Файл: ОТЧЕТПО ВЕНЕВИТИНОВО.doc

1. Геологическая задача.

Любые геофизические исследования, проводимые с целью получения информации о геологическом строении среды, должны начинаться с полного определения задач, которые требуется решить. Для этого должно быть сформулировано конкретное геологическое задание, для решения которого выбирается метод и методика полевых исследований, способы обработки и интерпретации полученных материалов.

В нашем случае, поскольку метод уже определен, геологическое задание может быть сформулировано следующим образом: прослеживание сейсморазведочными методами подошвы зоны малых скоростей и кровли отложений верхнего девона.

Для решения этой задачи необходимо выбрать систему наблюдений, параметры которой определяются на основе имеющейся априорной информации. В процессе выполнения работ, а также в результате опытных исследований эти параметры могут уточняться. Априорная информация используется для построения сейсмической модели, которая в свою очередь необходима для решения прямой задачи, т.е. для моделирования основных элементов волнового поля. По вычисленным годографам определяются зоны прослеживания волн в первых и последующих вступлениях, области их интерференции и кажущиеся скорости.

2. АПРИОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, МЕТОДИКА И ФАКТИЧЕСКАЯ CИСТЕМА НАБЛЮДЕНИЙ.

В данном случае априорной информацией являются результаты сейсмического каротажа скважины, расположенной на территории базы “Веневитиново”. На основании этих данных построена сейсмическая модель, параметры которой помещены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Скорость в слое под третьей границей составляет 4000 м/с.

Используя уравнения годографов прямых, головных и отраженных волн, рассчитаны времена вступлений этих волн, а также звуковой волны, имеющей скорость 330 м/с. Вычисленные годографы изображены на рис. 4.1, из которого видно, что первые вступления в интервале от 0 до 26 м представлены прямой волной с кажущейся скоростью 400 м/с. В интервале от 26 до 96 м в первые вступления выходит головная волна, образующаяся на границе между первым и вторым слоями. Ее кажущаяся скорость равна 1500 м/с. Далее от пункта взрыва на удалениях от 96 до 160 м первой приходит головная волна от второй границы с V*=2300 м/с. От 160 м до 300 м и далее в первые вступления выходит волна от третьей границы, которая имеет кажущуюся скорость 4000 м/с. Учитывая, что сейсмические импульсы полезных волн имеют длительность порядка 0,03-0,05 с, а звуковая и возможные поверхностные волны еще большую длительность, в последующих вступлениях вблизи пункта взрыва будет наблюдаться сложная интерференционная запись. На удалениях более 100 м от пункта взрыва возможно прослеживание отраженной волны от третьей границы. Разрешенную во времени запись головных волн от всех трех границ возможно получить на расстояниях больших, чем 300 м от пункта взрыва, при условии достаточной интенсивности источника сейсмических сигналов.

Из сказанного выше следует, что при наблюдениях на базе 300 м возможно получить достаточно протяженные годографы головных волн, восходящих от трех границ. По отраженным волнам возможно прослеживание только самой глубокой границы. Таким образом, моделирование волнового поля показывает, что для решения геологической задачи необходимо использовать метод преломленных волн (МПВ).

Используя теоретические годографы можно построить оптимальную систему наблюдений, обеспечивающую непрерывное прослеживание всех трех границ. Такая система наблюдений приведена на рис. 4.2, из которого следует, что длина взрывного интервала должна составлять 75 м. Для получения возможно более полной информации о преломляющих границах необходимо использовать систему нагоняющих и встречных годографов. Параметры системы наблюдений могут быть скорректированы в соответствии с результатами опытных работ.

Рис. 4.1. Теоретические годографы полезных волн и волн-помех

Рис. 4.2. Система наблюдений на обобщенной плоскости.

Области регистрации: I-I – прямой волны; преломленных волн от границ

на глубинах: II-II – 10 м, III-III – 19 м, IV-IV – 34 м

3. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ

При проведении геофизической практики по сейсморазведке полевые наблюдения проводятся с применением многоканального комплекса аппаратуры и оборудования. В качестве регистратора используется цифровая сейсмостанция “Эхо-2”. Кроме этого, в состав комплекса входят:

1. Импульсный пневматический генератор сейсмических колебаний ГСК‑1‑П с пультом управления;

2. Сейсмокосы;

3. Сейсмоприемники типа СВ-30;

4. Средства связи (радиостанция);

5. Компрессор высокого давления.

Функциональная схема изображена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Функциональная схема сейсмической аппаратуры и оборудования

3.1. Подготовка вспомогательного оборудования

Для питания сейсмостанции “Эхо-2” применяется батарея щелочных аккумуляторов 5НКН-45 или 4НКН-60, где применяется электролит едкий калий плотностью 1,19-1,21 г/см³. Э.д.с. одной банки щелочного аккумулятора в конце заряда 1,8 V, а в конце разряда 1,1 V.

Порядок подготовки залитых щелочных аккумуляторов следующий:

1. почистили и промыли батареи;

2. проверили плотность электролита ареометром в каждой банке;

3. долили дистиллированной воды до уровня 5-15 мм выше верхних краев пластин;

4. провел подзарядку аккумуляторов током:

I = 0,1 C,

где C – номинальная емкость.

Для сейсмических исследований применяются электродинамические сейсмоприемники типа СВ-10, СВ-20 и СВ-30. Буквы “СВ” обозначают “сейсмоприемник вертикальный”, цифры – собственную частоту.

Основные требования к сейсмоприемникам заключаются в требовании их идентичности по усилению, фазовым и частотным характеристикам. Все это в достаточной мере обеспечивается при их изготовлении в заводских условиях, но при транспортировке и эксплуатации возможны недопустимые нарушения идентичности. Поэтому перед началом полевых работ проводится обязательная проверка сейсмоприемников на идентичность. Это делается как в лаборатории с помощью осциллографа, так и в полевых условиях.

Проверка на идентичность в лабораторных условиях осуществляется по следующей схеме (рис. 4.4):

5. закрепить вертикально на столе два сейсмоприемника с помощью пластилина;

6. соединить их согласно схеме, где СП₁ – эталонный сейсмоприемник;

7. двухлучевой осциллограф С1-55 настроить в режиме внутренней синхронизации ручками “Уровень”, “Усиление” и “Стабильность” таким образом, чтобы при слабом постукивании по столу на экране осциллографа наблюдались две синфазные осциллограммы.

Рис. 4.4. Схема проверки сейсмоприемников в лабораторных условиях

Если осциллограмма проверяемого сейсмоприемника противофазна относительно эталонной, то разъемы припаяны неправильно, и их надо поменять местами.

В полевых условиях сейсмоприемники ставятся в компактную группу (этим обеспечивается идентичность условий приема) и подключаются через специальную сейсмокосу к станции. Используя генераторы сейсмических сигналов, взрыв или удар, получают запись работы сейсмоприемников, по которой судят об идентичности приборов. Поскольку при полевых работах число сейсмоприемников больше, чем число каналов сейсмостанции (необходимы запасные приборы или на 1 канал подключается группа сейсмоприемников), то проверка идентичности от взрыва (удара) проводится несколько раз. При этом заменяется не вся группа, а 1‑2 сейсмоприемника предыдущей группы оставляют, чтобы можно было оценить идентичность проверяемых групп.

Проверка и ремонт сейсмокос заключается в визуальной проверке качества соединений (пайки) разъемов и частичной замене бандажа. Кроме этого необходимо смазать и проверить смоточные катушки, если таковые используются.

3.2. Подготовка к работе ГСК и правила работы с ним

Генератор сейсмических колебаний ГСК-1-П предназначен для возбуждения упругих колебаний путем импульсных воздействий на поверхность грунта за счет энергии, выделяющейся при расширении сжатого воздуха, в замкнутом, способном к расширению рабочем объеме ударной камеры (УК).

Упрощенная схема ГСК приведена на рис. 4.5. Принцип и порядок работы его следующий:

• с помощью гидросистемы опускается взрывная камера на грунт, для чего открывается вентиль в гидросистеме;

• если открывается вентиль “Вн. 1”, расположенный на баллонах со сжатым до 150 атм. воздухом, в демпферный объем ударной камеры подается воздух давлением 4 атм.;

Рис. 4.5. Упрощенная схема устройства генератора

сейсмических колебаний ГСК-1П

• далее открывается вентиль рабочего объема ударной камеры “Вн. 2” и воздух давлением 80 атм. поступает в объем “А” ударной камеры;

• если теперь по боевой линии на пульт управления поступает электрический импульс, то пульт управления открывает систему электро-пневмоклапанов;

• в результате воздух давлением 80 атм. из объема “А” устремляется в объем “С”;

• под действием этого давления поршень устремляется вверх, а гильза ударяет по грунту;

• поршень, поднимаясь вверх, открывает выпускное отверстие и воздух из объема “С” выходит в атмосферу; система электро-пневмоклапанов закрывается и поршень возвращается в исходное состояние;

• демпферный объем “В” служит как бы возвратной пружиной и не позволяет поршню ударяться о гильзу в верхнем положении;

• при ударе о грунт ударная камера подскакивает вверх по направляющим и, чтобы избежать повторных ударов, гидравлическая система медленно опускает ее вновь на грунт; ГСК снова готов к работе (через 6 сек);

• после окончания работы необходимо закрыть вентиль “Вн. 1” и “Вн. 2”, затем, открыв вентиль “Вн. 3”, выпустить сжатый воздух из рабочего объема “А” и демпферной камеры “В” в атмосферу;

• для приведения установки в исходное положение необходимо закрыть вентиль гидросистемы, ручным насосом поднять ударную камеру и застопорит ее.

Техническое обслуживание ГСК заключается в следующем:

• с помощью компрессора заряжаются баллоны до 150 атм.;

• устраняются течи из гидросистемы и пневмосистемы;

• проверяется уровень масла в гидросистеме;

• перед выездом в поле проверяется работоспособность всех узлов ГСК и всего генератора в целом.

3.3. Сейсмостанция “Эхо-2”

3.3.1. Назначение, устройство и работа станции “Эхо-2”

Сейсморазведочная станция “Эхо-2” предназначена для приема, усиления и регистрации упругих колебаний. Сейсмостанции состоит из регистрирующего блока, предназначенного для приема сейсмического сигнала, его предварительного усиления, фильтрации, преобразования в цифровой код и управляющей ЭВМ типа Notebook, предназначенной для выработки управляющих команд для усилителей и преобразователя, приема, хранения и обработки полученной информации.

Основные характеристики станции:

• Число каналов – 24.

• Коэффициент усиления предварительного усилителя (Ку) – 8, 16, 32, 64, 128, 256.

• Динамический диапазон 96 дБ.

  Фильтры:

  - фильтр верхних частот (ФВЧ) – 0, 10, 14, 20, 28 Гц; - фильтр нижних частот (ФНЧ) – 62.5, 125, 250, 500 Гц; - режекторный – 50 Гц.

• Максимальный входной сигнал (при Ку = 8) – 0.56 В.

• Период дискретизации сигнала – 40, 120, 250, 500, 1000, 2000 мкс.

• Мощность потребления – 9.6 Вт.

• Масса регистрирующего блока – 9 кг.

• Габариты регистрирующего блока – 30×28×30 см

• Система питания – постоянный ток.

• Напряжение питания – 12 В.

Функционирование станции происходит по следующей схеме. Сигналы, получаемые сейсмоприемниками после возбуждения колебаний, подаются на усилители, где они усиливаются и фильтруются. Затем сигналы поступают на коммутатор каналов, где осуществляется их поочередное считывание с заданной частотой дискретизации. После этого считанные амплитуды в порядке их следования преобразуются в цифровой код, который по кабелю поступает в параллельный (LPT1) порт ЭВМ. По этому же кабелю происходит установка всех режимов регистрирующего блока.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ ПРОФИЛЯ

Сейсмические исследования начинаются с топографических работ, целью которых является перенесение с топокарты на местность проектных профилей, разбивка профиля в соответствии с системой наблюдения и закрепления пикетов колышками.

Поскольку положение учебного профиля известно (одна из просек в лесу), то необходимо выполнить только разбивку профиля. С этой целью используют мерную ленту или мерный шнур. На профиле необходимо разметить пикеты возбуждения, на которых будет устанавливаться ГСК и пикеты размещения сейсмостанции. Их разметку на профиле надо вести с учетом возможности установки ГСК, т.е. чтобы не было канав, промоин, крутых склонов, поваленных деревьев и других препятствий.

В соответствии с системой наблюдения из пункта взрыва ПК 0 отрабатывается три стоянки. После получения качественной записи из пункта взрыва ПК 0 генератор сейсмических колебаний перемещают на ПК 75, а сейсмостанция отъезжает дальше по профилю на длину косы. Из пункта взрыва ПК 75 отрабатывается две стоянки, затем ГСК перевозят на ПК 150, а станция перемещается дальше по профилю на длину косы (т.е. на ПК 265). Аналогичным образом отрабатываются все стоянки, запроектированные системой наблюдения. Пикеты пункта возбуждения и пикеты стоянок сейсмостанции, при условии что длина расстановки равна 115 м, приведены в табл. 4.2. Следует иметь в виду, что параметры системы наблюдения могут быть изменены в соответствии с результатами, полученными при отработке первых трех стоянок из пункта взрыва ПК 0.

Таблица 4.2

Отработка профиля начинается с пункта взрыва ПК 0, на котором устанавливается ГСК. Бригада, обслуживающая ГСК, приводит его в рабочее положение и производит один или два удара для уплотнения грунта.

Сейсмическая станция отъезжает от пункта взрыва на расстояние равное длине косы. Бригада, обслуживающая косу, разматывает ее, подключает к станции, устанавливает и подключает сейсмоприемники. Разматывается и подключается линия отметки момента возбуждения. Оператор готовит сейсмостанцию к работе (см. раздел 4.3.3.2). По команде оператора всякое движение на профиле прекращается, осуществляется удар и запись упругих волн. После получения сейсмограммы и оценки ее качества принимается решение или повторить запись с теми же либо иными параметрами записывающей аппаратуры или дается команда на переезд на следующую стоянку.

5. ОФОРМЛЕНИЕ И ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА СЕЙСМОГРАММ

Полученные при настройке сейсмостанции и работе на профиле сейсмические материалы (аппаратурные и полевые сейсмограммы, записанные на диске, а также рапорты оператора сейсмостанции) образуют первичный материал, на основании обработки которого выполняется в дальнейшем интерпретация. В работе используются бумажные копии сейсмограмм.

Первичной обработке сейсмограмм предшествует этап их оформления. На каждой сейсмограмме должен быть нанесен ее паспорт. Он должен содержать следующую информацию:

1. порядковый номер сейсмограммы;

2. номер или название профиля;

3. номер пикета взрыва;

4. номера пикетов приемной расстановки;

5. усиление записи;

6. параметры частотной фильтрации;

7. дату получения сейсмограммы;

8. фамилию оператора.

Данные для заполнения паспорта содержатся в рапорте оператора сейсмостанции.

Над каждой второй трассой подписывают число, указывающее расстояние от пункта взрыва до соответствующего сейсмического канала, выраженное в метрах.

6. КОРРЕЛЯЦИЯ ВОЛН И ПОПРАВКА ЗА ФАЗУ

Одним из важнейших этапов обработки многоканальных сейсмических записей является выявление и прослеживание регулярных волн (фаз), которое называется корреляцией волн (фаз). Надежную корреляцию волн можно обеспечить только при достаточно высоком отношении сигнал/помеха, когда амплитуды полезных колебаний превосходят средний уровень волн-помех в 1.5-2 раза. Наблюдать момент прихода фронта колебания возможно только для волн первых вступлений. В последующих же вступлениях проводят, как правило, фазовую корреляцию волн по их наиболее четким экстремумам. При оптимальном расстоянии между точками приема время прихода волны и ее форма на соседних записях оказываются близкими между собой. Это позволяет отождествлять одинаковые фазы определенной волны. Линия, соединяющая одинаковые фазы одной и той же волны на разных трассах, называют осью синфазности. Она представляет собой годограф фазы волны, построенной в масштабе сейсмограммы.