тема курсовой работы Курсовая работа по курсу Сейсмо

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт – Институт природных ресурсов

Направление (специальность) – Нефтегазовое дело

Кафедра – Геологии и разработки нефтяных месторождений

Проект на проведение сейсморазведочных работ МОГТ-2D на территории Линейного месторождения

(тема курсовой работы)

Курсовая работа по курсу	Сейсморазведка месторождений нефти и газа
	(наименование учебной дисциплины)

Студент гр.		2ТМ31
		(номер группы)

		К.В. Цивелев
(подпись)		И.О. Фамилия



Проверил		доцент
		должность

		В.П. Меркулов
(подпись)		И.О. Фамилия

Томск – 2013

Содержание

Введение 3

Краткая характеристика геологического строения объекта исследований4
Методика и технология проведения полевых сейсморазведочных работ5
Характеристика изученности площади исследований Линейного месторождения6
Расчет оптимальной системы наблюдений метода ОГТ 7
1. Расчет и построение теоретического профиля ВСП и скоростного закона 8
2. Расчет годографов полезных волн и волн-помех11
3. Расчет функции запаздывания волн-помех12
4. Расчет параметров оптимальной системы наблюдений14
5. Изображение системы наблюдений на развернутом профиле14
Технология полевых сейсморазведочных работ15
1. Условия возбуждения упругих волн 15
2. Условия приема упругих волн20
3. Выбор аппаратурных средств и спецоборудования21
4. Организация полевых сейсморазведочных работ23
Обработка и интерпретация данных сейсморазведки 26
Методология определения параметров пространственных систем наблюдения в сейсморазведке 3D28
Общие сведения о системах наблюдения28
Различные методики пространственных систем наблюдения34
Пример расчета параметров проектируемой системы наблюдений съемки 3D55

Заключение 64

Список литературы 65

Введение

Целью курсовой работы является получение навыков расчета оптимальных параметров систем наблюдений МОГТ-2Д.

Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

построение вертикального сейсмического профиля и функции запаздывания;
расчет Aj, Kj, а сиг, а кр, D, (х);
расчет параметров системы наблюдений методом ОГТ;
рассмотрение методологии определения параметров пространственных систем наблюдения в сейсморазведке 3D.

Район геофизических исследований расположен в Александровском районе Томской области. Объектом разведочной геофизики является Линейное месторождение (рис.1).

Рис.1. Обзорная схема района работ

Краткая характеристика геологического строения объекта исследований

Объектом исследования при проведении сейсмогеологических работ является Линейное месторождение.

Линейное месторождение нефти в тектоническом отношении расположено в южной части Эмторского купольного поднятия, осложняющего северную часть Усть-Тымской впадины.

Линейное месторождение нефти входит в состав лицензионного блока № 61. Наземные сейсморазведочные исследования в ее пределах начаты в 1966-67 г.г., в результате которых было подготовлено к бурению Линейное локальное поднятие. По ОГ IIа (марьяновская свита) оно оконтуривается изогипсой -2420 м и представляет собой валообразную складку широтного простирания размерами 20x3,5 км. (рис. 2). К югу от него выделена аналогичная складка, но значительно меньших размеров с более низким гипсометрическим уровнем.

Рис. 2. Геологический разрез по линии I-I Линейного месторождения

Методика и технология проведения полевых сейсморазведочных работ

Методика и технология проведения полевых сейсморазведочных работ будет сформирована после построения и изучения параметров теоретического профиля ВСП. Исходя из масштаба съемки, равного 1:100000 и простирания исследуемого объекта выбираем сеть профилей с поперечными профилями, простирающимися в восточном направлении с межпрофильным расстоянием 2 км и двумя продольными связующими профилями, с межпрофильным расстоянием, равным 2 км. Выбранная сеть профилей (рис. 3) будет удовлетворять основному условию, т.е. отношение погонных километров на км2 равняется 2, что обеспечивает достаточную детальность съемки при минимальных экономических затратах на проведение работ.

Рис. 3. Сеть профилей

Характеристика изученности площади исследований Линейного месторождения

Структура (рис.4) выявлена сейсморазведочными исследованиями методом ОГТ.

Рис. 4. Структурный план объекта исследований.

Структура введена в поисковое бурение в 1972 г. Скважина 1 пробурена в крайней восточной части складки и в этом же году из пласта верхней юры был получен фонтан нефти дебитом 42 м3/сут через 8 мм штуцер, что ознаменовало (вслед за Вартовским), открытие второго месторождения в слабо изученном районе.

Полученные результаты в этом же году позволили обосновать прирост запасов нефти в площади, ограниченной на востоке абсолютной отметкой -2411 м., на западе двойной сеткой эксплуатационного разбуривания. Запасы нефти категории С1 составили 6250/2500 тыс. т (балансовые/извлекаемые) и приняты на учет Госбалансом.

Изучение открытой залежи было продолжено в период 1972-75 г.г. в разных структурно-геологических условиях пробурены скважины 2, 3, 4 и 5. Во всех скважинах перспективный пласт Ю1 однозначно коррелируется и выдержан как пласт-коллектор, однако везде водонасыщен, кроме скважины 5, где из него получена пленка нефти. Таким образом, полученные результаты позволяют констатировать об открытии залежи ограниченных размеров и локализованной в районе скважины 1, что не совсем увязывается с сейсмическими построениями, которые явно упрощены из-за редкой сети профилей.

Скважина 1, вскрывшая залежь, оказалась пробуренной в присводовой части восточного купола субмеридиональной ориентировки, что вполне объясняет локализацию залежи.

Расчет оптимальной системы наблюдений метода ОГТ

Необходимо построить оптимальную систему наблюдений для пятислойной геологической модели (табл.1).

Таблица 1

слой	мощность пластов (м)	скорость (м/с)	плотность пород (кг/м3)
1	322	1720	2259
2	322	2259	2345
3	1183	2688	2420
4	537	3766	2592
5	429	3980	2688

Целевой является граница № 4.

Для каждой границы характерен свой коэффициент отражения (Аj) и коэффициент двойного прохождения волн (Кj) (табл. 2), их мы находим из равенств:

Кj= 1- Аj2.

Таблица 2

Сейсмическая граница	0	1	2	3	4
Aj	-1	0,154	0,102	0,200	0,046
Kj	0	0,976	0,989	0,960	0,998

Расчет и построение теоретического профиля ВСП и скоростного закона

Для построения вертикального сейсмического профиля получим время прихода полезной волны = 1,82489, где (рис.5).

Рис.5. Вертикальный сейсмический профиль

Из полученных значений времени прохода слоев и, зная мощность слоев разреза и скорость прохождения упругих волн через них, определим средние скорости прохождения волн как функции от времени их прохождения волной:

Таблица 3

Пласт	1	2	3	4
dti	0,187	0,142	0,440	0,142
Dt0/время пробега	0,374	0,660	1,540	1,825
Vср, м/с	1720	1953	2373,2	2590,8

График зависимости скоростей от накопленного времени прохождения представлен на рисунке 6.

Рис.6. Скоростной закон

Кратные отраженные волны являются волнами-помехами (рис. 7), если время их регистрации попадает в интервал регистрации полезной волны (1,825-0,1;1,825+0,04).

Рис.7. Вертикальный сейсмический профиль. Волны-помехи и полезная волна

Волна, интерферирующая с полезной волной, имеющая наибольшую амплитуду – аналоговые кратные отраженные волны 1 и 2 (рис.8).

Рис.8. Вертикальный сейсмический профиль. Полезная волна и интерферирующие с ней.

Амплитуда кратных волн рассчитывается с тем условием, что эффективный коэффициент поглощения = 0.

,

При этом для кратных волн, имеющих аналоги, амплитуды (их абсолютные значения) должны умножаться на число аналоговых волн. Таким образом, амплитуду кратной волны необходимо умножить на 2: .

Рассчитаем амплитуду полезной волны, отраженной от целевой границы:

.

Вычислим требуемую степень подавления кратной волны, которая является основным параметром, определяющим выбор оптимальной системы наблюдений:

.

D = 6.34, значит, т.к. , выбираем степень подавления волны D = 3.

Расчет годографов полезных волн и волн-помех

Расчет годографов кратных волн ведется при упрощенных предположениях о горизонтально-слоистой модели среды и плоских границ. В этом случае многократные отражения от нескольких границ раздела можно заменить однократным отражением от некоторой фиктивной границы. Средняя скорость фиктивной среды вычисляется по всему пути вертикального пробега кратной волны:

.

Время tокр можно определить по схеме образования кратной волны на теоретическом ВСП (рис. 7) или суммированием времен пробега во всех пластах, через которые она проходит:

с.

Годограф кратной волны в этом случае вычисляется по формуле:

Годограф полезной волны может быть рассчитан по аналогичной формуле: где t0 = 1,825 с - время полезной волны (рис. 9).

Рис.9. Годограф кратной tкр(x) и полезной волн t(x)

В процессе обработки сейсмозаписей в методе ОГТ вводят кинематические поправки, рассчитанные по формуле:

∆tк (х, to) = t(х) – to = – to , где t0 – время полезной волны

При этом закон Vср(toi) задается с некоторым небольшим шагом ∆ti = (0.025 0.05 c). Для каждого toi рассчитывается теоретический годограф по всей длине сейсмозаписи.

Рис. 10. Построение остаточного годографа кратной волны

Расчет функции запаздывания волн-помех

Функцию запаздывания кратной волны (х) определяют по формуле:

(х) = tкр(хi) - tокр

где – исправленное за кинематику время и – время при нулевом удалении пункта приема от пункта возбуждения (рис.11).

Рис.11. График функции запаздывания.

Для полученного значения степени подавления выбираем семейство характеристик направленности суммирования с минимально возможной кратностью N, которые при любой кривизне обеспечивают кратность амплитуды полезной волны по отношению к волне-помехе в D раз, т.е. семейство, у которой область подавления в D раз удовлетворяет условию ув/ун fв/fн, где ув – верхнее значение обобщенного аргумента, при котором Р(ув) = 1/D, ун – нижнее значение обобщенного аргумента, при котором Р(ун) = 1/D, в нашем случае 1/D = 0,33. Получаем значения, которые удовлетворяют данному условию ув = 5.3, ун = 1,7 для кривизны = 0.25 (рис.12).

Рис.12. Характеристика направленности суммирования по ОГТ при N=12.

Определим требования к функции запаздывания: *max = ув/ fв = 0,085, *max = ун/fн = 0,089, выбираем максимальное, получим *max = 0,089.

