Понятие систем наблюдений и поля времен. Формирование годографов по ОПВ, ОПП, ОГТ.
В сейсморазведке изучаются упругие колебания, которые распространяются в упругих геологических средах и регистрируются обычно на поверхности земли многоканальными установками. Порядок расположения ПВ и ПП (пунктов приема) на поверхности земли называется системой наблюдений. К системе наблюдений относится характер перемещений ПВ и ПП (рис 8.1.). Наиболее известными системами наблюдений являются 2D (работа по отдельным профилям рис 8.2) или 3D (используются несколько линий приема рис. 8.3, каждый пункт возбуждений сопровождается регистрацией колебаний всех пунктов приема, потом вся установка перемещается и отрабатывается целая полоса, таким же образом отрабатываются остальные полосы, в итоге вся площадь покрыта целой сетью профилей приема и сетью профилей возбуждения), где D – dimension. Задача сейсморазведки прежде всего заключается в определении времен пробега волн, по которым рассчитываются глубины акустически жестких границ. И на основе полученных карт глубин выделяются перспективные объекты, например, на нефть и газ. Наиболее перспективными являются антиклинальные структуры. Времена пробега волн относятся к кинематическим характеристикам, в которым также относятся фронты волн и лучи. При анализе полевых сейсмограмм, мы прежде всего изучаем годографы тех или иных волн, т.е. зависимости времени прихода каких-то классов волн от расстояния между ПВ и ПП (от координат пространства). Отраженные волны выделяются по гиперболической форе годографа (рис 8.4). Времена прихода волн, которые соответствуют одной и той же характерной особенности колебаний, часто называют осью синфазности. Например, отраженные волны чаще всего прослеживают по максимумам или минимумам, в этом случае прямые волны будут прослеживаться по первым вступлениям. В практике чаще всего используются не фронты волн и не лучи, в качестве кинематических особенностей, а времена прихода волн и годографы. И поскольку годографы различных классов отличаются друг от друга, то мы различаем волны по форме годографа на полевых сейсмограммах. И чтобы зарегистрировать годографы при полевых работах, мы обычно используем многоканальные записи. Если на каком-то участке проводятся сейсмические работы, то времена прихода волн какого-то класса на этой площади можно считать некоторым обобщенным полем времен. 8.1. – уравнение обобщенного поля времен.
Различают также локальные поля времен. Сечения этих полей времен и обобщенных и локальных, дают нам годографы. Ну и в соответствии с этим бывают поверхностные годографы и линейные. Понятно, что поверхностные годографы показывают изменения времен на плоскости с координатами x и y, а изменение времени вдоль линии (например по оси х) даст нам линейный годограф. Если пункт возбуждения находиться в пределах линии приема колебаний, то такой годограф будет называться продольным (рис 8.5., вид сверху на продольный годограф). Рис 8.6. – непродольный годограф. Если ПП располагаются в скважине, а пункт возбуждения вблизи поверхности, то такой годограф будет называться вертикальным (рис 8.7. а – продольный, б – непродольный (ПВ относиться на 500-600 м).
Поскольку в сейсморазведке широко используют центральные системы наблюдений, когда ПВ располагается в центре ПП, то годограф будет иметь такой вид как на рисунке 8.8. В настоящее время широко используются понятия годографов общего ПВ, общего ПП, общей глубинной точки ОГТ, общего удаления между ПВ и ПП (l=const). Рис 8.9. В случае ОГТ выбираются каналы с общей средней точкой отражения на границе.
Поверхностные годографы прямой и отраженной волн (горизонтальная и наклонная ОГ).
Годографы прямых волн
Прямые волны распространяются непосредственно вдоль поверхности наблюдения и регистрируются соответствующими каналами, годографы прямых волн являются линейными.
Рис 8.10. Аналитические выражения в виде формулы, которые выражают зависимость времени прихода волн от координаты – называются уравнениями годографа. Рис 8.11 – линейный продольный годограф поверхностных волн. Если ПВ располагается на некоторой глубине, то волна придет с некоторым запаздыванием, рис 8.12. Практический годограф имеет такой вид как на рисунке 8.13.
Годографы однократно отраженных волн
Формула годографа однократных волн для случая с двухслойной средой и горизонтальной отражающей границей, рис 8.14:
Поверхностный годограф отраженной волны, рис 8.15.
Следующий случай: двухслойная среда, горизонтальная граница наклонная, рис 8.16:
Отрезок ОО’’ – хmin = 2*h*sinϕ.
Годограф отраженной волны и годограф прямой волны на рис 8.17.
|
Уравнение и вид линейных годографов ОВ для горизонтальной, наклонной границ. Влияние на форму годографов ОВ криволинейности границ. Встречные годографы ОВ.
|
Уравнение годографа (параметрическая формула) отраженной волны в многослойной среде.
