Актуальность внедрения в практику многоуровневых геофизических технологий определяется следующими обстоятельствами:
— в задачи геофизических работ часто входит получение сведений о существенно различающихся по глубине залегания интервалам разреза;
— глубинные сейсмогеологические условия при изучении различных интервалов разреза могут значительно отличаться, что требует индивидуального учета этих условий при оптимизации систем наблюдений и графов обработки;
— даже в случаях, когда изучение какого либо из интервалов разреза не представляет самостоятельного интереса, желательно иметь по ним данные которые, как правило, несут косвенную информацию о целевых интервалах;
— альтернативные многоуровневому подходу решения значительно увеличивают стоимость геофизических работ;
— при игнорировании многоуровневого подхода возникают проблемы с увязкой результатов сейсмических наблюдений, отличающихся по частотному составу и несущих существенно различную информационную нагрузку о разрезе.
Известные примеры практической реализации идеи многоуровневого подхода, как правило, связаны с применением приемов внутриметодного комплексирования волн различного типа либо комбинированных систем наблюдений.
Еще в 1946 году Г.А. Гамбурцевым и др. в статье [6] было введено понятие комбинированного метода, совмещающего возможности близвертикальных и широкоугольных систем наблюдений. Однако в последующие годы этот метод не получил широкого внедрения в практику, что преимущественно связано с отсутствием необходимой технической базы.
С наибольшей полнотой развитие комбинированного метода сейсмической разведки и адаптация его к практике современных региональных геофизических исследований нашли отражение в рекомендациях [3]. Основное внимание в указанных рекомендациях уделено вопросам совместной регистрации преломленных и отраженных волн.
Одним из последних примеров многоуровневого подхода в сейсморазведке может служить технология и реализуемая путем использования при полевых работах МОГТ дополнительной аппаратуры [4, 5 и др.]. Комплекс такой аппаратуры включает станцию взрывного пункта, установленную на вездеходном транспортном средстве и буксируемую сейсмическую косу. Описываемая технология обеспечивает получение детальной информации о верхней части разреза.
Ряд организаций для обеспечения высококачественной сейсмической информации о существенно разных по глубинам интервалах разреза используют простой методический прием, основанный на применении нескольких разных по весу заряда взрывных источников [12].
Успешным и получившим широкое применение как в России так и за рубежом оказался метод первых вступлений [10, 13, 15 и др.]. Он позволяет получать высокоточную информации о верхней части разреза без проведения специальных полевых работ.
Таким образом, на настоящий момент известно довольно много частных приемов, позволяющих получить высококачественную сейсмическую информацию обо всех целевых интервалах разреза на основе единого технологического цикла. Их перечисление можно было продолжить, но, с нашей точки зрения, следует в первую очередь остановиться на реализации идеи многоуровневости в вибросейсе.
До настоящего времени акцентированного внимания многоуровневому подходу в вибрационной сейсморазведке не уделялось. По нашему мнению, значительные перспективы повышения эффективности вибросейса открываются при учете искажений в среде комплексных частотных спектров излучаемых сигналов перед процедурой корреляционного преобразования виброграмм. Такой учет лежит в основе разработанной технологии многоуровневой вибросейсморазведки (ТМВС).
Суть технологии ТМВС [12] определяется двумя основными аспектами:
— анализ и учет искажений, возникающих при распространении опорных сигналов от источников к приемникам при вычислении коррелограмм;
— выбор параметров полевых систем наблюдений, обеспечивающий возможность оптимизации направленных свойств элементов полевых интерференционных систем на лабораторном этапе для всех целевых интервалов разреза.
Наличие искажений в среде сейсмических сигналов подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями [1, 2, 8 и др.]. В рамках сверточной модели сейсмической трассы регистрируемую в поле виброграмму V(t) можно описать следующим выражением:
(1)
где S(t) – управляющий вибрационный сигнал; F(t) – функция, описывающая совокупное фильтрующее действие широкого спектра факторов различной природы; IR(t) – импульсная характеристика среды; n(t) – совокупность аддитивных помех.
F(t) можно записать следующим образом [1, 9, 17 и др.]:
(2)
где B(t), M(t), P(t), T(t) – функции, описывающие фильтрующие свойства системы вибратор-грунт, верхней части разреза (ВЧР), интервала разреза ниже ВЧР и регистрирующей системы соответственно.
Сейчас в практике вибросейсморазведки основное внимание уделяется учету повышенного поглощения в средах высокочастотных составляющих спектра свип-сигналов. Но, как показано в [1, 2 и др.] наиболее значительные искажения формы сейсмического сигнала связаны не с изменением амплитуд гармоник сигналов, а с изменениями их фаз.
