книги из ГПНТБ / Богданов, Алексей Иванович. Интерпретация сейсмических годографов

Он О'. На основании этих свойств можно достроить ветви наго­ няющих годографов до взаимных точек, т. е. построить так

в пределах слепых зол системы годографов, полученных из пунк­ тов взрывов О и О'. Области, в пределах которых может быть построен рельеф преломляющей границы раздела по встречным годографам пз пунктов взрывов О и О' и но сводным встречным годографам из пунктов взрывов О" и О'", показаны различной штриховкой на рис. 54. Методика регистрации прихода прелом­ ленных волн по системе прямых и обратных нагоняющих годогра-

t t

и обратному годографам преломленных волн.

фов широко распространена при работах методом преломленных волн и позволяет решать еще другие задачи.

По системе прямого и обратного (встречных) годографов преломленных волн можно определить скорость vz распростра­ нения упругих волн во второй среде вдоль границы раздела.

Действительно, из рис. 55 и согласно (11.125) ir (11.129) имеем:

ДЛЯ ТОЧКИ А (ха)

h ы - = t (ОВ) -*К (ВС) + t (СА) - t (СА) 4- t (СК) =

= t(OB) +t(BK)-,

для точки М (хР

t.(хк) - ta^ = %ОВ) + t (ВС.) 4- t (С.М) -1 (С.М) 4-

Фf (С.К.) = t (ОВ) 4- t(BK.),

139

Разность же этих уравнений

[М^а)-Ц^]-к (Гм) - г°(9Жм) ] =Д; = £(ВД. (П.135)

Если граница раздела имеет не особенно резкий рельеф, то,

при различных значениях абсциссы х в интервале 00' будут кривые с наклоном, аналогичным наклону годографа прямых волн, распространяющихся во второй среде вдоль преломляющей границы раздела.

Если породы, слагающие преломляющую среду, однородны и характеризуются постоянным значением скорости г2, то полу­ ченным геометрическим местом точек будет прямая линия MiAi с углом наклона, тангенс которого равен 1/г?2. Изменение угло­ вого коэффициента этой прямой будет указывать на смену вели­ чины скорости V2 в породах, слагающих преломляющую среду. Тем самым на основании годографов преломленных волн воз­ можна дифференциация пород, слагающих преломляющую среду по упругим свойствам.

Для определения скорости V2 вдоль границы раздела вместо построения кривой средних ординат прямого и обратного годо­ графов преломленных воли можно построить так называемый разностный годограф [21]. Разностным годографом называют

где ф — угол наклона элемента преломляющей поверхности в ин­ тервале CD (рис. 53); при этом считаем отрезок CD плоским.

Таким образом, тангенс угла наклона касательной к любой точке разностного годографа, заданного уравнением (11.137), равен 2 cos ф/г2. Если преломляющая граница раздела не очень

140

сложная (углы ф < 15°), cos ф можно положить равным единице и по наклону разностного годографа найти V2.

Рис. 56. Определение конфигурации преломляю­ щей границы и скорости в подстилающей среде ме­ тодом полей времен по прямому и обратному годо­ графам преломленных волн.

раздела и рельеф границы сравнительно спокойный, то разност­ ный годограф будет представлять собой прямую линию, тангенс

угла наклона которой равен 2/г?г.

Метод полей времен. Метод полей времен [47] позволяет построить конфигурацию преломляющей границы раздела по прямому и обратному годографам преломленных волн и извест­ ному значению скорости щ без введения каких-либо допущений или предположений о характере границы раздела и скорости

141

в среде, подстилающей эту границу. Рельеф границы раздела и скорость в преломляющей среде вдоль нее определяются незави­ симо друг от друга.

Но прямому и обратному годографам преломленных волн строят два поля времени, характеризующих положение фронтов преломленных волн в различные моменты времени после взрыва в пунктах О' и О" (рис. 56). Изохроны поля времени строят по тем же правилам, которые были изложены выше при рассмотрении годографов отраженных волн.

Легко сообразить, что преломляющая граница раздела должна проходить через точки пересечения изохрон обоих полей, сумма параметров которых равна времени пробега преломленных волн Т во взаимных точках встречных годографов. Это справедливо, конечно, лишь в предположении, что преломленная волна скользит вдоль границы раздела.

Если параметры семейства изохрон прямого годографа обо­

лежащей на преломляющей поверхности, преломленной волне потребовалось время t" = 8, а из пункта взрыва О" до той же точки е потребовалось время t' = 5. Следовательно, для пробега из пункта взрыва О' в пункт взрыва О" через точку е волне потре­ бовалось время Т — 13. Этим условиям удовлетворяют точки а, Ь, с, d, е, f и g, лежащие на преломляющей поверхности.

