Сейсморазведка.
Сейсмические методы. Главная группа из геофизических методов изучения недр, но они и самые дорогостоящие. Именно с помощью сейсмических методов геофизикам удалось обнаружить в недрах границы раздела и выделить основные геосферы. Сейсмика изучает поле упругих сейсмических волн. При землетрясениях такие волны в течение 10 – 20 мин пронизывают всю планету. По выражению Б.Б.Голицына землетрясения являются «фонарем, освещающим внутреннее строение нашей планеты». Возникнув в очаге (гипоцентре) землетрясения (сейсмического возмущения) упругие волны распространяются с определенной скоростью по всем направлениям путем упругих перемещений частиц среды. Их скорость в различных породах различна. В целом распространение сейсмических волн описывается законами оптики. На границах разделов с разными скоростями их распространения, упругие волны испытывают отражение и преломление. Поэтому наряду с прямыми волнами регистрируются волны отраженные и преломленные, которые прошли большее расстояние от источника возмущения. Величина запаздывания возмущения характеризует глубину залегания сейсмической границы (рис. 2.4).
При сейсморазведочных работах возмущение создается различными взрывными и невзрывными методами, и чем сильнее возмущение, тем более глубокие недра удается изучить. Методы сейсморазведки классифицируются по различным признакам. Внутри основных методов выделяют их модификации, которые также иногда называют самостоятельными методами. Наиболее употребительны из них следующие:
МОВ – метод продольных отраженных волн, в котором выделяются метод общей глубинной точки (ОГТ), метод регулируемого направленного приема (РНП) и др. Метод отраженных волн используется для определения глубины и характера залегания границ раздела, выявления ловушек. При благоприятных условиях –для получения данных о литологии, фациальном составе пород, и даже характере флюидов в поровом пространстве.
МПВ - метод преломленных волн – универсальный метод, главной особенность которого является большой диапазон глубин – от минимальных до 10-15 км.
Существует множество неупомянутых методик сейсморазведки. Остановимся только на 3D – объемной сейсморазведке – трехмерной сейсморазведке – модификация метода отраженных волн по системе многократных перекрытий, отличающаяся от 2D (обычной, профильной) сейсморазведки плотной изометричной, или почти изометричной сетью наблюдений. Ее высокая геологическая эффективность достигается благодаря высокой детальности и точности сейсмических изображений среды. Сейсмические трассы задаются по сетке 12,5х25 м – 25х50 м в плане. Так как съемка такой плотной сетью очень дорога, применяются также экономичные варианты сейсморазведки с сетью, разреженной до пределов обеспечивающих уверенное решение геологической задачи.
Многомерная сейсморазведка – иногда так называется повторная 3D сейсморазведка, сейсмический мониторинг геологической среды. Многомерная сейсморазведка проводится с целью более детального изучения геологических объектов и слежения за параметрами волнового поля в процессе разработки месторождений.
Сейсморазведка является составной частью комплекса геологоразведочных работ. По целевому назначению различают сейсморазведку нефтегазовую, рудную, угольную и инженерно-геологическую.
По степени детальности исследований и их назначению выделяют следующие этапы работ:
1. Региональные сейсмические работы, предназначенные для общего изучения геологического строения обширных территорий, общей оценки перспектив нефтегазоносности, выявления и регионального прослеживания нефтегазоперспективных комплексов пород, выделении районов, представляющих интерес для постановки поисковых работ.
2. Поисковые сейсмические работы, проводимые для выявления и локализации объектов, перспективных на нефть и газ, с целью их подготовки под поисковое бурение.
3. Детальные сейсмические работы, проводимые для изучения формы, строения и структурно-формационных характеристик выявленных объектов с целью подготовки и передачи их под разведочное бурение или для доразведки объектов в процессе разведочного и эксплуатационного бурения.
Поисковые сейсмические работы производятся по разреженной сетке профилей или системе зондировании обычно с использованием метода отраженных волн МОВ.
Детальные сейсмические работы проводятся на основании результатов поисковых работ по сгущенной системе профилей, как правило, МОГТ.
Сейсмические исследования в различных геологических регионах страны имеют неодинаковую эффективность. На территориях древних платформ (Русская и Восточно-Сибирская) сейсморазведка в настоящее время для большинства районов позволяет выявлять локальные структуры амплитудой более 10 м.
Хорошие результаты дают детальные сейсмические исследования в соляно-купольных областях В отдельных районах со сложными сейсмогеологическими условиями более надежные результаты дает применение сейсморазведки методом регулируемо-направленного приема (РНП).
Сейсмические исследования широко применяются при нефтегазопоисковых работах в пределах передовых прогибов и межгорных впадин. В передовых прогибах сейсморазведка MOГТ позволяет выявлять и изучать сравнительно просто построенные структуры. На структурах, характеризующихся сильной дислоцированностью и нарушенностью, удовлетворительные результаты дает сейсморазведка РНП.
Сейсмические исследования успешно применяются для изучения акваторий многих морей.
Сейсмическая разведка по разрешающей способности, глубинности исследований и разнообразию решаемых задач занимает первое место среди геофизических методов.
Метод сейсморазведки основан на изучении распространения упругих (сейсмических) волн в земной коре,. Основными являются методы отраженных и преломленных волн.
Сейсмическая разведка представляет собой совокупность методов исследования геологического строения (структуры, вещественного состава и динамического состояния) земной коры, основанные на использовании упругих волн, возбуждаемых искусственно. Основные методы сейсмической разведки определяются видом регистрируемых и преимущественно используемых волн: метод отраженных волн (МОВ), метод преломленных (головных) волн (МПВ).