В случае возбуждения упругих волн вибраторами вследствие недоучета искажений свип-сигналов в среде нарушаются теоретические основы метода. Действительно, отсутствие учета дисперсии скорости и связанных с ней искажений фазовых спектров в вибросейсморазведке нарушает условия оптимального выделения сигналов в импульсной форме. В аддитивной смеси волн ищется тот сигнал, который был излучен источником, но, на самом деле регистрируются не излученный, а искаженный в среде сигнал. Причем, эти искажения тем сильнее, чем больший путь пройден волной. Рассмотрим это на примере линейных частотно-модулированных сигналов
S(t) = A(t)cos{2p[fн + ( fк – fн)t/2T]t + j(t)}, (3)
Спектр этого сигнала определяется прямым преобразованием Фурье
+¥
S(w) = òA(t)cos{2p[fн + ( fк – fн)t/2T]t + j(t)}e-iwtdt. (4)
—¥
Здесь А(t) – амплитуда сигнала; fн, fк – начальная и конечная частота; T – длительность сигнала; j(t) – функция, определяющая фазу сигнала.
Основной процедурой при обработке данных вибросейсморазведки является вычисление функции взаимной корреляции FВК(t) виброграммы и опорного сигнала.
T
FВК(t) = (1/T)ò S(t) SS(t+t)dt, (5)
0
где SS(t) — виброграмма.
В практике вибросейсморазведки полагают неизменность опорного сигнала S(t) для всех интервалов глубин. В результате эффективность преобразования (5) при выделении сигналов в импульсной форме снижается. Это может проявиться в уменьшении интенсивности выделяемых отражений, повышении уровня корреляционных шумов, снижении разрешающей способности метода и др. Поэтому целесообразно вычислять коррелограммы после корректировки формы заданных в источнике свипов в соответствии с фильтрующими свойствами среды. Рассчитать характеристики такого фильтра можно, например, на основе теоретических выкладок, заимствованных из работ [1, 2].
В общем виде сейсмический импульс Y(t) после прохождения пути длиной l представляется следующим интегралом Фурье:
+¥
Y(t,l) = 2p ò y(l,f) S(f) ei2pftdf, (6)
—¥
где y(l,f) — спектральная характеристика среды; S(f) — спектр сигнала при l = 0.
Комплексную спектральную характеристику разреза можно записать в виде
(7)
где 
, — амплитудная и фазовая характеристика среды соответственно.
Согласно теоретическим и экспериментальным данным функция для проходящей волны может быть записана
(8)
где 
— эффективный коэффициент затухания; aп и aн – коэффициенты поглощения и рассеяния.
По экспериментальным данным чаще всего увеличивается с частотой по линейному или в более общем виде по степенному закону. В таком случае
Определение фазовой характеристики среды в общем случае представляет значительные трудности. В случае использования наиболее распространенной минимально-фазовой модели фазовую характеристику можно определить по амплитудной
Формула (12) и используется в технологии ТМВС с целью внесения предискажений в опорный сигнал перед корреляционным преобразованием виброграмм.
Технологическая схема ТМВС приведена на рис. 1. Основные ее отличительные особенности состоят в том, что в ней впервые в мировой практике при корреляционном преобразовании учитываются искажения не только амплитудных, но и фазовых спектров опорных сигналов в среде. Учет искажений в среде свип-сигнала перед процедурой корреляционного преобразования в ТМВС дополняется учетом волн-гармоник и субгармоник и оптимизацией параметров интерференционных систем для различных глубинных интервалов.
Принципиально новым элементом в технологии ТМВС является использование баз группирования элементов интерференционных систем, зависимых от и удаления источник-приемник.
Завершая обсуждение разработанной технологии многоуровневой вибросейсморазведки отметим следующие ее отличительные особенности, имеющие принципиальное значение с точки зрения перспектив применения в практике геологоразведочных работ:
— основные элементы ТМВС легко «вписываются» в любую из известных технологий вибросейсморазведки;
— в технологии ТМВС полностью отсутствует риск снижения качества получаемых материалов;
— разработанная технология расширяет возможности прогнозирования литологического состава и свойств пород так как позволяет реализовать новый подход к определению декрементов неупругого поглощения сейсмической энергии;
— наибольшую эффективность ТМВС следует ожидать при производстве региональных работ, когда диапазон изучаемых глубин особенно велик;
— результаты ТМВС являются предпочтительными для хранения в фондах так как в них сохраняется наиболее полный объем информации о зарегистрированных в поле сейсмических колебаниях. Сейчас в архивах хранят коррелограммы, полученные с использованием стандартного корреляционного преобразования. Однако, очевидно, что по мере развития науки будут появляться новые теории, предлагаться новые способы обработки и анализа данных вибросейсморазведки. При этом переобработка новыми способами хранящихся в фондах коррелограмм окажется принципиально невозможной, так как не «вписывающаяся» в распространенные сейчас теоретические представления информация при стандартной процедуре корреляционного преобразования безвозвратно теряется.
