Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Рассматриваются две основные модели распределения скоростей в межскважинном пространстве. В первой из них функция v(x, z) предполагается непрерывной. Для восстановления поля скоростей в этом случае можно использовать способ, рассмотренный выше: разбиение межскважинного пространства на отдельные области, скорости в которых считаются постоянными. В практике исследований в последнее время [Карус и др., 1986] применяется другой способ, в котором тоже предусматривается разбиение пространства на области, но с заданием скоростей в узловых точках. Скорости в промежуточных точках находятся путем интерполяции по заданному закону. В первом приближении значения скоростей в узлах сетки считаются заранее известными (например, используются данные сейсмокаротажа обеих скважин). Затем решается прямая кинематическая задача в предположении прямолинейности лучей для каждой пары источник—приемник. Рассчитанные времена сравниваются с наблюденными, на основе чего корректируются значения скоростей в узловых точках. Такой итеративный процесс по заданной программе автоматически продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто удовлетворительное совпадение расчетных времен с наблюденными. Подобный способ узловых точек используется также для вычисления относительных значений коэффициентов поглощения. Но здесь важно осуществить предварительную нормировку параметров источников.
Пример распределения скоростей и коэффициентов поглощения в пространстве между двумя скважинами, расположенными приблизительно на расстоянии 100 м друг от друга, приведен на рис. 10.6. Зоны пониженных скоростей в карбонатных породах соответствуют закарстованным
179
Часть III. Методы структурной сейсмологии
Рис. 10.6. Пример распределения скоростей vP и зон повышенного поглощения в межскважинном пространстве (пригород Москвы):
/ — изолинии скоростей, км/с; 2 — зоны повышенного поглощения волн.
областям. В некоторых случаях, например, при изучении рудных объектов (см. гл. 15), основным показателем является не скорость распространения волн, а коэффициент поглощения колебаний.
Несколько сложнее задача определения границ контрастных тел в межскважинном пространстве. Решающее значение здесь может иметь совместное рассмотрение динамических и кинематических аномалий. Контуры тела, обычно несколько расплывчатые, определяются на основе изучения миграции аномалий, получаемых в записях вдоль ствола „наблюдательной" скважины при разном расположении источников в соседней скважине. Заметим, что наиболее неблагоприятной моделью для межскважинного просвечивания следует считать горизонтально-слоистую среду или близкую к ней. В этом случае в первых вступлениях могут регистрироваться головные волны, что в сильной степени затруднит интерпретацию результатов.
Наряду с импульсными источниками иногда используется гармоническое излучение колебаний на заданной частоте. Излучатели подобного вида относятся к типу пьезоэлектрических. В этом варианте просвечивание базируется на измерении динамических аномалий по всему изучаемому полю.
Укажем на еще один вид просвечивания, используемый при обнаружении пьезоактивных геологических тел, например кварцевых. Он основан на пьезоэлектрическом эффекте, т. е. генерации слабых электрических полей при прохождении через объект упругой волны [Скважинная... геофизика, 1989]. При выполнении просвечивания предполагаемых пьезоактивных областей в межскважинном пространстве в одной из скважин производится возбуждение волн (обычно при помощи взрывов), а в другой измеряется разность потенциалов при помощи специальной аппаратуры. При прохождении волны через указанный объект измеренная величина разности потенциалов в несколько раз возрастает по сравнению с уровнем, измеренным в периферийных частях объекта.
Просвечивание массивов в шахтах и рудниках. Основная особенность исследований в шахтах и рудниках состоит в большинстве случаев в том, что положение исследуемого объекта зафиксировано в одной либо в нескольких выработках. Целью рассматриваемого просвечивания является изучение поведения объекта в массиве между выработками, так как обычно тела, в которых находятся полезные ископаемые, неоднородны по составу, а форма их также может быстро изменяться. Нередко продуктивные зоны имеют прерывистый характер.
Наряду с изучением продуктивных толщ в массиве исследования в подземных выработках выявляют зоны повышенной трещиноватости, наличие которых представляет опасность для проведения горных работ.
Принцип подземного просвечивания массивов горных пород в целом остается таким же, как при межскважинном просвечивании, но методика наблюдений имеет некоторые специфические особенности. Прежде всего, при наличии большого диаметра выработок обеспечивается более высокая степень контролируемости направленности источников и приемников по сравнению со скважинным вариантом просвечивания. В качестве источников обычно используются взрывы шпуровых зарядов небольшой величины. Применяется также ударное возбуждение типа направленной силы. Использование слабых воздействий дает возможность обогатить спектр высокочастотными составляющими. С целью обеспечения надлежащей интенсивности колебаний возникает необходимость синхронного накапливания сигналов. В качестве приемников используются электродинамические сейсмографы с относительно высокой собственной частотой (30—50 Гц и более). Прием чаще всего ведется на 2—3 компонентах. Поскольку поперечные размеры изучаемых объектов могут быть невелики (порядка 0,5 м и менее), то регистрацию волн стремятся проводить на высоких частотах до 2000 Гц и более 180
