Билет 12.

1. Скоростные неоднородности геологических сред, слоистые, градиентные, слоисто-градиентные геологические среды. Коэффициенты отражения, прохождения волн, тонкослоистые и толстослоистые геологические среды, виды сейсмических границ.

Реальные геологические среды очень сложны с точки зрения скоростного разреза и особенностей распространения в них монотипных упругих волн. Упрощенными моделями сейсмических сред являютя следующие:

В однородной изотропной среде скорость распространения упругой волны в каждой точке неизменна по величине и направлению. В однородной анизотропной среде скорость распространения упругих волн по разным направлениям различна. В слоисто-однородных средах скорость остается постоянной лишь в каждом слое и скачком меняется на границах. В градиентных средах скорость распространения волн является непрерывной функцией координат. Чаще всего наблюдается увеличение скорости с глубиной (среды с вертикальным градиентом скорости). В двухмерно-неоднородных средах скорость меняется и в вертикальном и в горизонтальном направлениях

Таким образом в сейсморазведке изучаются среды, состоящие из слоев, в каждом из которых скорость либо постоянна, либо меняется непрерывно, а на границах слоев – меняется скачком.

Для образования тех или иных волн большую роль играют форма и качество сейсмических границ между слоями.

Резкая граница (разрывно-резкая) – или граница разрыва первого порядка – когда физические свойства по обе стороны границы изменяются скачком (скорости или акустические жесткости меняются более чем на 25%).

Нерезкие границы (границы разрыва второго, третьего и т.д. порядков) – в этих случаях изменяются, соответственно, первая, вторая, третья и т.д. производные физических констант.

Транзитивная граница – изменение физических свойств происходит через промежуточный слой малой (по сравнению с длиной волны) мощностью ()

В связи с разным строением сейсмических сред и границ в сейсморазведке используются следующие скорости (или типы скоростей) распространения упругих волн: Истинная скорость, пластовая, средняя, интервальная, эффективная, граничная, кажущаяся.

Физические параметры плотность( ) и скорость (V) определяют акустическую жесткость породы (), а, следовательно, и отражающие свойства пластов. Отражающая способность выражается через коэффициент отражения. Коэффициент отражения равен отношению амплитуды отраженной волны (Аот.) к амплитуде падающей волны (Апад)

- плотность и скорость в покрывающем слое

- плотность и скорость в подстилающем слое

Граница является отражающей при неравенстве акустических жесткостей

Отношение амплитуды волны, преломленной на границе раздела, к амплитуде падающей волны называют коэффициентом прохождения (коэффициент преломления)

Слоистая среда является моделью многих реальных объектов, в первую очередь осадочных толщ.

По соотношению времен пробега волны через слой и длительности волнового импульсаслои подразделяют на тонкие и толстые. Слой называют толстым, если отраженные от его границ волны не интерферируют друг с другом (). Слой называют тонким, если имеет место интерференция колебаний, отраженных от границ слоя (2). Понятия тонкий слой и толстый слой относительны, возможность их применения определяется длительностью волнового импульса.

Толстослоистая среда. В этом случае волновое поле можно рассматривать как совокупность отдельных волн, каждая из которых может рассматриваться независимо от остальных. Внутри слоя волна распространяется как в однородном полупространстве. В общем случае при падении на каждую границу раздела волна преобразуется в четыре новых волны – монотипную и обменную отраженные, монотипную и обменные преломленные. Таким образом, по мере распространения через слоистую среду число волн неограниченно растет. Форма каждой волны (при докритических углах падения волн на границы) в процессе распространения не меняется и соответствует форме исходной волны.

Тонкослоистая среда. В тонкослоистой среде колебания обусловлены интерференцией множества волн, испытавших отражения и преломления на границах слоев. Условия интерференции зависят от мощности слоев, их упругих свойств и от угла падения волн на границы.

Реальные геологические среды обычно представляют совокупность тонких слоев, образовавшихся в результате часто изменяющихся условий осадконакопления (тонким в сейсморазведке называют слой, мощность которого меньше видимой длины волны). В тонкослоистых средах упругие параметры (скорости и плотности) почти непрерывно изменяются с глубиной. Совокупность тонких слоев, в которой упругие параметры незначительно варьируют около некоторого среднего значения, часто объединяют в одну пачку – сейсмический пласт, характеристиками которого будут являться некоторые средние значения скорости и плотности, таким образом, мы приходим к понятию слоистого разреза в виде последовательности толстых сейсмических пластов, в каждом из которых скорости и плотности принимаются постоянными