27) Площадные системы наблюдений 3d сейсморазведки

Площадные СН, реализующие 3D сейсморазведку МОВ, характе­ризуются значительно большим числом параметров, чем линейные, поскольку могут иметь самые разнообразные конфигурации.

Наиболее часто используют регулярные системы наблюдений кре­стового типа, в которых приемники и источники расположены на вза­имно ортогональных линиях. Обычно координатную ось х ориенти­руют вдоль линий приема (приемников), тогда координатная ось у на­правлена вдоль линий возбуждения (источников). Площадную базу наблюдений называют блоком. Он включает многоканальную сейс­мическую расстановку приемников - базу приема и совокупность ис­точников, используемых при этой расстановке, - базу возбуждения. Рассмотрим особенности площадной СН крестового типа на примере одного из ее возможных вариантов (рис. 8.6). На схеме изображены два блока, смежных по оси у.

Сейсмическая расстановка состоит из п параллельных линий, на каждой из которых с шагом Дх_пп размещаются N пунктов приема. Канальность H такой расстановки прямоугольной конфигурации рав­на H = nN. В нашем примере п = 6, N = 24 и H = 144. Расстояние между линиями приема, т. е. их шаг по оси у, определяется параметром . Прямоугольная H-канальная приемная расстановка имеет длину пп ширину .

В общем случае блок содержит т линий источников, на каждой из которых расположены М пунктов возбуждения с шагом . Рас­стояние между соседними линиями возбуждения обозначим . Прямоугольная база возбуждения имеет размеры и . В нашем примере т = 1 и М = 9. Взаимное расположение баз возбуждения и приема задается двумя параметрами - Р_х и Р_у. Они определяют в координатах хиу смещение центра базы возбуждения относительно центра базы приема. Наибо­лее часто применяют площадные блоки с одной линией источников, как на рис. 8.6, причем база возбуждения по направлению у центриро­вана относительно базы приема (Р = 0).

В площадных системах наблюдений дистанция характеризуется не только величиной расстояния l от ПП до ПВ, но и своим направлени­ем на плоскости (х, у), т. е. дистанция является вектором l. Это об­стоятельство имеет важное значение, определяя как свойства площадных СН, так и особенности обработки полевых записей в 3D сейсмо­разведке. Выше были названы 10 параметров, определяющих конфигурацию площадной базы наблюдения (блока) крестового типа. После того как блок отработан, его перемещают на соседнюю позицию, сдвигая вдоль оси х на интервал Δх_Б - шаг продольного сдвига блока. В результате таких последовательных перемещений блока на исследуемой площа­ди образуется продольная полоса, равномерно заполненная общими средними точками по прямоугольной сетке с шагом Δх_ост и Δу₀ст^:

Ширина полосы общих средних точек L_y0CT определяется длиной базы возбуждения L _пв и шириной базы приема L _ПП:

В полосе ОСТ кратность перекрытия вдоль оси x которую называ­ют продольной кратностью К_х, составляет:

Эта формула аналогична соотношению (8.5) для линейных систем наблюдений. Также аналогичным образом происхо­дит образование краевых зон неполной кратности в начальной и ко­нечной частях полосы. В примере на рис. 8.6 продольная кратность перекрытия К_х = 4. У нижнего края рисунка показано, как происходит формирование продольного перекрытия при сдвигах блока вдоль по­лосы, когда линия источников последовательно занимает положения I, II, III, IV, V, VI и т. д.

Кратность перекрытия в полосе вдоль оси у, которую называют поперечной кратностью К_у, зависит от числа М источников в линии воз­буждения, количества п линий приема и их относительного шага d_y.

Величина К_у определяется минимальным из двух значений, указанных в скобках. Очевидно, что величина поперечной кратности в полосе не может превосходить количество линий приема. При этом К_у < п, если d_y > М/п , т. е. если относительный шаг линий приема достаточно велик. В нашем примере М = 9 и d_y = 3 при п = 6, т. е. К_у = 3.У левого края рисунка показано, как в полосе происходит формирование поперечного перекрытия за счет линий приема.

После завершения одной продольной полосы площадной блок сме­щают в поперечном направлении на величину Δу_Б - шаг поперечного сдвига блока и выполняют наблюдения на соседней полосе, парал­лельной предыдущей. Шаг Δу_Б должен обеспечивать постоянство тре­буемой величины кратности К_у для всех ОСТ на исследуемой площа­ди. В зависимости от конфигураций базы приема и базы возбуждения это обычно достигается применением одной из двух схем перекрытия соседних полос - перекрытия линий возбуждения или перекрытия ли­ний приема. На рис. 8.6 представлена вторая схема - соседние полосы перекрываются по трем линиям приема, обеспечивая значение К_у = 3, что видно на схеме формирования поперечного перекрытия, которая показана у левого края рисунка.

