0 Shares 1306 Views

Волновые поля ВСП

Окт 21, 2014
0 1307

Обзор волновых полей, регистрируемых в скважине. Классификация сейсмических волн может быть выполнена множеством различных способов. В качестве самых простых признаков для классификации используем направление движения фронта волны и направление колебания частиц во фронте упругой волны. Регистрация волн в скважине дает возможность разделять волн на падающие и восходящие. При трехкомпонентной регистрации волн в скважине для каждой волны можно определять направление колебаний частиц во фронте волны. Если колебание частиц во фронте волны происходит вдоль луча, то это продольная волна. Если колебания частиц происходят в плоскости перпендикулярной лучу, то это поперечная волна. Конечно, среди падающих и восходящих волн может найтись волна идущая в горизонтальной плоскости, то есть не восходящая и не падающая. А если среда, в которой располагается сейсмоприемники неоднородная, то могут существовать волны, для которых направление колебаний частиц во фронте волны происходит в направлении промежуточном между продольной и поперечной волной.
Рассмотрим примеры волновых полей, зарегистрированных на поверхности Земли и в скважине. На Рис.2 представлены две сейсмограммы поверхностных наблюдений, полученные от одного общего пункта взрыва при различных расстояниях до линии сейсмоприемников. На волновом поле все годографы отраженных волн имеют форму близкую к гиперболам. Поверхностные и преломленные волны являются помехами для наземных сейсмических наблюдений.
Волновые поля ВСП, зарегистрированные в скважине, отличаются по форме годографов основных полезных волн и волн помех от наземных данных. На Рис.3 показан разрез ВСП для пункта взрыва, расположенного на расстоянии 95 м от устья скважины. На Рис.4 разрез ВСП получен при возбуждении с выносом 1600 метров. На волновых полях различными буквами (P и S) обозначены продольные и поперечные волны. Нижние индексы (↓ и ↑) определяют соответственно падающие и восходящие волны. Поперечные волны, зарегистрированные в скважине, образовались в процессе обмена при наклонном падении продольной волны на границу раздела двух сред. Такие волны называются обменными, то есть происходящими в результате процесса обмена. Для скважинной сейсморазведки годографы отраженных волн близки к прямым или отрезкам прямых, в отличие от гиперболических годографов для поверхностных систем наблюдения. Это не значит, что в скважине регистрируются другие волны, просто мы рассматриваем некоторое другое сечение или проекцию волновых процессов и по этому видим другие годографы.
рис 2Кратные волн на сейсмограммах ОГТ имеют гиперболические годографы, отличающиеся кривизной от отраженных волн. Кратные волны на разрезе ВСП параллельны годографам падающих и восходящих волн. По сейсмограмме ВСП можно выявить основные кратнообразующие границы, для разреза, приведенного на Рис.3, самая сильная кратнообразующая граница расположена на глубине 240 метров.

Поверхностные волны также имеют несколько отличный вид от того, который мы привыкли наблюдать на обычных наземных сейсмограммах общего пункта взрыва Рис.2. Интервал глубин, в котором на разрезах ВСП регистрируются поверхностные волны, ограничен первыми сотнями метров (на Рис.3 до глубины 200 м). Глубже поверхностные волны не проникают. Время вступления поверхностной волны определяется выносом пункта взрыва от скважины и скоростью распространения поверхностной волны. На Рис.4 начало вступления цуга поверхностных волн расположено на времени 860 мсек. Если принять во внимание вынос 1600 м, то скорость распространения поверхностной волны равна 1840 м/сек.
На сейсмограмме ВСП, полученной от близкого к скважине пункта взрыва (ПВ) первой волной, регистрируемой на всех глубинах, является падающая продольная волна, которую иногда называют прямой волной. При увеличении расстояния от ПВ до устья глубокой скважины в первых вступлениях может регистрироваться преломленная волна. Преломленная волна образуется на границах с резким увеличением скорости. Преломленная волна от плоской границы имеет плоский фронт. На разрезе ВСП Рис.4 преломленная волна на глубинах менее 800 метров имеет амплитуду больше, чем прямая волна. При увеличении расстояния ПВ от скважины в первые вступления могут выходить преломленные волны от более глубоких границ.

Возбуждение упругих волн около устья скважины, в которой производится наблюдение ВСП, может привести к образованию гидроволны. Гидроволна распространяется вдоль ствола скважины со скоростью, близкой к скорости распространения волн в жидкости (Рис.5). Основная часть энергии гидроволны распространяется по жидкости, заполняющей скважину и некоторой небольшой окрестности массива пород, окружающих ствол скважины. Колебания частиц во фронте волны происходят в плоскости перпендикулярной оси скважины. Симметричные относительно оси скважины смещения частиц среды во фронте гидроволны, отличают эту волну от упругих волн, распространяющихся по породе.

Регистрация сейсмических волн в скважине – это уникальная возможность изучения колебаний во внутренних точках среды. Определяющими характеристиками волны являются:

-частотная характеристика волны;
-геометрические параметры, описывающие фронт волны;
-закономерности колебаний частиц во фронте сейсмической волны.
Закономерности распространения волн, превышение амплитуды полезной волны над уровнем регулярных и нерегулярных помех, определяют успех применения той или иной методики скважиной сейсморазведки.

Различные методики сейсмоскважинных работ.
Метод, положивший начало скважинной сейсморазведке, называется сейсмокаротаж. Его единственная задача – измерение времени пробега упругой волны по вертикали от поверхности до точек стоянки зонда в скважине. Классическим и самым простым методом скважинной сейсморазведки является Вертикальное Сейсмическое Профилирование или ВСП.
Обращенное ВСП или Система Обращенного Годографа (СОГ), отличается от методики ВСП взаимной заменой положения пунктов взрыва и пунктов приема. При работах СОГ источник сейсмических волн располагается в скважине, а регистрация на поверхности Земли проводится стандартной многоканальной сейсмической станцией.
ВСП-ОГТ, не продольное ВСП (или ВСП с выносом), — это все различные названия методики работ ВСП, при которой пункт взрыва на поверхности Земли располагается достаточно далеко от скважины с приемниками. При такой методике точки отражения сейсмических волн от геологических пластов располагается в некоторой окрестности скважины, что позволяет преобразовать скважинные данные и построить по ним сейсмический разрез ОГТ. Если регистрация сейсмических волн в скважине происходит одновременно с работами наземной сейсморазведки 3Д, то такую методику работ называют 3Д –ВСП.
Скважинная методика МПГС предполагает проведение работ ВСП с различными выносами в группе скважин. Результатом работ является разрез ВСП-ОГТ, построенный по профилю, пересекающему ряд скважин.
Технология Tomex, была зарегистрирована компанией Western Geophisical, хотя похожие экспериментальные работы проводились многими геофизическими компаниями. В нашей стране технология сейсмического сопровождения бурения скважин или ВСП в процессе бурения проводится достаточно редко. Идея метода состоит в использовании бурового долота в качестве источника сейсмического сигнала. Регистрация данных аналогична методике СОГ.
Межскважинное прозвучивание – это технология одновременной работы на нескольких скважинах. Как следует из названия, источники сейсмических колебаний и приемники располагаются в разных скважинах, расположенных достаточно близко друг от друга. Комбинация положений источников и приемников в скважинах позволяет собрать данные, достаточные для томографической реконструкции свойств геологического разреза между скважинами.

Most from this category