Выбор условий возбуждения колебаний при сейсморазведке МГТ 2Д. В условиях западно – прикаспийской впадины

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

 

 

Кафедра геофизики

 

 

 

Курсовая работа.

Тема: Выбор условий возбуждения колебаний при сейсморазведке МГТ 2Д. В условиях западно – прикаспийской впадины.

 

 

 

студента 6 курса 632 группы

020302 специальности геофизика

геологического факультета

Теряева Владимира Васильевича

 

 

 

Научный руководитель проф., кг.мн.      _______________   М.И. Рыскин

 

Зав. Кафедрой доцент, кг.мн.                     _______________   Е.Н. Волкова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов, 2014 год

 

Содержание

 

 

Список приложений:

 

 Введение

 

Данная курсовая составлена по итогам производственной практики, пройденной в ОАО «Саратовнефтегеофизика» (далее СНГ), на основании геофизических работ, проведенных сейсморазведочной партией №05 (далее СП №05) на Ивановском и Вознесенском лицензионных участках. В геологическом отношении это западная бортовая зона Прикаспийской впадины.

Целевым назначением работ были  детализационные сейсморазведочные исследования МОГТ 2D с задачей изучения геологического строения палеозойских и мезозойских отложений в пределах  названных участков и выявления новых нефтегазоперспективных объектов. Одним из важнейших элементов проведения работ был выбор условий возбуждения колебаний.  Этот вопрос всегда находится в центре внимания сейсморазведчиков, поскольку его решение в значительной мере предопределяет конечный успех разведки. С учетом сказанного выбрана тема курсовой работы. Первая ее часть посвящена рассмотрению условий возбуждения колебаний в общетеоретическом контексте, во второй представлены сведения о геолого-геофизических условиях проведения работ, в третьей рассмотрена методика полевых наблюдений и описаны эксперименты по выбору условий возбуждения колебаний.

 

1. Возбуждение упругих колебаний в сейсморазведке.

В современной сейсморазведке используют два способа возбуждения колебаний – взрывной и невзрывной.

     Взрывные источники

       Здесь источником возбуждения волн служит взрыв. Взрыв, используемый для создания упругих колебаний, нужен не вообще, а в тот определенный момент, когда регистрирующая аппаратура подготовлена к его записи, причем само мгновение взрыва должно быть отмечено на записи с погрешностью, не более ±0,0015 с. Кроме того, условия взрыва должны быть таковы, чтобы он по возможности обеспечивал возбуждение только полезных сигналов. При соблюдении этих требований взрывы могут производиться в воздухе, на поверхности земли, на некоторой глубине ниже поверхности земли и в водоемах. Общим для всех видов взрывных работ является применение электрического способа взрывания. Подрыв заряда ВВ осуществляется при помощи специальных взрывных машинок, позволяющих наряду с подрывом заряда передавать к регистрирующему устройству электрический импульс, соответствующий истинному моменту взрыва, по каналу проводной или беспроводной связи. По принятой партией методике работ бывают необходимы взрывы групп зарядов, причем одновременно или с заранее заданными промежутками времени. При взрывании групповых зарядов одновременность подрыва обеспечивается путем подрыва одного электродетонатора (ЭД), от которого к каждому заряду в группе идет отрезок ДШ; все отрезки ДШ одинаковой длины. При наличии мощной взрывной машинки одновременно подрывают все ЭД, помещенные в заряды, образующие группу. В случае необходимости разновременного взрыва зарядов используют специальную взрывную машинку, посылающую импульсы тока через заданные интервалы времени в несколько (до 50) присоединенных к машинке взрывных магистралей, или обычную взрывную машинку, при помощи которой взрывают один из зарядов группы, а другие заряды группы соединяются отрезками ДШ соответствующей длины либо последовательно, либо все непосредственно с первоначальным. Необходимо, однако, помнить, что при скорости детонации ДШ порядка 7000м/с для создания замедления около 60 мс нужно до 400 м ДШ (такие и большие замедления могут понадобиться при разведке на наклонные границы методами управляемых фронтов (УФ). При помощи ДШ нельзя также осуществить без сложных и длинных сетей запаздывание взрывов на 0,01 с или меньше на 100 м длины базы. В связи с этим более целесообразны специальные взрывные машинки, обеспечивающие необходимое запаздывание для каждого заряда группы.

Воздушные взрывы. Этот вид работ мало распространен, так как при взрывах в воздухе расход ВВ превышает расход в скважинах более чем в 10 раз. Воздушный эквивалент применяемых в настоящее время в скважинах зарядов в 10 кг и более превысит 100кг ВВ.

