излучателей VLA и VLF фирмы «Prakla-Seismos AG», имеют несомненные преимущества при работе на мелководье, так как конструктивно защищены от попадания внутрь грязи, ила, песка или других твердых частиц, приводящих к быстрому износу уплотнений и выходу излучателя из строя.
С середины 80-х годов «старт-стопная» технология получила широкое применение при сейсморазведке па мелководных акваториях и в нашей стране. Так, начиная с 1985 года основные объемы работ на мелководье Северного Каспия до глубин 2 м выполнены трестом Южморнефтегеофизика и ГП «Шельф» с использованием специально оборудованных для этой технологии геофизических судов «Геофизик-2», «Геофизик-3», (Долгов В.В., Исмагилов Д.Ф., Козлов В.Н., и др.). Значительные объемы работ на мелководном шельфе о. Куба, в Печорском и Карском морях, а также в Тазовской губе были выполнены на НИС «Искатель-5» трестом Севморнефтегеофизика, (Гагельганц и др., 1983).
С 2004 г. фирма ЗАО «Гео-Хазар», созданная в 1998 г. на базе Каспийской группы партий треста Южморнефтегеофизика, при работах по технологии «старт-стоп» на НИС «Гео-физик-4» и «Морской Геотехник» применяет разработанную фирмой ООО «СИ Технолод-жи» цифровую телеметрическую систему XZone™ Bottom Fish (Жгенти, 2005).
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ПРИЕМА УПРУГИХ ВОЛН В МЕЛКОМ МОРЕ
В первом разделе главы рассматривается влияние интерференционных процессов в водном слое на возбуждение и прием упругих волн при сейсморазведке.
При сейсморазведке иа мелководье источник упругих волк и приемное устройство -гидрофон - обычно располагаются в водном слое глубиной Н на расстоянии Ь от поверхности моря (Л <Н). Вследствие многократных отражений в водном слое от границы «вода-воздух» с коэффициентом отражения -1 и от границы дна с коэффициентом отражения равным котр волна, излучаемая в нижнее полупространство, так же, как и волна приходящая к приемнику снизу, является интерференционной. При этом выражение, описывающее профиль интерференционной волны, излучаемой в любом направлении а; нижнею полупространства (угол отсчмтывается от вертикальной оси: -п2 < а2 < к2), полученное в приближении плоских волн, в дальней зоне (без учета расхождения) может быть записано в виде суммы волн, излучаемых в направлении а2 действительным излучателем и бесконечной цепочкой "мнимых" излучателей, расположенных в верхнем полупространстве:
(1)
где Т] = 211/(С -соха]): г2 - 21г (С-ссма^; I = 0; I; 2; С = 1500 м/с - скорость звука в воде;/(7) -профиль волны, излучаемой источником в безграничном пространстве (функция источника); а1 - угол выхода луча из источника (отсчитывается от вертикали); - коэффициент преломления луча при переходе в нижнее полупространство.
Комплексный спектр этой функции имеет следующий вид:
■V./'»/ = К ■ -V ./">.<• У<■ е-*3"' ■ (1 - е-'™1 )'
(2)
где Б/} а) -- комплексный спектр функции/(1).
Отсюда комплексная интерференционная характеристика водного слоя имеет вид:
(3)
Модуль этого выражения после преобразований может быть представлен в виде произведения двух функций:
К(со,а,,Ь,Н) = К1(а,а1,1г )-К2( а,а .,11), (4)
одна - К1(со,а.1,Ь) = 2-/¡гп(а>г/2) / - модуль частотной характеристики, учитывающей влияние границы «вода-воздух», другая - К2(со,сс1,Н) = кгр-[1+2ктц,-соз(а>Т1)+каПр']~1'2 - модуль частотной характеристики, учитывающей влияние границы дна. При фиксированных параметрах « Л и II, т.е. в функции частоты все выражение (4) представляет собой модуль частотной характеристики точечного излучателя в водном слое; в функции угла а это выражение описывает диаграмму направленности точечного гармонического излучателя с частотой и, расположенного в водном слое глубиной Н на удалении /г от поверхности воды - рис. I.
воздух "вода
¡¡на: = .Ушаг('УС)
Рис. 1. К выводу интерференционной частотной характеристики точечного излучателя (гидрофона) в водном слое
Изменив направление подхода лучей на рис.1 на противоположное и выполнив аналогичные выкладки, применительно к приемному устройству в водном слое получим точно такие же выражения для интерференционной частотной характеристики гидрофона. В этом случае выражение (4) при фиксированных параметрах а, /г и Н представляет собой модуль частотной характеристики точечного гидрофона в водном слое; в функции угла а это выражение описывает диаграмму направленности гидрофона на частоте со.
Иначе обстоит дело для геофона, установленного на дне водного слоя. В этом случае, по сравнению с гидрофоном, регистрирующим волны давления, волны сжатия и разрежения, отраженные от поверхности «вода-воздух», геофоном регистрируются с обратными знаками. Поэтому выражение, описывающее профиль интерференционной волны смещения, регистрируемой геофоном, имеет следующий вид:
т=д0+(1-к2отр)%-кот/1 ./о-к,) (1а)
1=1
Соответствующая обобщенная комплексная интерференционная характеристика геофона, установленного на дне водного слоя, имеет вид:
К(Ма,Н) = 8Р(]а>)/8/]а>) = I +(1-1Сощ) ■ ^('К^'' ■ (За)
1=1
В качестве примера на рис.2 приведены модули частотных характеристик, рассчитанные по формуле (4) при — 0 (нормальное падение) и разных значениях коэффициента отражения для двух значений глубины моря: а) Н= 2.5 м, глубина источника /г = 2.0 м и б) Н -5.0 м, глубина источника/; = 3.0 м. Кривые, полученные при котр— 0, соответствуют случаю, когда граница дна отсутствует - источник находится в жидком полупространстве на глубине /г ог поверхности «вода-воздух» - и иллюстрируют лишь влияние глубины его погружения, (т.е. влияние поверхности «вода-воздух»). Приведенные на рис.3 частотные характеристики. также полученные при а: = 0, показывают влияние расположения источника относительно границ водного слоя при тех же значениях его глубины (Н= 2.5м - (а) и Н 5.0м - (б)), но при фиксированном значении коэффициента отражения от дна равном 0.3. При этом кривые, полученные при ¡1=11, соответствуют случаю, когда источник находится на дне моря. Влияние удаления источника от дна при фиксированных удалениях его от поверхности "вода-воздух" ¡1-2.5м - (а) и 11=5м - (б) показано на рис.4, где приведены частотные характеристики при тех же значениях щ = О и к01„р= 0.3, но при разных глубинах моря.
Как видно из рис.2-4, частотные характеристики излучателя в водном слое представляют собой осциллирующие периодические функции, в колебаниях которых явно проявляются два периода. Первый - основной период часютных характеристик - обусловлен влиянием поверхности «вода-воздух» и равен периоду модуля синуса в функции К](а>,а1М). При этом максимумы огибающих лепестков характеристик пропорциональны к,р и соответствуют частотам: [птах = (п-0.5)С/(2ксо8а1)\ минимумы характеристик, равные нулю, достигаются в точках:/„„„- (п-1)-С/(2Ьсоза1), где п = ¡,2,3,... В табл.2 приведены граничные частоты (определяемые по уровню 0.707 от максимума) первого лепестка интерференционной характеристики заглубления источника К](щ а/, к) при а; = 0 и разных глубинах погружения.
Таблица 2.
Граничные частоты интерференционной характеристики
заглубления источника К ¡(а, а¡, к) при а;= 0_
Глубина источника. ¡1 0.5 м 1 м 2 м 3 м 4 м 5 м 6 м
Нижняя граничная частота. Гг1 375 187.5 93.8 62.5 46.9 37.5 31.3
Верхняя граничная частота, Гц 1125 562.5 281 187.5 140.6 112.5 93.8
Гц
- к-0
----к-0,1
----- к=0,2
Частота, Гц
....... к =0,3
— к-0,4 "... к-0,5
Рис.2. Модули частотньш характеристик водного слоя при а — О (нормальное падение) и разных коэффициента: отражения огдна:
а) глубина моря Н —2.5 м, глубина источника к — 2.0м,
б) глубина моря И —5.0 м, глубина источника к — 3.0м.
....... к-0,3
..... к = (й
----к-ОД
- - ■ к-0,2
_ , г , Частота, Гц
- 11-0,5м ..............Ь= 3,0 м
----Ь= 1,0 м — к-а.Ом
----- Ь = 2,0 м ..........Ь-;,0м
---- Ь= 1,0ы —— Ь = 4,0м
----- Ь = 2,0м ..... 11= 3,0 м
Рис.3. Модули частотный характеристик водногэ слоя при а = О (нормальное пздеше), 0.3 и разных глубина;; погружения источника: а) глубина моря Н—2.5м, 6) Н =5.0м.
--Н-2.5м ...... НМ}м
----Н = 5 0 м --к = 20 и
-----II - 10 м .....Н 30 м
ш т ш щш ъщ ш ш щш 1 Сг х ^ Г
«1 Л"
т ш № V*
Частага, Гц
- Н = У» ..............11-20 м
----Н- 10 м — Н = 30 к
----- И — 15 м ..........К = 50 м
Рис.4. Модули частотных характеристик водного слоя при а - 0 (нормальное падение), кощ,= 0.3 и разных глубинах моря: а) глубина погружения источника к =2.5 лг, б) Л -5.0м
Более высокочастотные осцилляции кривых К (со. а;, /г, Н) обусловлены влиянием дна моря, при этом они связаны с периодичностью косинуса в функции К ¡(со, а¡, II) и имеют период равный С/(2Нсо,ш<), тем меньший, чем больше глубина моря - рис.4. Величина коэффициента отражения от дна моря, так же, как и на глубокой воде определяет характер перераспределения упругой энергии на границе: с увеличением жесткости дна (т.е. кащ) амплитуда проходящих волн в дальней зоне падает, в той же степени возрастает интенсивность реверберации, т.е. уровень донно-кратных волн-помех в водном слое.
Как видно из приведенных в табл.2 и на рис.2-4 данных, общим недостатком частотных характеристик К(со, аь /г, Н) на мелководье является то, что полоса их пропускания смещена в область высоких частот и при малых глубинах погружения источника или гидрофона выходит за пределы сейсмического диапазона частот. При этом низкочастотные компоненты спектра излучаемых и принимаемых волн - от первых герц до 40-60 Гц, где обычно содержится основная энергия целевых волн - оказывается в полосе гашения.
