
книги из ГПНТБ / Старобинец, А. Е. Состояние региональных и поисковых работ методом преломленных волн на нефть и газ за рубежом
.pdfныыи задержками,которые относятся к пунктам возбуждения и приема. Временная задержка определяется как разница между временем про хождения луча от линии наблюдения до преломляющей границы и вре менем, необходимым для прохождения пути, равного нормальной про екции этого луча на преломляющую границу,оо скоростью, равной граничной.
Допущения, положенные в основу метода, - малые углы накло на преломляющей границы, постоянство граничной и вредней скорос тей. При этих условиях в случае плоской преломляющей границы урав нение годографа, используемое в методе, записывается в виде
|
|
|
х |
( 6) |
|
|
|
Т ‘ Ъ * &j + |
|
где |
fit |
- |
временная авдержка на пункте возбуждения; |
|
|
f ij |
- |
временная задержка на пункте приема; |
|
• |
х |
- |
расстояние между пунктами возбуждения и приема; |
|
|
V f |
- |
граничная скорость . |
|
При х = 0 Г - 10 и, |
оледовательно, t0 = |
+ f i j . |
(7) |
|
Главной задачей интерпретации является надежное разделение |
||||
времени " tp * на |
две временные |
задержки. |
|
|
В процессе |
интерпретации |
по методу временных |
задержек мож |
но выделить г.ять основных этапов, которые в упрощенной форме ил люстрируются на рис. 10 и сводятся к следующему.
Ятатт А. Выполняется построение наблюденных годографов с
внесением необходимых поправок. |
|
|
Этап Б. Рассчитывают |
времена nt 0 " отдельно по прямым и |
|
встречным годографам, используя уравнение |
|
|
Й, = 7* |
X |
|
- |
( 8) |
|
|
|
Этап В. Линии " tfi* для разных направлений ототрела и рас становок смещаются в противоположные стороны на величину сноса к соответствующим им ПВ. Путем вертикального перемещения произво
дится увязка между'омежными расстановками. Величину относительно
го |
омещения линий п t 0 ” , |
отвечающих соседним |
|
пунктам |
возбуждения |
||
к |
и к- I , часто называют |
начальной |
константой |
ty |
. |
При при |
|
ведении к одной общей линии " t D " |
суммарное |
смешение |
с м , вноси |
||||
мое в значения " t0 n для |
расстшювки, отвечающей какому-либо ПВ, |
||||||
определяется уравнением |
= f _ |
с^ |
. |
Величину |
С^ |
- 39 -
Расст ояние в к м
* А |
9 .1 9 9 |
10.660 |
12, 92 |
13.716 |
15.290 |
16.769 16 |
—"— |
* »---------- |
*-»---------- |
11 |
I---------- |
Ц---------- |
1—•— |
Рис.1 0 . Схема, иллюстрирующая этапы интерпретации по методу временных задержек
называют связывающей или разностной константой. В результате по лучаются две линии " t 0 " , называемые кривыми относительных вре мен.
Этап Г . Посредине между кривыми относительных времен стро ится средняя кривая относительных времен. Кривые относительных времен будут параллельны между собой, если принятое при расчетах значение граничной скорости V# выбрано правильно. В противном случае величина, на которую они сходятся (или расходятся), явля ется мерой ошибки определения Уд . Линия, характеризующая раз ность времен рассматриваемых кривых, называется кривой схождения. Она является прямой линией, если Уд - величина постоянная. Если
J^ e c T b величина схождения на расстоянии J x |
(р и с .II)', точное |
значение граничной скорости дается выражением |
|
M l |
(9) |
/ i x |
|
- 40 -
К р и в а я с х о ж д е н и н __ |
I * |
•ДГ |
Рио.1 1 . Преобразованная оейсмозапись прелом ленной волны и соответствующие ей кривые, исполь зуемые для определения истинного значения гранич
ной скорости
Этап Д. Времена t " делят на составляющие их временные
со
задержки, иопольвуя уравнения вида:
|
+ A t |
|
|
tn - A T |
( Ю ) |
(Р.= |
- л ---------- , |
|
г |
|
|
J |
|
|
где / i t - разница во |
времени между двумя |
точками на средней |
кривой относительных времен. Результирующая кривая временных аадержек должна быть параллельна средней кривой относительных времен. По шлучецвой кривой временных задержек рассчитываются глубины до преломляющей границы.
