55. Мов: геологические задачи, основы методики, построение и геологическая интерпретация временных разрезов.

Классификация методов сейсморазведки. Её можно проводить по типам применяемых волн. Основными методами является метод отраженных волн (МОВ), и метод преломленных (головных) волн (МПВ). В них используются волны разных типов поляризаций: продольные, поперечные и обменные. В отдельных методах выделяют различные модификации в зависимости от сложностей сейсмогеологических условий и решаемых геологических задач. На основе цифровой регистрации и соответствующей обработки разработаны более эффективные методы общей глубинной точки отражения (ОГТ).

В зависимости от решаемых геологоразведочных задач различают следующие виды сейсморазведочных работ:

- глубинные сейсмические зондирования (ГСЗ). ГСЗ применяют для изучения поверхности кристаллического фундамента и нижележащих слоев земной коры, их соотношения со структурными особенностями осадочн. чехла, а также для изучения крупных тектонич-их элементов земной коры. Основные границы раздела имеют следующие значения граничных скоростей головных волн: поверхность кристалл. фунд-та (Vr =6 км/с); граница Конрода, м.у. гранитным и базальтовым слоями (Vr =7 км/с); подошва земной коры – граница Мохо (Vr =8 км/с).

- региональные сейсморазведочные работы. Их задачи – изучение наиболее крупных особенностей геологического строения, определение глубины и рельефа кристаллического фунд-та, выявление в осадочном чехле сводов, валов, впадин и др. Выполняются по длинным, до 100-ен км, профилям, пересекающим крупные геологические регионы. Исследования этим методом комплектуют МОВ, МПВ, а также обменных проходящих волн.

- поисковые сейсморазведочные работы. Их задача – обнаружение особенностей геологич. разреза, благоприятного для образования м-ий полез. иск. Так, при поисках нефтегазоносных м-ий интерес будут представлять выявление антиклинальных складок, соляных копалов, зон стратиграфического и литологического несогласия. Основным при разведке явл. МОВ в его различных модификациях.

- детальные сейсморазведочные работы (ДСР). Их задача подготовка перспективных площадей, выявленных при поисково-съемочных работах, под глубокое разведочное бурение. В последние время популярной является методика называемая прогнозированием геологического разреза (ПГР). Она включает поиск неструктурных ловушек нефти и газа, изучение вещественного состава разреза, и прогноз наличия в нем углеводородного сырья. При изучении нефтепромысловых свойств пород разреза изучают динамические и кинематические характеристики сейсм.волн (V продольных и поперечных волн, интенсивности, упругие константы горных пород). ДСР проводят с использованием ОГТ, РНП, скважинных наблюдений, продольных, поперечных, обменных и проходящих волн.

Методы и методика сейсморазведки: Основные методы это МОВ и МПВ, которые позволяют квартировать имеющиеся на глубине границы раздела. Рассмотрим 2-ух слойную среду в ней упругая волна может пройти от источника возбуждения к приемнику 3 путями (сейсморазведка 1, стр.34, рис 12),:

- прямая волна распространяется по прямой со скоростью V₁;

- отраженная волна подходит к границе раздела под некоторым углом и отражаясь возвращается на поверхность к приемнику со скоростью V₁;

- преломленная волна подходит к поверхности под критическим углом со скоростью V₁. Преломившись, она распространяется как головная со скро-тью V₂ и возвращается к поверхности со скоростью V₁.

Кривая зависимости времени пробега (прихода) волны от расстояния ее пробега – это годограф. По ним вычисляют глубину залегания подстилающего слоя. Из рис. 13 видно, что первые вступления волн, зафиксироыванные приемником, будут принадлежать прямой Х < Хп или головной волне Х > Хп. На расстоянии Хп эти волны пересекаются, и головная волна выходит на первые вступления, ближе Хкр головная волна не существует, и на этом расстоянии времена пробега головной и отраженной волн совпадают, т.к. они проходят по одному пути. Но отраженные волны никогда не наблюдаются в первых вступлениях, они явл. малоамплитудными, а преломленные всегда регестрируются на больших расстояния до 1000 км – эти особенности годографов определяют методику работ на отраженных и преломленных волнах. => в МПВ расстояние от источника до первого приемника д.б. большим, чтобы фиксировать преломленную волну в первых вступлениях. В МОВ надо выявлять фазы, которые никогда не выходят в первые вступления и имеют малую амплитуду => в МОВ регистрация ведется на малых расстояниях.

