Справочник от Автор24
Поделись лекцией за скидку на Автор24

Сейсморазведка

  • 👀 571 просмотр
  • 📌 497 загрузок
Выбери формат для чтения
Загружаем конспект в формате pdf
Это займет всего пару минут! А пока ты можешь прочитать работу в формате Word 👇
Конспект лекции по дисциплине «Сейсморазведка» pdf
Установочная лекция Сейсморазведка Сейсморазведка ЗПИ Романов Виктор Валерьевич, доцент кафедры геофизики romanovvv@mgri.ru 1 Сейсморазведка • Сейсморазведка входит в цикл разделов разведочной (прикладной) геофизики. • Название «сейсморазведка» образовано из двух слов. Греческий корень Σεισμός (произносится как «сейсмос») означает сотрясение, землетрясение. • Термин «разведка» указывает, что сейсморазведка применяется геологоразведке, то есть при поиске месторождений полезных ископаемых. в • Также сейсморазведка используется при решении задач инженерной геологии, в археологии и экологии, при обследовании зданий, районировании по интенсивности землетрясений • Причиной колебаний, наблюдаемых на земной поверхности при землетрясении, является сейсмическая волна. Сейсмическая волна переносит энергию механических колебаний от источника во всех направлениях. • В сейсморазведке применяются не землетрясения, которые являются случайными катастрофическими событиями, а управляемые искусственные источники. • Такими источником может быть сильное механическое воздействие, которое деформирует участок земной поверхности – взрыв, интенсивная вибрация или удар • 2 Механическое колебание • Если все силы, действующие на частицу горных пород, равны она неподвижна и находится в точке устойчивого равновесия. • Механическое колебание - повторяющееся (периодическое) движение частицы горной породы по незамкнутой траектории, которую она проходит поочередно в противоположном направлении. • Состояние колеблющейся частицы в данный момент времени можно описать при помощи одной из трех колебательных величин: • Колебательное смещение u - расположение частицы относительно равновесного состояния. Равно нулю, если частица находится в равновесном состоянии. Знак смещения указывает на расположение частицы, + справа от равновесной точки, - слева от равновесной точки • Колебательная скорость v – относительное изменение смещения во времени. Нулевая колебательная скорость соответствует неподвижной частице. Знак скорости указывает на направление движения, + вперед по выбранной оси, - назад по выбранной оси Δ𝑢 𝑣= Δ𝑡 • Колебательное ускорение a – относительное изменение скорости во времени. Нулевое колебательное скорость соответствует неподвижной частице. Знак ускорения указывает на изменение скорости - увеличение (+) или уменьшение (-) Δ𝑣 𝑎= Δ𝑡 3 Сейсмотрасса • Сейсмотрасса (запись колебаний) – зависимость колебательной величины от времени. • Сейсмотрасса – результат работы сейсмоприёмника, который преобразует колебательную величину в пропорциональное напряжение электрического тока. • Как правило, сейсмоприёмники измеряют колебательную скорость • Время в сейсморазведке обычно измеряется в миллисекундах (мс) 1 мс = 10−3 с 1 с = 10+3 мс = 1000 мс 4 Динамические свойства волны • В момент вступления волны в точку наблюдения в ней начинается колебательное движение, которое называется импульсом волны. • Свойства импульса определяют динамические свойства волны – амплитуду, частоту, период • Амплитуда A – максимальное по модулю значение колебательной величины импульса. Измеряется в единицах колебательной величины, вольтах или полагается безразмерной. • Фаза φ[рад] – состояние колеблющегося тела в данный момент времени. Например, фазами являются максимумы и минимумы импульса волны. • Период Т[мс] - интервал времени, разделяющий две одинаковые фазы импульса. За один период фаза изменяется на 2π радиан. • Частота f[Гц] – количество колебаний за одну секунду. Величина, обратная периоду. 