Иной характер имеют частотные характеристики геофона, установленного на дне водного слоя. Так, на рис.5 приведены модули частотных характеристик геофона на дне водного слоя при а - 0 (нормальное падение) и разных коэффициентах отражения от дна для двух значений глубины моря: а) Н=2.5 м и б) Н =5.0 м. Модули частотных характеристик геофона на дне водного слоя при а = 0 и разных глубинах моря для двух значений коэффициента отражения от дна а) котр = 0.3 и б) кс,,„р = 0.7 представлены, соответственно, на рис.б.
Как следует из этих рисунков, в отличие от частотных характеристик источника и гидрофона, расположенных в водном слое, характеристики геофона, установленного па дне водного слоя, имеют полосу пропускания в области низких частот. При этом максимумы огибающих лепестков характеристик обратно пропорциональны коэффициенту отражения от
дна и соответствуют час го гам: /ппт ~(и-1) С.'(2И-сойа1)\ минимумы характеристик достигаются в точках: (п-0.5) ■€,<(2Н-соьщ), где п = 1,2,3,... Таким образом, сравнение характеристик геофона н гидрофона, расположенных па одной и той же глубине на дне моря, показывает, что их экстремумы сдвинуты па половину периода: т.е. максимумы характеристики геофона соответствуют минимумам характеристики гидрофона и наоборот.
Но вторам разделе главы рассмотрено влияние границ на динамику пульсации воздушной полости, образующейся при выхлопе сжатого воздуха из камеры пневмоисточника. Для всех источников типа «пульсирующая полость» - пневматических, газовых, электроискровых и др. - характерна зависимое [ь периода пульсации полости Т (и, соответственно, преобладающей частоты возбуждаемых колебаний) от гидростатического давления /'овида Т ~Р0'5-'6 (Балашканд. Гулснко и др.). При пульсации полости вблизи жестких границ водного слоя эта зависимость нарушается, так как давление в окресшости полости, кроме постоянной составляющей, равной весу столба жидкости на данной глубине, будет иметь и переменную составляющую, в любой момент времени равную мгновенному значению собственного реверберационного фона, т.е. сумме волп давления, излучаемых бесконечной цепочкой «мнимых» источников, координаты которых могут быть получены последовательными зеркальными отображениями реального излу чателя в границах водного слоя.
Численное решение этой задачи применительно к пневматическому излучателю было рассмотрено в работах (Гуленко и др., 1989, 2003), где получена система дифференциальных уравнений, позволяющая рассчитать акустические характеристики источника типа «пульсирующая полость» с учетом влияния границ водного слоя. Полученные в этих работах расчетные зависимости Т(Ь), а также результаты эксперимента, выполненного в опытном бассейне глубиной II = 4.3 м с пневмои¡лучагелями объемом 0.25 дм" - (а) и обьемом 2.0 дм3 - (б) при рабочем давлении 15 МП а, представлены па рис.7.
Как видно из этих данных, вблизи границ водного слоя зависимость Тф) заметно отлип -5 6
чается от вида 1'д : приодиженпе источника к границе «вода-воздух» сопровождается резким уменьшением периода пульсации, в то время как вблизи дна наблюдается увеличение периода, и тем большее, чем выше коэффициент отражения от дна моря.
В третьем разделе главы рассмотрено влияние близости дна, с чем могут быть связаны некоторые эффекты, роль которых па мелководье возрастает:
1. Верхняя часть разреза на мелководье, особенно придонные отложения, часто характеризуются значительной неоднородностью физических свойств по горизонтали. В этой связи, при возбуждении упругих волн в непосредственной близости от дна, отмеченные неоднородности, даже при сравнительно небольших размерах, из-за близости к источнику, становятся сопоставимыми с размерами первой зоны Френеля и оказывают существенное влияние на характеристики проходящей волны в дальней зоне, ухудшая стабильность ее параметров.
2. Другим источником нестабильности параметров возбуждаемых сигналов вдоль мелководного профиля является изменчивость рельефа дна моря, что вследствие изложенных выше причин может приводить к вариациям характеристик, зависящих от глубины И.
3. Распространение волн большой амплитуды в слабо консолидированных рыхлых грунтах в ближней зоне излучателя является нелинейным, поэтому потери энергии гга неупругие деформации среды вблизи излучателя па мелководье значительно возрастают.
4. При размещении излучателя вблизи дна практически всегда наблюдается появление интенсивных низкочастотных и низкоскоростных волн-помех поверхностного типа. Для сосредоточенных низкочастотных источников это приводит к тому, что волны-помехи на ближних каналах приемного устройства нередко доминируют почти во всем интервале записи и подавление их известными средствами часто оказывается недостаточно эффективным.
Влияние других факторов рассмотрено в четвертом разделе главы. К факторам, осложняющим сенсморазвелочные работы на мелководье, можно отнести следующие:
1. Небольшая глубина моря в районах предельного мелководья налагает ограничение на осадку и водоизмещение геофизического судна, что ограничивает численность персонала, габариты и вес оборудования, а также максимальную мощность судовой энергоустановки и,
Рис.5. Модули частотных характеристик геофона на дке моря при а— 0 (нормальное падение) и разных коэффициентах отражения от дна: а) глубина моря И —2.5 м, б) глубина моря Н 0 м
100 150 200 250
. г, г Частота, Гд
п»0,.>м ..............Ь = 2,0 м
Ь= 1,5 м ..........Ь - 3,0 м
X
Чагтсга, Гц
- 0.5 м ...... И =2,0 и
-— Ь=1,0м ___Ь=2,5м
Ркс.6. Модули частотных характеристик геофона кадне водного слоя при 0 (нормальное падение) иразных глубина:-: моря: а) коэффициент отражения от дна к^ = 0.1 г 6)^,^=0.7
V = О 25 Дм3, Р = 15 МПа V = 2.0 Дм3, Р = 15 МЛа
® ©
Рис.7. Влияние глубины погружения пневматических излучателей на период пульсации полости при разных глубинах погружения (теория и эксперимент)
соответственно, мощность, потребляемую источником. В этой связи на предельном мелководье использование г ромоздких и мощных источников проблематично.
2. Другое ограничение на мощность источника связано с риском вредного воздействия упругих колебаний на флору и фауну акваторий, особенно в зоне предельного мелководья. Так, для пневмоисточников с рабочим давлением 10-15 МПа по суммарному объему камер "Межведомственной комиссией по вопросам проведения сейсморазведочных работ на рыбо-хозяйственных водоемах" установлен предел до 30 дм3, чго соответствует энергии возбуждения не более 1.13 МДж на одно воздействие. При этом в каждом конкретном случае сроки проведения геофизических работ на мелководных акваториях требуют согласования в бассейновых управлениях Главрыбвода и могут быть изменены или ограничены в связи с нерестом или сезонной миграцией рыб и др. гидробиоптов.
3. Проведение работ с буксируемыми забортными устройствами сопряжено с особыми сложностями для судовождения, так как на всем мелководье имеют место значительные колебания уровня моря вследствие приливно-отливных и сгонно-нагонных течений, скорость которых достигает 3-4 узлов, при этом на большей части мелководных акваторий отсутствует детальный промер глубин. Еще более сложным по условиям мореплавания является обширное мелководье арктического бассейна, где сроки навигации не превышают 3-4 месяцев (Гагельганц, Серебренников и др., 1983).
4. Важным фактором, нередко предъявляющим особые требования как к конструкции буксируемых устройств, 1ак и к технологии работ, особенно на предельном мелководье, является характер дна: наличие па дне скальных обломков, коралловых рифов, остатков металлоконструкций, обломков кораблей, тросов и т.п., при отсутствии специальных средств защиты может привести к серьезном}' повреждению или даже потере буксируемых устройств.
5. Еще большими сложностями характеризуются условия работ в плавнях, где нередко в пределах одного объекта, или даже профиля, имеет место чередование открытых мелководных водоемов и участков, покрытых труднопроходимой болотной растительностью. Такое разнообразие условий требует применения и различных технических средств для возбуждения и приема упругих колебаний, при этом для проведения работ в таких условиях необходимы транспоршые средства амфибийного класса, имеющих повышенную проходимость. Анализ рассмотренных факторов, определяющих особенное ги возбуждения и приема упругих волн в условиях мелкого моря, позволяет сформулировать и основные требования к аппаратурному комплексу. При этом наряду с общими требованиями, предъявляемыми ко всей аппаратуре для морской сейсморазведки, есть и ряд дополнительных, определяемых как сейсмогеологическими условиями, так и применяемой на мелководье технологией работ.
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРНО-МЕТОДИЧЕСКОМУ КОМПЛЕКСУ ПРИ СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ В МЕЛКОВОДНЫХ И ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ
В первом разделе главы сформулированы требования к источник)' упругих волн.
1). Источник должен быть безвредным для окружающей среды и безопасным для обслуживающего персонала и судна. При этом для газовых и пневматических источников с рабочим давлением до 15 МПа суммарный объем рабочих камер должен быть ограничен пределом до 30 дм3 (Балашканд, Векилов, 1980). Установленные на судне арматура высокого давления, электрические кабельные линии и установки, спускоподъемные устройства и другое оборудование, предназначенное для эксплуатации источника, должно удовлетворять требованиям Ростехнадзора и Морского Регистра РФ.
2). Источник должен иметь достаточно широкополосный сигнал, спектр которого должен быть оптимально согласован как с характеристикой среды, так и с частотной характеристикой водного слоя. Так как при этом основная энергия зондирующего сигнала в дальней зоне должна оставаться в сейсмическом диапазоне частот, энергия собственного акустического излучения источника в полосе частот 20-н80 Гц для достижения той же эффективности на мелководье должна быть выше, чем для источников, работающих на глубокой воде.
3). Для снижения влияния латеральной неоднородности свойств придонного грунта на стабильность сигнала в дальней зоне, а также для снижения потерь энергии на неупругие деформации при работах на мелководье лучше применять площадные группы излучателей, имеющих сравнительно небольшие амплитуды возбуждаемых сигналов [до (1-нЗ)-105 Па-м].
При использовании на мелководье линейных источников, располагаемых вдоль линии наблюдения, при шаге группирования излучателей не более 2-4 м, общую базу линейной группы жела1елыю выбирать равной целому числу длин наиболее интенсивных волн-помех поверхностного типа, что позволит обеспечить некоторое их ослабление. Ослаблению этих волн способствует также и применение на мелководье более высокочастотных источников с максимумами спектральной плотности на частотах свыше 50 Гц (Гуленко и др., 1982).