Определим по графику (рис.11) значение стрелы прогиба, если x*max = 3650 м. Стрела прогиба ∆* функции запаздывания при х = 0,5 x*max = 1825 равна 0,018.

Т.к. Δ*/*max = 0,2016, условие Δ*/*max<0,25 выполняется, то выбранная характеристика направленности с параметрами N и и максимальным удалением, удовлетворяет требованиям задачи.

Расчет параметров оптимальной системы наблюдений

При длине годографа Н = 3650 м, и число каналов, регистрирующей сейсмостанции, К = 48, находим по формуле ∆х = Н/(К-1) получаем шаг ∆х = 80 м, что удовлетворяет необходимому условию ∆х ≤ 100 м. Тогда, х*min = 80 м, x*max = х*min + ∆х*(К-1) = 3840. Значит, длина годографа Н* = x*max – х*min = 3840 – 80 = 3760 м.

Практически длина годографа должна быть равна: Н = К*∆х, H = 48*80 = 3840 м.

Шаг между пунктами возбуждения получим равным: B = 3840/(2*12) = 160 м.

Изображение системы наблюдений на развернутом профиле

См. приложение 1.

Технология полевых сейсморазведочных работ

Правильный выбор средств и условий возбуждения и приема упругих колебаний во многом обеспечивает получение полевых материалов, качество которых соответствует решаемым геологическим задачам. Так как для уточнения геологического строения нам требуется как можно более точные данные, то будем использовать взрывные источники. [1]

Условия возбуждения упругих волн

Для того, чтобы в упругой среде возникла волна, необходимо в некоторой точке (области) среды создать механическое возмущение. Исходя из этого любое устройство, осуществляющее механическое воздействие на среду, может использоваться в качестве источника сейсмических волн. Однако воздействие должно быть: 1) достаточно сильное, чтобы обеспечить возможность приема волн, отраженных или преломленных от глубоких границ; 2) кратковременное, чтобы обеспечить разделение волн от разных границ (спектр частот возбуждаемых колебаний должен быть оптимальным для решаемых задач). Кроме этого нужно учесть соображения: 3) экономичности; 4) транспортабельности; 5) охраны окружающей среды и т.д. [2]

В начале в сейсморазведке для возбуждения колебаний в основном использовались взрывы твердых взрывчатых веществ. Взрывное возбуждение удовлетворяло почти всем требованиям, кроме условия 5, а также отличалось повышенной опасностью. В настоящее время взрывное возбуждение полностью запрещено на акваториях. Созданы невзрывные источники (пневматические, электроискровые и т.д.), которые удовлетворяют требованиям не только условия 5, но и по остальным пунктам превосходят взрывные источники.

Возбуждение взрывами. В производственных работах взрывы тротилового заряда весом 100-500 г производятся в специальных скважинах глубиной 5-20 м, залитых водой или засыпанных сверху землей. Укупорка заряда сверху усиливает силу воздействия взрыва на грунт. Глубина скважин выбирается больше мощности ЗМС, взрывы стараются проводить в оптимальных условиях – в глинистых водонасыщенных отложениях. Сравнение сейсмограмм, полученных при взрывах на поверхности и в скважинах (рис. 13), показывает, что в последнем случае амплитуда отраженных волн возрастает примерно на порядок, амплитуда поверхностных волн существенно уменьшается, звуковые волны практически исчезают, длительность импульса отраженных волн существенно сокращается (т.е. повышается как глубинность, так и разрешающая способность исследований).

Рис. 13. Сейсмограммы, полученные при одинаковых условиях приема и регистрации:

взрыв на поверхности заряда весом 50 г.;
взрыв такого же заряда в скважине на глубине 8 м.

Возбуждение ударами. Для возбуждения продольных волн производятся вертикальные удары кувалдой по поверхности земли или по стальной плите. При этом одновременно с продольными волнами возбуждаются также сильные поверхностные волны, спектр колебаний оказывается более низкочастотным, чем при взрывах в скважинах. Все это практически исключает возможность использования ударного возбуждения при работах MOB. Но при исследованиях небольших глубин (5-20 м) методом преломленных волн, когда регистрируются только первые вступления волн, кувалда оказывается незаменимым инструментом для возбуждения колебаний, так как является самым простым, надежным и экономичным устройством. Удары кувалдой можно использовать также при сейсмическом каротаже неглубоких скважин (до 50 м). [2]

Кувалдой можно возбуждать и поперечные волны. При этом удары производятся либо по боковым стенкам небольшой ямы, либо по штырю, забитому в землю под углом, близким к 450.

Возбуждение электроискровым разрядом. Для возбуждения сейсмических колебаний электроискровым источником – спаркером на суше, также как и при взрывном возбуждении, требуются скважины, заполненные водой. Так что по экономическим соображениям спаркер выигрыша не дает, в то же время является значительно менее мощным источником, чем взрыв. Однако спаркер возбуждает более высокочастотные колебания, а также позволяет легко осуществить накопление сигналов при многократном возбуждении. Поэтому весьма перспективно использование спаркера при высокоразрешающих сейсмических исследованиях, в особенности в скважинных исследованиях – вертикальном сейсмическом профилировании (ВСП) и межскважинном сейсмическом просвечивании.

На рис. 14 представлены формы импульсов и спектры возбуждаемых этими источниками колебаний.

Рис. 14. Форма U(t) и частотный спектр S(f) колебаний, возбуждаемых сейсмическими источниками:

взрывом в скважине; b) ударом кувалдой по поверхности; c) электроискровым разрядом в скважине – прием на поверхности сейсмоприемником; d) электроискровым разрядом в скважине – прием в скважине пьезоприемником. (P – вес снаряда, h – глубина источника, r – расстояние от источника до приемника, M –масса кувалды, W – накопленная в конденсаторах электрическая энергия)

Вибрационная сейсморазведка (метод Вибросейс) – это сейсморазведка с использованием вибраторов для возбуждения упругих колебаний в земной толще. В отличие от импульсных источников (взрыв, удар), вибраторы возбуждают колебания квазисинусоидальной формы большой длительности. Непосредственная запись колебаний – виброграмма – представляет в данном случае интерференционное наложение сигналов, отраженных и преломленных от границ в среде, и практически не читаема, т.е. выделить на ней отдельные сигналы и определить положение границ невозможно. Для того, чтобы сделать запись читаемой и разделить сигналы во времени, необходимо вычислить коррелограмму – функцию взаимной корреляции принятого сигнала с формой возбуждаемых вибратором колебаний – свип-сигналом. В результате каждый отраженный или преломленный сигнал сжимается многократно, и коррелограмма в целом оказывается похожей на сейсмограмму, получаемую при импульсном возбуждении колебаний.

Таким образом, вибрационная сейсморазведка отличается от сейсморазведки с применением импульсных источников типом применяемых источников и спецификой методики полевых работ и обработки данных.

Большая длительность сигнала позволяет возбуждать в среде колебания большой энергии при относительно малой амплитуде силового воздействия, обычно не превышающей разрушительный порог. Поэтому вибраторы являются экологически наименее вредными источниками сейсмических волн, обладают большим коэффициентом полезного действия, позволяют относительно легко регулировать частотный состав возбуждаемых колебаний, а также существенно удешевляют проведение сейсмических исследований на суше. Благодаря этому вибраторы заметно оттеснили традиционные источники сейсмических волн на суше – взрывы твердых зарядов в специально пробуриваемых скважинах, а также невзрывные источники импульсного действия типа ударных, газовзрывных и пневматических.[2]

Использование для сейсмических исследований строительных вибраторов неэффективно, так как сейсмические вибраторы должны удовлетворять ряду специфических требований. Они должны возбуждать достаточно интенсивные упругие колебания в среде в относительно широком частотном диапазоне (5-150 Гц), обеспечивать управление частотой и фазой возбуждаемых колебаний, и синхронность работы вибраторов при их группировании. Поэтому сейсмические вибраторы – это специальные устройства, технически сложные и дорогостоящие. Наиболее широкое распространение получили гидравлические вибраторы, в которых поршень, соединенный с опорной плитой, приводится в движение путем попеременной подачи масла в верхнюю и нижнюю полости гидроцилиндра. Потоки масла управляются электрогидравлическим преобразователем, на вход которого подается свип-сигнал. Чтобы колебания опорной плиты как можно точнее следовали свип-сигналу, на ней установлены специальные датчики, и вся система охвачена несколькими цепями обратной связи. А чтобы плита не отскакивала от поверхности при отрицательных фазах давления, она прижимается к грунту почти всей массой транспортного средства, которая у современных вибраторов доходит до нескольких десятков тонн. В настоящее время в мире производятся сейсмические вибраторы, работающие в частотном диапазоне от первых герц до нескольких сотен герц, и с полной нагрузкой на грунт от нескольких десятков килограммов (переносные вибраторы для малоглубинной сейсморазведки) до сотен тонн (стационарные вибраторы для вибрационного просвечивания Земли). Производятся также специальные вибраторы для возбуждения поперечных волн.

Условия приема упругих волн

Динамический диапазон – это отношение амплитуд самого сильного и самого слабого сигналов, которые нужно принять и зарегистрировать при данных исследованиях. Снизу динамический диапазон ограничивается уровнем шумовых колебаний почвы – микросейсм, амплитуда которых обычно не менее 10-9-10-10м (10-5-10-7 В на выходе сейсмоприемников типа СB). Колебания максимальной амплитуды воспринимаются приемниками вблизи пункта взрыва и могут доходить до 10-4 м (0,1 В на выходе сейсмоприемника). Таким образом, динамический диапазон при сейсмических исследованиях может доходить до 120 дб и выше, хотя при некоторых видах работ не превышает 20-40 дб.

Частотный состав колебаний, в зависимости от глубинности исследований и методов сейсморазведки, меняется от первых герц до десятков килогерц. Например: при глубинных сейсмических зондированиях (ГСЗ) используются колебания в диапазоне от первых герц до 10-20 Гц, а при акустическом каротаже скважин (АК) и акустическом профилировании на акваториях (АП) – до десятков килогерц.

Направление подхода волн определяется типом волн. Например: поверхностная волна распространяется вдоль поверхности и подходит к приемникам сбоку, отраженная волна подходит практически вертикально снизу.

Приемно-регистрирующая сейсмическая аппаратура должна обеспечивать практически неискаженную запись колебаний с синхронизацией начала записи от момента возбуждения. Для этого динамический и частотный диапазоны аппаратуры должны быть шире диапазона принимаемых колебаний. Однако для избавления от некоторых особо интенсивных помех еще до регистрации сигналов в сейсмических усилителях применяют фильтры низких (ФНЧ) и фильтры высоких (ФВЧ) частот.