На практике часто используются более строгие и сложные за висимости и способы, нежели рассмотренные выше. Рассмотрим одну из таких модификаций метода временных задержек применительно к случаю криволинейной преломляющей границы. В этом случае уравне ние годографа (рис.12а) записывается в виде [30]
I |
Xr - x s |
| |
Рис.12. Схемы, поясняющие вывод |
основных |
|
соотношений иетода временных |
задержек |
|
а - путь распространения преломленной |
волны; |
|
6 - пути распространения преломленной |
водны для |
|
определенных точек на преломляющей границе; |
||
в - определение разности временных задержек |
||
между точками п и |
$ |
|
|
|
V |
h * |
J |
|
- (II) |
Тогда |
соответствующее |
общее время |
задержки J)^ , (время " tf f n) |
|||
может |
быть |
описано уравнением |
j |
J |
||
V |
|
|
|
|
(12) |
|
|
|
|
* « ® а Л 7 - £ ( Z j- X l) |
. |
||
где |
- |
неизвестное |
истинное значение |
граничной скорости; |
Vr - принятое при расчетах предполагаемое значение гра ничной скорости.
-лг -
Если из общей временной задержки на пункхе приема |
s |
вы |
|||
честь соответствующую задержку на |
пункте |
приема л |
, |
то |
времен |
ная задержка на пункте возбуждения |
л |
будет исключена |
(ом. |
||
ри с.126): |
п |
|
|
|
|
|
|
|
Л л ~ Л 5 = ^ |
|
^ * Т£ - 2 1 |
|
|
|
|
СЛ 7 \Ц ) |
|||||||||
Аналогично записывается выражение для пункта возбуждения |
с |
, Для |
|||||||||||||||||
точек |
г |
и 5 , |
если |
рассматривать |
их как пункты возбуждения, |
|
|||||||||||||
справедливы соотношения |
(ом .рио.12в ) : |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
V) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"г* Сг- _ |
Сл / л |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
v?__ |
|
|
|
|
( I * ) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
^Л^Л ~ ^5 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Из ри с.12в |
следует, |
что |
У, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
_____ |
|
Л£ —JC |
|
|
|
|
_ _ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
^ |
cr - * s cs |
= ’ 7 £ T |
' s in a r ,s |
и |
|
|
|
|
|
|
|
- (is ) |
|||||||
Таким образом, окончательное выражение для разности временны* |
|||||||||||||||||||
задержек имеет |
|
вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
. п |
~ |
c o s t - |
|
|
■ -*i> |
• ^ |
|
|
• |
|
|
(16) |
|||
|
|
|
|
|
|
\/f |
|
(* л |
Л Г , S |
|
|
||||||||
Аналогично для пунктов |
л ' |
и 5 ' |
(см .ри с.126) |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Л /Я |
~ J £ ± k - ( x |
r - x 'r ) . |
sin ( - a r |
s ) |
. |
|
|
(I7 ) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
равна |
нулю, |
если |
очитать, |
vto jcr - x s |
&x'n -JCs , |
|||||||
и имея в виду, |
что угол наклона |
преломляющей границы мал. Следо |
|||||||||||||||||
вательно, |
при |
Vr |
<* V# оумыа |
разностей |
общих временных |
задержек |
|||||||||||||
(см.уравнение (13)) должна быть |
равна |
нулю. Если же 1 ^ = 1 ^ , |
|||||||||||||||||
то |
из |
уравнений |
(13, |
(16) и |
(17) |
следует, .что |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ 1 , ( х т + ! ~ х т ) c o s О ^т |
|
|
|
|
(18) |
|||||||||
|
|
|
^ |
|
” |
2 ( * г ~ x s V |
Уг ~ ( d'i ~ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
При бо^ших угла^. наклона |
в |
выражении для |
V# |
должны |
|||||||||||||
быть |
учтены |
члены ’ |
^ |
с |
-SinO .^sj(xr - x s ) - ( х '- х '{j |
я cosocm . |
|||||||||||||
В атом |
случае |
значение |
угла |
Сс |
устанавливается |
споообом |
последо |
||||||||||||
вательных приближений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Приводимые |
на |
рио.13 |
графики, в |
силу вышеизложенного, |
по |
зволяют определить истинные значения граничной скорости на раз личных участках. Эти значения и соответствующие им участки, от-
- 43 -
вачающие рассматриваемым графикам, приведены в нижней час ти рис.14 .