1 1000 𝑓[Гц] = = 𝑇𝑐 𝑇 мс • Круговая частота ω[рад/с] – скорость изменения фазы импульса Δ𝜑 2𝜋 𝜔= = = 2𝜋𝑓 Δ𝑡 𝑇 Длительность импульса LИ [мс] – промежуток времени от вступления волны до полного затухания импульса. • 5 Регистрация колебаний • Регистрация сейсмических колебаний ведётся в цифровой форме • Длина записи LЗ[мс] - время регистрации колебаний сейсмических волн, созданных при помощи одного источника. Регистрация синхронизована с началом работы источника. • В течение длины записи приёмник непрерывно формирует электрический сигнал. Зарегистрированный сигнал уже дискретен, его значения не образуют непрерывного ряда. • Отсчёты (значения) цифрового сигнала записываются через равный интервал времени – шаг дискретизации Δt[мс]. Как правило он не превышает 1-2 мс. • • Частота дискретизации F – количество отсчётов , регистрируемых за одну секунду 1 𝐹= Δ𝑡 У каждого отчёта цифрового сигнала есть порядковый номер – индекс i, индексация отсчётов начинается с нуля. • Время регистрации отсчёта зависит от его индекса и шага дискретизации 𝑡𝑖 = 𝑖 ⋅ Δ𝑡 • • Число отчётов в трассе NО определяется длиной записи и шагом дискретизации 𝐿3 𝑁0 = +1 Δ𝑡 Номер последнего отсчёта на трассе 𝑖𝑀𝐴𝑋 = 𝑁0 − 1 6 Расстановка • Для регистрации волны применяется множество одновременно работающих приёмников, установленных на прямой линии – сейсмическом профиле. Точка на профиле называется пунктом (П). • В сейсморазведке выделяют ПВ (пункты возбуждения) и ПП (пункты приёма). В пунктах возбуждения располагаются источники волн, в пунктах приёма – сейсмоприёмники. • При одновременной многоканальной регистрации сейсмических волн от одного пункта возбуждения приёмники занимают участок профиля, который называется расстановкой. • Канал - средство передачи сейсмической информации от приёмника к сейсмостанции. Станция накапливает, объединяет и выполняет предварительную обработку сейсмической информации. Для одновременной регистрации волны от приёмников станция должна быть многоканальной • Параметры расстановки: • Шаг приёма ΔxПП, м – расстояние между соседними пунктами приёма • Число пунктов приёма в расстановке n – равно числу используемых каналов станции • Длина расстановки LР, м – расстояние между крайними приёмниками расстановки 𝐿𝑝 = 𝑛 − 1 ⋅ Δ𝑥ΠΠ 7 Система наблюдений • Координата пункта хП, м – расстояние от пункта до начала профиля • Координата пункта приёма с номером i хПП-i, м 𝑥ПП−𝑖 = 𝑥ПВ + (𝑖 − 1)Δ𝑥ΠΠ • Удаление l, м – разность координат одного из пунктов приёма расстановки и пункта возбуждения 𝑙 = 𝑥ПП − 𝑥ПВ • Дистанция d, м – расстояние от одного из пунктов приёма расстановки до пункта возбуждения 𝑑 = 𝑥ПП − 𝑥ПВ • Средняя точка СТ - точка, посередине между пунктами приёма и возбуждения • Координата средней точки хП, м 𝑥ПП + 𝑥ПВ 𝑥𝐶𝑇 = 2 • Система наблюдений – взаимное расположение всех ПВ и ПП на профиле 8 Сейсмограмма • Сейсмограмма – множество сейсмотрасс, полученных с одной расстановки • Сейсмограмма формируется сейсмостанцией при одновременной регистрации информации от всех приёмников • Количество трасс в сейсмограмме Nt равно количеству каналов станции. • Число отсчетов в сейсмограмме 𝑁𝑎𝑙𝑙 𝑁𝑎𝑙𝑙 = 𝑁𝑡 ⋅ 𝑁0 • Трассы в сейсмограмме расположены в порядке возрастания координаты пунктов приёма хПП • Сейсмограммы записываются в формате в формате SEG-Y или SEG-D 9 Способы изображения сейсмограмм • Переменных отклонений трассы изображаются в виде графиков зависимости колебательной величины от времени. • Положительные значения откладываются справа от осей времени, отрицательные слева • Самый простой и быстрой способ отобразить сейсмограмму 10 Способы изображения сейсмограмм • Переменной ширины - значения колебательной величины изображаются в виде горизонтальных отрезков переменной длины 11 Способы изображения сейсмограмм • Переменной плотности значения колебательной величины кодируются разными цветами. 