Астронет > Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1

Астронет: Геологический факультет МГУ Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1
http://variable-stars.ru/db/msg/1173309/page45.html

Геофизические методы исследования земной коры

12.2.2. Определение скоростей упругих волн в многослойных толщах над выявленными отражающими и преломляющими границами.

Для решения обратных задач МОВ и МПВ прежде всего необходимо определить средние скорости в покрывающей выявленные границы толще.

1. Определение средних скоростей по сейсмическому каротажу скважин. Самым точным методом определения средних скоростей в покрывающей толще являются сейсмические исследования в скважинах (сейсмокаротаж) скважин. При сейсмокаротаже на поверхности вблизи скважины с помощью ударов или взрывов возбуждают упругие колебания, а с помощью сейсмоприемников, помещаемых на разной глубине в скважине, определяют первые вступления прямой (или проходящей) волны. Далее строят вертикальный годограф (по вертикальной оси откладывается глубина, по горизонтальной - время вступления волны) и график пластовых или интервальных скоростей (рис. 4.15). По годографу определяют пластовые скорости $({V}_{пл}) = \Delta H/\Delta t$ , а по усредненному годографу для всей покрывающей толщи - средние:

$V_{ср} = \sum {V}_{плi}\Delta t_{i} /\sum \Delta {t}_{i} \approx H/t ,$

где $i$ - номер пласта. Суммирование ведется по всем пластам в пределах всей толщи мощностью $Н$ .

Рис. 4.15. Сводные результаты сейсмических исследований в скважине: 1 - вертикальный годограф; 2 - график пластовых скоростей; 3 и 4 - графики зависимостей средней скорости от глубины и времени

2. Определение эффективных скоростей в методе отраженных волн. Как отмечалось в 10.3.2, по годографам МОВ можно определить ${V}_{эф}$ в покрывающей толще разными способами, в том числе способом постоянной разности (рис. 4.4). Расчеты и практика сейсморазведки показывают, что ${V}_{эф}$ по данным МОВ и ${V}_{ср}$ по данным ГИС отличаются ( ${V}_{эф }\geq {V}_{ср}$ ). Расхождения эти зависят от различий скоростей в пластах, слагающих толщу. Если пластовые скорости в толще различаются не более, чем в два раза, то ${V}_{эф}$ превышает ${V}_{ср}$ не более, чем на 3 %, а если отличия трехкратные, то ${V}_{эф}$ превышает ${V}_{ср}$ на 6 %. Эффективные скорости, определенные по данным интерпретации годографов МОГТ ( ${V}_{огт}$ ), ближе к ${V}_{ср}$ . В ходе цифровой обработки МОВ - МОГТ с помощью специальных процедур скоростного анализа выявляются достаточно достоверные значения ${V}_{огт}$ , а главное, устанавливаются закономерности их изменения по глубине и латерали.

Сейсморазведка является самым точным геофизическим методом, и все погрешности дальнейшей интерпретации зависят от точности определения ${V}_{ср}$ . Самые достоверные данные дают сейсмические исследования в скважинах. Сочетая их с анализом результатов цифровой обработки МОГТ, можно ошибки в определении скоростей, а значит, и других параметров ( $H, \varphi$ ) сделать равными порядка 1 %.

3. Определение скоростей в методах преломленных и рефрагированных волн. Как показывает практика сейсморазведки, определение скоростей упругих волн в перекрывающей толще в методах преломленных (МПВ) и рефрагированных волн (МПВ) менее точно, чем в МОВ. Поэтому для их интерпретации используются ${V}_{ср}$ (по ГИС) или ${V}_{эф}$ (по МОВ). Однако приближенно с точностью порядка 5 % эту скорость можно рассчитать и по данным МПВ (см. 10.3.2). Существуют разные способы их определения как в МПВ, так и МРВ. Выше (см. 10.3.3) показано, как по годографу рефрагированных волн строится скоростной разрез.

В МПВ различными приемами определяется граничная скорость ( ${V}_{г}$ ) распространения головной преломленной волны в подстилающей высокоскоростной толще ( ${V}_{2 }\approx {V}_{г}$ ). Один из них (способ разностного годографа) рассмотрен в 10.3.3 (см. рис. 4.8).

12.2.3. Определение геометрии разреза.

Для определения геометрии разреза - глубин залегания отражающих и преломляющих границ ( $Н$ ) и углов их наклона ( $\varphi$ ) - используются приемы решения обратных задач на основе анализа выражений $t(x)$ , полученных в ходе решения прямых задач (см. 10.3). Наиболее типичные ручные приемы интерпретации годографов МОВ и МПВ способом средних скоростей приведены выше (10.3.2 и 10.3.3). При интерпретации годографов и временных разрезов с помощью ЭВМ в основном применяется метод нулевого времени ( $t_{0}$ ). Для горизонтально слоистых толщ ( $\varphi \lt 3^\circ$ ) в кинематическом плане границы считаются плоскими и особых проблем при построении отражающих или преломляющих границ нет. Поэтому, определив $Н$ и $\varphi$ всех выявленных горизонтов, можно построить сейсмический разрез (рис. 4.16). Для этого на разрезе строятся отражающие площадки, а по ним проводятся условные и опорные горизонты. Опорными называются такие, которые хорошо прослеживаются по профилю всеми годографами и на всем временном разрезе, а также привязаны к геологическим горизонтам.

