История вибрационной сейсморазведки

       использование электрогидравлических вибраторов – специальных излучателей колебаний с характеристиками сигналов, которые задаются и контролируются электронным блоком управления, работающим по программе, задаваемой геофизиком;

       использование группы из нескольких вибраторов и режима накопления сигналов для повышения мощности излучения;

       длительность вибрационных сигналов, как правило, значительно больше времени распространения сейсмических волн до целевых границ разреза;

       зарегистрированная первичная сейсмограмма (виброграмма) подвергается корреляционной обработке и становится подобной импульсной сейсмограмме, но с сигналом, близким к симметричному (нуль-фазовому);

       имеется принципиальная возможность произвольного (в определенных пределах и по желанию геофизика) задания амплитудных, частотных и фазовых параметров излучаемых сигналов, что можно называть управлением параметрами вибросейсмических сигналов.

Вибросейсмическая разведка с электрогидравлическими вибраторами, по отношению к использованию других вибрационных источников, получила наибольшее распространение при поисках и разведке месторождений углеводородов[1].

              В промышленном использовании имеются также другие модификации вибрационного метода. Одна из них основана на применении гармонических сигналов, причем сжатие информации достигается суммированием выборок сигналов в пределах периода колебаний [4]. Другая модификация использует кодовые последовательности однополярных и разнополярных импульсов, следующих друг за другом через заданные промежутки времени. Длительность последовательностей может доходить до нескольких десятков секунд при средних частотах следования импульсов 5 – 25 Гц. «Частотный» метод вибрационной сейсморазведки использует восстановление импульсной характеристики среды (идеальной сейсмограммы) по ее частотной характеристике при изменении частоты излучаемых колебаний в заданном диапазоне частот [12]. Однако эти модификации не получили широкого распространения в нефтяной сейсморазведке.

              Колебания почвы, возбужденные вибратором, регистрируются приемной расстановкой, записываются сейсмостанцией. Длительность (по времени) полученной виброграммы равна сумме длительности сигнала и времени «слушания»[3]. Виброграмма в первозданном виде непригодна для дальнейшей стандартной обработки и интерпретации. Ее нужно привести к виду, сходному с видом обычной сейсмограммы, полученной с импульсным источником. Для этого виброграмма на станции или на вычислительном центре проходит стадию «предварительной» обработки, а именно, взаимной корреляции – обычно с опорным сигналом, и превращается в коррелограмму, имеющую вид обычной сейсмограммы, полученной с импульсным (например, взрывным) источником. Длительность коррелограммы равна времени «слушания», а каждый импульс коррелограммы приближенно соответствует функции автокорреляции сигнала.

Глава 6. Эволюция методик полевых работ.

Стандартная, наиболее часто применяемая методика вибросейсмических работ – это работа на профиле (площади) с одной группой вибраторов, которая последовательно перемещается от одного пункта возбуждения к другому. При этом может отрабатываться «статическая» группа, когда вибраторы стоят при отработке данного пункта возбуждения на одном месте и посылают в среду последовательно (по времени) несколько свип-сигналов, а далее все вместе перемещаются на следующий пункт возбуждения.

              Подобная стандартная методика была разработана для относительно слабых вибраторов (до 100 кН), оснащенных примитивными блоками управления, и совершенных транспортных средств (в том числе обычных грузовых автомобилей). По мере развития технического обеспечения вибросейсморазведки исчезла потребность в комбинировании сигналов для повышения разрешающей способности и необходимость в большом числе накоплений на одном пункте возбуждения[5].

              В целом традиционный подход к вибрационной сейсморазведке предполагает получение для данного пункта возбуждения наилучших записей с высоким значением отношения сигнал/помеха. Для этого используют группы из нескольких вибраторов с большой единичной мощностью и с малыми искажениями генерируемых сигналов; на каждом пункте возбуждения отрабатывается несколько накоплений сигналов и используются длинные сигналы. Такая методика имеет низкую производительность из-за относительно длительного цикла отработки одного физического наблюдения, большой шаг и низкую кратность наблюдений. Протяженная группа подавляет высокочастотные составляющие сейсмической записи и, к тому же, такая группа имеет плохую маневренность на местности.

              Современные методики вибросейсмических работ направлены в основном на повышение производительности, точнее, скорости отработки площади вибросейсмических работ.

              Это достигается разными способами. Здесь и отказ от группирования вибраторов, и увеличение длительности сигнала, и уменьшение числа накоплений с целью сократить время слушания после каждого свип-сигнала. Среднее время отработки одного пункта возбуждения сокращается за счет увеличения числа одиночно работающих мощных вибраторов, уменьшения числа воздействий на пункт возбуждения, уменьшения времени между отработкой последовательно отрабатываемых точек, одновременной работы вибраторов на разных точках, использования GPS-навигации при задании программы перемещения вибратора по площади и т.п.[8].

