Применение сейсморазведки при изучении геологического строения Южно-Котельниковской площади

В методе ОГТ в каждой точке наблюдения на профиле необходимо получить несколько записей при симметричном разносе приемника и источника относительно этой точки. Число таких позиций определяет кратность перекрытия и эффективность дальнейшей обработки получаемых сейсмических данных. Наблюдения ведут следующим образом. Точки наблюдения располагают по линейному профилю с шагом Δx, равным шагу приемной установки. При каждой позиции приемной расстановки пункт возбуждения располагают в одной из точек профиля около первого приемника — фланговая расстановка без выноса или на расстоянии, кратном шагу наблюдения, — фланговая расстановка с выносом. После возбуждения и регистрации упругих волн всю расстановку источник — приемник перемещают на один шаг вдоль профиля. Таким образом, источник и приемники последовательно располагаются на всех точках наблюдения x1, x2,…….., xn вдоль профиля. В каждой точке наблюдения при соответствующем положении измерительной установки в свое время окажется и источник[2,4].

Рисунок 4 Система наблюдений в МОГТ

При проведении работ по методу преломленных волн используют системы наблюдений, обеспечивающие надежное распознавание волн и их прослеживание по всей исследуемой площади, что достигается при наблюдениях по системе встречных или нагоняющих годографов. При получении встречных годографов в каждой позиции приемной расстановки возбуждение проводят с правого и левого флангов, и затем всю измерительную установку перемещают по профилю с некоторым шагом. При получении нагоняющих годографов возбуждение проводят только с одного фланга, после чего измерительную установку также перемещают вдоль профиля.

2.2.2 Вертикальное сейсмическое профилирование

Наиболее широкое применение в ВСП нашли системы с перемещающимися сейсмоприемниками при фиксированном положении одного или нескольких пунктов возбуждения. В условиях сложных волновых полей, а также при решении некоторых специальных задач применяются системы с перемещающимися источниками при фиксированных глубинах сейсмоприемников (такие системы мы называем уровенными, поскольку они позволяют проследить волны по горизонтальному профилю на заданной глубине наблюдений). Применяются также системы с комбинированием наблюдений по вертикальным, уровенным и наземным профилям. Такие комбинированные системы нашли широкое применение при изучении околоскважинного пространства.

При ВСП, как и при наземных наблюдениях, под продольным вертикальным профилем понимается профиль, отработанный из ПВ, расположенного на линии профиля (у устья скважины, / = 0). Под непродольным профилем понимается профиль, отработанный из пункта взрыва, смещенного с линии профиля. Системы наблюдений, применяемые при ВСП, могут быть линейными (одномерными), плоскими (двумерными) и пространственными (трехмерными).

Линейная система представляет собой вертикальный профиль, продольный или непродольный, отработанный из одного пункта взрыва.

Плоская система состоит из вертикального профиля, отработанного из серии пунктов взрыва, расположенных на земной поверхности вдоль линии, проходящей через устье скважины (профиль взрывов), а расстояние между ПВ обеспечивает корреляционное прослеживание волн, возбуждаемых из соседних ПВ, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях на различных уровнях.

Пространственная система состоит из вертикального профиля или отдельных его интервалов, отработанных из серии ПВ, расположенных в различных азимутах по отношению к устью скважины, в том числе по профилю, не проходящему через устье скважины.

2.2.3 Сейсморазведочные работы по методике 3Д

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.

В сейсморазведке 3D применяют, в основном, площадные системы наблюдений. При наличии глубоких скважин используют пространственные системы. Рассмотрим виды систем наблюдений, применяемых в 3D сейсморазведке. Все системы целесообразно подразделить на 2 типа. Первый тип — малоканальные системы с числом ПП в их расстановке РПП от 12 до 120. Такие системы обычно реализуют с помощью малоканальных сейсмостанций, имеющих канальность, кратную 12 A2, 24, 48, 96, 120). К станциям с канальностью от 12 до 120 относятся цифровые сейсмостанций первого поколения: Прогресс-1,-2-3, Прогресс-96, DFS-1Y и компьютеризованные станции BiSon(SPECTRA-24), Диоген-24, ЭХО-2, ЭХО-3, Лакколит-24 и др.