Из рис. 56 видно, что за условную единицу времени, равную разности параметров соседних изохрон, фронт преломленной волны из точки с переместился в точку d. Следовательно, по из­

строения изохрон поля времен, можно определить скорость рас­ пространения упругих волн вдоль преломляющей границы раз­

части пространства, где известны положения обоих полей времен. Границы полей времен по прямому и обратному годографам ука­ заны на рис. 56 пунктирными линиями (лучами), проведенными к крайним точкам обоих годографов. Лучи и изохроны поля вре­ мен, являющиеся положениями фронтов преломленных волн

142

в различные моменты времени после взрыва, должны быть всегда взаимно ортогональны.

может быть определено лишь в предположении, что скорость vz остается постоянной, равной найденному значению в области пространства, где имеются оба поля времен. В этом случае положение точки h (рис. 56), лежащей па преломляющей поверх­ ности, может быть найдено как положение точки пересечения изо­ хроны t" = 11 и дуги окружности с центром в точке g и с радиу­ сом г, равным vzAt = fg.

Таким образом, если заданы прямой и обратный годографы преломленных воли и скорость vi, то методом полей времен можно построить положение преломляющей границы раздела и опре­ делить скорость vz в преломляющей среде. Если же, кроме vi, задана скорость гг, то для построения границы раздела достаточно иметь только один прямой годограф преломленных волн или лучше систему нагоняющих годографов, позволяющих определить положение ветви годографа в пределах слепой или мертвой зоны. Приемы определения конфигурации преломляющей границы раз­ дела методом полей времен по одному или системе нагоняющих годографов преломленных воли подробно разбираются в работе [21]. Недостатком метода полей времен является трудоемкость построения изохрон, особенно при обработке большого количества первичных материалов, получаемых при производственных сей­ смических работах.

При изложении приемов обработки годографов преломленных волн предполагалось, что преломленная волна всегда скользит вдоль границы раздела сред со скоростями щ и V2. Это предполо­ жение справедливо, однако, лишь для границ раздела вогнутой формы. Для резко выпуклой формы границы раздела это пред­ положение становится необоснованным, а изложенные приемы обработки годографов преломленных волн неточными. Сейсми­ ческий луч после преломления па границе раздела не скользит вдоль границы, а проникает в среду, ее подстилающую. Явление п ]) о н и к а и и я луча в преломляющую среду будет сказы­ ваться сильнее при более выпуклой форме границы раздела и больших расстояниях между пунктами взрыва и приема прелом­ ленной волны. Наличие явления проникания можно обнаружить путем изучения поведения ветвей нагоняющих годографов. Когда явление проникания отсутствует, ветви нагоняющих годографов (при постоянстве щ) должны быть смещены па один и тот же отре­ зок Ai (рис. 57, а). В случае же явления проникания (рис. 57, б) величина смещения Ai ветвей нагоняющих годографов не будет оставаться постоянной, а уменьшается с увеличением расстояния между пунктами взрыва и пунктом приема преломленных волн.

Из рис. 57 следует, что для выпуклых границ раздела наиболее точные результаты будут получены при наблюдениях системой

143

прямого и обратного годографов. При сравнительно не­ больших расстояниях между пунктами взрыва, по достаточ­ ными для прослеживания протяженных ветвей годографов пре­ ломленных волн. По сводным протяженным годографам наиболее точно положение преломляющей границы раздела можно полу-

чить, если учесть явле­ ние проникания сейсми­ ческого луча во вторую

чающему выпуклой границе раздела, строят изохроны поля вре­ мен. На участке встречных годографов определяют положение точек а, Ь, с, лежащих на преломляющей поверхности. Из точки с,

ние являются геометрическим местом точек, до которых прелом­ ленная волна во второй среде распространится из точки с за от­ резки времени At, 2 At, 3At и т. д., где At — разность между параметрами построенного семейства изохрон годографа прелом­ ленных волн. Положение преломляющей границы раздела опре­ делится кривой, проходящей через точки d, е, g, h, к, I пересе­ чения изохрон преломленной волны с теми же параметрами, что

144

и параметры дуг окружностей с радиусами п, гг, гз и т. д. При этом предполагается, что на участке cl скорость распространения упругих волн V2 во второй среде равна скорости их распростране­ ния на участке ас. При построении преломляющей границы раз­ дела данным способом считаем, что из точки с в точки /г, 7с, I волпа во второй среде распространяется не вдоль границы раздела, а по прямым ch, ск, cl.

Если предположить, что во второй среде волпа распростра­ няется вдоль границы раздела, то положение последней опреде-

Рис. 58. Построение преломляющей границы раздела методом полей времен по одному прямому годографу преломленных волн при заданных значениях t>x и иг с учетом явления проникания.