При распространении колебаний в многослойной среде на каждой границе, где меняется скорость, происходит преломление сейсмических лучей. Рис 9.2. В этом случае уравнение годографа является параметрическим и определяется по формулам:
Таким образом, если подставить вместо p отношение
Т.е. значение начального угла, то формулы приобретут следующий вид:
Фактически корень показывает степень изменения влияния времени в зависимости от скорости. В принципе годограф однократно отраженной волны в случае многослойной покрывающей среды, является тоже гиперболой, годографом которой, является параметрическое уравнение.
|
Годографы ОГТ.
В зависимости от формирования трасс, годографы подразделяются на ОПВ, ОПП, ОГТ и т.д. Чаще всего мы рассматриваем годографы ОПВ. Каждый годограф ОПВ составлен из нескольких сейсмических трасс, соответствующих разным удалениям ПВ – ПП. Рис 9.3. Если у нас есть несколько диаграмм ОПВ, то в процессе их обработки мы можем пересортировать трассы и создать сейсмограммы ОГТ (ОСТ). Причем началом координат такой сейсмограммы будет средняя точка, рис 9.4, l – расстояние между ПВ и ПП. Точка О соответствует нулевому удалению между ПВ и ПП. Годограф ОГТ также является гиперболой. И уравнение годографа ОГТ определяется такой формулой:
В наших обозначениях x это l. ϕ – угол наклона границы. Иначе говоря, если граница горизонтальна, то годограф ОГТ имеет вид рис 9.5. Т.е. форма годографа зависит от наклона отражающей границы, и определяется некоторой скоростью:
При этом подчеркнем, что и при наклонной и при горизонтальной границах, годограф ОГТ является симметричным относительно оси времен. Меняется только его кривизна. Симметричность годографа ОГТ является важной характеристикой, поскольку при обработке полевых материалов на ЭВМ, происходит отыскивание годографа на полевых записях по суммированию колебаний по направлению гиперболы. По максимуму получаемой амплитуды и определяется наличие годографа на данном t0. Причем, такая процедура делается для всех t0 на оси времен. Если использовать годографы ОПВ, то нам бы пришлось отыскивать годографы не только на оси времен, но и на параллельных оси времен линиях. Это, конечно, заняло бы гораздо больше времени. Именно поэтому, методика ОГТ или ОСТ получила широкое распространение. Не смотря на более высокую стоимость производства полевых работ по этой методике.
С учетом выполаживания годографа, при наклонной границе пространственный годограф ОГТ не будет является гиперболоидом вращения при наклонной границе, потому что вкрест простирания у него будет наклон больше. Рис 9.6. Т.е. в плане это не окружности, а эллипсы.
|
Уравнение годографа многократной отраженной волны.
Рис 9.7. Если мы имеем двухкратную волну, то понятно, что время регистрации будет больше, ну и годограф многократной волны будет параллелен годографу однократной волны. Аналогично, если волна трехкратная, то она также будет параллельно двум другим годографам, и сместится на время t0. Уравнение годграфа такой кратной волны:
При наклонной границе:
Рис 9.8. Годографы многократных волн при наклонной границе.
|
Годографы обменных отраженных волн
Обменные волны – это такие отраженный волны, которые меняют свою полярность при отражении от отражающей границы. Траектория пробега лучей не является симметричной. Рис 9.9. Р11 – падает как продольная отражается как продольная. Годограф обменных волн будет параллелен годографу Р11. S11 будет стремиться к годографу прямой поперечной волны.
|
Годографы головных волн: горизонтальная (одна или несколько преломляющих границ), наклонная и криволинейная границы. Обменные головные волны и их годографы.
Годографы преломленных волн (головных преломленных волн)
Рис 10.1. Более часто в МПВ используют головную преломленную волну. Возникает в случае, когда V2>V1. Рис 10.2. Возникает годограф головной волны, который является касательной к годографу отраженной волны. Таким образом, при критическом угле i, угол преломление равен 90 градусам. Рис 10.3. Головная волн первый раз появляется в точке N. Иногда в литературе прямые и головные преломленные волны называют первыми волнами. Уравнение годографа головной волны:
Рис 10.4. у отраженной волны время t0, а у преломленной t0’. В пределах xнач. t0’ – это некоторая условная величина, которая получается продолжением годографа прямой волны до оси времен. И эта величина используется при интерпретации данных.
Уравнение годографа головной волны для наклонной границы. Лучше всего разбирать этот вопрос на примере встречных годографов. Рис 10.7. Наклоны годографов для прямых и встречных наблюдений будут различны. Отсюда следует, что при горизонтальной преломляющей границе наклон годографа преломленной волны соответствует скорости V2, которую часто называют граничной скоростью, поскольку это скорость распространения волны вдоль границы. В случае наклонной границы, наклон годографов преломленных волн соответствует кажущимся скоростям. Отсюда уравнение годографа записывают в виде:
Годографы головных преломленных волн в случае криволинейной границы
Если граница криволинейная, а скорости остаются постоянными, но меняется угол наклона границы, а следовательно, и угол выхода α=i±ϕ. Причем кривизна годографа будет обратно пропорциональна кривизне границы. Если кривизна границы меняется достаточно резко, то в этом случае на годографе могут возникать петли или перерывы (рис 10.9). Если случай 10.10, то волна может преломляться в другую среду, это будет рефракция первого рода.