Рис.13. Графики изменения вдоль профиля суммы разностей временных задержек на пунктах возбуждения и
пунктах приема. Параметром графиков является предполагаемое значение
граничной скорости, принятое при расчетах
Рис.14. Распределение ошибок во временах " t a " для двух вариантов изме нения значений граничной
скорости
Метод временны^ заде£жек_П£и_мно£ократном |
пе£екрытии |
|
1 м® |
|
|
У.Хиршлебер [30J показал, |
что операцию разделения времени |
|
" t 0 " на временные задержку в |
пункте приема |
и в пункте возбуж |
дения можно выполнить намного точнее при наличии многократного перекрытия годографов, используя способ последовательных при ближений. Действительно, при системе наблюдений, подобной той, которая изображена на рио.З, одним последовательностям точек от
вечают |
одинаковые временные 'задержки |
в |
пункте возбуждения |
t 0^ |
||||
(точки |
вдоль |
отдельного |
годографа из |
ПВ |
L ) , другим - |
одна и та |
||
же временная |
задержка в |
пункте приема |
t0j |
(все точки, |
отвечаю |
|||
щие одному и тому же пункту приема j |
|
или |
столбцы точек |
на |
||||
р и с .З ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Интерпретация производится следующим образом. В каждой точке оцениваемое каким-либо путем предполагаемое значение вре менной задержки в пункте возбуждения вычитается из общей задерж
- 44 -
ки и , таким образом, получаются приближенные значения временной задержки в пунктах приема. Затем подсчитывается среднее значение временных задержек в точках приема в каждом столбце и величины отклонений в каждой точке от зтого среднего. Пооле этого вычис ляется среднее значение отклонений вдоль рядов, которое затем используется для уточнения временной задержки в пункте возбужде ния. Этот процеос повторяется до тех пор, пока не будет достиг нута требуемая точность.
Различия между временными задержками в пунктах взрыва
и приема d t 0 - используются каждый раз для определения граничной скорости по формуле (1 8 ). В овою очередь использование более точных значений граничной окорости при расчетах приводит к умень
шению ошибок во |
временах " t 0 " (в общих временных задержках), |
как ато показано |
на рис.14. |
Метод временных членов (The time-term method)
Метод был сформулирован в 1957 г . А.Шейдеггером и П.Вильмо-
ром [72]и развит |
П.Вильмором |
и |
А.Банкрофтом/'88] , |
Т.Смитом и др. |
[8 0 ], М.Беррл и Г.Вестом [1 2 |
]. |
В нем использован |
тот же принци |
|
пиальный подход, |
что в методе временных задержек, |
и ему свойст |
венны те же ограничения. Основное отличие метода временных членов состоит в том, что он предусматривает площадное расположение приемников и источников и дает непосредственно трехмерное пред ставление глубинной структуры. При этом используется другой путь определения е обменных задержек в источнике и приемнике. При ин терпретации этим методом временные задержки-(временные члены), овяаанные с каждым элементом (источник или приемнкг). оцениваются по методу наименьших квадратов путем сравнения рассчитанных вре мен о наблюденными для произвольного планового расположения ис
точников и приемников. |
|
|
Основные уравнения |
метода для среды с к |
преломляющими |
границами записываются следующим образом: |
|
|
|
|
(19) |
4 <к ) |
■ ™ s(ocL) |
( 20) |
|
- 45 -
л* z ! Z . (L )
3d |
( * ) s n . |
— ^ ----- |
' C O S (O C L ) , |
|
(21) |
|||
где < V O |
- |
оценка |
граничной |
скорости; |
|
|
||
7^(к)н% (kh |
оценки временных |
членов соответственно |
5 - г о |
|||||
|
|
источника и |
c t - |
го приемника дли |
к |
-го пре |
||
|
|
ломляющего |
горизонта. |
|
|
Большие углы наклона преломляющей поверхности являются главным источником ошибок при построениях этим методом [6 9 ]. Ыетод во многих случаях позволяет получать неплохие результаты при картировании поверхности фундамента. Скоростной контраот между осадочными отложениями и фундаментом, как правило,харак теризуется значительной величиной, следовательно,величина сноса будет небольшой, и ундуляциями рельефа в пределах этого расстоя ния обычно можно пренебречь.
