3. Волны в многослойных средах

Наиболее простой является модель среды с горизонтальными границами раздела пластов. Такая среда в сейсморазведке называется горизонтально-слоистой. В ней последовательно расположены сейсмические границы, на которых скачком изменяются волновые сопротивления. На каждой границе происходит отражение и преломление сейсмических волн.

В общем случае в слоистом разрезе волновая картина сильно усложняется, т.к. наряду с монотипными отраженными, преломленными и проходящими волнами возникают обменные волны. Мы ограничимся рассмотрением только монотипных волн, которые обычно регистрируются при приеме сейсмических колебаний.

3.1. Кратные волны

Помимо перечисленных выше волн в слоистом разрезе образуются так называемые многократные волны. Они играют очень важную роль в сейсморазведке, так как являются основными помехами, препятствующими прослеживанию отраженных волн от глубоких сейсмических горизонтов. Для успешной борьбы с ними необходимо выявить границы, на которых образуются наиболее интенсивные кратные волны, и определить их параметры (время прихода, амплитуду, частотный состав и т.п.). Как правило, кратные волны образуются от сильных отражающих границ с резким изменением акустических жесткостей (при коэффициентах отражения А 0,2÷0,4) и границы раздела «земля – воздух» для которой А.

Рассмотрим типы кратных волн, от сферического источника:

1. Отраженная продольная волна Рдостигнув границы раздела «земля – воздух» вновь отражается и уходит в нижнее полупространство, где происходит повторное отражение от той же границы. Процесс повторяется неоднократно до тех пор, пока волна полностью не исчерпает свою энергию (рис.3.1). Волны, отразившиеся несколько раз от одной и той же границы, называются полнократными.

0 PP

x

PPPPPV

1 VV

V

P P 2

Рис. 3.1. Схема образования полнократных отраженных волн:

1 – четырехкратной, 2 – двукратной

2. Повторные отражения происходят от разных границ раздела (рис3.2). Образующаяся многократная волна получила название частично-кратной.

0 P P P P

P PV

VV

P PV

PPP

P

Рис. 3.2. Схема образования частично-кратных волн

3. Если, в двухслойной среде V V, то угол падения волны равен критическому i, а угол преломления β=.В результате, во второй среде сформируется скользящая волна, которая вызовет образование преломленной волны P. Достигнув границы раздела «воздух – земля» волна отразится под углом i и процесс формирования преломленной волны повторится вновь (рис. 3.3). В результате образуется многократная преломлено-отраженная волна.

О P P

x

i

i

i

i V

VV

β= V

Рис. 3.3. Схема образования преломлено-отраженной волны

4. Отраженная волна - P дойдя до границы раздела «воздух – земля» вновь отражается под углом i, что в конечном итоге приведет к образованию преломленной волны - P (рис. 3.4). Волна рассмотренного типа называется отраженно-преломленной.

О P P

x

i P

i

V

P V

Рис. 3.4. Схема образования отраженно-преломленной волны

5. Если источник упругой волны находится во взрывной скважине на глубине h, то часть энергии волны будет распространяться в верхнее полупространство к физической границе раздела «воздух – земля», от которой волна отражается, уходит в нижнее полупространство и достигнув границы раздела вновь претерпевает отражение (волна P) или преломление (волна P). Таким образом, формируются волны-спутники (рис.3.5).

Возможно формирование волн-спутников следующих типов: полнократных, частично-кратных, преломлено-отраженных и отраженно-преломленных.

P x

h V

О V V

V

Рис. 3.5. Схема образования волны-спутника

ила есть исключения. Если выполняется неравенство V V, то п

Анализируя характер изменения коэффициентов отражения, можно сделать следующий вывод об интенсивности кратных волн:

• при каждом отражении от границы амплитуды всех волн значительно уменьшаются и тем больше, чем меньше коэффициент отражения кратно образующей границы;

• при малых углах падения амплитуды монотипных волн значительно превышают амплитуды обменных волн той же кратности;

• Но из этого правила есть исключение: при углах падения , коэффициент отражения границы возрастает, и распространяющаяся монотипная кратная волна при каждом последующем отражении ослабевает незначительно.