Для синхронизации начала записи с моментом возбуждения в состав аппаратуры входит специальный канал синхронизации.

Должны быть предусмотрены также средства для контроля и тестирования отдельных узлов аппаратуры до начала и в процессе регистрации.

Важную роль в аппаратуре играют и такие факторы, как удобство обслуживания, экономичность, портативность и т. п.

Сейсмоприемник (СП) служит для преобразования механических колебаний почвы () в электрические колебания ( – э.д.с. на выходе СП). Сейсмоприемники с наименьшими искажениями преобразуют колебания, превосходящие их собственную частоту, и ослабляют относительно низкие частотные гармоники. Это обстоятельство учитывают при выборе подходящих приборов для полевых работ.

Группирование сейсмоприемников является важным методическим арсеналом, особенно широко применяемым в методе отраженных волн (МОВ), где на один канал работают до 20-30 приборов. В группе сейсмоприемники соединяют последовательно или последовательно-параллельно.

Наблюдения поперечных волн осуществляют горизонтальными сейсмоприемниками. Выбирая их собственную частоту, следует учитывать, что поперечные волны имеют более низкочастотные спектры колебаний, чем продольные.

Важную роль играют условия установки сейсмоприемника: корпус прибора и окружающий грунт образуют дополнительную колебательную систему, собственная частота которой зависит от упругих свойств грунта, массы прибора, его размеров и характера контакта с почвой.

На практике используют линейные (продольные или поперечные) и площадные группы приемников, обычно – с приборами одинаковой чувствительности (однородные группы). Группирование приемников создает полезные эффекты – направленности, статистический, осреднения условий установки. [2]

Выбор аппаратурных средств и спецоборудования

Современная сейсморазведка решает задачи различных масштабов и сложности: начиная от инженерно-геологических, где глубинность не превышает первых десятков метров, до глубинных исследований земной коры и мантии. Для решения этих задач разработана разнообразная аппаратура.

Анализ алгоритмов обработки данных метода ОГТ определяет основные требования к аппаратуре. Обработка, предусматривающая выборку каналов (формирование сейсмограмм ОГТ), АРУ, введение статических и кинематических поправок, может выполняться на специализированных аналоговых машинах. При обработке, включающей операции определения оптимальных статических и кинематических поправок, нормирование записи (линейное АРУ), различные модификации фильтрации с вычислением параметров фильтров по исходной записи, построение скоростной модели среды и преобразование временного разреза в глубинный, аппаратура должна обладать широкими возможностями, обеспечивающими систематическую перенастройку алгоритмов.

В настоящее время значительная часть сейсмической информации регистрируется аналоговыми сейсмическими станциями. Сложность сейсмогеологических условий и связанный с ними характер записи, а также тип аппаратуры, используемый для регистрации данных в поле, определяют процесс обработки и тип обрабатывающей аппаратуры. В случае аналоговой регистрации обработка может выполняться на аналоговых и цифровых машинах, при цифровой регистрации – на цифровых машинах.

Система для цифровой обработки включает универсальную ЭВМ и ряд специализированных внешних устройств. Последние предназначены для ввода-вывода сейсмической информации, выполнения отдельных непрерывно повторяющихся вычислительных операций (свертка, интеграл Фурье) со скоростью, существенно превышающей скорость основного вычислителя, специализированных графопостроителей и просмотровых устройств. [3]

В ряде случаев весь процесс обработки реализуется двумя системами, использующими в качестве основных вычислителей ЭВМ среднего класса (препроцессор) и ЭВМ высокого класса (основной процессор). Система, базирующаяся на ЭВМ среднего класса, применяется для ввода полевой информации, преобразования форматов, записи и ее размещения в стандартной форме на накопителе магнитной ленты (НМЛ) ЭВМ, воспроизведения всей информации с целью контроля полевой записи и качества ввода и ряда стандартных алгоритмических операций, обязательных для обработки в любых сейсмогеологических условиях.

В результате обработки данных на выходе препроцессора в двоичном коде в формате основного процессора могут быть записаны исходные сейсмические колебания в последовательности каналов сейсмограммы ОПВ и сейсмограммы ОГТ, сейсмические колебания, исправленные за величину априорных статических и кинематических поправок.

Воспроизведение трансформированной записи помимо анализа результатов ввода позволяют выбрать алгоритмы последующей обработки, реализуемой на основном процессоре, а также определить некоторые параметры обработки (полосу пропускания фильтров, режим АРУ и т. д.). Основной процессор, при наличии препроцессора, предназначен для выполнения главных алгоритмических операций (определение скорректированных статических и кинематических поправок, вычисление эффективных и пластовых скоростей, фильтрация в различных модификациях, преобразование временного разреза в глубинный). Поэтому в качестве основного процессора используются ЭВМ с большим быстродействием (106 операций в 1 с), оперативной (32—64 тыс. слов) и промежуточной (диски емкостью 107 – 108 слов) памятью. Использование препроцессора позволяет повысить рентабельность обработки за счет выполнения ряда стандартных операций на ЭВМ, стоимость эксплуатации которой существенно ниже.

При обработке на ЭВМ аналоговой сейсмической информации обрабатывающая система оснащается специализированной аппаратурой ввода, главным элементом которой является блок преобразования непрерывной записи в двоичный код.

Обработка данных метода ОГТ на ЭВМ позволяет оперативно реализовать полный комплекс алгоритмов, оптимизирующих процесс выделения полезных волн и их преобразование в разрез. Широкие возможности ЭВМ в значительной степени определили применение цифровой регистрации сейсмических данных непосредственно в процессе проведения полевых работ.[3]

Организация полевых сейсморазведочных работ

Основная задача организации и планирования состоит в создании условий производства, при которых за счет наиболее эффективного использования современных достижений науки и техники, а также применения оптимальных форм и способов труда получают наиболее достоверные геологические результаты при наименьших затратах времени и средств.

Сейсморазведочные работы выполняются комплексными или специализированными партиями, работающими самостоятельно или в составе экспедиции (конторы, тресты), которые создаются в зависимости от характера поставленных геологических задач, условий, сроков выполнения и объемов работ, определяемых пообъектным планом.

Основанием для проектирования является установленное вышестоящей организацией, конкретное геологическое задание на определенный объем работ, включенное в пообъектный план предприятия.

При проведении полевых работ в зависимости от геологического задания могут выделяться несколько этапов. Один этап, работы выполняется на одном участке и в один период. Если же работы проектируются на разных (двух и более) участках, а сроки их завершения различны, следует выделять два этапа и более.

Началом полевого периода считается день, когда получены первые записи, которые можно использовать для решения поставленной проектом задачи. В процессе полевого периода должен быть выполнен весь комплекс полевых работ, предусмотренный проектом, проведена предварительная полевая обработка полученных данных, в основе которой лежит подготовка данных к передаче на вычислительный центр. Не менее одного раза в месяц полученные в поле материалы отправляют на вычислительный центр экспедиции (треста) для экспресс-обработки, в которую включается предварительная коррекция статических и кинематических поправок и построение предварительных временных разрезов по отработанным профилям.

За время полевого периода подготавливают акт готовности партии к началу полевых работ с приложением серии документов, включая перечень объектов и работ повышенной опасности; приказ о назначении лиц, ответственных за безопасность объектов и производство работ повышенной опасности; список личного состава; должностные инструкции ИТР и служащих; утвержденные программы обучения ИТР и служащих; утвержденный перечень инструкций по технике безопасности; приказ о постоянно действующей комиссии по проверке знаний Правил безопасного ведения работ; протоколы проверки знаний Правил безопасности у личного состава партии; журналы инструктирования рабочих; технические паспорта машин и оборудования; график планово-предупредительного ремонта техники; приказ о закреплении технических средств за ответственными лицами; приказ об организации противопожарной службы, погрузочно-разгрузочных работ; журнал регистрации радиосвязи; журнал контрольных сроков маршрутов дальних рейсов и разовых инструктажей водителей; план оргтехмероприятий по ТБ; протокол рабочего собрания по результатам подготовки к полевым работам, а также выборам общественных инструкций по ТБ.

Все работы, выполняемые в полевой период, должны строго соответствовать методическим приемам и схемам наблюдений, предусмотренных проектом, а также быть увязанными с административными и общественными организациями, руководителями колхозов и совхозов, на территории которых должны выполняться полевые работы, а также с другими близко расположенными геофизическими и геологическими службами.

Окончанием полевого периода считается день получения последних сейсмических записей, необходимых для решения поставленных проектом задач [3].

Обработка и интерпретация данных сейсморазведки

Получаемые в процессе полевых работ сейсмограммы содержат значительную долю нежелательных волн-помех и мешающих колебаний, а полезные волны неудобны для интерпретации. Поэтому первичные сейсмограммы обрабатываются с использованием самой современной компьютерной техники. В результате выполнения процедур обработки сейсмограммы преобразуются во временной или глубинный разрез – материал для геологического толкования. По известным признакам на полученных разрезах выделяются аномальные участки, с которыми связываются скопления полезных ископаемых.

В настоящее время регистрация сейсмических данных в основном производится в цифровой форме и до проведения интерпретации большая часть их подвергается цифровой обработке.

Основу цифровой обработки составляют три вида математических операций: преобразование Фурье, свертка сигнала и корреляция. Целью большинства видов цифровой обработки является усиление сигнала относительно помех. Улучшения за счет частотного разделения достигаются при различных методах деконволюции: детерминированная обратная фильтрация, рекурсивная фильтрация, минимально-квадратичная фильтрация (на основе метода наименьших квадратов или фильтра Винера), обработка с целью определения формы сейсмического импульса и т. д. Предметом коррекции статических поправок является компенсация временной задержки, возникающей за счет зоны малых скоростей. При анализе скоростей в качестве «дискриминатора» используется нормальный кинематический сдвиг. Суммирование, фильтрация по кажущимся скоростям и другие методы также помогают улучшить отношение сигнал/помеха.

Другой целью обработки является изменение местоположения отдельных элементов записи с тем, чтобы скомпенсировать пространственные искажения, которые связаны с наложением отражений, приходящих по разным направлениям. Это составляет предмет миграции. Обычно обработка производится двумерная, хотя фактически задача стоит трехмерная.