12 Способы изображения сейсмограмм • Комбинированный - переменных отклонений + переменной плотности 13 Выделение волн на сейсмограмме • Волна на сейсмограмме выделяется в виде группы колебаний по следующим признакам • Синфазность колебаний – на сейсмограмме запись волны выглядит как множество протяжённых параллельных линий равных фаз – осей синфазности • Стабильность формы импульса – форма импульса на соседних трассах практически идентична • Амплитудная выраженность – группа колебаний волны значительно отличается от уровня предшествующих и последующих колебаний 14 Корреляция • Корреляция – поиск волны на сейсмограмме, определение её типа и времён вступления во всех пунктах приёма • Результатом корреляции является годограф – зависимость времени вступления от координаты пункта приёма 15 Годограф прямой волны • Прямая волна - волна, распространяющаяся от источника к приемнику по кратчайшему пути – прямой линии. • Годограф прямой волны имеет форму прямой линии. • Вблизи источника прямая волна наблюдается в первых вступлениях, обгоняя все прочие волны, первой наблюдается на сейсмотрассах. • В последующих вступлениях прямая волна не выделяется • Скорость прямой волны и наклон её годографа зависит от упругих свойств первого от поверхности слоя V1 • Годограф прямой волны вычисляется по формуле 𝑙 хПП − хПВ 𝑡ПРЯМ = = 𝑣1 𝑣1 Δ𝑡ПРЯМ 𝑣1 = Δ𝑥ПП 16 Модели в сейсморазведке • Неоднородная среда – среда с различными значениями скорости сейсмических волн в разных точках. В реальной геологической среде скорость – непрерывная функция от трех пространственных координат. 𝑉 = 𝑓 𝑥, 𝑦, 𝑧 • Среда с непрерывным изменением скорости называется градиентной. Лишь бесконечно малый участок градиентном среды можно считать однородным. • Истинная скорость V, м/с ̶ cкорост бесконечно малого участка градиентной среды. • Для осадочных горных пород характерна слоистая структура. Накопление материала из которого формируются будущие породы происходит послойно, сверху вниз. • Состав и свойства осадочных горных пород зависят от условий осадконакопления, которые могут изменятся во времени (в том числе очень быстро) но незначительно по латерали. • Например, минерал известняка (кальцит) аккумулируется в мелководных морях, при температуре +25 +30 °C и в присутствии кораллов, водорослей и ракушек. С увеличением солености морской воды, в условиях засушливого климата накапливаются доломиты. Глины формируются при разложении горных пород, глинистый материал переносится водными потами и откладывает при резком уменьшении скорости течения. • Следовательно, истинная скорость в основном является функций глубины (z) и слабо зависит от x и y. 𝑉=𝑓 𝑧 • При описании моделям разрезов осадочных горных пород прибегают к вертикально-неоднородным 17 Модели в сейсморазведке • Скоростной закон – зависимость скорости от глубины, основная характеристика вертикально-неоднородной среды. • Как правило, на скоростном законе можно выделить несколько участков, где скорость близка к среднему по участку значению и отличается от него лишь случайным образом. • Такие участки можно считать однородным, они называются однородным слоями или просто слоями. Слой ограничен сверху и снизу, по простиранию – бесконечен. • Пластовая скорость V, м/с – основная характеристика однородного слоя, среднее арифметическое по значениям истинной скорости в пределах слоя. • Слоистая модель – содержит конечное количество однородных слоёв, разделённых границами. • Слои нумеруются сверху вниз, их пластовые скорости обозначаются V1, V2 … • Граница – поверхность, разделяющая слои. • • Кровля – верхняя граница слоя. У первого слоя поверхность совпадает с поверхностью Земли. Подошва – нижняя граница слоя. У последнего слоя модели нет подошвы. Его называются нижним полупространством. • Число границ на 1 меньше, чем число слоёв. 18 Модели в сейсморазведке • Плоские границы в пространстве имеют плоскую форму, в сечении – форму прямой. • Эхо глубина H, м – расстояние от пункта профиля до границы, измеренное по нормали. • Основные свойства плоской границы – эхо-глубина H и угол наклона φ. • По углу наклона границы разделяются на горизонтальные, наклонные и вертикальные. • Горизонтальные границы характеризуются нулевым углом наклона и постоянным значением эхо-глубины. 𝜑 = 0; 𝐻 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 • Наклонные границы характеризуются углом наклона больше нуля и переменной эхо-глубиной. 