В любом случае выбор конкретной геометрии излучающей группы должен производиться по результатам опытно-методических работ в конкретных сейсмогеологических условиях изучаемого района. В этой связи желательно, чтобы конструкция источника для мелководья обеспечивала изменение геометрии подгрупп, расстояний между ними, шага группирования излучателей и их объемов, временных диаграмм запуска излучателей и т.п.
4). Глубину погружения источника при работах на мелководье следует выбирать в зависимости от глубины моря: при глубине менее 2 м предпочтительнее буксировать источник но дну; в диапазоне глубин моря II от 2-3 м до 5-7 м глубина погружения источника должна составлять приблизительно (2/3) ■//; при больших глубинах моря глубина погружения источника выбирается в соответствии с известными критериями (Балашканд, 1977, Гуленко, 1982, 2003 и др.). На предельном мелководье при глубине моря менее 0.5 м и в транзитных зонах «суша-море» более эффективно применение «погружных» источников, работающих в мелких взрывных скважинах глубиной от 2 до 4-6 м в режиме накопления.
В любом случае выбор конкретной глубины погружения для той или иной излучающей системы в условиях мелководья осуществляется но результатам опытно-методических работ в конкретных сейсмогеологических условиях изучаемого района.
5). Источник для мелководья по своим весогабаритным характеристикам, энергопотреблению, трудоемкости обслуживания и ремонта, спусконодъемному и др. вспомогательному оборудованию должен «вписываться» в возможности применяемых на мелководье малотоннажных плавсредств, имеющих слабую энерговооруженность, небольшую автономность плавания и рассчитанных на размещение сравнительно небольшого обслуживающего персонала. В этой связи работы на предельном мелководье и в транзитных зонах, чаще проводятся в двухсудовом варианте, когда источник устанавливается на отдельном судне-взрывпункте, все свободные ресурсы которого могут быть использованы только для его обеспечения. При этом регистрирующее оборудование размещается на другом судне.
6). Источник для мелководья должен соответствовать применяемой юхнолопш сейсмо-разведочных работ, не ограничивая их производительность. В первую очередь это касается «скорострельности» - интервала времени между двумя срабатываниями - гсрас,, который определяется, в основном, мощностью эпергаической установки источника и ее производительностью по рабочему телу. Наиболее жесткие требования по этому параметру (гфаб ~ 6ч-10 с) предъявляются к источнику при работе в режиме свободной буксировки с плавающей косой (глубина моря более 5-7 м), а также при работе на предельном мелководье с автономным взрывнуикюм и донной косой в стационарном режиме.
При этом независимо от технологии рабог экономическая целесообразность применения источника на мелководье, гак же. как и при работе на глубоком морс, в значительной мере определяется его надежностью и общим ресурсом работы. По предварительным оценкам, наработка на отказ источника должна составлять не менее 10 тысяч срабатываний при общем ресурсе до 150 тысяч срабатываний.
Но втором разделе рассмофены требования к приемпо-регистрирующей аппаратуре.
1. При работах в условиях мелководья с глубиной моря более 5 м по фадиционной технологии морской сейсморазведки в режиме непрерывной буксировки возможно использование пьезокос с нейтральной плавучестью и соответствующими активными регуляторами и стабилизаторами глубины буксировки.
При работах в условиях мелководья с глубиной моря до 2-3 м с использованием «старт-стопной» технологии обычно применяются пьезокосы с утяжеленными секциями, имеющие отрицательную плавучесть и более устойчивые к динамическим нагрузкам и трению о дно, характерным для этой технологии. Еще более высокие требования к прочностным характеристикам предъявляются к донным косам, буксиру емым волоком по дну.
При рабоге на глубинах менее 1.5 м, когда маломерное мелкосидящее судно не обеспечивает необходимое буксирующее у силие донной косы волоком по дну, конструкция косы и соответствующего оборудования должна предусматривать возможность применения «конвейерной» технологии путем быстрой смотки и размотки перемещаемых секций.
2. Как следует из сопоставления приведенных вьггне частотных характеристик гидрофонов и геофонов, при работах на предельном мелководье и в транзитных зонах «суша-море», при глу бинах акваторий меньше 2-3 м, наиболее эффективными могут быть донные косы на основе гео(}юнов, а еще лучше - комбинированные донные косы, конструкция которых предполагает одновременное использование гидрофонов и геофонов.
3. Как следует из теоретических опенок и экспериментальных данных (Архипов, 2002), для эффективного применения в кабелыю-модулытых донных косах геофонов гравитационный контакт «геофон-грунт» и время его экспозиции должны быть оптимизированы. При этом средняя плотность приборных модулей должна быть в пределах 1.9-2.1 г/см3, а удельное давление отдельного модуля на донный грунт от 9 до 11 г/см2.
4. Наряду с использованием в донных косах геофонов-велосимстров, регистрирующих скорость смещения упругих колебаний, еще больший интерес представляет возможность применения геофонов-акселерометров, регистрирующих ускорение смещения (Жгенти, Мотщепо!, 2005), и имеющих такую же фазовую характеристику, как и у гидрофонов, что обеспечивает лучшее согласование данных и более точную стыковку временных разрезов в переходных зонах «суша-море».
5. Существенное увеличение канальности современных телеметрических регистрирующих систем обеспечивает не только создание сверхплотных систем наблюдения, позволяющих без потери информативности данных отказаться от традиционного группирования ссйсмоприемников, но и создает реальную возможность использования в донных косах многокомпонентных приемников (X, У, Z, Р), позволяющих перейти к многокомпонентному точечному приему н более широкому применению многоволновых модификаций сейсморазведки (Архипов, 2002. Галиксев, Мо1щепо^ 2005). Подавление низкоскоростных волн-помех, распространяющихся в придонной толще, при этом более эффективно осуществляется на
этапе обработки данных, как за счет различий в кажущихся скоростях и частотном составе, так и за счет различий в поляризации колебаний (Галикеев, 2005).
6. По сравнению с аналогичными морскими или сухопутными системами регистрации современные телеметрические системы для предельного мелководья и транзитных зон должны поддерживать как минимум вдвое большее число каналов (наблюдения 2С - компоненты Z и Р), а при многокомпонентном приеме - вчетверо большее (наблюдения 4С - регистрируемые компоненты X, Y, Z и Р).
В третьем разделе главы приведены требования к транспортным средствам для работы на мелком море, предельном мелководье и в транзитной зоне.
1. При работе в режиме непрерывной буксировки, а также при «старт-стопной» технологии практически весь аппаратурный комплекс - и источник, и приемно-регистрирующая аппаратура, и система спутниковой навигации - должны располагаться на одном судне, оснащенном и компрессорной станцией и соответствующим спускоподъемным оборудованием, обеспечивающим как работу источника, так и косы, буксируемой за судном. На этом же судне, осадка которого должна составлять не более 1.5-2.0 м, кроме обычного судового оборудования и жилых кают для обслуживающего персонала, должны находиться и геофизическая лаборатория с сейсморегистрирующей аппаратурой, спутниковым приемником GPS, компьютерным оборудованием для экспресс-обработки полученных данных и т.п.
2. На предельном мелководье с глубиной воды меньше 2-3 м по технологии «Drag Bottom» чаще всего работа осуществляется в деухсудовом варианте, когда источник с компрессорным и спускоподъемным оборудованием устанавливается на отдельном судне-взрыв-пункте, а регистрирующее оборудование с соответствующими лебедками для косы размещается на другом судне. Учитывая сложность (или невозможность) обеспечить маломерным мелкосидящим судном необходимое буксирующее усилие, такой подход позволяет отказаться от постоянного перетаскивания косы волоком по дну с отстрелом фланговой системы наблюдений. При переходе к отстрелу обращенной системы наблюдений донная коса остается в фиксированном положении, а источник перемещается вдоль линии профиля, возбуждая упругие волны в заданных точках. Для перемещения донной косы на следующую стоянку конструкция судна должна предусматривать возможность применения «конвейерной» технологии путем быстрой смотки и размотки перемещаемых секций.
На предельном мелководье и в транзитных зонах возможно использование специально оборудованных понтонов, приводимых в движение с помощью подвесных моторов, или катеров, а также плавающих гусеничных вездеходов, или других машин амфибийного класса. При этом в транзитной зоне при использовании погружных пневматических источников но-ситель-взрывпункт кроме компрессора, пневмораспределительного пульта и контроллера пневмоисточников должен быть оборудован шнековой буровой установкой для бурения взрывных скважин глубиной до 6 м. Для синхронизации моментов возбуждения и передачи их на регистрирующее судно на взрывпункте должны быть установлены система спутниковой навигации, радиостанция и система синхронизации возбуждения (ССВ).
3. При работе с радиотелеметрическими системами требуется большее количество судов (или других носителей) одновременно участвующих в процессе работ. 'Гак, центральная регистрирующая станция (ЦРС) устанавливается на базовом судне, на котором осуществляется и экспресс-обработка данных и обычно размещается большая часть персонала партии. Для раскладки полевых модулей и приемных линий на профиле обычно используются два мелководных малотоннажных судна-раскладчика с осадкой до 1-1.5 м. Отстрел обращенной системы наблюдений при глубине моря до 1 м производится подвижным взрывпунктом, перемещаемым вдоль линии профиля буксирным катером, или лодочными моторами. Раскладка полевых модулей при г лубинах менее 1.5 м производится с использованием маломерных судов, катеров или резиновых лодок типа «Зодиак», а в переходной зоне «суша-море» с помощью вездеходов на гусеничном шасси, или других машин амфибийного класса. Такие же машины, оборудованные компрессором, пневмораспределителытым пультом, контроллером и шнековой буровой установкой, используются здесь и в качестве взрывпункта.
И четвертом разделе рассмотрены особенности применяемых при сейсморазведке на мелководье систем наблюдений, а также особенности обработки полученных данных.
При работе в режиме непрерывной буксировки, а 1акжс в режиме «erapi-стоп» сейсморазведка 2D проводится в основном с одного судна с использованием фланговых систем наблюдения с небольшим выносом в первые сотни метров. Наблюдения 2D выполняются по профилям, ориентированным, как правило, перпендикулярно береговой линии. Протяженность профилей и расстояния между ними определяются размерами изучаемого обьекта и требуемой точностью построений. Шаг между пунктами возбуждения и приема и краптость наблюдений зависят от качества целевых отраженных воли и уровня помех различной природы, включая многократные отражения в воде и верхних слоях разреза.