Интерпретация может быть логичной, и тем не менее одновременно может существовать какой-то выбор вариантов интерпретации, особенно в тех случаях, когда данных очень мало.

Интерпретатор должен проанализировать различные варианты, но желательно обычно только одна интерпретация, а именно та, которая выявляет наибольшие возможности для скопления углеводородов (если считать, что это – наша основная цель).

Основной целью интерпретации является построение структурной карты. Какие именно структуры могут присутствовать в районе и как их элементы связаны между собой, как правило, определяет тектоническая обстановка. Поэтому, прежде чем перейти к анализу разнообразных геологических данных, надо рассмотреть возможные типы структур. Среди рассматриваемых структур – разломы, складки и структуры течения, рифы, поверхности несогласия, русла и стратиграфические ловушки.

Основной инструмент интерпретации – моделирование. Прямое моделирование, т. е. построение синтетической сейсмограммы, которая дает представление о том, чего следует ожидать от геологической модели, помогает понять, какие сейсмические особенности должны быть выявлены в качестве признаков искомых геологических аномалий. Обратное моделирование – получение синтетической каротажной диаграммы (акустического каротажа) по данным сейсморазведки помогает геологическому истолкованию причин изменений формы сейсмического импульса около контрольной скважины, особенно если эти наблюдения ведутся вблизи зон стратиграфических изменений, зафиксированных данными скважинных исследований.

Методология определения параметров пространственных систем наблюдения в сейсморазведке 3D

Трёхмерная сейсморазведка основана на применении площадных, а при наличии глубоких скважин, и пространственных систем наблюдений с целью изучения пространственного положения геологических границ и объёмного распределения физических и геологических свойств среды при поисках и разведке и разработке месторождений нефти и газа и других полезных ископаемых. Для сокращения трёхмерную сейсморазведку принято называть 3D сейсморазведкой. Символ 3D происходит от английского термина 3D – трёхмерность измерений. [4]

Общие сведения о системах наблюдений

Система наблюдения – это взаимное расположение пунктов возбуждения (ПВ) и пунктов приема (ПП) колебаний в пределах площади или в пространстве. Как правило, число каналов сейсмических станций оказывается недостаточной для одновременного покрытия всей площади и в процессе её изучения необходимо перемещение по площади источников и приёмников колебаний, т.е. создание системы наблюдений. Выбор той или иной системы и последовательность её реализации зависит от многих факторов. К ним относят: размер площади и предполагаемое поведение отражающих горизонтов, имеющееся оборудование, препятствия на местности и другие условия проведения работ. С выбором системы связана геологическая и экономическая эффективность исследования. [4]

В зависимости от структуры, формы и взаимного расположения линий пунктов возбуждения (ЛПВ) и линий пунктов приема (ЛПП) сейсмических волн различают точечные, профильные и пространственные системы наблюдений. В соответствии с этим принято говорить об одномерной (D), двумерной (2D) и трехмерной (3D) сейсморазведке.

Появление и активное распространение трехмерной сейсморазведки было связано с неуклонно возрастающим весом детальных сейсморазведочных работ с одновременным повышением плотности наблюдений, а также необходимостью повышения точности структурных построений при изучении сложнопостроенных сред, когда работы с применением линейных профилей и последующая обработка данных не обеспечивает качественного решения геологических задач. С развитием площадных систем наблюдений связывали также перспективы использования сейсморазведки для решения новых геологических задач.

Существует распространенное мнение, что пространственная сейсморазведка появилась «на западе», однако следует помнить, что еще в 1946 году Берзон И.С. и Ризниченко Ю.В. проводили исследования, посвященные пространственной интерпретации поверхностных годографов отраженных волн. В 1957 году Завьяловым В.Д. и Столяровым Е.Н. была предложена методика массовых сейсмических зондирований, которая заключалась в том, что наблюдения рассредоточивались по площади произвольно. При этом положение источников и расстановка приемников выбирались с учетом местных условий. В результате обработки на сейсмограммах выделялись отражения, по которым определялись векторы падения отражающих горизонтов. [4]

Позднее, в семидесятых годах, как у нас, так и за рубежом появилось большое количество площадных систем сейсмических наблюдений и соответствующих методик пространственной обработки отраженных волн. Среди них: системы ортогональных профилей, широкий профиль, площадное профилирование, система продольно-непродольного профиля и т.д. (рис. 15)

Рис. 15. Схемы площадных наблюдений МОГТ:

а, б – продольно-непродольное профилирование; в, г – широкий профиль; д – площадное многократное профилирование; е, ж – продольно-поперечное профилирование

В продольно-непродольном профилировании ОГТ непродольные профили располагались по одну, либо по обе стороны от продольного на расстоянии R, величина которого определяется сейсмогеологическими условиями и решаемыми геологическими задачами. Обычно использовались расстояния от 500 до 3000 м. Применялись фланговая и центральная системы наблюдений с использованием 24- или 48-канальных сейсмостанций. Шаг между центрами групп сейсмоприемников 50-100 м., взрывной интервал, соответственно, 100-200 м. Как видим, непродольное профилирование отличается от продольного лишь вводом нового параметра R, в результате этого, во-первых, повышается детальность исследований (сгущение сети профилей); во-вторых, снижается стоимость полевых наблюдений за счет повышения коэффициента использования взрыва, т.е. сокращения объема буровзрывных работ.

На начальной стадии внедрения наиболее распространенным направлением площадных наблюдений являлся метод широкого профиля (ШП). Эта методика была опробована в различных нефтегазоносных областях. Существует большое количество вариантов наблюдений ШП. Возбуждение упругих волн при этом осуществлялось на нескольких параллельных линиях с расстоянием между ними 100 м. На одной из этих линий (обычно, центральной) проводится регистрация возбуждаемого поля. Параметры приемной расстановки и регистрирующей аппаратуры, как правило, оставались стандартными, т.е. как и при обычном профилировании МОГТ. Взрывной интервал на линиях возбуждения определяется требуемой кратностью прослеживания отражающих границ. На каждой одиночной линии ОГТ обычно достигается 6-, 12-, 24-, реже 48-кратное перекрытие.

Методики обработки на ЭВМ материалов площадных систем наблюдений включали три основных этапа:

получение временных разрезов вдоль заданных линий на площади;
анализ на предмет достоверности и качества временных разрезов;
определение параметров волн и построение элементов отражающих границ.

При обработке для оценки параметров среды трехмерный поиск сводился к совокупности одно- и двухпараметровых переборов, что снижало технические трудности при обработке.

Получили развитие методы кинематической интерпретации отраженных волн при обработке данных площадной сейсморазведки на основе теории пространственных временных полей Пузырева Н.Н., в которой изучаемые временные поля не связываются с конкретными системами наблюдений. Пузыревым Н.Н. разработаны также методы интерпретации пространственных временных полей, предусматривающие определение эффективных параметров по пространственным временным полям разных типов. На этих методах базируется, в частности, обработка материалов произвольной площадной системы наблюдений (тотальная сейсморазведка), главная особенность которой заключается в свободе выбора на площади исследований взаимного расположения источников и приемников. Общее требование при проведении полевых работ заключается в том, чтобы после отработки площадь была достаточно густо и равномерно покрыта точками симметрии источник-приемник. Каждая фиксированная расстановка приемников может отрабатываться от одного или нескольких источников, расположенных в разных точках. Источники и приемники могут располагаться как на общих, так и отдельных линиях. С помощью интегральных временных полей можно рассчитывать и вводить кинематические поправки, осуществлять переборы по скорости, углам наклонов и азимутам отражений и производить вычисления интегральных эффективных параметров среды (скорость, глубина, угол падения, азимут).

За рубежом в тот период также наибольшее распространение получили площадные системы с закрепленной геометрией положения источников и приемников относительно друг друга. В этих системах приемники находятся на нескольких параллельных линиях, расположенных друг от друга на определенном расстоянии. Линии источников в ходе отработки площади располагаются в направлении, перпендикулярном к ним. Конкретные системы отличаются друг от друга расстояниями между линиями источников и приемников и порядком отработки площади, но общим для них всех является однородное распределение средних точек по площади исследований, в которых источники и приемники располагаются по системе параллельных и ортогональных линий.

В случае сложных наземных условий применяются системы «Фрейм ворк», «Сайз квэа» и «Сайз луп». Первые две применяются для исследования участков при наличии взаимоперпендикулярных дорог, вдоль которых располагаются источники и приемники. При работах по системе «Сайз луп» требование к ортогональности линий расположения источников и приемников не является обязательным. В процессе последующей обработки в трассы вводятся кинематические поправки с учетом расстояния источник-приемник (так же в методе «спалом пайн»), и строят временные разрезы.

Позднее наибольшее распространение из-за высокой технологичности и экономичности (как с точки зрения выполнения полевых работ, так и с точки зрения обработки данных на ЭВМ) получили системы на базе крестовой расстановки. На рис. 16 приведена одна из пространственных систем наблюдений. Она состоит из пяти линий наблюдений. Расстояние между линиями 200 метров. Линии пунктов взрывов располагаются перпендикулярно к линиям приема и находятся на левом фланге системы с выносом 50 м. На каждой линии пунктов взрыва располагаются 24 взрывных скважины. Расстояние между линиями пунктов взрыва – 300 м (150 м). Расстояние между пунктами взрыва – 50 м. База линий пунктов взрыва – 1550 м. Вдоль первой линии ПВ с шагом 50 м производится отстрел первых двенадцати скважин. Затем через 450 м вновь с шагом 50 м отстреливаются следующие 12 скважин. Линии приема располагаются на 5 профилях длиной 2350 м. Расстояние между центрами групп сейсмоприемников – 50 м. Затем происходит перемещение линии ПВ на 300 м (150 м) параллельно первой линии и вновь производится отстрел 24 скважин. Длина профиля и количество линий пунктов взрыва выбираются, исходя из размеров геологического объекта. В результате работы получают полосу общих глубинных точек (ОГТ) с плотностью 25*25 м и 12-(24) кратным накапливанием в каждой точке (3 – по оси X и 4 – по оси Y).