Второй тип представляют многоканальные системы. Эти системы реализуются с помощью многоканальных компьютеризованных станций, имеющих сотни и тысячи каналов. К таким станциям относятся: Прогресс-Л D80 канала), ТСМ-24 A024 канала), I/O-2 и I/O-2000 (8064 каналов), SN-388 (до 38400 каналов), G-DA5P-4 (8064 канала), I/0-Imig (неограниченное число каналов с 3-х компонентной регистрацией) и др[1,2,4].

Из малоканальных систем наиболее известны системы широкого профиля, крестовых наблюдений и слалом-профиля. На рис. 2.5 показаны примеры таких систем в виде полосы наблюдений (ПН) (слева) и простейшего блока наблюдений (БН) (справа). Пунктиром обозначены линии расположения пунктов возбуждения ЛВ, сплошной линией — линии расположения пункта приема (ЛП), а штрих-пунктиром контуры области расположения срединной точки (СТ).

Рисунок 5 Пример полосы наблюдений (I) и блока наблюдений (II) используемых при отработке малоканальных площадных систем наблюдений: а) широкого профиля б) крестового профиля в) слалом-профиля

В современной сейсморазведке 3D, оснащённой компьютеризированными станциями, применяют, главным образом, многоканальные системы. К их числу относятся ортогональные, кирпичные, кнопочные, зигзагообразные, параллельные, радиально-кольцевые, концентрические кольцевые и другие системы. Наибольшее применение имеют ортогональные (на суше) и параллельные (на акваториях) системы. При изучении околоскважинного пространства применяют, главным образом, радиально-кольцевые системы.

Рисунок 6 Ортогональная площадная система наблюдений и соответствующая ей область срединной точки.

Рисунок 7 Схема ячейки ортогональной площадной системы наблюдений

1-ЛП; 2-ЛВ; 3-один из бинов; 4-центральный бин; 5-супербин, состоящий из 9 бинов; 6-наибольший минимальный вынос ВПmaximum

2.3 Сейсморазведочная аппаратура используемая при взрывных методах возбуждения упругих колебаний

Для возбуждения колебаний применяется взрывы зарядов тротила в неглубоких скважинах, а также длительное (вибрационное) или короткое (иипульсное) ударное воздействие на горные породы. Взрывные источники характеризуются наибольшей мощностью и компактностью, при этом требуют дорогостоящих подготовительных и ликвидационных работ, а также наносят большой урон окружающей среде [1].

В настоящее время для проведения сейсморазведочных работ применяется следующая аппаратура:

Рисунок 8  2х24 канальная станция «Лакколит Х-М2»

Станция предназначена для производства сейсморазведочных работ методами преломленных и отраженных волн при проведении геолого-геофизических исследований.

Станция состоит из двух блоков «Лакколит» 24-М2. Управление блоками производится с помощью ноутбука или специализированного блока управления. Каждый блок обеспечивает получение данных с 24-х сейсмических каналов и их предварительную обработку. Разработчик сейсмостанции «Лакколит Х-М2» ООО «Логис» г. Раменское, Московская обл.

Рисунок 9  48 канальная станция «SGD-SEL»

Станция инженерная сейсмическая SGD-SEL предназначена для предварительного усиления, аналого-цифрового преобразования и записи зарегистрированной информации в энергонезависимом запоминающем устройстве регистратора, а также для отображения зарегистрированной сейсмической информации на экране встроенного графического дисплея. Станция предназначена для работы методами преломленных и отраженных волн с применением электромагнитного импульсного источника «Геотон-6» или с использованием источников колебаний типа «кувалда», «падающий груз». Разработка и производство станции SGD-SEL НПК «СибГеофизПрибор» г. Новосибирск.

Рисунок 9   Телеметрическая станция «SGD-SET»

Сейсмостанция «SGD-SET» предназначена для проведения сейсмических исследований, в том числе методами преломленных и отраженных волн, методом общей глубинной точки, для работ в составе систем сейсмического мониторинга техногенных объектов и т.п. с применением электромагнитного импульсного источника «Геотон-6» или с использованием источников колебаний типа «кувалда», «падающий груз». Разработка и производство станции SGD-SET НПК «СибГеофизПрибор» г. Новосибирск.