Рис. 4.16. Сейсмический разрез по данным МОВ: 1 - отражающие площадки; 2, 3 - опорный и условный горизонты

При углах $\varphi$ , больших 3 - 5 $^\circ$ , нужны дополнительные расчеты углов наклона слоев. На временных разрезах отражающие площадки оказываются смещенными от своего истинного положения тем дальше, чем больше $\varphi$ . Это явление называется сейсмическим сносом.

Разработаны различные приемы учета и исправления ошибок за счет сейсмического сноса. Одним из них является миграционное преобразование, которое сводится к перемещению отражающих площадок в их истинное положение на разрезе. Для выполнения процедуры миграции необходимо иметь сведения о распределении ${V}_{ср}$ . Далее строятся эхо-глубины, касательные к которым и аппроксимируются искомыми границами. Простейшим миграционным приемом ручной интерпретации МОВ является построение отражающей границы способом эллипсов (рис. 4.5, в). В настоящее время миграционные процедуры включены в приемы цифровой обработки информации и учитываются при построении временных разрезов и разрезов МОГТ.

Рассмотренные выше простые физико-геологические модели (ФГМ) сейсмических сред относятся к классу изотропных одномерных (их обозначают 1D), примером которых является горизонтально слоистая среда, и двумерных (2D), например, наклонно слоистые среды. В сейсморазведке приходится иметь дело с трехмерными моделями (3D), например, соляные купола, рифовые массивы, рудные залежи. Интерпретация подобных, как и анизотропных моделей сред значительно сложнее и выполняется с помощью ЭВМ.

12.2.4. Геологическое истолкование данных сейсморазведки.

Ответственным этапом интерпретации сейсмических (временных и глубинных) разрезов, полученных в результате количественной интерпретации годографов и временных разрезов, является их геологическое истолкование. Оно должно основываться на логической увязке всех сейсмических и геолого-геофизических данных и направлено прежде всего на построение сейсмогеологических разрезов по всем профилям наблюдений, взаимоувязанных и непротиворечивых.

Конечные результаты сейсморазведки всегда вероятностные, ибо обратная задача геофизики неоднозначна. Однако в сейсморазведке неоднозначность значительно меньше, а результаты точнее по сравнению с другими геофизическими методами. Вместе с тем для получения высоких точностей необходим исследовательский, творческий подход для каждого района работ. В зависимости от задач, поставленных перед сейсморазведкой, подходы к геологическому истолкованию отличаются. Поскольку сейсморазведка и ее основной метод структурной геофизики - МОВ (МОГТ) направлены на поиски и разведку нефти и газа на глубинах 1,5 - 6 км, то основной целью этих исследований является построение структурных карт по опорным горизонтам. Качество их построений желательно проверить математическим моделированием, т.е. решением прямых задач для самых ответственных аномальных участков с построением так называемых синтетических сейсмограмм. Сравнение их с наблюденными сейсмограммами поможет оценить достоверность выделения аномальных зон (ловушек). К последним относятся структурные (поднятия и антиклинали, прогибы и синклинали), тектонические (сбросы, надвиги), литологические (смены пород, выклинивания) особенности. К аномальным зонам могут быть приурочены залежи нефти, газа и других полезных ископаемых. Изучение природы волн и идентификация сейсмических границ оказывается наиболее достоверной, если границы слоев, пластовые и интервальные скорости по данным полевых наблюдений увязаны с данными вертикального сейсмического профилирования (ВСП), предназначенного для детального изучения сейсмических границ вблизи скважины, а также сейсмических и акустических исследований в самих скважинах. Имеются специальные алгоритмы совместной цифровой обработки околоскважинных и скважинных сейсмических методов.

Совместный анализ сейсмических и геологических данных геофизиками и литологами позволяет проводить сейсмостратиграфическое изучение разреза. Суть его заключается в том, что на основе объективного материала о геометрии и скоростном строении геологического разреза получаются сведения об условиях осадконакопления, сочлененности и литологии контактирующих пород.

12.3. Области применения сейсморазведки

Сейсморазведка - ведущий метод геофизики - применяется для решения различных геологических задач при глубинных и структурных исследованиях, поисках и разведке нефти, газа, других полезных ископаемых, изучении геологической среды, изысканиях при строительстве, разведке подземных вод и других.

Назад| Вперед