Пространственные наблюдения 3D проводягся обычно с использованием систем наблюдения типа «широкий профиль», что достигается применением или сисаемы одновременно буксируемых кос, разнесенных на удаление в несколько сотен метров, или одновременно буксируемых линейных подгрупп пневматических источников, отведение которых в стороны от диаметральной плоскости судна и линии профиля на десятки и сотни метров осуществляется с помощью гидродинамических отводитслей - «параванов».
При работе па предельном мелководье и в транзитных зонах сейсморазведка 2D проводится чаще всего в деухсудовом варианте с использованием обращенных систем наблюдения и донных приемных устройств. В эгом случае ггосле раскладки косы судно взрывпункт осуществляет отстрел вдоль линии профиля с заданным шагом пунктов возбуждения (ПВ), возбуждая сигналы в точках, координаты которых определяются с помощью GPS-приемника. Максимальный вынос ПВ при этом выбирают равным расстоянию до самого глубокого целевого горизоша, а минимальный равен нулю или нескольким десяткам метров. При проведении специальных съемок или работ (AVO и др.) вынос увеличивают до 6-8 км.
Специфика обработки данных, полученных в переходных зонах, обусловлена необходимостью позиционирования приемных установок, определения ориентации содержащихся в установке сейсмоприемпиков, а также согласования сейсмических разрезов, полученных на стыках с транзитной зоной с использованием различных источников и/или приемников колебаний. Значительное место в обработке занимает также улучшение качества материалов путем подавления волн-помех, характерных для мелководья.
Определение координат приемника и'или источника с достаточно высокой точностью осуществляется с использованием первых вступлений прямых и, главным образом, преломленных волн методом наименьших квадратов путем формирования поля скоростей в верхней части разреза. Для определения ориентации в пространстве трехкомпонентпых неориентированных установок чаще используют поляризацию первой волны, распространяющейся между парами источник-приемник с уже известными координатами. Для приемников в карданных подвесах задача сводится к определению ориентации лишь горизонтальных компонент.
Согласование (стыковка между собой) данных, полученных в транзитной зоне и по обе стороны от нее, предполагает ввод соответствующей априорной и остаточной статики, а также фазовую коррекцию. До фазовой коррекции каждый из объемов данных, полученных с соответствующим типом приемника и источника, обрабатывают путем ввода статических поправок за ВЧР, применения декопволюиии и ввода остаточной статики.
ГЛАВА4. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СОВРЕМЕННОГО ЭФФЕКТИВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РАБОТ В МЕЛКОВОДНЫХ И ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ
В первом разделе главы рассмотрены цифровые телеметрические системы, применяемые при сейсморазведке па мелководье и в транзитных зонах.
Из отечественных разработок в первую очередь необходимо отметить морские цифровые телеметрические приемно-рсгистрирующие системы семейства XZone ®, выпускаемые фирмой «СИ Технолоджи» (г. Геленджик). Первой в этом ряду яв.гяется цифровая телеметрическая система для морской сейсморазведки Bottom Fish, разработка которой была завершена в 2004 году (Запорожец и др., 2005).
В состав системы Bottom Fish входят бортовое оборудование, основным элементом которого является центральная станция регистрации (ЦСР), и забортное оборудование, включающее от одной до 12 линий цифровых телеметрических кос но 960 каналов, каждая из которых содержит набор активных (приборных) секций длиной по 75 м и несколько дополнительных (бесприборных) секций - грузовых, амортизационных и др.
Активные (приборные) секции содержат каждая по 6 сейсмических каналов с базой по 12.5 м. По команде с ЦСР предусмотрена возможность изменения количества гидрофонов в группе и базы их группирования с 12.5 м до 6.25 м. По желанию заказчика секции выпускаются в разных исполнениях: с плавучестью близкой к нейтральной для использования в режиме буксировки в водном слое и с дополнительными утяжелителями для «старт-стопного» режима или в виде донной косы. Сигналы с каждой группы гидрофонов поступают в установленный в муфге секции 6-канальный регистрирующий электронный модуль, в котором осуществляется их предварительное усиление, 24-разрядное аналого-цифровое 3-е преобразование с дискретностью от 0.25 мс до 4 мс, предварительная обработка и передача данных в коде Манчестера по [елемегрической линии на ЦСР со скоростью 16 Мбит/с.
Следующей в семействе XZone® стала разработка цифровой телеметрической системы Marsh Line, предназначенной для сейсморазведки в условиях предельного мелководья, транзитных зон и прилегающей суши (Запорожец Б.В. и др., 2005). В состав системы Marsh Line входит такая же центральная станция регистрации (ЦСР) и забортное оборудование, включающее цифровую телеметрическую косу, состоящую из однотипных приборных модулей, соединенных между собой прочным кабель-тросом (АХпп 5-450 м), выдерживающим нагрузки до 5 тонн, и дополнительных специальных секций в начале и конце линий
Приборный модуль системы Marsh Line представляет собой герметичный цилиндрический контейнер, внутри которого размещены чувствительные датчики и электронный блок, имеющий практически такую же функциональную схему, как и модуль системы Bottom Fish. В зависимости от целей и задач сейсморазведочных работ, а также планируемых условий эксплуатации системы XZone® Marsh Line предусмотрены следующие варианты исполнения приборного модуля:
- 1С: один геофон (Z) - изучение ВЧР, 2D/3D исследования на льду, снегу, песке и т.д.
- 2С: геофон и гидрофон (Z+P) - 2D/3D исследования на предельном мелководье морей, прилегающей суше, в транзитных зонах, на реках и озерах;
- ЗС: три ортогональных геофона (X+Y+Z) - трехкомпонентные исследования ВЧР на суше, трехкомпонентная сейсморазведка 2D/3D по льду, снегу, песку и т.д.;
- 4С: три ортогональных геофона и гидрофон (X+Y+Z *-Р) - 2D/3D исследования на предельном мелководье морей, в транзитных зонах и на прилегающей суше, на реках и озерах, а также мониторинг морских скважин 4D/4C (ВСП в процессе бурения).
В работе приведены функциональные схемы ЦСР и электронных модулей систем XZone® Bottom Fish и Marsh Line, а также рассмотрены особенности технологии полевых работ 2D и 3D с системами XZone® на предельном мелководье и в транзитных зонах.
В последние годы телеметрические системы XZone® Bottom Fish и Marsh Line получили широкое применение при морских сейсморазведочных работах 2D и 3D на акваториях Обской и Печорской губы, Азовского, Каспийского, Баренцева, Белого, Южно-Китайского и др. морей, где с этими системами было отработано свыше 35000 км профилей. В работе приведены также временные разрезы, иллюстрирующие эффективность применения систем XZone® Bottom Fish и Marsh Line в различных сейсмогеологических условиях.
Наряду с рассмотренными кабельными телеметрическими системами при работах на мелководье и в транзитных зонах особенно эффективны радиотелеметрические системы, применение которых рассмотрим на примере системы о BOX» фирмы Fairfield Industries Inc.
Система «BOX» состоит из центральной регистрирующей станции (ЦРС), установленной в мобильный модуль-контейнер, и комплекта автономных полевых телеметрических модулей, раскладка которых на профиле при глубине моря до 2 м осуществляется с двух специально оборудованных судов типа БМП-74, на предельном мелководье - с резиновых надувных лодок типа «Зодиак» с подвесными моторами или специализированными понтонами.
ЦРС имеет возможность регистрации до 1200 рабочих каналов и реализована на базе рабочей станции SUN с операционной системой UNIX SOLARIS.
Вся полоса частот радиоie;icmcipim chcicmm «BOX» реализована в интервале 214-234 МГц (до 1000 отдельных радиочастот), при этом ширина радиоканала для каждого модуля «BOX» составляет 20 кГц. При шаге дискретизации 2 мС для восьми сейсмических каналов система обеспечивает передачу 24-разрядпых данных в течение удвоенного времени регистрации (для четырех каналов - вдвое быстрее).
Каждый полевой модуль систем!,! «BOX» состоит из радиобуя и подключаемых к нему одной или двух 4-х канальных сейсмических мини-кос - рис. 8.
В пределах акватории в качестве приемных устройств используются гидрофоны МР-24L3 (чувствительность 7.5 В бар, диапазон частот 10-4000 Гц), а при выходе профилей па сушу - геофоны GS-20DX (чувствительность 20-28 В/м/с, диапазон чаыог К)'- 250 Гц).
В процессе раистрашш данных аналоговая информация с сейсмических каналов поступает на радиобуй, оцифровывается 24-разрядным АЦП. мультиплексируется и передается на ЦРС, где производится ее дсмулы индексация и запись па магнитный носитель в требуемом формате (SEO D или SEG Y). Динамический диапазон записи 120 дБ, длительность записи в разных районах составляла от 6 до 12 с.
Наиболее важным достоинством радиотелеметрической системы является отсутствие кабелей, соединяющих между собой и с ЦРС полевые модули, что позволяет создавать с помощью системы «BOX» любые системы наблюдений при 2D и 3D съемках.
В этом разделе рассмотрены также телеметрические системы 408UL и 428XL французской фирмы Sercel, телеметрическая еисюма ARAM ARIEZ канадской фирмы Geo-X, а также телеметрическая система 1-0 SYSTEM FOR американской фирмы INPUT/OUTPUT.
Во втором разделе, главы рассмотрены источники упругих волн, применяемые при сейсморазведке на мелководье, на предельном мелководье и в транзитных зонах.
Па мелкосодье (при глубине моря свыше 2-2.5 м) при работе в «старт-стопном» режиме, или в непрерывной буксировке (при глубине более 5-7 м) возбувдение упругих волн производится одной или несколькими буксируемыми линиями пневмоисточников BOLT LL 2800 и LL1900, или другого типа («Пульс-6», Sleeve Gun, VLA-VLF) объемом до 30 дм".
При работе с донными приемными устройствами чаще всею работа проводится в двух-судовом варианте, при этом судно подвижный взрывпункт кроме нескольких буксируемых линий с пневмоисточниками должно нести на борту компрессорную станцию с ресивером и пневмораспределительным пультом, а также контроллер пневмоисточников (LONG SHOT, Masha, «АСТРА» или др.), систему синхронизации возбуждений (ССВ с радиостанцией) и навигационное оборудование (DGPS, эхолот).