Рис. 16. Пример пространственной системы наблюдения

Большинство известных из мировой практики работ по пространственным системам нашли применение в относительно сложных сейсмогеологических условиях. Поэтому, как правило, применяемые системы являются системами регулярными, имеющими относительно высокую кратность в каждой точке ОГТ на площади, а расстояние между точками обычно 25 или 50 метров. Известны примеры и более густых сеток пространственных наблюдений, но это чаще делается лишь в случае детальных работ (например, при разведке на уголь в Рурском бассейне (ФРГ), где шаг между точками ОГТ доводят до 2.5 м.), либо при использовании сейсморазведки методом ОГТ для контроля за разработкой месторождений углеводородов (например, в штате Луизиана (США), где шаг между точками ОГТ был принят 10 м., что составляло 1/10 интервала между эксплуатационными скважинами). Ведущую роль в обработке материалов пространственной сейсморазведки отводят вопросам трехмерной волновой миграции, что накладывает дополнительные требования на плотность наблюдений, количество точек по пространственным осям и т.д.

Для расчета систем наблюдения обычно используется набор формул, которые позволяют рассчитать количество пунктов возбуждения в линии возбуждения, шаг между линиями возбуждения для получения заданной кратности по осям при других заданных параметрах. Ниже приводится пример такого расчета.

Шаг сети средних точек рассчитывается исходя из требований уверенной корреляции трасс, т.е. времена прихода волн на соседних трассах не должны различаться больше, чем Т/2 или: δX/2 = a ≤ Vср/(4*fmax*sinα), где a – интервал сетки ОГТ; δx – расстояние между ПП; fmax – максимальная частота спектра; Vср – средняя скорость в покрывающей толще, αmax – максимальный угол наклона границ.

При Vср = 3000 м/с, αmax до 300, fmax = 30 Гц, получим:

δx/2 = a ≤ 3000/(4*30*sin300) = 50 м. (сеть 50*50 или 25*50, ∆ПП(δx) – 50м., ∆ПВ(δy) – 100 м.).

Кратность выбирается 12-24-48 (на основании расчета).

Для перехода на кратность 12 или 48 сгущают или разрежают шаг линий взрывов ∆Х.

Максимальное удаление ПП-ПВ выбирается как в линейной сейсмике.
Расстояние между линиями приема выбирается из особенностей регистрирующей аппаратуры.
Для расчета основных соотношений, определяющих кратность перекрытий по осям X и Y, используются формулы Мешбея В.И.

Число источников на линии возбуждения:

my = 2*(W-k)*∆y/δy, где my – число источников на линии возбуждения; W – число линий приема; ny – кратность перекрытия по оси y; k – целое число (k = W-ny); ∆y – шаг линии приема; δy – шаг между ПВ на линии возбуждения.

Различные методики пространственных систем наблюдений

В настоящее время системы наблюдений существенно усложнились и «вручную» практически никто не считает, а применяют специальное программное обеспечение для проектирования 3-мерной сейсморазведки. В России наиболее распространен пакет проектирования MESA компании GMG. Основными критериями при оценке оптимальности системы наблюдений остается равномерность распределения поля кратности по площади, удалений и азимутов в бине и в ряду бинов, соответствие шага сети точек исследования и удалений изучаемым объектам и некоторые другие. [4]

Основными из используемых форм визуализации для анализа системы наблюдения пространственной расстановки являются:

распределение удалений и азимутов в сейсмограммах ОСТ по площади;
распределение кратности по удалениям в сейсмограммах ОСТ по площади;
распределение количества трасс по удалениям;
распределение кратности по количеству бинов;
график распределения азимутов по количеству трасс;
диаграмма распределения количества трасс по азимутам и удалениям;
распределение ближних и дальних удалений;
распределение удалений в параллельных рядах бинов.

С развитием методов интерпретации выявились и недостатки наиболее широко используемых сегодня ортогональных систем в 3D сейсморазведке. Это, в первую очередь, касается существенного изменения спектров удалений по площади. В бинах, расположенных рядом с линиями приема, и в бинах, находящихся между линиями ПП, они разные, поэтому при любых видах динамического анализа (особенно – до суммирования) на картах параметра появляются так называемые «футпринты», т.е. следы системы наблюдения. Поэтому для применения современных видов анализа при интерпретации целесообразно либо сгущать сеть линий приема-возбуждения, либо «уходить» от ортогональных систем наблюдений. Второе более предпочтительно по экономическим и экологическим соображениям.

На сегодня известно большое количество различных систем более оптимальных по сравнению с используемыми. Далее будут рассмотрены наиболее основные из них.

Полная 3D (FULL-FOLD 3D). Полная 3D съемка заключается в том, что пункты возбуждения и приема располагаются на поверхности равномерно по двумерной сетке. Интервал между позициями ПП и ПВ равен шагу между линиями ПП и ПВ. Размер ячейки сети совпадает с размером бина (рис. 17, а, b). Получаемые при этом распределения удалений и азимутов показаны на рис. 17, e-f. Эта система приемлема при наличии большого количества каналов. Все следующие варианты систем полевого сбора данных являются частными случаями полной 3D и выбираются на основе анализа соотношения цена-качество.

Рис. 17. Система наблюдений «полная» 3D: схема расположения ПВ и ПП (a), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (c), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (e), распределение азимутов в бинах (f)

Система «Прокос» (SWATH). Система наблюдений типа «Прокос» использовалась на начальных этапах применения 3D сейсморазведки (рис. 18, а, b). В Советском Союзе эта система называлась «продольно-непродольное профилирование». В этом случае линии источников и приемников располагались параллельно и обычно совпадали. Регистрация ведется не только на линии приема, совпадающей с линией возбуждения, но и на соседних параллельных линиях приема с получением линий точек отражения (ОСТ) между парами линий ПП и ПВ. При этом Хmin имеет значение, близкое к нулю на линии, где проходит возбуждение сигналов, и меняется с интервалом, равным шагу между линиями приемников (рис. 18, с). Получаемое распределение удалений в ОСТ (в бине) достаточно оптимально (рис. 18, d,e). Однако большой шаг выборки по линии кросслайнов приводит к большому количеству «пустых» бинов. Распределение азимутов очень «узкое» (при малом количестве линий приема) и зависит от числа линий приемников в расстановке и интервала между ними (рис. 18, а). В основном применяют позиционирование пунктов возбуждения между пунктами приема. Систему «Прокос» используют, обычно, в тех случаях, когда имеются сложные поверхностные условия или когда необходимо минимизировать затраты на проведение работ.

Технологичность такой системы очевидна, но она достигается за счет неоптимального распределения азимутов и большого шага по оси кросслайн. В случае морской сейсморазведки из-за особенностей буксировки источников и приемников требование сохранения правильной геометрии не соблюдается. Для получения относительно равномерного «ковра» кратности делают увеличенные перекрытия между «прокосами». Описанные выше системы имеют, так называемую, параллельную геометрию.

Рис. 18. Система наблюдений «Прокос» : схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

Ортогональная система. В основе лежит ортогональное расположение линий приемников и источников (рис. 19, а-c). Такая система сбора данных удобна для раскладки и регистрации. Активные линии приемников обеспечивают прямоугольное поле точек отражения вокруг каждого пикета возбуждения, которое накладывается на поле от соседних ПВ с формированием «ковра» кратности. Поле точек отражения от одного ПВ часто имеет более длинную ось в направлении приема. При этом необходимо соблюдать требования по максимальному удалению пункт взрыва – пункт приема. Если удаление в направлении инлайн близко к оптимальному, то на дальних от ПВ линиях оно будет завышено и трассы не будут использованы в обработке. В зависимости от интервала между линиями приема отношение осей поля точек отражения от одного ПВ обычно составляет от 0,6 до 1,0. Очень распространен вариант соотношения осей – 0,85.

Система, как правило, центральная, хотя это не обязательное условие. При работе в районах с большими углами падения отражающих границ могут быть использованы и асимметричные расстановки. Переход с симметричных на несимметричные может быть также полезен в случае недостатка оборудования. Эта технология позволяет получить кондиционный материал с меньшим количеством каналов. Ортогональные системы удобны также тем, что линии приема могут быть разложены с опережением с достижением высокой производительности «отстрела». Параметр X имеет самое малое значение на пересечениях линий ПВ и ПП и увеличивается к центру полигонов, образуемых этими линиями. Распределение удалений в бине достаточно оптимально (в зависимости от числа каналов в расстановке), но ухудшается к центру полигонов, где малые удаления отсутствуют. Удаление ПВ-ПП в параллельных рядах бинов также имеет тенденцию к изменению от периферии к центру полигонов. Это приводит к появлению в окончательных материалах сейсморазведки 3D эффектов, связанных с системой наблюдения при получении данных «в поле» (так называемые «футпринты»).

Распределение азимутов в ортогональных системах наблюдения достаточно однородно, если используются широкоапертурные расстановки приемников. [4]

Рис. 19. Ортогональная система наблюдений: схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

Система «кирпич» (brick). Система наблюдений типа «кирпич» (рис. 20, а, b) была разработана с целью улучшения распределения удалений по сравнению с ортогональными системами. Перемещая группы источников, лежащих в соседних интервалах между линиями приема, на половину расстояния между линиями возбуждения, получается более равномерное распределение удалений в бинах по площади. Необходимо отметить, что квадратная апертура (соотношение осей 1:1) «дает» примерно то же самое распределение удалений для ортогональной и кирпичной систем. Для более «узких» апертур распределение удалений кирпичной схемы превосходит соответствующие характеристики ортогональной схемы. Если рассматривать одинаковые полигоны линий ПВ, ПП, то можно показать, что максимальное минимальное удаление X значительно меньше, чем в ортогональном проекте (рис. 20, c). Xmin в кирпичной схеме зависит от интервала между линиями приема. Эта система позволяет увеличить интервал между линиями приема без такого увеличения параметра X , как в ортогональных системах.

Удаления в параллельных рядах бинов более оптимальны по сравнению с ортогональной съемкой, что дает уменьшение эффекта «футпринт» (рис. 20, е). Система «кирпич» предполагает лучшее распределение азимутов для прямоугольных апертур сбора данных. Эти системы рекомендуется использовать в районах, где возможно свободное перемещение по поверхности (степи, пустыни, тундра).

Коррекция статических поправок остается проблемой для любой регулярной 3-мерной системы, если только это не полная 3D-(FULL-FOLD 3D), так как пункты возбуждения и приема не совмещены.

Система «кирпич» дает прерываемость в сейсмограмме общего пункта приема, так как линии возбуждения расположены по ломаной линии. Это приводит к небольшому эффекту «футпринт» от линии возбуждения.

Существует система «двойной кирпич», когда реализуют «прокос» с использованием четырех линий приема. Тройной кирпич используется с шестью линиями приема и четвертной кирпич – восемь линий приема. Во всех этих системах наблюдения регистрация ведется только с центральной линией возбуждения. При этом получают улучшение распределения удалений по сравнению с ортогональным вариантом.