Метод Хейлса
В1958 г . Ф.Хейлсом был предложен графо-аналитический метод
[27], который, отличаясь по форме,по существу во многом аналогичен
используемому |
в СССР методу " |
Се " . Сущность метода заключается |
||||
|
Z |
в следующем. Расстояние X# |
меж |
|||
5 |
ду точками А и В выхода на |
поверх |
||||
ность наблюдений |
лучей от |
любой |
||||
|
|
точки 0 на преломляющей границе |
||||
|
|
' (при наблюдениях со встречными го |
||||
|
|
дографами) используется для опре |
||||
|
|
деления радиуса |
г* |
и центра |
ок |
|
|
|
ружности, для которой преломляющая |
||||
|
|
граница должна быть касательной в |
||||
|
|
точке 0 (ри с.1 5 ). |
При этом |
прини |
||
|
|
мается допущение, что косинус уг |
||||
|
|
ла наклона преломляющей границы ра |
||||
|
|
вен единице, т . е . |
ыетод применим |
|||
|
|
для построения границ с относи- |
||||
Рис.15. Схема, поясняющая |
тельно небольшим наклоном. |
Други- |
||||
принцип метода Хейлса |
|
|
|
|
|
46 -
ни ограничениями метода являются условия постоянства оредней и граничной скорости. Преломляющая граница находится путем проведе
ния дуги радиусом R иа центра С в каждой точке |
наблюдений. |
|
При принятом допущении для любой точки |
А положение точки В |
|
может быть установлено по годографам. |
|
|
Основные соотношения, выведенные |
Ф.Хейлсом, |
приводятся ни |
же. Они легко получаются при рассмотрении рис.15, в верхней части
которого показан профиль 1ШВ с ПВ S M и |
и |
двумя точками наблю |
||||
дений |
Ra и |
Rg , куда |
приходят преломленные |
водны от |
общей точ |
|
ки 0 на преломляющей границе., |
|
|
|
|||
В |
нижней |
части |
рис.15 показана |
центральная |
часть про |
филя в более крупном масштабе о вспомогательной окружноотью, про»
ходящей через |
точки А, В и 0 . |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
(A O * 0 8 ) ’ S t n i |
|
V |
|
|
|||||
A B = X # = |
|
|
c o s ос |
|
|
; s i m |
= —— |
; |
(22) |
||||
СО - |
0 |
1 |
|
|
+ 0 8 |
|
|
|
|
|
|
(23) |
|
” |
|
|
г co st |
|
|
|
|
|
|
|
|||
А О * |
0 8 = |
Va |
(Тмров |
|
~ |
Va |
* Vp ; |
(24) |
|||||
|
и |
Ч а 'Т? Г S in С |
гм л м |
|
Va • s i n l |
(25) |
|||||||
|
|
|
COS ос |
|
|
|
co s cc |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Г> —_ Ча ■Тк |
|
t |
|
|
|
|
|
|
(26) |
||||
л |
в |
2 c o st |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
АЕ = |
|
V |
|
|
гъ и |
|
t y i |
|
|
(27) |
|||
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Наклон определяется |
соотноиением |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
- J - |
= |
I/ |
• |
S in |
i |
, |
|
(28) |
|
|
Va |
|
|
■* |
R |
|
|
|
|
|
|
|
; |
где |
- |
средня» |
окорость |
над |
преломляющей границей; |
|
|||||||
|
Vо |
- |
граничная скорость |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Т |
- |
Т |
- |
А О В |
. |
|
|
|
||
|
|
l R |
~ |
1АОВ |
" |
|
ма |
|
|
|
|
||
|
Ос. |
- |
угод |
наклона |
преломляющей границы. |
|
|
- 47 -
|
|
Таким |
образом, радиус |
R |
дается уравнением |
(2 3 ), а точка |
||
С |
находится из уравнения |
(2 7 ). |
Ф.Хейлс показал, что игнориро |
|||||
вание |
угла |
наклона |
границы |
ос компенсируется в какой-то мере |
||||
путем |
смещения центра^ окружности |
на некоторую величину —^— . |
||||||
При этом AR -■ |
с ” |
' |
‘ |
|
|
|||
|
|
|
|
2 со s i |
|
|
|
|
|
|
Иллюстрация приемов определения необходимых величин дает |
||||||
ся |
на рисЛ б. На рисЛба |
показана процедура определения " взаим |
||||||
ного наклона",равного Va |
■ SLnl |
для пары точек А и В. На рисЛбб |
||||||
приведена |
"временная петля" , |
получаемая путем |
переворота и |
|||||
перемещения |
одного |
из годографов |
таким образом, |
чтобы начальная |
а - исходные встречные годографы; б -врем ен ная петля"; в - наблюденные годографы и соот ветствующая им "временная петля"
и конечная точки |
одного годографа |
соответственно |
совместились |
|
с конечной и начальной точкой другого. На рисунке |
показано, |
как |
||
эта временная петля используется для установления |
взаимного |
на |
||
клона, времени |
7^> , расстояния |
X% и местоположения точки |
||
^ ♦ |
|
|
|
|
Линия взаимного наклона может быть проведена между двумя ветвями временной петли из любой точки для определения времени
- 48 -