При работе в «старт-стопном» режиме весь аппаратурный комплекс - и регистрирующая аппаратура, it источник - размещается па одном геофизическом судне.
На предельном мелководье в интервале глубин моря от 0,5 - 0,6 м до 2,0-2,5 м возбуждение упругих волн осуществляется линейными группами из 5-12 пневматических излучателей («Пульс-6», BOLT или др.) с общим объемом рабочих камер от 12 до 20 дм3, при рабочем давлении до 15 МПа. При этом взрывпункт располагается на самоходном понтоне с осадкой 0,3-0,4 м, на котором установлены компрессор ("Юнкере FK-15" или ДК2-ЗР), ресивер емкостью 400 дм3, пневмораспрсделительный пульт. В рулевой рубке размещаются контроллер пневмоисточников («Acipa» или др.) система запуска и синхронизации возбуждений (ССВ с радиостанцией), навигационное оборудование (DGPS, эхолот). Понтон приводится в движение мощными подвесными моторами - рис.9.
Пневмоисточники буксируюкя за самоходным понтоном на удалении 7-10 м на специальном плоту-катамаране длиной до 10 м. Конструкция плота-катамарана обеспечивает линейное группирование излучателей и с использованием установленных на нем ручных лебедок позволяет менять глубин) их буксировки в зависимости от глубины моря и рельефа дна. При необходимости число линий излучения может быть увеличено до двух или четырех.
В транзитных зонах с глубиной моря от 0,5-0,6 м и до уреза воды возбуждение упругих волн осуществляется группой из двух пневмоизлучателей «ПУЛЬС-6» (или др. типа) с общим объемом 3-4 дм3, подвешенных на раме и опускаемых на дно с помощью кран-балки, установленной на борту плавающего гусеничного транспортера - рис.10. В кокпите вездехода установлены: портативный компрессор «Посейдон», ресиверные баллоны со сжатым воздухом (100 дм3), пневмораспределительный пульт, а также радиостанция и контроллер.
В транзитной зоне, а также при выходе на сушу, возбуждение упругих волн осуществляется с помощью погружных скважинных пневматических источников «ПУЛЬС-бС» или ПИК-3, срабатывающих в мелких (от 2 до 5 м) заполненных водой скважинах - рис.11 (а, б). В таких условиях обычно практикуется накопление 6-12 излучений на пикете.
Рис. 8. Автономный полевой модуль радиотелеметрической системы «ВОХ» фирмы Fairfield Industries (США)
В третьем разделе главы рассмотрены транспортные средства, применяемые при работах на мелком море и в транзитной зоне.
Прежде всего, следует отметить, что универсальных транспортных средств для мелководных и транзитных зон, удовлетворяющих всем требованиям, перечисленным в разделе 3.3, в настоящее время не существует. Поэтому весь транспорт, используемый для выполнения сейсморазведочных работ в этой зоне, - это некоторый компромисс между технологическими потребностями, соображениями безопасности и требованиями морского Регистра РФ.
Для работ в условиях мелководья используются суда с малой осадкой, несколькими двигательными установками, плоским усиленным днищем. Этим требованиям соответствуют буксирные теплоходы, снабженные двумя 300-600-сильными двигателями, поворотными насадками на винт, защищающими его и обеспечивающими требуемую маневренность, а также некоторые типы рыбацких судов, водоизмещением 300-500 т. Из числа имеющихся специализированных геофизических судов для мелководья можно назвать серию НИС типа «Искатель» - катамаран проекта 3870 постройки конца 80-х годов с осадкой около 1.5 м, а также специально оборудованные НИС «Геофизик-2», «Геофизик-3», «Геофизик-4» и «Морской Геотехник», с которыми фирмами ГП «Шельф» и «Гео-Хазар» отработано более 25000 км сейсмических профилей на мелководье Каспийского и Азовского морей (Долгов, 2005).
При работе в двухсудовом варианте судно-взрывпункт, помимо требований мореходности, выбирается с таким расчетом, чтобы разместить компрессорную станцию, установить спускоподьемное оборудование для линий пневмоисточников, разместить навигационное оборудование, а также систему синхронизации возбуждения и контроля пневмоисточников.
Удачным примером такого судна, успешно применяемого в качестве взрывпункта, являются буксирные теплоходы проекта ОТА.
Раскладка-сборка донных приемных систем осуществляется с помощью малых судов проекта КИМ. При осадке не более 130 см, данные суда имеют неплохие мореходные характеристики и способны держать крутую и частую волну на мелководье.
При проведении рабог на предельном мелководье с глубинами до 0.5 м, хорошо зарекомендовали себя самоходные металлические понтоны, разработанные и изготовленные в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» - рис. 12. Приводимые в движение подвесными лодочными моторами 2-100 л.е.. данные потопы очень легко управляются, имеют грузоподъемность до 6 т при осадке 0,4 м и способны устойчиво держаться па курсе даже при боковом ветре.
В заболоченных и заросших камышом районах, а также в транзитной зоне, где невозможно применение плавающих транспорты* средств, оборудование и персонал размещаются на плавающих гусеничных вездеходах т ипа ПТС или ТМ - рис.13.
Н четвертом разделе главы рассматривается навигациошю-гидрографическое обеспечение полевых работ на мелководье и в транзитных зонах.
Для высокоточной привязки коордииа! пунктов взрыва и пунктов приема используются спутниковые приемоипдикаторы AgGPS-132 фирмы Trimble Navigation Ltd., (США), которыми оснащаются все транспортные суда, предназначенные для раскладки радио!елеметри-ческих модулей, и взрывнункты. Для работы присмоиндикаторов в дифференциал!,ном режиме в районе рабог устанавливается наземная радиомаячная дифференциальная станция RTCM-32 или RTCM-104. Вождение судов-раскладчиков по пунктам постановки модулей и гидрофонов осуществляется но командам навигатора. ведущего прокладку по намеченному маршруту и показаниям DGPS. Регистрация координат в реальном времени и запись всех навигационных данных производится па жесткий диск компьютера с использованием программы HYDRO-6.06 фирмы «Trimble». Камеральная обработка спутниковой информации предусматривает редактирование навигационных файлов с последующим пересчетом географических координат в прямоу гольные координаты. Точность плановой привязки при таком наборе средств составляет ±2 м, точность определения высот ± 1,5 м.
В пятом разделе главы paccMoipeua методика полевых работ на предельном мелководье и в транзитной зоне. Возможное п, произвольного размещения нолевых модулей системы «BOX» па местности в пределах 20 км зоны уверенного приема радиотелеметрических сигналов, а также отсутствие кабелей межпрофильных соединений позволяет реализовать любые системы наблюдения сейсморазведки MOB ОГТ 2D или 3D. В качестве примера в работе приведены параметры обращенной системы наблюдений, реализованной "при работах MOB ОГТ 2D на предельном мелководье в Таганрогском заливе Азовского моря.
В этом же разделе детально рассмофена технологическая схема отработки профилей с использованием радиотслеметрической системы «ВО.X».
Шестой раздел главы посвящен контролю качества и предварительной обработке сейсмических данных, получаемых при сейсморазведке на мелководье и в транзитных зонах.
Для обработки полевого сейсмического материала используется программно-технический комплекс «Geocluster 4.1» компании CGG (Франция). Рабочие станции на базе процессоров Intel Pentium-4 оснащены необходимыми объемами оперативной и дисковой памяти
Граф предварительной обработки включает такие процедуры, как преобразование файлов SEGD, SEGY в формат обрабатывающей системы; присвоение геометрии; динамическая регулировка амплитуд; полосовая фильтрация; предсказывающая деконволюция; корректирующая фильтрация; мыотинг по сейсмограммам ОПВ; FK фильтрация; сортировка по ОГТ; скоростной анализ; суммирование по ОГТ и вывод предварительного временного разреза.
Предварительная обработка сейсмических данных в полепьгх условиях предназначена в основном для оценки качества материала (QC), однако в ряде случаев наличие обрабатывающего комплекса в полевой партии позволяет сэкономить значительные средства, за счет оперативною планирования сейсмических профилей по результатам интерпретации только что отработанных объемов профилей.
В седьмом разделе главы рассмотрена организация сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах. При сейсморазведочных работах с радиотелеметрической сис-
темой «ВОХ» (или аналогичной) полевая сейсмическая партия организационно состоит из следующих подразделений: отряд возбуждения сейсмических колебаний; отряд регистрации сейсмической информации; косарской отряд; навигационный отряд, отряд обработки и контроля качества сейсмической информации; отряО механиков-судоводителей.
Рис.9. Понтон-взрывпункт и плот-катамаран с пневматическими излучателями «Пульс-6». Разработка ГНЦ «Южморгеология» и ООО «Пульс»
Рис. 10. Взрывпунктна базе плавающего гусеничного транспортера для возбуждения упругих волн в транзитной зоне
(а) (б)
Рис. 11. Возбуждение упругих колебаний погружными пневматическими источниками «ПУЛЬС-бС» (а) и ПИК-3 (б)
В работе достаточно подробно рассмотрены состав отдельных подразделений партии и выполняемые ими функции.
Рис. 12. Самоходный металлический понтон-носитель геофизического оборудования
Рис. ¡3. Плавающий гусеничный вездеход ПТС-М
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ МОГТ 2D
Начиная с 2001 г. подразделениями ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» с использованием системы «BOX» и описанной технологии отработаны десятки тысяч километров профилей сейсморазведки 2D на предельном мелководье и в транзитных зонах Азовского и Каспийского морей, акваторий рек Волга. Обь, Печора и др.
В первом разделе главы рассмотрены некоторые результаты применения рассмотренной технологии на предельном мелководье и в транзитных зонах Азовского моря.
Так. в 2001-2002 годах по заказу МНР РФ проведены исследования на предельном мелководье Таганрогского залива, ранее совершенно не изученном сейсморазведкой. Отработано 1117 км профилей MOB ОГТ 2D, выявлено 20 локальных поднятий, закартированных по поверхности докембрийского фундамента и по отражающим горизонтам в низах осадочной толщи. Суммарный прирост локализованных углеводородных ресурсов составил 62.3 млн. т условного топлива. Перспективные ресурсы Должанского поднятия в размере 2 млрд. м1 газа по категории С3 поставлены на государственный баланс по состоянию на 1.01.2002 г.