Традиционно методику «кирпич» применяют для линий возбуждения, хотя по такому принципу могут расставляться и приемники. В районах со сложными поверхностными условиями линии возбуждения могут размещаться на дорогах, а линии приемников – по «кирпичной» схеме. Методика может быть использована и в варианте «кирпич-кирпич», когда и линии ПВ и линии ПП располагаются по «кирпичной» схеме.

Рис. 20. Система наблюдений «кирпич»: схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрггмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

Неортогональные системы. Неортогональное расположение линий возбуждения и приема используется с целью получения распределения удалений, подобных системе «кирпич», но без таких недостатков как поворот на 900, прерывистые линии возбуждения. Особенностью неортогональных систем является расчет расстояния между пикетами возбуждения с тем, чтобы интервал проекций ПВ на линии приема был кратным размеру бина по оси X. Так, для угла наклона линии ПВ в 450 и шаге ПП 60 м. интервал ПВ считается как 60 м./cos45° = 85 м.

В этом случае получаемый размер бина будет сохраняться 30x30 м с положением точек ОСТ в центре бина.

На рис. 21, а дан пример неортогональной системы с углом между линиями ПВ и ПП, равным 450. Линия возбуждения располагается на «полке» между центральными линиями приема (рис. 21, b). На рис. 21,с показано распределение параметра X для данной неортогональной системы. Минимальные удаления связаны с расстоянием между линиями приема и углом наклона линии ПВ. Распределение удалений для 450 варианта достаточно оптимально (рис. 21, d, е). Распределение азимутов также хорошее и зависит от числа линий приема в активной расстановке (рис. 21, f).

Отдельный вариант неортогональной системы заключается в повторении проекции линии ПВ на каждую вторую линию приема. Для этого случая угол между линиями возбуждения и приема составляет 26,560 (arctg 0,5). Расстояние между пунктами возбуждения в этом случае рассчитывается как 60 м./cos 26,560 = 72,1 м.

Распределение параметра X получается несколько хуже по сравнению с вариантом 450 , поскольку большой интервал между линиями, но зато распределение удалений и азимутов улучшено. Это позволяет уменьшить влияние футпринтов.

Рис. 21. Неортогональная система наблюдений, угол между линиями ПП и ПВ 450: схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

«Гибкий» или дробный бин (FLEXI-BIN). В случае использования этой методики линии возбуждения и приема могут располагаться самыми разными способами. Основное требование, которое должно соблюдаться, это чтобы интервал между линиями возбуждения и приема были не кратными интервалу ПВ, ПП. Для примера, на рис. 22 интервал между линиями взрыва (SLI) равен 320 м, интервал между приемными линиями (RLI) – 260 м, шаг точек ПВ, ПП – 60 м. Это приводит к тому, что средние точки отражения образуют правильную сетку внутри каждого бина. В других методах стараются, чтобы все точки попадали в центр бина. В приведенном примере размер бина составляет 30x30 м, интервал средних точек внутри бина – 10 м. При обработке трассы могут быть просуммированы произвольным образом, либо в бине, либо в микробине (10x10 м). Если соотношение сигнал/шум недостаточное, то может быть увеличен размер бина. Распределение параметра X в данной системе подобно тому, как это было в ортогональной системе сбора данных. Каждый бин содержит такое же количество трасс, но с несколько улучшенными распределениями удалений (рис. 22, d, е) и азимутов (рис. 22, f). Главное преимущество этого метода – хорошая коррекция статики из-за неповторяющейся геометрии на соседних пересечениях линий ПВ, ПП. Меньшая база суммирования на этапе обработки также дает возможность выделить детали волнового поля, которые могут быть пропущены при больших базах суммирования. К преимуществам метода относятся более легкое полевое исполнение, хорошая коррекция статических поправок, большие возможности на этапе обработки.

Метод дробного бина предусматривает расположение линий источников и приемников со сдвигом пикетов ПB относительно интервала ПП. Например, сдвиг источника на половину интервала между ПП. В этом случае формируются микробины размером в четверть от стандартного в ортогональной съемке. Реальные примеры использования системы «FLEXI-BIN» показывают улучшение результатов съемки.

Рис. 22. Система наблюдений «гибкий бин»: схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

Система «кнопка» (BUTTON PATCH) . Метод был разработан и запатентован компанией ARCO и активно использовался этой компанией. В этой системе каждая «кнопка» включает в себя фиксированную расстановку приемников, обычно 6x6, 6x8 или 8x8 (рис. 23). Конкретная геометрия «кнопки» в значительной степени определяется возможностями полевого оборудования. Квадратная форма расстановки приемников не является обязательным требованием.

Несколько «кнопок» объединяются в виде шахматной доски для формирования поля точек отражения. После возбуждения на линиях ПВ набор «кнопок» перемещают с перекрытием по отношению к предыдущему положению и снова проводят возбуждение волн. Дублирование точек возбуждения для различных позиций приемной расстановки обеспечивает хорошую коррекцию статических поправок. При этом достигается хорошее распределение точек отражения по площади. Зачастую из-за сложных условий получают неравномерное распределение приемной расстановки и пунктов возбуждения.

Большая канальность регистрирующей аппаратуры необходима здесь для минимизации количества перестановок расстановки приемников. Взрывпункты или вибраторы должны двигаться вместе с каждой новой позицией приемных каналов. Очень важно оптимизировать «в поле» передвижение источников возбуждения. Обычно, если необходимо получение бинов малого размера и невысокой кратности, используют методику «button patch». Эта геометрия системы сбора позволяет получить уменьшенную площадь поля набора кратности и достичь больших удалений ПВ-ПП без необходимости размещения дополнительного оборудования вне запланированной скаттерграммы. Также имеется возможность улучшить работу программ миграции и ДМО за счет увеличения количества трасс с большими удалениями. К недостаткам системы следует отнести значительные эффекты «футпринт» из-за неоднородности позиций пунктов возбуждения.

Наиболее эффективна рассматриваемая система при использовании современных многоканальных регистрирующих комплексов. Высокая латеральная разрешенность достигается при использовании малого шага сети сейсмоприемников. Распределения параметра X (рис. 23, с) весьма хорошее в пределах «кнопки», однако существенно ухудшается вне ее. Для уверенного решения проблемы коррекции статических поправок необходимо тщательно проводить этап планирования. Распределение малых удалений не всегда хорошее, в то же время по дальним удалениям все достаточно оптимально, поскольку точки возбуждения находятся вне расстановок сейсмоприемников (кнопок). Распределение удалений в ряду соседних бинов хорошее и показано на рис. 23, е. Отличие в азимутальных распределениях в бинах по площади связано с «шахматным» расположением расстановок приемников.

Рис. 23. Система наблюдений кнопка : схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

Система «зигзаг» (ZIG-ZAG). Система «зигзаг» (рис. 24) весьма популярна для районов, где нет проблем с труднодоступными участками (степи, пустыни, тундра). Единственная линия возбуждения располагается между смежными парами линий приема в виде зигзага (рис. 24, b). Пункты возбуждения располагаются в расстановке по центру. Для шага ПП, равном 60 м и угле в 450 между линией ПВ и линиями ПП, шаг по линии ПВ составит 85 м (как в неортогональных системах). В случае зеркального зигзага (mirrored zig-zag) каждая вторая линия возбуждения располагается зеркально к предыдущей. Распределение удалений с использованием этой системы получают достаточно хорошее, и оно может быть еще улучшено, если применять расстановку «двойной зигзаг» с привлечением двух групп вибраторов. Для систем «зигзаг», «зеркальный зигзаг», «двойной зигзаг» самое большое X получают в полигонах между линиями ПВ и ПП. Для оценки параметра Xmin следует всегда делать модельные просчеты на этапе проектирования работ. Система рассматриваемого типа часто используется для получения узкоазимутальных данных, когда требуется получить очень хорошее распределение удалений.

Спектры удалений для системы «зигзаг» и «зеркальный зигзаг» характеризуются как хорошие, для «двойного зигзага» – очень хорошие. Соответственно, эффект «футпринт» у «двойного зигзага» значительно меньше, однако для его реализации требуется вдвое больше точек возбуждения.

Одним из основных преимуществ этих систем является высокая технологичность при движении вибраторов по длинным линиям возбуждения без пересечения линий приема. Это резко проявляется, если сравнивать технологичность отработок системы «двойной зигзаг» с использованием двух групп вибраторов и одной из самых оптимальных по характеристикам систем – «двойной кирпич».

Рис. 24. Система «зиг-заг»: схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

Система «мегабин» (MEGA-BIN). Данная система основана на нескольких концепциях:

любая асимметрия между источниками и приемными расстановками;
перераспределение положения источника в расстановке приемников (рис. 25 а, b) уменьшает эту асимметрию.

Эффект «футпринт», типичный для систем с большим шагом между линиями приема, существенно уменьшен.

Соотношение сигнал/шум значительно выше за счет высокой кратности наблюдений, в то время как бины в соседних рядах имеют нулевую кратность (рис. 25, с). «Пустые» бины заполняются путем применения миграции до суммирования в частотно-временной области. Этот блок отличает рассматриваемую методику от более ранних систем типа «Прокос». По геометрии эти методики очень похожи. Интервал между линиями приема в системе «Прокос» не регламентируется, в то же время в «мегабине» интервал линии ПП равен четырем бинам. Распределение Хmin определяется только на линиях «Прокосов» (рис. 25, с). Зато распределение удалений на всех линиях бинов прекрасное (рис. 25, f). Никакой другой метод не дает такое распределение удалений в бине как «мегабин» (рис. 25, е), однако есть и «пустые» бины. Распределение азимутов также хорошее (рис. 25, f). Одним из преимуществ методики является совмещение пунктов возбуждения и приема на одной линии, однако расстояние между линиями значительно меньше, чем в ортогональных системах.

Рис. 25. Система «мегабин»: схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (Ь), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

«Случайная» система (RANDOM). Требование регулярности системы наблюдений в 3D сейсморазведке часто приводит к ухудшению распределений удалений и азимутов в бинах и определяет наличие эффекта «футпринт». Уменьшение соотношения между интервалами линий ПВ, ПП и шагом ∆ПП, ∆ПВ уменьшает эти эффекты. Однако далеко не всегда это рентабельно. Если осуществление плотной съемки невозможно, то применение системы «random» можно рассматривать как путь уменьшения «следа» от системы наблюдения.