лялось бы как геометрическое место точек пересечения изохрон годографа преломленных волн с дугами окружностей радиусом п, проведенных последовательно из точек с, d', I', g', h', к'. Тогда положение преломляющей поверхности можем изобразить кривой cdegh'k' V (на рис. 58), находящейся выше истинного по­ ложения преломляющей границы раздела (точки d и d', е и е', g и g' практически совпадают, так как участок eg преломляющей поверхности не имеет выпуклости).

Таким образом, описанным приемом по одному сводному пря­ мому годографу преломленных волн можно построить (если за­ даны значения щ, V2 и положение точки с) как выпуклые, так и вогнутые границы раздела. При этом учитывается или не учиты­ вается явление проникания сейсмического луча во вторую среду.

Явление проникания луча во вторую среду наблюдается в тех случаях, когда вследствие сброса или резкого местного погруже­ ния преломляющая граница раздела образует угловые точки. С этим случаем чаще всего встречаемся при разведке кровли соли в областях развития солянокупольных структур. Задачи сейсморазведки здесь сводятся преимущественно к определению местоположения и амплитуды сброса или точки резкого изменения характера погружения соляного тела.

Для выяснения возможности решения этой задачи при помощи сейсморазведки рассмотрим особенности [21 ] годографов пре-

ных волн над вертикальным сбросом.

ломленных волн над вертикальным сбросом с амплитудой Л/г = = h" — h', где h' и h" — глубины залегания границы раздела под пунктами взрыва О' и О". Левее и правее линии сброса гра­ ницы раздела сред со скоростями vi и г?2 горизонтальны (рис. 59).

При взрыве в точке О' в интервале между точками Е и F бу­ дет наблюдаться приход обычной преломленной волны и отрезок aibi прямого годографа для плоской горизонтальной границы раздела АВ будет представлять собой прямую линию с кажущейся

тенсивность записи дифрагированной волны будет резко затухать по мере увеличения расстояния точки наблюдения от точки F.

146

Но в точку // дневной поверхности, кроме дифрагированной от точки В волны, придет волна, преломившаяся в точке С опу­ щенного крыла CD сброса и распространяющаяся из точки О' по пути О'А'СИ. К точкам, расположенным далее от пункта взрыва, чем точка //, будут приходить преломленные волны от участка CD и затухающие по интенсивности волны, дифрагиро­ ванные от точки В. Волны, преломленные от участка CD границы раздела, дадут прямолинейную ветвь годографа cidi с кажущейся скоростью, равной V2. Участки aibi и cidi ветвей годографов будут смещены па отрезок At'.

На обратном годографе, полученном из пункта взрыва в точке О", будет наблюдаться обратная картина. В интервале между точками MN будет наблюдаться ветвь годографа йгрг, обуслов­ ленная приходом волн, преломленных на участке DP границы раздела в пределах опущенной части сброса. Левее точки рг ветвь dzp?. годографа преломленных волн будет переходить в ветвь ргрг' годографа волн, дифрагированных от точки В. Эта ветвь будет иметь тоже гиперболическую форму. Но кроме волн, ди­ фрагированных от точки В, к точкам, находящимся левее и пра­ вее точки N, будут приходить волны, распространявшиеся из точки С по путям CN, CR, CS, СО', после преломления на границе раздела АВ приподнятого крыла сброса. Годограф волн этого типа имеет гиперболическую форму, изображенную на рис. 59 отрезком а2с2 с минимумом в точке с2, расположенной над-точкой L. Продолжение ветви dzpz и касательная к ветви агсг обратного го­ дографа будут смещены на отрезок At", приблизительно равный отрезку At'.

Из рассмотрения прямого и обратного годографов преломлен­ ных волн, схематически изображенных на рис. 59, следует, что наиболее точно и надежно положение сброса и особенно его ам­ плитуда могут быть определены по прямому годографу или, вернее, по годографу, полученному из пункта взрыва, располо­ женного на приподнятом крыле сброса. Из рис. 59 видно, что

LF = LN = /*'tg i.

Если на начальных ветвях прямого и обратного годографов найдены (по изменению формы годографа и смене характера за­ писи на сейсмограмме) положения точек bi и р%, то проекция сброса на дневную поверхность находится на середине расстояния между абсциссами точек bi и ръ или в середине между точками N

и F.

Если известно положение лишь только точки bi, то положение точки L, являющейся проекцией плоскости сброса на дневную поверхность, может быть определено путем вычитания из абсциссы точки bi или F отрезка LF = h' tg i.

Если vi задано, a vz = г?+*, то величину отрезка LF нетрудно определить, найдя глубину h' по t0', а глубину h" — по t0",