𝜑 > 0; 𝐻 ≠ 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 • Вертикальные границы характеризуются углом наклона = 90 и бесконечно большой эхо-глубиной. 𝜑 = 90°; 𝐻 → ∞ 19 Модели в сейсморазведке • Точность сейсморазведки падает с увеличением угла наклона границ, поэтому сейсморазведка наиболее эффективна при изучении горизонтальных и субгоризонтальных границ, характерных для осадочных горных пород • У горизонтального слоя кровля и подошва – горизонтально-слоистые • Горизонтально-слоистая модель состоит из множества горизонтальных слоев и нижнего полупространства с горизонтальной кровлей. • Мощность h, м – кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой слоя, определяется по нормали к его границам. • Глубина слоя H, м - кратчайшее расстояние от поверхности до подошвы слоя 𝑚 𝐻𝒎 = ෍ ℎ𝑘 𝑘=1 m- номер слоя. • Каждый слой (кроме последнего) описывается мощностью и пластовой скоростью. Глубины слоёв вычисляются по мощностям. 20 Тип границ • Скоростная граница – граница между двумя слоями с различной пластовой скоростью. 𝑉𝑚+1 ≠ 𝑉𝑚 m-номер скоростной границы • Преломляющая граница – кровля слоя, в котором пластовая скорость увеличивается. 𝑉𝑚+1 > 𝑉𝑚 • Акустическая жёсткость γ, кг/(м2·c) - способность горной породы сопротивляться распространению сейсмической волны. В породах с большей акустической жёсткостью амплитуда волны уменьшается сильнее, чем в акустически мягких породах • Акустическая жёсткость вычисляется как произведение пластовой скорости на плотность. γ𝑚 = 𝑉𝑚 · 𝜌𝑚 • Отражающая граница – граница между двумя слоями с различной акустической жёсткостью. γ𝑚+1 ≠ γ𝑚 21 Двухслойная среда • Простейшая модель неоднородной среды ̶ двухслойная среда, включающая один слой, одну горизонтальную или наклонную границу и нижнее полупространство. • В двухслойной модели, также как и однородной среде, наблюдается прямая волна, которая распространяется от пункта возбуждения к пункту приёма по прямолинейной траектории. • Скорость прямой волны определяется упругими свойствами первого слоя модели, поэтому 𝑙 𝑣 = 𝑣1 → 𝑡 = 𝑣1 • Скорость, определяемая по наклону годографа прямой волны, также равна V1 • Кроме того, падающая волна от источника достигает границы модели, в результате чего образуются новые волны - отражённые и преломлённые. • Отражённая волна образуется при падении волны на отражающую границу • Преломленная волн формируется на преломляющей границе. 22 Отражённые и преломлённые волны • Простейшая модель неоднородной среды ̶ двухслойная среда, включающая один слой, одну горизонтальную или наклонную границу и нижнее полупространство. • В двухслойной модели, также как и однородной среде, наблюдается прямая волна, которая распространяется от пункта возбуждения к пункту приёма по прямолинейной траектории. • Скорость прямой волны определяется упругими свойствами первого слоя модели, поэтому 𝑙 𝑣 = 𝑣1 → 𝑡 = 𝑣1 • Скорость, определяемая по наклону годографа прямой волны, также равна V1 • Кроме того, падающая волна от источника достигает границы модели, в результате чего образуются новые волны - отражённые и преломлённые. • Отражённая волна образуется при падении волны на отражающую границу • Преломленная волн формируется на преломляющей границе. 23 Законы Снеллиуса и Бенндорфа • Луч – одно из направлений распространения волны. • Угол луча α,° – угол между лучом и нормалью, опущенную на сейсмическую границу. Угол луча изменяется от 0° до 90° • Нормальный луч - луч волны, совпадающий с нормалью к границы, угол нормального луча равен 0 °. Если граница горизонтальна, нормальный луч имеет вертикальное направление. • Кажущаяся скорость V*, м/с - скорость движения волны вдоль произвольного направления. • Закон Снеллиуса – кажущаяся скорость волны при изменении её скорости сохраняется постоянной 𝑣 ∗ = const • По закону Бенндорфа 𝑉 = sin α • Кажущаяся скорость больше или равна истинной скорости 𝑣∗ 24 Отражённые волны • Падающая волна (1) – распространяется от пункта возбуждения к сейсмической границе. • Угол падения α1,° – угол луча падающей волны. • Отражённая волна (11) – образуется в глубинной точке отражающей границы, она возвращается в ту среду, откуда пришла падающая волна • Угол отражения α11,° - угол луча отражённой волны. • Закон Снеллиуса для отражения 𝑉1 𝑉1 = sin 𝛼1 sin 𝛼11 • Следовательно, угол отражения равен углу падения • Для горизонтальных границ глубинная точка находится точно под средней. 