В последнее время основное значение приобретают методы общей глубинной точки (МОГТ) и регулируемо-направленного приема (МРНП), способ управляемого плоского фронта (УПФ) и др
Метод отраженных волн (МОВ) используется для изучения поверхности отражающих границ в осадочном чехле, выявления и картирования различных структурных форм: выявления и изучения антиклиналей, угловых несогласий, зон выклинивания и смены фаций. МОВ позволяет изучать геологическое строение на глубинах от 0,1‑0,2 до 7‑10 км и определять глубины залегания с точностью 1‑2%.
Метод преломленных волн (МПВ) основан на регистрации волн, образующихся на границах слоев отличающихся повышенной скоростью распространения упругих колебаний по сравнению с вышележащими слоями. Он применяется в основном при региональных исследованиях.
Широко применяются высокоэффективные методы сейсморазведки: метод регулируемого направленного приема (МРНП), метод общей глубинной точкм (МОГТ), вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) и др.
Разработаны и внедрены новые модификации сейсморазведки. Высокоразрешающая сейсморазведка основана на расширении использования частотного состава сейсмических волн. За счет этого удается изучать пласты небольшой мощности (в несколько метров), тогда как в обычном диапазоне предельная мощность пласта, от кровли и подошвы которого могут быть зарегистрированы отражения, составляет 20‑30 м.
Многоволновая сейсморазведка, в которой наряду с продольными регистрируются поперечные и обменные волны, перспективна для решения задач прогнозирования геологического разреза. Объемная (трехмерная) сейсморазведка использует также боковые волны, обработка производится не по профилям, а по площади наблюдений (пространственная сейсморазведка).
Сейсмостратиграфическая интерпретация (сейсмостратиграфия) волнового поля позволяет получать информацию не только о структурных особенностях изучаемого разреза, но сведения об условиях осадконакопления, выявлять стратиграфические несогласия, изучать литологический состав, литологические и фациальные изменения.
При региональных сейсмических исследованиях по профилям длиной до нескольких десятков, а иногда и сотен километров, применяют метод отраженных волн (МОВ) и корреляционный метод преломленных волн (КМПВ). Для изучения строения всей земной коры и верхов мантии применяется метод глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ).
Поисковые сейсмические исследования проводятся по разреженной сетке профилей или системе зондирований обычно с использованием метода отраженных волн с целью поисков зон развития региональных поднятий и отдельных локальных структур, перспективных на нефть и газ, обнаружения разрывных нарушений, несогласий, зон выклинивания и литологического замещения. В результате этих работ составляются структурные карты и схемы в масштабах 1:500 000 и 1:200 000.
Детальные сейсмические работы проводятся на основе результатов поисковых работ по сгущенной системе профилей, как правило, методом отраженных волн. Среди геофизических исследований на стадии детальных поисковых работ решающее значение принадлежит сейсморазведке MOB, МОГТ и РНП. Эти методы позволяют решать вопросы поисков и структурного картирования зон поднятий и отдельных локальных структур с целью подготовки их к бурению. Для этого проводятся в основном площадные исследования в масштабах от 1 : 100000 до 1 :25000.
В последние годы в нарастающих объемах широко применяется сейсморазведка методом отраженных волн по способу общей глубинной точки (МОГТ), позволяющая получать достоверную информацию о строении глубокозалегающих и сложно построенных комплексов. По разрешающей способности и глубинности ведущая роль среди всех геофизических методов принадлежит сейсморазведке МОГТ.
В зависимости от условий проведения работ, характера решаемых задач, приемов регистрации, обработки и интерпретации волнового поля различают сейсморазведку: сухопутную и морскую, наземную и скважинную, профильную и площадную, двумерную и трехмерную (объемную), многокомпонентную и поляризационную.
Методика полевых работ должна отвечать требованиям инструкции по сейсморазведке и рекомендациям по методике получения сейсмической записи повышенной разрешающей способности, с учетом опыта предыдущих работ на прилегающих территориях.
Выбор системы наблюдений определяется геологической задачей и связанными с ней требованиями к сейсмическим работам (по глубинности исследований, разрешенности записи, уровню отношений сигнал/помеха и др.), орогидрографическими и сейсмогеологическими условиями, а также экономическими факторами. Расположение сети наблюдений определяется задачами работ, глубинными и поверхностными сейсмогеологическими условиями.
Выбор оптимальной плотности сети сейсмических профилей. Рекомендуемые расстояния между сейсмическими профилями: при поисковых работах – 2-10 км, при детальных работах – менее 2 км.
При поисковых сейсмических работах плотность наблюдений должна быть такой, чтобы выявление локального объекта обеспечивалось его пересечением не менее чем двумя профилями. Расстояние между соседними профилями должно находиться в указанных выше пределах. но не превышать 0,5 км предполагаемой длины большой оси структуры в сложных сейсмологических условиях и 0,7-0,8 км - в простых сейсмологических условиях.
При детальных сейсмических работах густота сети выбирается такой, чтобы обеспечивалась достаточная точность отображения структуры (объекта) в плане.
Профильные наблюдения рекомендуется вести по прямым линиям.
Плотность наблюдений выбирается с учетом геологических задач и требований последующей трехмерной обработки данных, в том числе пространственной миграции в ортогональных направлениях.