В 2003 и 2004 годах выполнялись оейсморазведочные работы MOB ОГТ 2D в Темрюк-ском заливе: в 2003 году отработано 400 км. в 2004 году - 390 км. Полученный материал послужил основой для планов разведочного бурения НК «Приазовнефть».
В 2003 году по заказу МПР РФ начаты комплексные геолого-геофизические исследования по региональным профилям в российской части Азовского моря с выходом на прилегающую сушу. Целевое назначение работ: региональное изучение осадочных толщ мезозоя-палеозоя, выделение перспективных на поиски залежей нефти и газа зон и объектов в осадочных толщах мезозоя и палеозоя, оценка ресурсной базы нераспределенного фонда акватории и транзитных зон Азовского моря, подготовка геолого-геофизических материалов для принятия решений по делимитации дна и дальнейшему лицензированию акватории.
Наиболее существенный результат сейсморазведочиых работ по данному объекту - это информация о нижнемезозойском и предположительно палеозойском сейсмостратиграфиче-ских комплексах Азовского моря. В осевой зоне Индоло-Кубанского прогиба в интервале времен от 6 до 9 с получены отражения от домайкопских пород. В первом приближении опознаются палеоцен-эоценовый, верхнемеловой и нижнемеловой сейсмо-стратиграфические комплексы. Последний комплекс, возможно, включает и юрские отложения.
В разделе дано детальное описание технологии работ, приведены временные разрезы, иллюстрирующие ее эффективность в рассматриваемых сейсмогеологических условиях.
Во вторам разделе главы рассмотрены некоторые результаты применения рассмотренной технологии на предельном мелководье и в транзитных зонах Северного Каспия. Эта акватория представляет собой обширное мелководье, простирающееся с северо-востока на юго-запад более чем на 500 км и имеющее чрезвычайно сложные гидрографические и гидрометеорологические условия, которые характеризуются частыми штормами, при которых ветер может достигать 25 м/с, а изредка - до 40 м/с, а также интенсивными сгонно-нагонными явлениями, серьезно осложняющими проведение работ в мелководной зоне.
В Северном Каспии ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» работает с 1999 г. В мелководной зоне моря, прилегающей к Республике Калмыкия, и в дельте Волги отработано свыше 2600 км сейсморазведочиых профилей. В результате этих работ геологический разрез северозападного Каспия изучен до глубин 10-12 км, а на отдельных участках до глубин 16-18 км.
В юрско-меловых и триасовых отложениях изученной площади выявлено 19 локальных поднятий, такие как Западно-Петровское, Лаганское и другие.
В разделе дано детальное описание технологии работ, приведены временные разрезы, иллюстрирующие ее эффективность в рассматриваемых сейсмогеологических условиях.
В третьем разделе главы рассмотрены некоторые результаты применения рассмотренной технологии на мелководных акваториях Северных морей.
Так, в 2004 году ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» отработала 255,6 км профилей с радиотелеметрической системой «BOX» на Обской губе. В 2005-2007 г.г. отработано 810 ки сейсмических профилей на мелководье в западной части Печорского моря. Из них 125,5 ки отработано с кабельной телеметрической системой XZone® Marsh Line и 684.5 км - с радиотелеметрической системой «BOX». При этом в Паханческой губе Печорского моря были проведены работы по увязке морских сейсмических профилей с сухопутными данными.
В работе показано, что предложенная технология сейсморазведки, основанная на применении современных телеметрических систем сбора данных и др. специализированных технических средств, в переходных зонах «суша-море» позволяет проводить бесшовную сейсмическую съёмку. Кроме того, применение такой технологии обеспечивает снижение или исключение экологического ущерба.
В разделе дано детальное описание технологии работ, приведены временные разрезы, иллюстрирующие ее эффективность в рассматриваемых сейсмогеологических условиях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итогом настоящей работы является создание и внедрение современной эффективной технологии сейсморазведки гга предельном мелководье и в транзитной зоне.
Исходя из теоретических расчетов и на основании производственного опыта установлено, что основным фактором, определяющим выбор технологии сейсморазведки на мелководье является глубина моря, в зависимости от которой можно отметить следующие варианты:
1. Глубина моря больше 5-7 м. Применяется стандартный аппаратурпо-методический комплекс: фланговые системы наблюдений - 2D- пли 3D- профилирование MOB ОГТ с буксируемыми пьезокосами (в том числе цифровыми) и линейными пнгвмоисточниками.
2. Глубина моря от 2-3 до 5-7 м - мелководье. Применяется 20-профилиро-вание MOB ОГТ с использованием фланговой системы наблюдений и «старт-стопной» технологии (в зарубежной терминологии «уо-уо»), В качестве источников обычно применяются те же линейные группы пиевмоисточникон с глубиной подвески излучателей от 1.5 до 3 м.
3. Глубина моря от 0.5 до 2-3 м - предельное мелководье. Наряду с обычным линейным 20-профилировапием с перемещаемой расстановкой широко применяются обращенные системы наблюдения с неподвижным приемным устройством и подвижным взрьтвпупктом, перемещающимся по заданной сети точек возбуждения. В качестве источников применяются обычно небольшие группы пневматических излучателей, устанавливаемые на маломерном плавсредстве и буксируемые на поплавках с подвеской на глубине от 1.0 до 1.5-2 м, или волоком но дну. В последнем случае часто применяется накопление информации.
4. Глубина моря менее 0.5-0.7 м - транзитная зона. Ii этих условиях, применение как морских источников, так и любых наземных источников поверхностного типа неэффективно. В этой зоне более эффективным было бы применение небольших зарядов ВВ в скважинах или ЛДШ, однако использование зарядов конденсированных ВВ в любом виде запрещено. Компромиссным решением является использование пневмоиеточников погружного типа, возбуждающих сигналы в мелких скважинах и обычно работающих в режиме накопления.
При этом в качестве приемных устройств все чаще применяют телеметрические донные косы с геофонами и гидрофонами или многокомпонентными приборами, а весь аппаратурный комплекс, включая сейсмоетанцито или центральную регистрирующую систему, компрессор и шнековую буровую установку или гидромонитор, размещают на транспортных средствах амфибийного класса, имеющих повышенную проходимость.
В последние годы в практике сейсморазведочных рабог тга предельном мелководье и в транзитной зоне с применением телеметрических систем сбора сейсмической информации как кабельных, так и с передачей данных по радиоканалу проводятся работы и по методике 3D с использованием пространственных систем наблюдения. По стоимости такие работы почти на порядок дороже работ, выполняемых по стандартной методике гга глубоком море.
Перспективы дальнейшего развития технологий сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах связаны с общим прогрессом теории и практики сейсморазведки. Тем не менее, можно наметить следующие его направления в рамках рассмотренных нами вопросов (Шнеерсон, Шехтман, 2005 ).
В области возбуждения колебаний: совершенствование существующих и создание новых эффективных невзрывных источников колебаний, позволяющих полностью отказаться от применения ВВ в транзитных зонах, опробовать морские вибраторы и оценить перспективы их применения при работах в транзитных зоггах России.
В области приема колебаний: широкое применение многокомпонентных, в том числе погружных, приемников скорости и ускорения смещения; применение сверхмногоканальных регистрирующих систем с переходом на проведение работ со сверхплотными системами наблюдений без группирования приемников.
II области систем наблюдений: использование систем, наиболее соответствующих задачам и условиям работ, а также особенностям строения разведываемых объектов; широкое применение скважинных исследований и их комплексированис с наземными съемками.
В области обработки данных: совершенствование способов и алгоритмов, обеспечивающих оптимальное согласование записей, полученных с импульсными и вибрационными источниками и зарегистрированных приемниками скорости и ускорения.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. Шумский Б.В., Захаров Н.В., Торопчин В.А., Гуленко В.И. Особенности технологии сейсморазведки MOB ОГТ 2D при работах в транзитной зоне Западного Касггия //' Экологи-
ческий вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2004. Приложение. С. 143 - 147.
2. Захароз Н.В., Шумский Б.В. Технология и технические средства для сейсмических исследований на мелководье и транзитных зонах .// Приборы и системы разведочной геофизики - Ежекварт. официальное издание Саратовского отделения ЕАГО. 2005. № 1. С.24 -26.
3. Шумский Б.В., Захаров Н.В., Торопчин В.А., Гуленко В.И. Технология сейсморазведки MOB OFT 2D на предельном мелководье и в транзитной зоне Азовского моря //' Тезисы докладов 7-й международной научно-практич. конференции «Геомодель-2005». С.61 - 62.
4. Шумский Б.В., Захаров Н.В., Торопчин В.А., Гуленко В.И. Технология сейсморазведки MOB ОГТ 2D на предельном мелководье и в транзитной зоне в Российском секторе Азовского моря /У Технологии сейсморазведки. Тверь: ООО «Издательство ГЕРС», 2005. №3. С.95 -99.
5. Гуленко В.И., Бадиков Н.В., Шумский Б.В. Аппаратура и методика регистрации акустических сигналов морских сейсмических источников // Приборы и системы разведочной геофизики - Р^жекварт. официальное издание Саратовского отдел. ЕАГО. 2006. № 3 С.40-42.
6. Гуленко В.П., Шумский Б.В. Особенности возбуждения упругих волн в условиях мелководья и переходной зоны суша-море // Геофизика XXI столетия: 2005 год. Сборник трудов 7-х геофизических чтений им. В.В. Федынского - М.: Научный мир, 2006. С.355- 365.
7. Гуленко В.И., Шумский Б.В., Захаров Н.В., Торопчин В.А. Современная технология сейсморазведки MOB ОГТ 2D на предельном мелководье Азовского моря // ЮжноРоссийский вестник геологии, географии и глобальной энергии. Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет». 2006. №10 (23). С.43 - 51.
8. Гуленко В.И., Шумский Б.В. Технологии морской сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне: Монография. - Краснодар: КубГУ, 2007. - 111 с.
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шумский, Борис Витальевич
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ
РАБОТ НА МЕЖОВОДНЫХ АКВАТОРИЯХ.
1.1. Мелководные и транзитные зоны, их определения и характеристики. Особенности транзитных зон морских акваторий, рек и водохранилищ. Ю
1.2. Обзор технологий сейсморазведки прошлых лет на мелководье и в транзитных зонах.
1.2.1. Сейсморазведка на мелководье с применением плавающих и донных кос, возбуждение упругих волн.
1.2.2. «Старт-стопная» технология.