Тенденция к получению случайных распределений удалений и азимутов в трехмерной сейсморазведке известна давно, но сдерживалась технологией полевых работ (стремление идти по прямым линиям, использование кратчайших расстояний и т.д.). При снятии ограничений на строгое соблюдение позиционирования пунктов ПВ и ПП мы получим систему «random». При этом источники и приемники располагаются достаточно произвольно вдоль базовых линий. Это позволяет несколько увеличить производительность работ за счет экономии времени на расположении пикетов в труднодоступных местах. Главное же преимущество «случайной» системы – это улучшение распределений азимутов и удалений в бинах. Минимальные и максимальные удаления также изменяются больше, чем в других системах. На рис. 26, а, b показан один из вариантов системы «random». Фактор случайности применяется к каждому пункту возбуждения и приема неортогональной системы с допустимым смещением, равным размеру бина от края проектного бина. Реализация такой системы наиболее приемлема, очевидно, для районов со свободной поверхностью (степь, пустыня, тундра) и с применением современного оборудования.

Рис. 26. «Случайная» система (RANDOM): схема расположения ПВ и ПП (а), увеличенный фрагмент расположения ПВ и ПП (b), распределение ближних удалений Xmin (с), распределение удалений в бинах (d), распределение удалений в параллельных рядах бинов (е), распределение азимутов в бинах (f)

Пример расчета параметров проектируемой системы наблюдений съемки 3D

В современных сейсморазведочных организациях проектирование работ по технологии 3D ведется с помощью специального программного обеспечения. [4]

Проектирование съемки 3D базируется на знании ряда параметров типичного геосейсмического разреза участка работ. Эти параметры обычно могут быть приближенно известны по результатам ранее проведенных работ по технологии 2D. Если достоверные сведения об этих параметрах отсутствуют, то придется ограничиться заданием их некоторых интуитивных оценок рекомендательного характера. К числу таких оценочных параметров и сведений о геосейсмическом разрезе относятся:

кратность съемки 2D хорошего качества;
максимальные глубины залегания целевых геологических границ;
минимальные глубины геологических границ, представляющих разведочный интерес;
максимальные глубины залегания фундамента для изучаемого осадочного комплекса пород;
минимальный горизонтальный размер локальных объектов поисков;
средние и максимальные частоты сейсмических колебаний отраженных волн от основных целевых горизонтов;
интервальная (пластовая) скорость в слое, лежащем на целевом горизонте;
время регистрации отражений от целевого горизонта и от фундамента;
размер площади исследований, подлежащей исследованию с полной проектной кратностью;
рекомендуемая проектная схема расположения линий приемников и источников.

Предположим, что надо создать проект съемки 3D на площади 240 км2. При этом размер участка работ LX вдоль оси ОХ равен 16км, вдоль оси OY – LY = 15 км. Из геологического задания может быть, например, получена следующая информация, известная по ранее выполненным работам. Ранее выполненные съемки по технологии 2D позволили получить хорошее качество полевого материала при использовании кратности 36. Основные целевые горизонты Z, залегают на глубине 2200-2300 м. и имеют наибольшие углы падения до 200. Средняя скорость до целевого горизонта равна 2700 м/с. Ловушками являются небольшие рифы с размером по горизонтали 300 м., для уверенного картирования которых крайне важна хорошая итоговая разрешенность разреза. Пластовая скорость пород, залегающих непосредственно над рифами, равна 4200 м/с. Сейсмическая запись отраженных волн от целевых горизонтов характеризуется видимой частотой 50 Гц, а максимальные частоты спектра этих отраженных волн – 70 Гц. Ожидаемое время регистрации отражений от целевых горизонтов 1,5 с., от фундамента – 2,2-2,3 с. В процессе съемки необходимо предусмотреть возможность уверенного картирования маркирующего горизонта, залегающего на глубинах 450-550 м. Ориентировочные предельные глубины залегания отражающих и дифрагирующих объектов – глубина залегания кристаллического фундамента Zфунд в районе исследований – 3000 м. Полезное время регистрации сейсмических колебаний – 4 с. Для выполнения таких работ имеется возможность использования телеметрической сейсморегистрирующей системы с числом активных каналов до 1200. Для выполнения работ следует использовать широкоугольную расстановку. Рекомендуемая система наблюдений – центральная. Работы выполняются с применением точечного группирования сейсмоприемников в количестве 3 штук на один канал. Полевые работы следует выполнять без выхода за пределы обозначенного контура участка. Проектирование сети съемки будем выполнять методом поэтапного подбора.

Первая оценка кратности проектируемых работ по изложенным выше правилам дает следующий диапазон значений: кратность проектируемой съемки может находиться в диапазоне 18 ≤ Fold3D ≤ 36.

Оценка максимального размера бина дает следующие ограничения:

по размеру объектов поисков:

max (Вх, Ву) ≤ (минимальный размер объекта поисков)/3 ≤ mах(Bх, Ву) ≤ 300/3 = 100м.;

по углам наклонов отражающих границ:

max(Вх,Ву) ≤ V/(4*fвид*sinθ) => max(Вх ,Bу) ≤ 4200/(4*70*sin200 ) = 44м;

по горизонтальной разрешающей способности:

V/(4*fвид) ≤ max (Bx, By) ≤ V/(2*fвид) => 4200/(4*50) < mах (Bx, By ) ≤ 4200/(2*50), или

21 м. ≤ mах (Bx, By) ≤ 42 м.

На основании полученных расчетов принимаем, что бин должен быть квадратным (азимуты падения границ произвольны) и иметь размер В = Вy = 25 м. Этот результат автоматически устанавливает нужные расстояния между пунктами приема и возбуждения: RI = SI = 50 м.

Возьмем в качестве начального приближения при определении параметров системы наблюдения кратность, равную 36 и число возможных для использования каналов 1200.

Следующий расчетный параметр съемки – плотность пунктов возбуждения при кратности 36.

SD = (Fold3D * 106) / (NC*Вx*Вy) = (36 * 106)/(1200*25*25)= 48 ПВ/км2.

Это означает, что для отработки всей площади следует проектировать использование 240*48 = 11520 ПВ. Зная плотность пунктов возбуждения, легко вычислить расстояние между линиями возбуждения:

SL1=(NC*В2)/(Fold3D*SI) = (1200*25*25)/(36*50) = 417 м.

Округляем найденное значение до 400 м. Эта величина принимается за проектное расстояние между линиями возбуждения. Будем учитывать, что величина размера любой единичной клетки должна быть такой, чтобы сохранялась возможность изучения самого верхнего опорного отражающего горизонта. Оценим максимальное значение минимального выноса Xmin, выполним такой расчет: Xmin ≤ (1,0 – 1,2)*(450 – 550) = (450 – 605).

Выберем для Xmin величину 500 м. из этого интервала и решим уравнение:

((SLI - 0.5*SI)2 +(RLI – 0,5*RI)2)1/2 = Xmin относительно RLI: ((400+25)2+ (RLI+25)2)1/2 = 500.

Из полученного уравнения следует, что величина RLI должно составлять 330 м. Округлим это значение до ближайшего числа, кратного шагу ПВ. В итоге примем, что в качестве расстояния между линиями приема RLI следует взять величину, равную 300 м.

Приведенные расчеты свидетельствуют, что использование полученных величин расстояний между линиями приемников и источников в расстановке действительно позволит при съемке вполне уверенно картировать маркирующий горизонт, залегающий на глубинах 450-550 м.

На основе полученных данных об интервалах расположения линий приемников и источников, варьируя число линий приема и общее количество активных каналов, можно предложить несколько вариантов построения приемной группы сейсмоприемников (рис. 27). При расчете параметров предполагалось, что расстояния между приемными и взрывными линиями определены и равны 300 и 400 м. соответственно. Пригодность варианта оценивается по значениям аспекта, максимального офсета (Хmax), который тесно связан с глубиной исследования и кратности в направлении линий приема, которая оценивается по формуле Fx=(Nx/2)*(RI/SLI) и должна быть целой величиной.

Рис. 27. Возможные варианты внутренней структуры приемной группы (блока) приемников (во всех вариантах предполагается размер клетки 400 м. на 300 м. и максимальное число активных каналов в приемной группе, равное 1200)

Для принятия окончательного решения о размере группы сейсмоприемников остается проверить выполнимость условия о недопустимости для каждого из оставшихся для рассмотрения вариантов заметного превышения величины максимального удаления Xmax. В соответствии с расчетами по этой формуле величина Xmax не должна выходить заметным образом за пределы:

(0,75-0,85)*3000 м. ≤ Xmax ≤ (1,0-1,2)*3000 м.,

или 2250 м. ≤ Xmax ≤ 3600 м.

Анализируемому условию по величине Xmax удовлетворяют только варианты 1-6.

По величине кратности вдоль линий приема подходят варианты 2,3,6,7. По аспекту – варианты 1-5.

Таким образом, из предложенных 8 вариантов сейсмических расстановок некоторые (варианты 1,4-8) не удовлетворяют поставленным условиям задания либо по малости величины характеристического отношения А ≤ 0.5, либо по ожидаемой кратности по линиям приема. По этим причинам они должны быть исключены из рассмотрения. Таким образом, подходящими вариантами являются те, которые выделены на рисунке жирным шрифтом. Учитывая эти названные факторы, а также то, что наиболее разумным будет принять к исполнению тот вариант, в котором группа сейсмоприемников занимает наибольшую площадь, выберем в качестве основного вариант 3. Основные параметры этого варианта:

двенадцать приемных линий, содержащих по 96 сейсмических каналов каждая;
размеры группы сейсмоприемников будут при этом – Lx = 96*50 = 4800 м.,

Ly = 12*300=3600 м;

общее число каналов – 1152; характеристическое отношение А = 3600/4800 = 0,75;
площадь группы – 17,28 км2.

Для окончательного принятия решения по проекту необходимо в полученном варианте выбрать способ набора кратности в направлении линий источников. Если принять, что кратность в этом направлении набирается путем перекрытия половины числа линий приема, то кратность Foldy равна 6. При этом каждый шаблон будет отрабатываться с использованием числа пунктов возбуждения: my = (Ly/2)/SI = (3600/2)/50 = 36 ПВ. Эти ПВ в пределах профиля возбуждения должны располагаться равномерно с шагом SI = 50 м. и занимать отрезок 1800 м. Интервал размещения пунктов возбуждения удобнее выбрать в средней части шаблона. Это обеспечивает уменьшение максимальных удалений и выравнивает распределения азимутов.