Список литературы:
- Авербух А.Г. Изучение состава и свойств горных пород при сейсморазведке. М.,Недра, 1982. —232с.
- АвербухА.Г. Распространение сейсмического импульса в среде с линейной зависимостью коэффициента поглощения от частоты. Прикладная геофизика. Вып. 61, 1970.
- Аккуратов О. С. Берзин Р. Г., Киселев В. С., Николаев И. В., Потапов О. А., Савельев А. А. Временные рекомендации по технологии сейсмических исследований методом комбинированной сейсморазведки на опорных геофизических профилях. М.—СПб., изд-во ВСЕГЕИ. 2001. 56 с.
- Бевзенко Ю.П., Брехунцов A.M., Долгих Ю.Н. Результаты производственного применения технологии многоуровневой высокоточной сейсморазведки. Журнал «Нефть и газ», № 1, 2002.
- Бевзенко Ю.П., Долгих Ю.Н. Многоуровневая сейсморазведка перспективное направление повышения качества сейсморазведочных работ для недропользователей. Геолого-геофизическая научно-практическая конференция ТюменьОЕАГО, Тюмень, 2003. Тезисы докладов и выступлений.
- Гамбурцев Г. А., Ризниченко Ю. В., Берзон И. С., Епинатьева А. М. Комбинированный метод сейсмической разведки. ДАН СССР. М.—Л., 1946, нов. сер., т. LI, № 6, с. 429—432.
- Гродзенский В.А., Иноземцев А.Н., Лев И.С., Шнеерсон М.Б. Разрешающая способность вибрационной сейсморазведки и пути ее повышения. – Сер. Нефтегазовая геология, геофизика и бурение. ВНИИОЭНГ, М., 1987, № 2, с. 19-22.
- Гурьянов В.В., Михеев С.И., Живодрова М.В.Математическая модель адаптивного метода вибрационной сейсморазведки для изучения особенностей распространения сейсмических волн в коллекторах // Недра Поволжья и Прикаспия. -2002.- Вып.31. — С. 30 -34.
- Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Адаптивные и нелинейные методы вибрационной сейсморазведки. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000.
- МихеевС.И., Бирдус С.А. Алгоритм и методика коррекции длиннопериодной статики в пространственной сейсморазведке // Ученые записки СГУ. — Саратов, изд-во СГУ, 1997.
- Михеев С.И., Михайлов В.А., Живодров В.А., Резепова О.П., Бутенко Г.А. Описание изобретения к патенту РФ № 2169382 «Способ многоуровневой вибросейсморазведки» // Опубл. В Бюл «Открытия, изобретения», № 17, 2001.
- Михеев С.И., Михеев А.С. Концепция и технологические аспекты многоуровневой сейсморазведки. Недра Поволжья и Прикаспия. Вып. 47. — Саратов, 2006. — с. 75 – 85.
- Михеев С.И., Старовойтов В.С. Описание изобретения к а. с. СССР № 1536248 «Способ определения статических поправок» // Опубл. В Бюл «Открытия, изобретения», № 2, 1990.
- Обоснование и разработка новых методико-технических приемов сейсморазведки отраженными волнами (на примере Нижнего Поволжья). Саратов, 1976. – 255с.
- СпасскийБ.А. Учет верхней части разреза в сейсморазведке.- Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1990.- 184с.
- Хараз И. И., Резепова О. П., Живодров В. А., Денисов В. Н. Оптимизация параметров полевой методики в комплексе с новой технологией предварительной обработки сейсмозаписей. //ЕАГО, Геофизика, специальный выпуск «Технологии сейсморазведки», 2003. — с. 194-199.
- Шнеерсон М.Б., Жуков А.П., Ченборисова Р.З. Нелинейные и фазовые искажения вибрационных сигналов и способы их коррекции //ЕАГО, Геофизика. — 1997. -No — С. 27-33.[schema type=»book» name=»ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МНОГОУРОВНЕВОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ» description=»В статье обсуждаются методические приемы и актуальность внедрения в практику геологоразведочных работ многоуровневой сейсморазведки. Приводятся теоретические основы новой технологии многоуровневых сейсмических исследований с применением вибрационного источника упругих колебаний. Подчеркивается ее значимость при производстве геологоразведочных работ на региональной стадии изучения территорий, когда требуется получить геологическую информацию о существенно различающихся по глубине залегания интервалам разреза.» author=»Михеев Сергей Иванович, Санникова Елена Павловна, Михеев Денис Сергеевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-06″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]