Лабораторна робота № 8 Виділення та кореляція на сейсмограмах заломлених хвиль і визначення граничних швидкостей

8.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є практичне засвоєння прийомів виділення та кореляції заломлених хвиль, побудови годографів заломлених хвиль і визначення за отриманими даними граничної швидкості.

Основні завдання роботи полягають в наступному:

виділити та прослідкувати на сейсмограмі заломлені хвилі;

за одержаними даними побудувати годографи заломлених хвиль;

визначити граничні швидкість за спостереженими годографами заломлених хвиль.

8.2 Основні теоретичні положення

8.2.1 Загальні принципи кореляції

Кореляцію хвиль виконують як по окремих сейсмограмах, так і по перетворених записах у вигляді динамічних часових розрізів. Важливість кореляції обумовлена тим, що допущені при цьому помилки ніде потім не компенсуються, в наслідок чого призводять до невірних геологічних побудов. Надійну кореляцію хвиль можна забезпечити тільки при достатньо високому відношенні сигнал/завада, коли амплітуда корисних коливань перевищує середній рівень хвиль-завад в 1,5-2 рази. Спостерігати момент приходу фронту (вступу) хвиль зазвичай не вдається через фон одночасно зареєстрованих коливань. Тому, як правило, виконують фазову кореляцію хвиль за їхніми найбільш чіткими екстремумами. Лінію, що з’єднює однакові фази коливань, пов’язані з однією і тією ж хвилею на різних трасах, називають віссю синфазності. Вона є годографом фази в масштабі сейсмограми або часового розрізу.

Першим етапом кореляції є виділення груп коливань, які відносяться до однієї хвилі. Для цього використовують наступні ознаки.

Синфазність коливань. Групу коливань можна віднести до однієї хвилі, якщо вона має плавні, протяжні і паралельні вісі сінфазності при плавній зміні уявної швидкості.

Форма запису. Групу коливань можна віднести до однієї хвилі, якщо на близько розташованих трасах зберігаються основні особливості форми коливань.

Інтенсивність коливань. Групу коливань можна віднести до однієї хвилі, якщо вона відокремлена від коливань, які були зареєстровані раніше і пізніше, деяким проміжком порівняного спокою або якщо спостерігаються чітко виражені вступи цієї групи.

Ці ознаки базуються на уявлені, що динамічні та кінематичні особливості хвиль змінюються вздовж її фронту неперервно. Це припущення пов’язано з уявленням про неперервність зміни властивостей суміжних середовищ вздовж границі, на якій утворилася хвиля. Вказані ознаки можна застосовувати для прослідковування хвиль при відносно спокійному геологічному розрізі.

Кількісна інтерпретація основана на вимірі часів пробігу хвиль. Основним засобом визначення і прослідковування хвиль вздовж профіля є співставлення форми коливання близько розміщених точок спостереження, які збуджені одним джерелом. Цей процес називають позиційною кореляцією.

Можливість прослідковування хвиль, які збуджені від різних джерел, базується на принципі взаємності, згідно якого при взаємній зміні місць розміщення джерела і приймача пружних коливань час пробігу хвилі та форма коливань зберігається. Ця умова дозволяє визначити одну і ту саму хвилю в різних точках профіля. Такий принцип прослідковування сейсмічних хвиль називається транс-позиційною кореляцією.

8.2.2 Особливості кореляції заломлених хвиль

В деяких випадках заломлені хвилі реєструються раніше інших хвиль, тоді можна вимірювати час приходу фронту хвилі як момент першого вступу на запису.

В загальному, заломлені хвиль часто корелюються в області перших вступів. Годографи різних заломлених хвиль навіть у найпростішому випадку горизонтально-шаруватого середовища перетинаються між собою. Ці зони накладання створюють іноді складності для фазової кореляції. Тому необхідно ретельно аналізувати динамічні особливості запису. Для виявлення зміни хвиль використовують такі ознаки:

1) наявність на одних і тих самих ділянках профілю хвиль з осями синфазності, які перетинаються або зближуються;

2) зміна форми запису; 3) швидка зміна амплітуди хвилі;

4) зміна степені затухання хвилі з відстанню; 5) зміна уявної швидкості.

При простеженні заломлених хвиль відмічаються інші специфічні особливості. Затухання заломлених хвиль з відстанню залежить від потужності заломлюючого шару. Внаслідок чого спостерігається швидке затухання одних хвиль в порівнянні з іншими.

У випадку тектонічних порушень або виклинювань заломлюючих шарів спостерігаються дифраговані хвилі. Останні відрізняються від заломлених хвиль наступними ознаками: 1) більшим видимим періодом; 2) меншою інтенсивністю; 3) більшим затуханням; 4) гіперболічною віссю синфазності.

При тектонічних порушеннях відмічається розрив і зміщення осей синфазності.

8.2.3 Визначення граничних швидкостей за зустрічними годографами заломлених хвиль

Для визначення граничної швидкості розповсюдження сейсмічниї хвиль в межах шару часто використовують спосіб різнецевого годографа. Даний спосіб використовується для сейсмічних границь з кутами падіння до 20⁰.

Суть методу полягає у наступному. Будують два взаємо ув'язаних зустрічних годографи заломлених хвиль i (рис.8.1).

Рисунок 8.1 – Визначення граничної швидкості за різнецевим годографом при наявності двох зустрічних годографів

Використовуючи співвідношення

, (8.1)

де t_p(x) – значення часу різницевого годографа в точці з координатою х;

– час за прямим годографом;

– час за зустрічним годографом;

T – час над пунктами збудження для взаємних годографів, будується різницевий годограф.

Різницевий годограф будують графічним способом, тобто від прямого годографа вверх відкладають величини t₁, t₂,..., t_n.

Граничну швидкість визначають за формулою

, (8.2)

де x/t_p - значення кутового коефіцієнта, визначеного за різницевим годографом t_p(x).

8.3 Порядок виконання роботи

На сейсмограмі виділити та прослідкувати заломлену хвилю. Побудувати за отриманими даними годограф заломленої хвилі.

Масштаб побудов 1:10000 або 1:20000.

Масштаб осі часів 1см – 20 або 50 мс.

За формулою (8.2) визначити граничну швидкість.

На сейсмограмі крок між каналами 50м, масштаб по осі часів в 20см – 1с.

8.4 Оформлення звіту

У звіті повинні бути викладені основні ознаки виділення хвиль, теоретичні положення визначення граничної швидкості, годогафи заломлених хвиль та результати розрахунків граничної швидкості.

8.5 Питання для самоперевірки

1. Що називають кореляцією хвиль?

2. Яку швидкість називають граничною?

3. Які методи визначення граничної швидкості Ви знаєте?

8.6 Рекомендована література

1. Гурвич И.И. Сейсмическая разведка. – М.: Недра, 1970.

2. Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. – М.: Недра, 1980.

3. Сейсморазведка. Справочник геофизика. Под ред. Номоконова В.П., Гурвича И.И. – М.: Недра, 1981.