2. ОСОБЕННОСТИ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ПРИЕМА УПРУГИХ ВОЛН
В МЕЛКОМ МОРЕ.
2.1. Влияние интерференционных процессов в водном слое.
2.2. Влияние границ на динамику пульсации полости.
2.3. Влияние близости дна.
2.4. Влияние других факторов.
3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРНО-МЕТОДИЧЕСКОМУ КОМПЛЕКСУ ПРИ СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ В МЕЖОВОДНЫХ И ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ.
3.1. Требования к источнику.
3.2. Требования к приемно-регистрирующей аппаратуре.
3.3. Требования к транспортным средствам.
3.4. Системы наблюдений, обработка данных.
4. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СОВРЕМЕННОГО ЭФФЕКТИВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РАБОТ В МЕЖОВОДНЫХ
И ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ.
4.1. Цифровые телеметрические системы.
4.1.1. Цифровая телеметрическая система XZone® Bottom Fish.
4.1.2. Цифровая телеметрическая система XZone® Marsh Line.
4.1.3. Радиотелеметрическая система «ВОХ» производства компании Fairfield Industries Inc.
4.1.4. Другие регистрирующие системы, применяемые на предельном мелководье и в транзитных зонах.
4.2. Источники сейсмических сигналов.
4.2.1. Источники для мелкого моря.
4.2.2. Источники для предельного мелководья.
4.2.3. Источники для транзитных зон.
4.3. Транспортные средства.
4.4. Навигационно-гидрографическое обеспечение работ.,.И
4.5. Методика работ.
4.6. Контроль качества сейсмических данных. Предварительная-обработка данных.
4.7. Организация сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах.
5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ПРИ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ МОГТ 2D.
5.1. Акватория Азовского моря.
5.2. Акватория Северного Каспия.
5.3. Акватории Северных морей.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Технология сейсморазведочных работ МОВ ОГТ 2D на предельном мелководье и в транзитных зонах"
Мелководье как особый тип сейсмогеологических условий акваторий характеризуется наличием «сверхтонкого» водного слоя с характерным параметром НЛ < 0.2, влиянием которого и обусловлены особые сложности, как в приеме, так и в возбуждении упругих волн при проведении сейсмораз-ведочных работ [13, 39 и др.]. Известно, что многие нефтегазоносные районы находятся в мелководных частях шельфа, в дельтах рек, в мелководных озерах. В различных районах земного шара выявлены многочисленные месторождения углеводородов, продолжающиеся с суши через мелководную зону в глубоководные части морей.
Именно эти мелководные и переходные зоны, прибрежные полосы — ни море, ни суша - во всем мире являются и даром, и тяжелым бременем для нефтяной промышленности. Месторождения мелководных участков, прилегающих к суше, наиболее доступны для поисково-разведочного бурения и эксплуатации разрабатываемых месторождений нефти и газа, не- требуют протяженных морских трубопроводов. Эти факторы делают рентабельной* разработку даже сравнительно мелких месторождений. Вместе с тем, рассматриваемые зоны наименее всего изучены методами сейсморазведки и, несмотря на уже открытые запасы углеводородов, еще большие запасы, согласно прогнозам геологов, предстоит открыть и разведать в переходных зонах.
В 1980 — 1990 годы бурное развитие морской сейсморазведки во всем мире сопровождалось не только постоянным увеличением объемов работ, но и непрерывным повышением сложности решаемых задач, что достигалось совершенствованием всего аппаратурно-методического комплекса, в том числе и применительно к мелководью. Если в начале этого периода сейсмо-разведочные работы на предельном мелководье носили исключительный характер, или не проводились вообще, то в последнее десятилетие с появлением необходимых технических средств для возбуждения, приема и регистрации упругих волн, спутниковой навигации и привязки, а также транспортных средств амфибийного класса начинает активно осваиваться не только предельное мелководье, но и наиболее сложная область перехода «суша-море» — транзитная зона. Необходимость разработки и внедрения новой современной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне определяет актуальность настоящей диссертационной работы.
Цель работы: разработка и внедрение современной эффективной технологии сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне.
Основные задачи исследований:
1. Анализ особенностей, определения и характеристики мелководных и транзитных зон морских акваторий, рек и водохранилищ.
2. Обзор существующих в мировой практике технологий, а также аппа-ратурно-методического обеспечения сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.
3. Оценка эффективности возбуждения и регистрации упругих волн в мелком море. Теоретическое и экспериментальное обоснование методики работ на мелководье и в транзитной зоне.
4. Разработка современной эффективной технологии сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах. Обоснование требований к основным элементам аппаратурно-методического комплекса.
5. Оценка эффективности разработанной технологии на мелководных акваториях в различных сейсмогеологических условиях.
Методы и объекты исследований. При разработке технологии применялись как теоретические методы расчета интерференционных приемных и излучающих систем, так и методы экспериментального исследования динамических характеристик механических систем, методы гидроакустических измерений при подводных «физических» взрывах, расчетно-конструктивный метод, лабораторные, полигонные и морские функциональные испытания цифровой регистрирующей аппаратуры и других технических средств, объединяемых в единый аппаратурно-методический комплекс.
Фактической основой работы явились результаты, опытно-методических и производственных работ НГШ «Южморгеосейс», а также результаты полевых и морских испытаний макетов, опытных и серийных образцов за период с 2000 г. по 2007 гг., созданных в ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», ООО «ПУЛЬС», «СИ Технолоджи» и др. фирмах и организациях.
Объектами исследований являлись пневматические излучатели «11УЛЬС-6», «BOLT LL» и др., составляемые из них линейные и площадные группы, радиотелеметрические системы «BOX» фирмы «Fairfield Industries. Inc.», цифровые телеметрические системы XZone® Bottom Fish и Marsh Line фирмы «СИ Технолоджи», средства связи и спутниковой привязки, специализированные транспортные средства, а также другие элементы технологического комплекса и особенности их взаимодействия;
Лабораторные испытания экспериментальных макетов и опытных образцов проводились на экспериментальных установках и стендах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология». Полигонные и морские испытания, как отдельных элементов, так и всего технологического комплекса вщелом проводились на научно-исследовательских судах й амфибийных транспортных средствах ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» на мелководных акваториях Черного, Азовского, Каспийского и Баренцева морей в ходе опытно-методических работ и в порядке опытно-производственного, опробования. ■••-•
Научная новизна выполненнойфаботы заключается в следующем:
1. Теоретически и экспериментально изучены влияния интерференционных процессов в водном слое; границ «воздух-вода», «вода-дно» m других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.
2. Сформулированы требования: ко всем элементам технологического комплекса для проведения сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитной зоне.
3. Разработана современная эффективная технология сейсморазведоч-ных работ для разных климатических и орогидрографических типов мелководных и транзитных зон.
4. Разработаны основные принципы рациональной организации сейсмо-разведочных работ в мелководных и транзитных зонах, определены основные требования к качеству полевого материала.
Практическая значимость и реализация результатов. Выводы и рекомендации, изложенные в настоящее работе, позволяют обосновать рациоv нальный выбор оборудования и технических средств полевых партий, выбор наиболее эффективной методики работ в зависимости от орогидрографических особенностей исследуемой мелководной акватории, а также обеспечить необходимый контроль и определить основные требования к качеству полевых материалов при проведении сейсморазведочных работ.
Предложенная* автором технология сейсморазведочных работ в условиях мелководья и транзитных зон показала высокую эффективность при сейсморазведочных работах MOB ОГТ 2D, проводимых ГНЦ ФГУГП «Южморгео-логия» в период с 2003 по 2007 годы в различных сейсмогеологических'усло-виях в акваториях Азовского, Каспийского морей, Волгоградского водохранилища, Печорской губы Баренцева моря, Обской губы Карского моря и в Камбейском заливе Индийского океана.
Основные защищаемые положения.
1. Теоретическая и экспериментальная изученность влияния интерференционных процессов в водном слое, границ «воздух-вода», «вода-дно» и других факторов на качество сейсмических материалов, получаемых при выполнении сейсморазведочных работ на мелководье и в транзитных зонах.
2. Эффективная технология сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах.
3. Принципы рациональной организации и проведения сейсморазведочных работ в мелководных и транзитных зонах в разных климатических и орогидрографических условиях, включая навигационно-гидрографическое сопровождение работ, контроль качества сейсмических данных на всех этапах полевых работ.
Личный вклад автора. Все основные результаты, представленные в работе, представляющие практическую значимость, были получены лично автором, под его руководством или при его непосредственном участии.
Апробация доб^трьз. Осн сзь.ьх'з положения диссертации докладывались на научно-практической конференции «Геотех» (г. Саратов) в 2005 и 2007 годах, на международной конференции «Нефть и газ юга России» (г. Геленджик) в 2004, 2005, 2006 и 2007 годах, на международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа» (г. Мурманск) в 2005 году, на седьмых геофизических чтениях им. В.В. Федынского (Москва, ГЕОН) в 2005 г., на заседаниях научно-технических советов ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», НИПИокеангеофйзики и кафедры геофизики КубГУ в 2005 — 2007гг. ^ •
Публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований изложены в 8 печатных работах и в производственных отчетах по целому ряду объектов, отработанных с использованием предложенной технологии.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объемом 157 страниц текста, в том числе 5 таблиц, 63 рисунка и библиографического списка из 12 наименований.
Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Шумский, Борис Витальевич
3 А К Л Ю Ч Е H И Е
Изложенные в настоящее работе теоретические основы предлагаемой технологии сейсморазведочных работ и полученные результаты опытных и производственных работ, позволили обосновать рациональный выбор оборудования и технических средств при проведении полевых сейсморазведочных работ в мелководной и транзитной зонах. В период с 2003 по 2007 годы в различных сейсмогеологических условиях в. акваториях Азовского, Каспийского морей, Волгоградского водохранилища, Печорской моря, Обской губы Карского моря и в Камбейском заливе Индийского океана, полевые подразделения ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» применяли данную методику и технологию работ с небольшими изменениями в зависимости от конкретного участка работ.
Исходя из теоретических расчетов и на основании производственного опыта установлено, что основным фактором, определяющим выбор технологии сейсморазведочных работ на мелководье является глубина моря, в зависимости от которой можно отметить следующие варианты:
1. Глубина моря больше 5-7 м. Применяется стандартный аппаратурно-методический комплекс: фланговые системы наблюдений — 2D- или 3D-профилирование MOB* ОГТ с буксируемыми пьезокосами (в том числе цифровыми) и линейными пневматическими источниками.