Косы (телеметрический кабель). К ним подключаются группы  сейсмоприёмников, через них передаётся вся связь по профилю. На одну косу подключается 6 каналов (6 групп) [1].

Рисунок 10 Полевая сейсмокоса

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

3.1 Сейсморазведочные работы проводимые на данной территории

              3.1.1 Полевые сейсморазведочные работы по методике 2Д

Модификация МОГТ – продольное профилирование.

Система наблюдений – центральная: 528 и 400 каналов с выносом ПВ на 60 м.

Тип волн, используемых для изучения среды – Р (продольные).

Степень перекрытия – 132 и 100 кратная.

Максимальное расстояние взрыв-прибор – 4005 м и 3045 м.

Расстояние между каналами – 15 м.

Количество сейсмоприемников на канал - 1 шт. DSU3.

Взрывной интервал – 30 м.

Тип источника – взрывной:

- 3 скв. на ПВ на базе 30 м (57%);

- 1 скв. на ПВ (43%).

Масса заряда: при группировании из 3 скважин – 3.6 кг на 1 ф.н.; при взрывах в одиночных скважинах – 1.2 кг на 1 ф.н.

Средняя глубина погружения заряда – 18 м.

Аппаратура и оборудование – телеметрическая система регистрации 428XL, секции телеметрического кабеля шестиканальные длиной 180 м.

Параметры записи: дискретность – 2 мс, длина – 5 и 6 с, усиление – 24 и 12 дб.

Ежедневный контроль технического состояния аппаратуры и оборудования при проведении полевых работ осуществлялся с помощью нижеследующих тестовых записей: взаимные влияния, шумы, сопротивления сейсмических каналов, сопротивление утечки, импульсный тест.

Для координатной привязки пунктов возбуждения использовалась спутниковая навигационная система «Trimble». Точность определения координат согласно паспортным данным ±1 м.

Энергообеспечение телеметрического комплекса обеспечивал дизель-генератор и комплект аккумуляторов, при этом минимальное допустимое напряжение на аккумуляторе не менее 11 V.

С целью выбора оптимальных условий возбуждения упругих колебаний на характерных участках рельефа и в случае ухудшения сейсмического материала проводились вспомогательные исследования. Для этого на каждой выбранной точке бурилось 6 скважин глубиной 15, 17, 19, 21, 23, 25 м, в которых производились возбуждения сейсмического сигнала.

Источник возбуждения колебаний - взрывы тротиловых зарядов (ТП-200, ТП-400) массой 1.2 кг на одно физическое наблюдение, средства взрывания - ЭДС.

Увеличение кратности прослеживания сейсмического сигнала, веса заряда взрывчатого вещества до
2.4 - 3.6 кг и применение группирования взрывных скважин на пункте возбуждения позволило повысить информативность сейсмических материалов и улучшить прослеживаемость сейсмических горизонтов.

3.1.2 Скважинные сейсмические исследования

Скважинные сейсмические исследования проводились по методике продольного (ВСП) и непродольного вертикального сейсмического профилирования (НВСП) из нескольких пунктов возбуждения, расположенных, исходя из конкретной геологической задачи, по различным азимутам и на разных расстояниях от устья скважины (табл.1).

Возбуждение упругих сейсмических колебаний осуществлялось в обсаженных скважинах с применением заряда прессованного тротила (ТП) весом 0.4 кг и зарядов сейсмических 3С-40 весом 0.36 кг. Глубина погружения заряда изменялась в пределах
14-20 м. Количество взрывных скважин на пикете 1-2. Контроль условий возбуждения проводился с помощью специального сейсмического датчика (контрольный прибор), который помещался в специально пробуренную скважину, расположенную на расстоянии 60-100 м от устья исследуемой скважины на глубину 50-60 м.

Регистрация упругих колебаний осуществлялась многомодульным цифровым комплексом АЦМ-ВСП-3-48М, включающим в себя трехточечный трехкомпонентный (X, Y, Z–датчики) скважинный зонд с управляемым механическим прижимом и блок наземной аппаратуры. Скважинные приборы перемещались вдоль ствола скважины в направлении снизу вверх. Расстояние между скважинными модулями 20 м, шаг по стволу скважины –
10 и 20 м. Длина сейсмической записи – 5 с. Шаг дискретизации – 1 мс.