Воздушные взрывы обычно бывают групповыми. Заряды массой до 10 кг каждый размещают следующим образом: один в центре и шесть равномерно по окружности. В случае необходимости еще 12 зарядов располагают на окружности с двойным радиусом. Линейное расположение зарядов применяется гораздо реже. Оптимальная высота расположения зарядов определяется опытным путем. Для указанных масс она составляет 1,25—2,50 м. При более высоком положении заряда теряется слишком большая доля энергии взрывов. Заряды помещаются на легких треногах с подвижным средним стержнем, который может выдвигаться, а его положение — фиксироваться через небольшие интервалы по высоте. Заряд прикрепляете к съемной надставке, которую заменяют после каждого взрыва

Взрывы на поверхности земли. Этот вид взрывных работ требует больше ВВ ( откуда это следует ?) по сравнению с воздушными для достижения полезного эффекта, сопоставимого со взрывом в скважине. Его применяют при исследовании зоны малых скоростей, когда чаще всего достаточны заряды до 1 кг.

Существуют патенты на поверхностный заряд в виде тонкой пластины ВВ, занимающей большую площадь, однако о производственном применении подобных зарядов сообщений нет.

Взрывы в водоемах. В морях и реках запрещено применение зарядов из обычных ВВ, так как взрывы губительно отражаются на ихтиофауне, особенно на молоди. Взрывы ВВ осуществляют теперь лишь в водоемах, не имеющих промышленного значения, а при сейсморазведочных работах на реках и морях упругие колебания возбуждаются при помощи установок газовой детонации (УРД), пневматических излучателей (ПИ) или электроискрового разряда.

Взрывные работы в шурфах. Этот вид взрывных работ также утрачивает свое значение. Отечественная промышленность производит значительное количество типо-размеров буровых станков (преимущественно шнековых), которыми можно бурить не глубокие скважины диаметром в несколько десятков сантиметров. Станки используются для рытья ям под посадку деревьев, под телеграфные столбы, для закладки зарядов при проходке мелиоративных каналов взрывным способом и т. п. Скорость бурения скважины станками не идет ни в какое сравнение со скоростью проходки шурфов, например, при помощи ковшового экскаватора, поэтому при массовом производстве взрывов на небольшой глубине необходимо предусматривать механизацию работ путем использования бурового станка соответствующего типа.

Шурф, т. е. горную выработку с сечением 0,5—0,6 м2 и больше, задают для помещения значительного количества ВВ (для помещения заряда в несколько килограммов можно пробурить скважину в гораздо меньший срок). Глубина шурфа определяется проектом работ.

Взрывы линейных зарядов в почве. Этот вид приповерхностных взрывных работ получил применение в последнее время. Заряды состоят из одного или нескольких отрезков ДШ повышенной мощности, размещенных параллельно или соединенных последовательно.

При работах MOB ДШ помещается в грунт при помощи погружателя линейных зарядов (ПЛЗ). Погружатель смонтирован на основе навесного плуга, прикрепляемого к трактору. Основной узел погружателя представляет собой нож-резец. При движении трактора нож образует узкую борозду, в которую через трубчатое подающее устройство ДШ разматывается с бухты, помещенной на катушку погружателя. Глубина укладки ДШ должна исключать выброс последнего и воспламенение окружающей растительности, т. е. должна составлять не менее 0,4 м.

Линейные заряды применяются и для возбуждения поперечных волн (направленных воздействий). Для создания асимметричного поля производят взрывы ДШ, помещенного в траншее, образованной, например, при помощи канавокопателя.

Взрывные работы в скважинах. Этот вид взрывных работ остается преобладающим. Он имеет большое число модификаций, обусловленных характером грунтов, глубиной заложения заряда, типом применяемого бурового станка, интенсивностью и другими характеристиками возбуждаемого упругого импульса и, как направление, далеко не исчерпал себя, заключая возможности для дальнейшего совершенствования.

Выше указывалось, что наибольший сейсмический эффект заряд создает, если его помещают в скважине ниже подошвы зоны малых скоростей в пластичную или водонасыщенную среду при плотной забойке необходимой мощности. Оптимальная глубина заложения заряда определяется опытным путем. Размещение заряда слишком глубоко связано не только с излишними расходами на бурение, но может нежелательно изменить частотный спектр возбуждаемых колебаний.

Следует также учитывать, что удлинение одиночного заряда малоэффективно, поэтому при необходимости значительно увеличить заряд надо либо создавать камуфлет на забое одиночной скважины, чтобы поместить там одиночный концентрированный заряд, либо осуществлять группирование взрывов, размещая увеличенный заряд по частям в нескольких скважинах. Нельзя упускать из виду и экономический фактор: для данного конкретного района группирование взрывов в некотором числе мелких скважин может оказаться целесообразнее бурения одиночных глубоких скважин (здесь не рассматривается переход на «невзрывные» источники возбуждения, применение которых может дать еще больший экономический эффект).