              Однако, хорошо налаженная связь со всеми вибраторами и GPS-связь с навигационными спутниками, оперативная раскладка полевого оборудования – все это хорошо реализуется на открытой ровной местности (тундра, степь, пустыня). На пересеченной, гористой или залесенной местности производительность работ будет ниже, если вообще такие работы возможны в этих условиях. Недаром высокопроизводительные работы описываются в районах, где известны пустыни: Оман, Катар, Карачаганак, арктическая тундра Аляски и Канады[8].

              В последнее время наибольшие объемы вибрационной сейсморазведки выполняются при работах 3D. В связи с этим выдвигается новая парадигма работ 3D (новая модель постановки задачи и способов ее решения), в которой главное значение имеет плотность наблюдений, вместо получения на каждом пункте возбуждения наилучших записей с высокими значениями соотношения сигнал/помеха. Значение имеет не только отношение сигнал/помеха на исходных записях, но и плотность пунктов возбуждения в пространстве, влияющая на кратность, плотность трасс и качество сейсмических изображений. Новая парадигма использует статистику против помех и принцип, что плотность и кратность важнее качества отдельной сейсмограммы.

              Для повышения производительности используются несколько основных подходов [7]:

1)      попеременная работа (посылка сигналов) нескольких групп или отдельных мощных вибраторов. При этом когда одна из групп отрабатывает свой вибросигнал, остальные перемещаются к очередным пунктам возбуждения;

2)      работа разными группами вибраторов, которые излучают свип-сигналы, частично перекрывающиеся во времени, при этом в одно и то же время разные группы генерируют разные частоты. Фактически это попеременная работа, но с частичным наложением (во времени) конца одного свипа (первой группы) и начала другого (от второй группы вибраторов) и т.д.;

3)      одновременная работа двух или большего числа групп (отдельных вибраторов), находящихся на разных пунктах возбуждения; при этом параметры сигналов разных групп могут отличаться друг от друга, чтобы из зарегистрированных сейсмограмм при специальной обработке можно было выделить результат посылки каждой отдельной группы вибраторов;

4)      сокращение времени слушания за счет использования «длинных» сигналов, длительность которых равна сумме длительностей нескольких накапливаемых сигналов.

Адаптивная технология вибрационной сейсморазведки – это технология, в которой по тем или иным установленным критериям на основе анализа отклика среды на предварительно посланный сигнал осуществляется выбор оптимальных рабочих нелинейных вибросигналов, оптимизирующих заданные параметры сейсмической записи, причем процесс выбора происходит в реальном времени и в автоматизированном режиме[10].

Заключение

В своей работе я постаралась вкратце представить историю развития изучаемого мной вибрационного метода возбуждения упругих волн. Завершая краткий обзор этой дисциплины, хотелось бы еще раз отметить ее величайшее значение для современной сейсморазведки, в наш век повышения требований экологической безопасности работ, а также безопасности для работников.

Список использованной литературы

1.       Асан-Джалалов О.А., Гридин П.А. Совершенствования систем управления и контроля электрогидравлических вибрационных источников сейсмических сигналов // Приборы и системы разведочной геофизики. 2004. №3.

2.       Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. – М.: Высшая школа, 1976. 328 с.

3.       Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. – М.: Советское радио, 1970.

4.       Гаврюшин В.Б. Сейсморазведка на монохроматических волнах // Недра Поволжья и Прикаспия. Наука, практика, маркетинг. 1993. Вып. 4. С. 45 – 51.

5.       Гаротта Р. Современное состояние и новые перспективы вибрационной сейсморазведки: Техн. серия. 1990. №587.

6.       Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка. – М.: Недра, 1980.

7.       Дени Мужно. Высокопроизводительный ВиброСейс // Приборы и системы разведочной геофизики. 2004. №3.

8.       Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками. – Тверь, ООО «Издательство ГЕРС», 2011. – 412 с.

9.       Жуков А.П., Шнеерсон М.Б., Логинов К.И. и др. Гармонические и нелинейные компоненты сейсмических вибрационных волновых полей в пористых, трещиноватых, проницаемых, флюидонасыщенных средах // Приборы и системы разведочной геофизики. 2004. №2.

10.   Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Адаптивные и нелинейные методы вибрационной сейсморазведки. – М.: Недра-Бизнесцентр, 2000.

11.   Колесов С.В., Потапов О.А., Иноземцев А.Н., Захарова Г.А. Использование нелинейных свипов при высокоразрешающей вибросейсморазведке // Геофизика. 2002. №1. С. 18 – 28.

12.   Чичинин И.С. Вибрационное излучение сейсмических волн. – М.: Недра, 1984.

13.   Шнеерсон М.Б., Потапов О.А., Гродзенский В.А. и др. Вибрационная сейсморазведка. – М.: Недра, 1990.

17