Прямые кинематические задачи метода отраженных волн при общем пункте возбуждения (ОПВ). Простейшей является задача о годографе для плоскопараллельного слоя. Выберем систему координат так, чтобы плоскость OXY совпадала с поверхностью земли, ось ОХ была направлена вдоль профиля, а ось OZ — вниз. Обозначим скорость продольных волн в слое и подстилающем полупространстве v₁ и v₂ соответственно, а мощность слоя — h (рис. 1.19). Расположим точечный источник возбуждения в начале координат, приемник—на расстоянии х от источника. Найдем время прихода отраженной от подошвы слоя волны в точку расположения приемника. Согласно закону Снеллиуса, уголы OBA₁ и A₁BA равны, т.е. треугольник ОВА равнобедренный, так как нормаль к границе в точке В совпадает с направлением вертикали. Следовательно, А₁А=ОА₁ и длина пути ОВА

Как следует из выражения 1.24 годограф отраженной волны в

рассматриваемом случае – гипербола, минимум которой расположен в точке х=0. Правая и левая (при х<0) ветви годографа симметричны относительно оси 0Z. При увеличении х t(x) стремится к асимптотическому значению t(x)=x/v. Годограф t(x) расположен внутри угла, образуемого двумя ветвями t=±x/v.

Рассмотрим теперь случай, когда разрез представлен горизонтально-слоистой пачкой слоев, а скорости в слоях и их мощности v₁, v₂,……, v_n и h₁, h₂,.., h_n соответственно. Построим в первом слое луч, выходящий из источника под углом θ₁ к вертикали, и определим, в какую точку профиля выйдет луч волны, отраженной, например, от четвертой границы. Траектория луча для этой волны приведена на рис. 1.20. Согласно закону Снеллиуса, имеем

В силу симметрии задачи относительно вертикальной оси ясно, что t_n(x) — четная

функция, т. е. t(x)= t(-х).

При небольших удалениях приемника от источника t(x) можно аппроксимировать

зависимостью t²(x) = t_0n²(x)+x²/v²_эф или

(1.25) (1.26)

Но уравнение (1.25) полностью совпадает с годографом (1.24) для однородного слоя с мощностью Н_эф и скоростью v_эф. Величина v_эф простым образом связана с мощностями и пластовыми скоростями реальной толщи:

(1.27)

Из формул (1.26) следует, что v_эф² равна сумме взвешенных квадратов пластовых скоростей. Весовые множители Δt_i /t_n придают большую значимость тем скоростям, которые вносят больший вклад в общее время пробега.

Для выяснения смысла H_эф и v_эф рассмотрим величину средней скорости v_ср в слоистой пачке. Как следует из выражения (1.24), при х=0 по годографу отраженной волны можно определить двойное время пробега волны по нормали от источника к соответствующей границе и обратно

(1.28)

Средняя скорость распространения волны в этом направлении

(1.29)

Сравнивая выражения (1.27) и (1.29) можно заключить, что _vэф>v_ср и стремится к v_cp, когда скорости в пластах мало отличаются друг от друга. Мощность эффективного слоя H_эф согласно выражению (1.28)

(1.30)

Но, поскольку v_эф.>v_ср, Н_эф>Н — истинной глубины до отражающей границы. Таким образом, эффективный слой — это однородный слой с мощностью и скоростью, превышающими истинную мощность слоистой толщи и среднюю скорость в ней. Найдем теперь годограф отраженной волны для слоя с наклонной подошвой (рис.1.21). Скорость волн в слое обозначим v₁, а профиль проведем вкрест простирания его подошвы. Точечный источник снова расположим в начале координат так, чтобы ось OZ была направлена вниз, а ось ОХ совмещена с профилем. Рассмотрим луч падающей волны, составляющий угол θ с осью OZ. Тогда угол падения луча на границу будет θ+φ, где φ — угол наклона границы. Проведем из точки О нормаль к границе и отложим на ней отрезок 2OB. Треугольники ОВР и 0*ВР прямоугольные и конгруэнтные. Следовательно, ОР=О*Р и угол O*PO=180°—2(θ+φ), а угол OPA=2(θ+φ). Угол 0*РА является суммой вычисленных углов O*PA=180°, а точки О*, Р, А лежат на одной прямой, путь 0*Р+РА=0*А. Кинематика волн оказывается такой, какой она была бы, если вместо реального источника, расположенного в точке О, рассматривать безграничную среду со скоростью v₁, в которой источник расположен в точке О*. Такой источник называют мнимым. Его использование часто значительно упрощает решение кинематических задач. При использовании мнимого источника находим путь

Но OD = О*0·sin φ=2OB sin φ, 0*D= =2OB cos φ, AD=x+OD. Остается выразить ВО через истинное значение глубины z₀ до отражающей границы под источником, полученной по данным бурения: Z0=BO/cos φ.

В действительности целесообразнее использовать не глубину по вертикали, а минимальное расстояние от источника до границы OB — эхоглубину h, и при известной скорости v₁ ее можно получить, если приемник будет расположен в непосредственной близости от источника. Имея в виду, что BO = h, окончательно находим

Как видно из выражений (1.31), t(x) — это гипербола, но ее минимум смещен вдоль профиля по восстанию границы на расстояние 2h·sin φ. Это смещение называют сейсмическим сносом. Использование эффективных скорости и мощности позволяет годограф волны, отраженной от границы в толще, состоящей из наклонных пластов, представить в виде