Полная (двумерная) кратность перекрытия К в площадной системе наблюдений равна произведению продольной и поперечной составляющих:

К = К_хК_у. (8.11)

В нашем примере К = 4 х 3 = 12.

Путем многократных боковых сдвигов последовательных полос вся исследуемая площадь покрывается регулярной ортогональной сетью общих средних точек с шагами , определяемыми соот­ношениями (8.7).

Таким образом, регулярная площадная система наблюдений крес­тового типа полностью определяется 12 параметрами:

• п, N,Δ x_ПП) Δ у_пп - параметры базы приема (расстановки при­емников);

• т, М, Δ у_ПВ, Δx_пв - параметры базы возбуждения (расстановки источников);

• Р_х, Р_у - параметры сдвига центра базы ПВ относительно центра базы ПП;

• Δ х_Б, Δу_Б - параметры продольного и поперечного сдвигов блока.

В реальных условиях проведения полевых работ 3D сейсморазвед­ки далеко не всегда удается обеспечить абсолютно регулярное располо­жение точек возбуждения и приема. В результате нарушается строгая равномерность сети общих средних точек, что создает определенные трудности при обработке и анализе сейсмических материалов. Для пре­одоления этих осложнений выполняют регуляризацию сети ОСТ, на­зываемую бинированием. При этом на исследуемой площади создается регулярная сеть элементарных прямоугольных площадок - бинов. Как правило, размеры бина по осям х и у равны плановому шагу точек ОСТ по соответствующим направлениям, т. е. значениям Δх_ост и Δу_ост из соотношений (8.7). Все фактические средние точки, попадающие на пло­щадку одного бина, относятся к ее центру, который считается для них общей средней точкой. При этом максимальное удаление фактических точек от их формального центра не превышает величины

, что считается допустимой погрешностью. Для каждого бина фактическая кратность перекрытия определяется коли­чеством попавших в него средних точек. При существенных отступле­ниях реализованной на практике системы наблюдений от ее регуляр­ного проекта фактическая кратность перекрытия в различных бинах может значительно отличаться от номинальной как в сторону зани­жения, так и в сторону завышения.

Площадные системы наблюдений типа «крест» применяют наибо­лее широко благодаря простоте их геометрии и технологичности реа­лизации. Однако в ряде случаев при сложных поверхностных или глу­бинных условиях и ограниченной доступности участков исследуемой площади используют неортогональные и неравномерные СН, называ­емые «кирпич», «зигзаг», «радиальная» и др. соответственно особен­ностям их конфигурации. 29) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК— импульсный невзрывной источник сейсмических колебаний, в котором энергоносителем служит сжатый (до 150 МПа и более) воздух. Применяется главным образом в морской сейсморазведке, реже при сухопутных сейсмических исследованиях. Действие полезных ископаемых основано на быстром истечении воздуха из замкнутого объёма и сильном воздействии его на среду непосредственно (морская сейсморазрядка) или через плиту с поршнем либо гибкую диафрагму (наземная сейсморазрядка), что приводит к возбуждению упругих колебаний. Пневматический источник состоит из излучателя, в который входят камера (объёмом 2-7 дм3) с выхлопным отверстием, поршень и запускающий электромагнитный клапан, а также из устройства для управления излучателем, компрессора с подводящими шлангами и вспомогательные оборудования. В морских полезных ископаемых сжатый воздух, подаваемый от компрессора, расположенного на судне, смещает поршень вниз и закрывает выхлопное отверстие (рис.). После заполнения сжатым воздухом внутренних полостей поршня и основном объёме камеры излучатель готов к работе. По сигналу с сейсмостанции подаётся напряжение на запускающий электромагнитный клапан, сжатый воздух перебрасывается из рабочей камеры под плечо поршня, который начинает двигаться вверх. В излучателе имеется система ускорения поршня, обеспечивающая быстрое вскрытие рабочей камеры и выхлоп в воду сжатого воздуха, возбуждающего упругие волны. В отдельных конструкциях излучателей сжатым воздухом выталкивается определённый объём воды в окружающую среду, что также приводит к возбуждению колебаний. На практике широко применяют группирование нескольких полезных ископаемых, синхронно запускаемых с сейсмостанции, что приводит к усилению основного импульса и ослаблению повторных пульсаций газового пузыря. В наземных вариантах полезные ископаемые используют морской пневматический источник, встроенный в поршень камеры газодинамического источника (CCCP), или помещённый в верхней части конического контейнера, заполненного жидкостью, основание которого выполнено в виде гибкой диафрагмы, устанавливаемой на грунте (США). Достоинствами полезных ископаемых по сравнению с другими невзрывными источниками сейсмических колебаний являются экологическая безопасность для ихтиофауны, сравнительная простота устройства и эксплуатации, возможность применения в широком диапазоне температур окружающего воздуха (вплоть до минус 40°), полная автономность.