𝑥ГТ = 𝑥СР 25 Отражённые волны • Годограф отражённой волны для горизонтальной границы: 𝑙2 2 𝑡 = 𝑡0 + 2 𝑉1 2𝐻1 𝑡0 = 𝑉1 • t0 – время нормального отражения, время вступления отражённой волны при нулевом удалении • По измеренному времени отражающей границы 𝐻1 нормального отражения определяется глубина 𝑡0 ⋅ 𝑉1 2 • Годограф отражённой волны в случае горизонтальной границы имеет форму гиперболы, симметричной относительно пункта возбуждения. 𝐻1 = • Для наклонной границы годограф отражённой волны вычисляется по формуле: 𝑡= 𝑙 𝑉1 2 + 𝑡02 1 − 𝑑 sin 𝜑 𝐻1 26 Отражённые волны • Для наклонной границы годограф отражённой волны вычисляется по формуле: 𝑡= 𝑙 𝑉1 2 + 𝑡02 1 − 𝑑 sin 𝜑 𝐻1 27 Преломленные волны • Проходящая волна (12) образуется на скоростной границе и продолжает движение в направлении луча падающей волны, то есть во второй слой • Угол прохождения α12,° – угол луча проходящей волны • Закон Снеллиуса для прохождения 𝑉1 𝑉2 = → sin 𝛼1 sin 𝛼12 𝛼12 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 sin 𝛼1 ⋅ 𝑉2 𝑉1 • При прохождении через скоростную границу угол прохождения больше угла падения 𝛼12 > 𝛼1 • Для скоростной границы существует такой угол падения i, при котором угол прохождения становится равным 90° 28 Преломленные волны • Скользящая волна – проходящая волна, которая распространяется вдоль преломляющей границы • Граничная скорость VГ, м/с – скорость скользящей волны, принимается равной скорости слоя под преломляющей границей(V2). • Критический угол скользящая волна i,° – угол падения, при котором образуется • Закон Снеллиуса для случая скольжения 𝑉1 𝑉2 = sin 𝑖 sin 900 𝑉1 sin 𝑖 = 𝑉2 • Преломлённая волна (121) – волна, порожденная распространением скользящей волны и возвращающаяся в слой над преломляющей границей (1) под критическим углом. 29 Преломленные волны • Предельная точка П – точка на преломляющей границе, начальная точка луча скользящей волны • Начальная точка Н - точка на профиле, где впервые наблюдается вступление преломленной волны • Предельный луч – луч, восходящий из предельной точки в начальную. • Координаты начальной точки на годографе: • Удаление начальной точки lН • Время вступления в начальное точке tH • Для горизонтальной границы они вычисляются по формулам: sin 𝑖 𝑉1 𝑉1 𝑙𝐻 = 2𝐻1 tg i = 2𝐻1 cos 𝑖 = 2𝐻1 = 2𝐻1 𝑉 𝑉2 1− 𝑉1 2 2𝐻1 = 1 cos 𝑖 𝑡𝐻 = 𝑉 2 𝑉22 −𝑉12 2𝐻1 𝑉2 𝑉1 𝑉22 −𝑉12 30 Преломленные волны • Фиктивное t0 (t0’) - время вступления в точке пересечения оси времени и продолжения годографа преломленной волны. • Для горизонтальной границы: 𝑡0′ 2𝐻1 = ⋅ cos 𝑖 = 2𝐻1 𝑉1 𝑉 1 − 𝑉1 2 𝑉1 2 = 2𝐻1 𝑉22 − 𝑉12 𝑉2 𝑉1 • Годограф преломлённой волны для горизонтальной границы 𝑙 ′ 𝑡 = 𝑡0 + 𝑉2 • На удалениях меньших, чем удаление начальной преломленные волны на профиле не наблюдаются. точки, • Годограф преломлённой волны имеет форму прямой, наклон которой зависит от граничной скорости. 31 Годограф первых вступлений • Первое вступление – это время вступления самой первой волны на сейсмической трассе • Если волна первой наблюдается на нескольких последовательно расположенных пунктах приёма, то она выделяется в первых вступлениях. • В первых вступлениях преломлённые волны. прослеживаются прямые и • Участки их годографов образуют единый годограф первых вступлений. • Он имеет форму ломаной линии, состоящей из звеньев (участков годографов) и точек излома, где наклон годографа первых вступлений резко изменяется. • Удаление первой точки излома вычисляется по формуле: 𝑉2 + 𝑉1 𝑙И1 = 2𝐻1 𝑉2 − 𝑉1 32
«Сейсморазведка» 👇
Готовые курсовые работы и рефераты
Купить от 250 ₽
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Помощь с рефератом от нейросети
Написать ИИ

Тебе могут подойти лекции

Смотреть все 281 лекция
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot