Системы наблюдений и измеряемые характеристики сейсмического поля

Приведенный ранее анализ особенностей распространения сейсмических волн в физико-геологической среде показывает, что главная информация о структуре геологической среды и ее неоднородностях по упругим свойствам заключена в отраженных и преломленных волнах, возбуждаемых взрывным источником. При этом отраженные волны наиболее четко фиксируются в ближней от очага взрыва зоне, а преломленные — на некотором удалении от него. В связи с этим сейсморазведка выполняется, в основном, методом отраженных волн (МОВ) и методом преломленных волн (МПВ).

Методом отраженных волн изучаются структуры с углами наклона до 40−500, но наилучшие успехи достигаются для пологозалегающих структур с углами наклона до 10−150. В зонах тектонических нарушений (разломы, сбросы и т. п.) отраженные волны не прослеживаются, что качественно свидетельствует о наличии таких нарушений. Хорошими отражающими границами являются поверхности, разделяющие среды с существенно различным волновым сопротивлением. Глубины исследования методом отраженных волн осадочных бассейнов лежат в пределах от 300−400 до 5000−7000 м. Причем, в этом интервале глубин могут прослеживаться до 20 отражающих границ, которые могут быть расположены довольно близко друг от друга. По годографам отраженных волн определяют не только положение структурных отражающих поверхностей, но и среднюю (эффективную, см. ниже) скорость в покрывающей толще. Метод отраженных волн применяют при решении разнообразных задач структурной и региональной геологии.

Отраженные волны в сейсморазведке наблюдают, как правило, по методике непрерывного профилирования, суть которой в следующем. На исследуемом профиле расстанавливаются несколько пунктов взрыва на расстояниях, равных примерно 0,4−0,8 h (h—средняя глубина залегания изучаемой границы, обычно 600−1500 м). Сейсмоприемники устанавливают с шагом примерно равным V*/2, где Т — период сейсмического сигнала (импульса), фиксируемого на сейсмограмме, V* - кажущаяся скорость сейсмической волны (см. ниже), обычно равно 20, 25, 30 м. При такой системе наблюдений между соседними пунктами взрыва получают два годографа отраженной волны, причем от первого пункта взрыва годограф прослеживает первую половину границы, а от второго — вторую половину границы.

В результате наблюдений методом отраженных волн получают сейсмограмму, на которой изображены импульсы отраженных волн от каждой границы в каждой точке наблюдения. Часто положительные импульсы заливаются черным фоном для удобства визуального восприятия.

Чтобы усилить интенсивность полезных отраженных волн и подавить волны-помехи был разработан специальный метод отраженных волн, названный методом общей глубинной точки (МОГТ или метод ОГТ). Суть этого метода состоит в следующем. На исследуемом профиле симметрично относительно точки О расположим слева пункты взрыва А*, В*, С*, D*,…, а — сейсмоприемники А, В, С, D,… На рис. 1.5 показан ход отраженных волн от пунктов взрыва к сейсмоприемникам от одной и той же горизонтальной глубинной площадки (точка М).

Годограф характеризует изменение времени прихода отраженной волны, возбужденной в пунктах взрыва А*, В*, С*, D*. в сейсмоприемники А, В, С, D… от глубинной точки М. Введем в значения времен прихода волны tA, tB, tC, tD … поправку за счет смещения точек А, В, С, D,… относительно точки симметрии профиля О, она называется кинематической поправкой, Иначе говоря, сместим сигналы, пришедшие в точки А, В, С, D,…, на линию tO.

В случае идеально однородной среды и одинаковых условиях возбуждения сигналы, пришедшие в точки А, В, С, D,…, были бы одинаковы по форме и интенсивности. В реальных сейсмологических условиях геологическая среда неоднородна и условия возбуждения волн, разумеется, неодинаковы. Поэтому за счет этих неоднородностей сигналы будут различаться. Считая эти различия помехами и осредняя сигналы, получим, согласно статистике, сигнал, близкий к истинному, как для однородной среды. То есть получим сигнал, соответствующий ситуации как если бы сейсмический луч вышел из точки О, затем отразился в точке М от границы и вернулся в точку О. Следовательно, время tO, полученное для среднего сигнала будем считать временем прихода волны в точку О непосредственно от точки М по нормали к поверхности отражения. Практически такого рода установку составляют из 6, 12, 24 и 48 каналов, обеспечивая соответствующее многократное прослеживание отражений от одной и той же общей глубинной точки. В сейсморазведке МОГТ для каждой общей глубинной точки исправленные за кинематическую поправку значения времен не осредняют, а суммируют.

Наблюдения МОГТ проводят на профилях с расстоянием между сейсмоприемниками 50−100 м, т. е. больше, чем в методе отраженных волн. Расстояния между пунктами взрыва кратно расстоянию между пунктами приема.

На основании наблюдений МОГТ строится так называемый временный сейсмический разрез, представляющий собой своеобразную сейсмограмму, построенную следующим образом. На оси абсцисс расстанавливают пункты приема сейсмических сигналов, а на оси ординат, направленной вниз, в каждой точке приема наносят график изменения во времени суммарных амплитуд сигналов. При этом положительные части импульсов, как правило, заливают черным тоном (рис. 1.6). Благодаря такому способу изображения сигналов на временном сейсмическом разрезе четко видна картина отраженных волн и улучшается прослеживание (корреляция) волн вдоль разреза. Практически для случая однородных слоев временной сейсмический разрез можно интерпретировать как геологический разрез во временной области.