Условия возбуждения желательно сохранять постоянными. Этого легко достичь в районах со слаборасчлененным рельефом и с однородным строением верхней части разреза. Если геологическое строение участка работ претерпевает изменения, то следует увязать качество регистрируемых сигналов с каким-либо параметром взрывных скважин, поддающимся более быстрому определению по сравнению с микросейсмокаротажем. Для этой цели могут быть использованы данные электрокаротажа или гамма-каротажа, записи бурильщика (механический каротаж) в сочетании с наблюдениями за шламом или выбуренной породой. Если искомая зависимость существует, то геолог партии строит предварительные разрезы, по которым задают необходимые глубины скважин для обеспечения помещения зарядов в оптимальные условия.

Несколько специфичны взрывные работы, связанные с возбуждением поперечных волн, группированием взрывов по вертикали и с обеспечением заданной скорости детонации заряда. Они также преимущественно проводятся в скважинах.

Возбуждение поперечных волн. Существует несколько способов  возбуждения поперечных  волн. Общим для всех является наличие вблизи очага взрыва некоторого искусственного нарушения однородности среды, затрудняющего формирование продольных волн. Взрывы производятся в траншеях, в скважинах с камуфлетами, в скважинах возле камуфлетной полости.

При взрывах в траншеях под заряд помещают рыхлый грунт, который содержит воздух и ослабляет продольные волны, являясь для них своеобразным поглотителем. После закладки ВВ траншею засыпают.

В случае взрывов в скважинах с камуфлетом бурят две группы скважин, чаще всего в крест профиля. Глубины скважин колеблются в пределах 3—5 м; при этих глубинах получается наибольшее отношение амплитуд поперечных и продольных волн. Расстояния между скважинами в ряду могут варьировать от 2 до 10 м, а между рядами составляют 1—3 м. Число скважин в группе 10— 20 [(5х2)—(10х2)]. Все скважины заряжают, делают водяную забойку и производят групповой взрыв —подготовительный. Его задача — образовать в нижней части скважин возможно большие камуфлетные полости, но чтобы между соседними полостями оставался небольшой целик грунта. Камуфлетные полости заряжают затем меньшими зарядами — рабочими. Иногда . под заряд и вплотную к нему подсыпают немного рыхлого грунта. Заряды каждого ряда соединяют в группу и производят подрыв зарядов в одном ряду, а затем во втором. Все взрывы производятся, как обычно, по команде геофизика-оператора. Масса каждого предварительного (рыхлящего) заряда зависит от грунта и от поставленной задачи и составляет 0,4—2,5 кг, массы рабочих всегда меньше.

Способ взрывов возле полости предусматривает наличие трех рядов скважин в группе. Вначале бурят скважины центрального ряда, помещают в них заряды и производят взрывы для образования камуфлетной полости. В зависимости от типа пород заряды могут достигать 10 кг. Параллельно центральному ряду по обеим сторонам от него бурят ряды скважин такой же глубины (3—5 м). Расстояния между рядами выбирают такими, чтобы эти скважины прошли близко к образовавшейся зоне рыхления, но не попали в нее. В скважины помещают заряды (по 0,4—2,5 кг), осуществляют забойку и образуют две группы зарядов. В каждую группу входят заряды, находящиеся по одну сторону от центрального ряда. Группы взрывают порознь по команде оператора.

Взрывные скважины бурят чаще всего шнековыми станками. Раньше считалось, что при взрывах в обводненных грунтах поперечные волны не возникают. Однако было доказано, что при взрывах в скважинах с камуфлетом поперечные волны необходимой интенсивности возбуждаются даже при помещении заряда ниже уровня грунтовых вод.

Группирование взрывов по вертикали. Цель этого группирования усилить вертикальную составляющую возбуждаемого импульса и по возможности ослабить волны, распространяющиеся в других направлениях. Наибольший эффект достигается при равенстве скоростей детонации и распространения данного типа волн в среде, окружающей заряд. Группирование взрывов осуществляют сверху вниз или снизу вверх. Во втором случае направленная вниз энергия составляет около 5% энергии такого же заряда, в котором группирование осуществлено сверху вниз. При группировании снизу вверх ослабляются первые волны, но зато волны-спутники обладают повышенной энергией, что облегчает их выделение при сопоставлении записей, полученных в случае разных направлений группирования взрывов по вертикали.

Заданную скорость распространения упругого импульса по вертикали можно получить одним из следующих способов:

1) имея непрерывный заряд из  ВВ с заданной скоростью детонации, близкой к скорости распространения упругих волн в окружающих породах (2200—3000 м/с);

2) имея группу раздельных зарядов, подрываемых через заданные промежутки при помощи электродетонаторов, помещенных в каждый заряд и взрываемых поочередно с заданными задержками, при помощи отрезков ДШ, свитых в спираль и помещенных между отдельными зарядами, при использовании составных зарядов. Первый способ не пригоден при инициировании сверху, так как первый взрыв может повредить провода, ведущие к нижележащим зарядам. Другим препятствием для применения этого способа является разброс во времени срабатывания ЭД, что может быть вызвано различным сопротивлением в соединениях и другими причинами.