Кратность в направлении линий приема Foldx имеет такое значение (96/2)*(50/400)=6. Общая кратность на участке исследований Fold3D=Foldx*Foldy = 36. При выбранной кратности 36 и количестве активных каналов 1152 плотность ПВ на квадратный километр: SD = (36*106)/(1152*25*25) = 50 ПВ/км2. Следовательно, общее число ПВ на площади исследований должно быть: NПВ = 240*50 = 12000 ПВ. Очевидно, что выбранные параметры методики работ достаточно хорошо согласуются с исходными требованиями задания. Поэтому эти параметры съемки следует принять как окончательные.

Остается уточнить размеры зоны миграции, участков набора кратности и порядок перемещения группы сейсмоприемников по площади изучаемого объекта.

Для расчета размер зон набора кратности в направлении in-line и cross-line необходимо применение фланговой системы наблюдений по каждому направлению. Поскольку ранее была выбрана центральная система наблюдений и исключалось использование профилей за пределами контура работ, то в целях уменьшения размеров зон набора кратности возникает необходимость размещения дополнительных пунктов возбуждения. Минимальные размеры зон набора кратности в этом случае могут быть вычислены по следующим формулам:

ax = (((Foldx)/2) – 0,5)*SLI=(((6/2) – 0,5))*400 = 1000 м;

ау = (((Foldy)/2) – 0,5)*RLI = (((6/2) – 0,5))*300 = 750 м.

Схема набора кратности по направлению линий приема колебаний при наличии дополнительных пунктов возбуждения в начале профиля не имеет отличий от аналогичных схем набора кратности для профильных работ по технологии 2D.

Схема набора кратности в направлении линий возбуждения из-за фиксированной канальности приемной расстановки в этом направлении имеет ряд особенностей. Вдоль оси OY набор полной кратности, равной шести, будет осуществляться (при наличии дополнительных пунктов возбуждения) на разных линиях периодически при использовании различных удалений «источник – приемник» (рис. 28).

Рис. 28. Схема, поясняющая возможный процесс набора кратности в пределах первой полосы наблюдений в направлении линий возбуждения

Для оценки размеров зоны миграции выполним расчеты по следующим формулам:

В соответствии с изложенным выше, размер зоны миграции по обоим направлениям следует принять равным наибольшему значению из трех найденных параметров: Rмигр = Rдифр = 1740 м. Округляя это значение до величин, кратных расстояниям между соответствующими линиями, получим окончательно: размер зоны миграции в направлении оси ОХ следует принять (Rмигр)y = 1800 м., в направлении оси OY = (Rмигр)y = 1750 м. Если найденные размеры дополнительной зоны миграции представляются неприемлемыми (значительными), то, при некотором снижении качества результатов миграции, вынужденно можно пойти на принятие минимального размера зоны миграции. Для такого выбора размера зоны миграции необходимо использовать ранее вычисленные размеры зон набора кратности в направлении in-line и cross-line: ax = 1000 м., ау = 750 м. По этой методике размер зоны миграции по обоим направлениям следует принять соответственно:

Округляя полученные значение до величин, кратных расстояниям между соответствующими линиями, получим окончательно: по данной методике минимальные размеры зон миграции в направлении оси ОХ следует принять: (Rмигр)x = 1200 м, в направлении оси OY – (Rмигр )y = 900 м. На указанные величины необходимо увеличить заданную площадь исследований путем окаймления ее коридором указанной ширины. После выполнения процедур миграции это гарантирует получение во всей заданной площади исследований надежной информации о сейсмическом разрезе среды. Если отсутствует возможность (по экономическим или другим причинам) увеличить площадь исследований на указанные выше величины, то следует быть готовым к тому, что размер области построения полноценного «куба сейсмических данных» после обработки будет сокращен на указанные размеры.

Рассмотрим изображение полученной расстановки (темплета) на графике, показанном на рис.29. При этом обращаем внимание, что каждая приемная линия «обслуживает» полосу площади работ шириной 300 м, которая располагается по обе стороны от нее. По этой причине размер установки от «южной» линии приема до «северной» линии приема на рисунке показан равным 3450 м.

Рис.29. Схематическое изображение одной расстановки (темплета) источников и приемников на площади работ по рассчитанной центральной системе наблюдений с 12 линиями приема. Прямоугольник серого цвета показывает область средних точек в пределах расстановки. Размерность осей координат – метры

Все существующие системы проектирования работ 3D позволяют рассчитывать еще целый ряд характеристик (атрибутов) выбранной системы наблюдений, которые здесь не приводятся.

Параметры системы наблюдения можно определить в окне статистики съемки системы Mesa (рис. 30)

Рис. 30. Вид панели системы планирования сейсмических работ Mesa, где показаны основные статистические параметры спроектированной нами системы наблюдений

Для оценки объемов предполагаемых сейсморазведочных работ приведем сводные показатели проекта:

число шаблонов в съемке: 232;
число профилей, подлежащих разбивке на участке: 92;
число отрабатываемых сейсмических профилей: 51;
общий объем сейсмических профилей, подлежащих отработке: 51*16 = 816 км;
количество профилей возбуждения: 41;
общая длина профилей возбуждения: 41*15 = 615 км;
количество сейсмоприемников: 3*(1152 + 0.5*1152) = 5184 (округляем до 5200 штук);
количество сейсмоприемников в случае группирования по 12:

12*(1152 + 0.5* 1152) = 20736 (округляем до 21000 штук);

количество пунктов возбуждения: 12300;
потребное количество линейного телеметрического кабеля: 1,5*(4800*12) = 86400 м=86,4 км:
потребное количество одноканальных полевых модулей: 1,5*(12 * 96) = 1728 шт.;
потребное количество линейного телеметрического кабеля при сохранении половины (шести) линий в полосе: 16*6 = 96 км.
потребное количество одноканальных полевых модулей при сохранении шести линий в полосе: 6*16000/50=2180 шт.
Зная общее количество пунктов возбуждения (12300), можно подсчитать общее число сейсмических трасс, подлежащих регистрации: 12300 * 1152=14169600. При длительности записи в 4 с и шаге квантования 2 мс легко определяется общее число сейсмических слов (отсчетов). В случае использования станции с 4 байтовым форматом слова это позволит оценить общий ожидаемый объем информации: 14169600 * (4 /0.002) * 4 =113356800000 байт= 112 Гб.

Для сравнения можно сказать, что для выполнения на этой же площади детальных профильных pa6oт 2D по сети профилей в масштабе 1:50000 с плотностью даже 2 км профилей на 1 км2 площади потребует (при сопоставимой плотности 20 точек ОСТ на 1 км профиля) использования почти такого же (9600) общего количества ПВ. Это обстоятельство почти уравнивает стоимость этих двух видов работ. Геологическая эффективность же результатов работ по технологии 3D, как уже это общепризнанно во всем мире, несравненно выше эффективности результатов работ 2D. Вот почему в практике геологоразведочных работ сейсморазведка 3D используется во все возрастающих объемах на разных стадиях, в том числе и на поисковой стадии. Это особенно эффективно, если при этом используются бины достаточно крупных размеров: (50*100) м, (50*150) м и др.

Заключение

В ходе данного курсового проекта были получены навыки расчета оптимальных параметров систем наблюдений МОГТ-2Д, необходимых для подавления волн-помех. Таким образом, был изучен один из основных методов сейсморазведки – МОГТ, построены вертикальный сейсмический профиль и функция запаздывания. Оптимальной системой наблюдения является система с параметрами, приведенными в табл.

N	12
K	48
∆x*	80
xmin*	80
xmax*	3840
B	160
H*	3760

Также наиболее детально рассмотрены методики пространственных систем наблюдений в сейсморазведке 3D и методология определения их параметров. Хотелось бы отметить, что для выполнения на этой же площади (площади, рассмотренной в примере расчета параметров проектируемой системы наблюдений съемки 3D) детальных профильных pa6oт 2D по сети профилей в масштабе 1:50000 с плотностью даже 2 км профилей на 1 км2 площади потребует (при сопоставимой плотности 20 точек ОСТ на 1 км профиля) использования почти такого же (9600) общего количества ПВ. Это обстоятельство почти уравнивает стоимость этих двух видов работ. Геологическая эффективность же результатов работ по технологии 3D, как уже это общепризнанно во всем мире, несравненно выше эффективности результатов работ 2D. Вот почему в практике геологоразведочных работ сейсморазведка 3D используется во все возрастающих объемах на разных стадиях, в том числе и на поисковой стадии. Это особенно эффективно, если при этом используются бины достаточно крупных размеров: (50*100) м, (50*150) м и др.

Cписок литературы

Резяпов Г.И. Сейсморазведка: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 309 с.
Гайнанов В.Г. Сейсморазведка: Учебное пособие. – М.: МГУ, 2006. – 149 с.
Гурвич И. И., Боганник Г.Н. Сейсморазведка, Тверь: издательство АИС, 2006. – 744с.
Урупов А.К. Основы трехмерной сейсморазведки: Учебное пособие для вузов. – М.: Нефть и Газ, 2004. – 504 с.
Кузнецов В.И. Элементы объемной (3D) сейсморазведки: Учебное пособие для студентов вузов. Тюмень: Издательство «Тюмень», 2004. – 272 с.

1. Роль и функции трудового права
2. Запор
3. а ~ Монтекатини ~ Флоренция Сиена ~ Рим Неаполь-Помпеи ~ Ватикан ~ Тиволи ~ Сан ~ Марино ~ Римини
4. Види схем Таблиця 1
5. Частное и публичное право
6. Дед Мороз против никотина и алкоголя
7. ..Вижду в гробех лежащую по образу Божию созданную нашу красоту безобразну бесславну не имущую вида
8. На тему- Определение расчетных и нормативных сопротивлений и модули упругости Вариант 11
9. Доклад Студентки 3 курса1 группы
10. Классы- копирование и присваивание
11. а Испытанием или опытом называется осуществление какогонибудь определенного комплекса условий котор
12. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ популяризация борьбы самбо; выявление сильнейших спортсменов; выполнение разр
13. На его долю приходится десятая часть зерна производимого в Российской Федерации.html
14. Способы подготовки и очистки газов
15. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора психологічних наук
16. Проблеми соціальної диференціації населення в Україні та в світі
17. это такое усложнение условий жизни и деятельности которое приобрело для личности группы особую значимость
18. тема органов государственной власти Российской Федерации УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ Конституционно правово
19. философия Что есть философия
20. Доклад- О половых легендах, вымысле и реальности

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе