1. Взрыв на поверхности заряда весом 50 г.;

2. Взрыв такого же заряда в скважине на глубине 8 м.

Возбуждение ударами. Для возбуждения продольных волн производятся вертикальные удары кувалдой по поверхности земли или по стальной плите. При этом одновременно с продольными волнами возбуждаются также сильные поверхностные волны, спектр колебаний оказывается более низкочастотным, чем при взрывах в скважинах. Все это практически исключает возможность использования ударного возбуждения при работах MOB. Но при исследованиях небольших глубин (5-20 м) методом преломленных волн, когда регистрируются только первые вступления волн, кувалда оказывается незаменимым инструментом для возбуждения колебаний, так как является самым простым, надежным и экономичным устройством. Удары кувалдой можно использовать также при сейсмическом каротаже неглубоких скважин (до 50 м). [2]

Кувалдой можно возбуждать и попереч­ные волны. При этом удары производятся либо по боковым стенкам неболь­шой ямы, либо по штырю, забитому в землю под углом, близким к 45⁰.

Возбуждение электроискровым разрядом. Для возбуждения сейсми­ческих колебаний электроискровым источником – спаркером на суше, также как и при взрывном возбуждении, требуются скважины, запол­ненные водой. Так что по экономическим соображениям спаркер выигрыша не дает, в то же время является значительно менее мощным ис­точником, чем взрыв. Однако спаркер возбуждает более высокочастот­ные колебания, а также позволяет легко осуществить накопление сиг­налов при многократном возбуждении. Поэтому весьма перспективно использование спаркера при высокоразрешающих сейсмических исследо­ваниях, в особенности в скважинных исследованиях – вертикальном сейсмическом профилировании (ВСП) и межскважинном сейсмическом просвечивании.

На рис. 14 представлены формы импульсов и спектры возбуждаемых этими источниками колебаний.

Рис. 14. Форма U(t) и частотный спектр S(f) колебаний, возбуждаемых сейсмическими источниками:

1. взрывом в скважине; b) ударом кувалдой по поверхности; c) электроискровым разрядом в скважине – прием на поверхности сейсмоприемником; d) электроискровым разрядом в скважине – прием в скважине пьезоприемником. (P – вес снаряда, h – глубина источника, r – расстояние от источника до приемника, M –масса кувалды, W – накопленная в конденсаторах электрическая энергия)

Вибрационная сейсморазведка (метод Вибросейс) – это сейсморазведка с использованием вибраторов для возбуждения упругих колебаний в земной толще. В отличие от импульсных источников (взрыв, удар), вибраторы возбуждают колебания квазисинусоидальной формы большой длительности. Непосредственная запись колебаний – виброграмма – представляет в данном случае интерференционное наложение сигналов, отраженных и преломленных от границ в среде, и практически не читаема, т.е. выделить на ней отдельные сигналы и определить положение границ невозможно. Для того, чтобы сделать запись читаемой и разделить сигналы во времени, необходимо вычислить коррелограмму – функцию взаимной корреляции принятого сигнала с формой возбуждаемых вибратором колебаний – свип-сигналом. В результате каждый отраженный или преломленный сигнал сжимается многократно, и коррелограмма в целом оказывается похожей на сейсмограмму, получаемую при импульсном возбуждении колебаний.

Таким образом, вибрационная сейсморазведка отличается от сейсморазведки с применением импульсных источников типом применяемых источников и спецификой методики полевых работ и обработки данных.

Большая длительность сигнала позволяет возбуждать в среде колебания большой энергии при относительно малой амплитуде силового воздействия, обычно не превышающей разрушительный порог. Поэтому вибраторы являются экологически наименее вредными источниками сейсмических волн, обладают большим коэффициентом полезного действия, позволяют относительно легко регулировать частотный состав возбуждаемых колебаний, а также существенно удешевляют проведение сейсмических исследований на суше. Благодаря этому вибраторы заметно оттеснили традиционные источники сейсмических волн на суше – взрывы твердых зарядов в специально пробуриваемых скважинах, а также невзрывные источники импульсного действия типа ударных, газовзрывных и пневматических.[2]

Использование для сейсмических исследований строительных вибраторов неэффективно, так как сейсмические вибраторы должны удовлетворять ряду специфических требований. Они должны возбуждать достаточно интенсивные упругие колебания в среде в относительно широком частотном диапазоне (5-150 Гц), обеспечивать управление частотой и фазой возбуждаемых колебаний, и синхронность работы вибраторов при их группировании. Поэтому сейсмические вибраторы – это специальные устройства, технически сложные и дорогостоящие. Наиболее широкое распространение получили гидравлические вибраторы, в которых поршень, соединенный с опорной плитой, приводится в движение путем попеременной подачи масла в верхнюю и нижнюю полости гидроцилиндра. Потоки масла управляются электрогидравлическим преобразователем, на вход которого подается свип-сигнал. Чтобы колебания опорной плиты как можно точнее следовали свип-сигналу, на ней установлены специальные датчики, и вся система охвачена несколькими цепями обратной связи. А чтобы плита не отскакивала от поверхности при отрицательных фазах давления, она прижимается к грунту почти всей массой транспортного средства, которая у современных вибраторов доходит до нескольких десятков тонн. В настоящее время в мире производятся сейсмические вибраторы, работающие в частотном диапазоне от первых герц до нескольких сотен герц, и с полной нагрузкой на грунт от нескольких десятков килограммов (переносные вибраторы для малоглубинной сейсморазведки) до сотен тонн (стационарные вибраторы для вибрационного просвечивания Земли). Производятся также специальные вибраторы для возбуждения поперечных волн.