2. Глубина моря от 2-3 до 5-7 м — мелководье. Применяется 2D-профилиро-вание MOB ОГТ с использованием фланговой системы наблюдений и «старт-стопной» технологии (в зарубежной терминологии «уо-уо»), В качестве источников обычно применяются те же линейные группы пневмои-сточников с глубиной подвески излучателей от 1.5 до 3 м.
3. Глубина моря от 0.5 до 2-3 м — предельное мелководье. Наряду с обычным линейным 20-профилированием с перемещаемой расстановкой (технология «Drag Bottom» с донной косой) широко применяются обращенные системы наблюдения с неподвижным приемным устройством (та же донная телеметрическая коса с геофонами и гидрофонами, или многокомпонентными приборами) и подвижным взрывпунктом, перемещающимся по заданной сети точек возбуждения. В качестве источников применяются обычно небольшие группы пневматических излучателей, устанавливаемые на маломерном плавсредстве (понтон, баржа и т.п.) и буксируемые на поплавках с подвеской на глубине от 1.0 до 1.5-2 м, или волоком по дну (при глубине моря менее 1.0 м). В последнем случае часто применяется накапливание информации.
4. Глубина моря менее 0.5-0.7 м - транзитная зона. В этих, самых сложных условиях, применение как чисто морских источников, так и любых наземных источников поверхностного типа неэффективно. В таких условиях наиболее эффективным было бы применение в качестве источников возбуждения линий детонирующего шнура (ЛДТТ1), или небольших зарядов ВВ в скважинах, однако использование зарядов конденсированных ВВ в любом виде в этой зоне запрещено. Компромиссным решением является использование пневматических источников погружного типа, возбуждающих сигналы в мелких скважинах и обычно работающих в режиме накапливания.
При этом в качестве приемных устройств в отечественной практике все чаще применяют телеметрические донные косы с геофонами и гидрофонами или многокомпонентными приборами, иногда даже установленные на металлических штырях геофоны, а весь аппаратурный комплекс, включая сейсмо-станцию или центральную регистрирующую систему, компрессор и шнеко-вую буровую установку или гидромонитор, размещают на транспортных средствах амфибийного класса, имеющих повышенную проходимость.
В последние годы в практике сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитной зоне с применением телеметрических систем сбора сейсмической информации как кабельных (цифровые телеметрические косы), так и с передачей данных по радиоканалу проводятся работы и по методике ЗБ с использованием пространственных систем наблюдения. По стоимости такие работы почти на порядок дороже работ, выполняемых по стандартной методике на глубоком море.
Перспективы дальнейшего развития технологий сейсморазведочных работ на предельном мелководье и в транзитных зонах связаны с общим прогрессом теории и практики сейсморазведки. Тем не менее, можно наметить следующие его направления в рамках рассмотренных нами вопросов [62 и ДР-]
В области возбуждения колебаний: совершенствование существующих и создание новых эффективных невзрывных источников колебаний, позволяющих полностью отказаться от применения ВВ в транзитных зонах, опробовать морские вибраторы и оценить перспективы их применения при работах в транзитных зонах России.
В области приема колебаний: широкое применение многокомпонентных, в том числе погружных, приемников скорости и ускорения смещения; применение сверхмногоканальных регистрирующих систем с переходом на проведение работ со сверхплотными системами наблюдений без группирования приемников.
В области систем наблюдений: использование систем, в наибольшей степени соответствующих задачам и условиям работ, а также особенностям строения разведываемых объектов; широкое применение скважинных исследований (прямое, обращенное и многоволновое ВСП, в том числе в процессе бурения) и их комплексирование с наземными съемками.
В области обработки данных: совершенствование способов и алгоритмов, обеспечивающих оптимальное согласование записей, полученных при возбуждении колебаний импульсными и вибрационными источниками и зарегистрированных приемниками скорости и ускорения.
Использование погружных многокомпонентных приемников колебаний при сейсморазведочных работах в транзитных зонах в связи с резким по сравнению с сушей ослаблением поверхностных волн-помех открывает широкие возможности для совершенствования технологий многоволновой сейсморазведки, различных модификаций прямого и обращенного ВСП, а также других аналогичных технологий.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Шумский, Борис Витальевич, Краснодар
1. Аглямова A.B., Марышева Е.И., Кузнецова Н.Ф. и др. Отчет по объекту 57/85 «Опытно-производственные сейсморазведочные работы в мелководной северной части Каспийского моря» — г. Геленджик, трест ЮМНГ, 1986, 139 с.
2. Архипов A.A. Приемные системы для морской многоволновой сейсморазведки в России. К вопросу о приоритетах // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 2 2002 г. С. 16-17.
3. Архипов A.A. К методике сейсмической разведки мелководных и транзитных зон // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 1 — 2005 г. С.14-16.
4. Балашканд М.И., Ловля С.А. Источники возбуждения упругих волн при сейсморазведке на акваториях. М.: Недра, 1977, 128 с.
5. Балашканд М.И., Векилов Э.Х. и др. Новые источники сейсморазведки, безопасные для ихтиофауны. -М.: Наука, 1980, 78 с.
6. Баленко С.Н., Крутов А.Л. Система Marsh Line — от испытаний до производственной эксплуатации // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 1 2005 г. С.20-22.
7. Бондарев В.И. Сейсморазведка: Учебник для вузов. В трех книгах. Книга 2, 105-322 с. Екатеринбург: Издательство УГТУ, 2006.
8. Бяков Ю.А. и др. Об использовании импульсного реактивного источника при сейсмических исследованиях в зоне мелководного шельфа. — Э.И. Освоение ресурсов нефти и газа морских месторождений, 1982, №2, с.4-6.
9. Бяков Ю.А., Димза А.Я, Иванов H.A. Особенности морской сейсморазведки в условиях мелководья на примере модельных исследований. — Морская геофизика. Сборник научных трудов. Рига: ВНИИМоргео, 1984, с.59-63.
10. Бяков Ю.А., Гуленко В.И. Особенности возбуждения упругих волн в условиях мелководья* и переходной зоны суша-море (Научно-методический обзор). Геленджик, ГП НИПИокеангеофизика, 1999. — 60 с.
11. Гагельганц A.A., Серебренников Г.П. и др. Отчет по теме 105-80Н.: Совершенствование методики сейсмических исследований на мелководном шельфе (в 2-х частях). Мурманск, НИИМоргеофизика ВМНПО «Союз-моргео», 1983.
12. Галикеев Т. Регистрация сейсмических данных точечным 3-х компонентным цифровым приемником: практические аспекты // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 3 2005 г. С. 18-20.
13. Гуленко В.И. Теоретическое и экспериментальное исследование некоторых типов источников упругих волн на основе водородо-кислородной газовой смеси. Дисс. на соискание уч. степени канд. геол.-мин. наук. — М.: МГУ, 1982, 218 с.
14. Гуленко В.И. и др. Невзрывные источники упругих волн для морской сейсморазведки. Обзорная информация, вып.4. Серия: Геология» и разведка морских нефтяных и газовых месторождений. — М.: ВНИИЭГазпром, 1983, 44 с.
15. Гуленко В.И., Карпенко В.Д., Шлыков В.А. Влияние внешнего акустического поля и границ водного слоя на акустические характеристики пневматического излучателя. — Сб. «Разведочная геофизика», вып.110.— М.: Недра, 1989, с.98-105.
16. Гуленко В.И., Михайленко В.Н., Романенко Ю.Л., Якуш Е.Ю. Отчет по теме 40-91: Поисковые и научно-исследовательские работы по созданию скважинных источников возбуждения сейсмических сигналов. г. Краснодар, НПО «Нефтегеофизприбор», 1992, 119 с.
17. Гуленко В.И. Пневматические источники упругих волн для морской сейсморазведки: Монография. Краснодар: КубГУ, 2003. - 313 с.
18. Гуленко В.И., Бадиков Н.В. Акустические характеристики пневматических излучателей «Пульс-5» и различных вариантов линейных групп на их основе // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. 2001. №1. с.23-32.
19. Гуленко В.И., Шумский Б.В. Технологии морской сейсморазведки на предельном мелководье и в транзитной зоне: Монография. — Краснодар: КубГУ, 2007.-111 с.t
20. Жгенти С.А. Сбор сейсмических данных и телеметрия переходных зон // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 3 — 2005 г. С.10-12.
21. Запорожец В.В; Земноводные машины для переходных зон // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 1 2005 г. С.27-28.
22. Запорожец Б.В., Лисунов О.М., Особенности регистрации сейсмического волнового поля в мелководных и переходных зонах // Приборы и системы разведочной геофизики: Ежеквартальное официальное издание Саратовского отделения ЕАГО, № 3 2005 г. С.42-43.
23. Земцова Д.П., Наконечная Л.В., Кравченко Н.И., Трофимов В.В. Способ морской сейсмической разведки мелководного шельфа. A.c. № 1241877. Опубликовано в бюлл. № 24, 1986 г.
24. Исмагилов Д.Ф, Харитонов В.М. и др. Отчет по объекту 57/89Г «Сейсмические работы в Каламкасской антиклинальной зоне» — г. Геленджик, трест ЮМНГ, 1991, 128 с.
25. Исмагилов Д.Ф, Козлов В.Н. и др. Отчет по объекту 58/90 «Опытно-производственные геофизические работы на акватории Северного Каспия» (в 3-х книгах) — г. Геленджик, трест ЮМНГ, 1992.
26. Москаленко Ю.А. Отчет по теме 17-84: Разработка линейного пневматического источника для арктического шельфа. — г. Мурманск, НИИМорге-офизики ВМНПО «Союзморгео», 1985, 164 с.
27. Пекерис К. Теория распространения звука в мелкой воде. В кн.: Распространение звука в океане. — М.: ИЛ, 1967, с.48-157.40.
-
Шумский, Борис Витальевич
-
кандидата технических наук
-
Краснодар, 2008
-
ВАК 25.00.10
- Исследование и развитие технико-методических приемов сейсморазведки на предельном мелководье акваторий
- Повышение точности сейсмических наблюдений на основе изучения ЗМС и учета волн-спутников в рамках технологии многоуровневой сейсморазведки
- Методика донных сейсмических исследований инженерно-геокриологических условий на предельном мелководье Арктики
- Невзрывные импульсные источники для морской сейсморазведки
- Строение Среднеамурского осадочного бассейна