Головные преломленные волны в случае многослойной среды (горизонтальные границы)
Рис 10.11.Годограф первых вступлений будет состоять из нескольких звеньев, т.е. несколько пересекающихся прямых линий. Причем первое звено будет соответствовать прямой волне. Ну и соответственно уравнение годографа запишется так:
Годографы обменных головных волн
Рис 11.1. Если поперечные волны во второй среде больше, чем продольные волны в первой среде, то в этом случае у нас возникают обменные головные волны. Значения скоростей зависят от типа возникающей волны. Р121 – головная преломленная волны, которая движется с первой скоростью, потом со второй и снова с первой Vp2. Р1S2S1 – несимметричная волна. Наклон одографа обменной волны зависит от скорости V2. А величина to’ определяется соответственно скоростями в первой среде. В соответствии с этим уравнение годографа обменной волны будет определятся обычным образом (11.1.). Причем наклон годографа обменной волны будет зависеть от скорости V2 и определятся этой скоростью Vs2 или Vp2. А вот t0’ будет зависеть от скоростей V1 и V1’. Формула 11.2. И в зависимости от типа волны мы будем использовать те или иные скорости.
Например, возьмем волну P1S2S1, то ее время можно будет найти по формуле 11.3. Рис 11.2.
|
Понятие «выпадения» (пропуска) слоя
Если среда состоит из нескольких горизонтально-слоистых пластов, то в годографе первых вступлений входят скорости всех пород, которая в итоге больше, чем скорость первого слоя. Рис 11.3.
В случае первого слоя (рис 11.4.) волна будет преломляться на второй границе. При интерпретации слой с пониженной скоростью у нас будет выпущен, и соответственно мы получим фиктичные параметры среды. Т.е. у нас вместо трехслойной, будетдвухслойная среда. Это явление и называется пропуском или выпадением слоя.
Существует еще второй случай явления выпадения слоя., когда скорости с глубиной увеличиваются, но мощность второго пласта обычно является небольшой. Рис 11.5. Таким образом, годограф от первой преломляющей границы попадает в область последующих вступлений и поэтому при интерпретации не фиксируется. И за счет этого у нас появляется фиктивная модель среды, где присутствует только одна преломляющая граница, а именно граница II. Это как бы второй случай пропуска слоя. В этом случае мы будет неправильно восстанавливать параметры среды.
|
Градиентные среды и рефрагированные волны. Форма годографов рефрагированных волн.
Если среда является тонкослоистой и скорость с глубиной увеличивается, то такие среды называют градиентными и они аппроксимируются некоторой функцией изменения скорости с глубиной. Рис 11.6. Таким образом некоторую среду можно аппроксимировать тонкослоистой моделью, в которой возрастают скорости, т.е. соблюдается условие 11.4.
В этом случае, согласно закону отражения-преломления (11.5.) является параметром луча р, а параметр луча обратен кажущейся скорости. Начальный угол i0 увеличивается с глубиной и на некоторой глубине становиться равным 90 градусам и волна возвращается к поверхности. Глубина проникновения луча зависит от угла i0 и чем меньше начальный угол, тем больше глубина проникновения.
В соответствии с этим годограф рефрагированной волны будет иметь криволинейный вид, он будет становиться более пологим с расстоянием. Причем если взять какую-то точку xk , то формула будет 11.6. Отсюда понятно, что если закон изменения скорости будет не линейный, а боле сложный, то и годограф рефрагированной волны будет более сложный. Уравнение годографа рефрагированной волны 11.7 и 11.8. dZ – мощность пласта, V(Z) – изменение скорости с глубиной.
|
Дифрагированные волны и их годографы.
Если размеры неоднородностей в разрезе близки к длине волны, которая распространяется в среде, то на таких неоднородностях возникают дифрагированные волны. Рис 11.7. Если в точке О провести возбуждение колебаний, то волны будет распространятся во все стороны от точки и на этой неоднородности будет возникать дифрагированные волны. Точка D – точка дифракции. Во все стороны от этой точки будет распространятся колебания, так, будто она – источник колебаний. h0 – глубина точки дифракции. Время регистрации можно разбить на две части: t1 – время пробега от ПВ до D, t2 – время пробега от D до ПП. Сумма этих времен – это и есть время годографа дефрагированной волны. Уравнение дефрагированной волны 11.9 и 11.10. Основное свойства: годограф дифрагированной волны является гиперболой, минимум которой располагается над эпицентром точки дифракции. Вне зависимости от того, где располагается точка возбуждения колебаний.
|
Моделирование сейсмических записей (расчет синтетических трасс).
При интерпретации широко используется процесс расчета модельных или синтетических трасс сейсмограмм или временных разрезов. Для этого обычно по данным акустического каротажа, рассчитывают скоростную модель среды. Рис 11.8. Затем рассчитываются коэффициенты отражения 11.11. Иначе говоря, мы заменяем коэффициенты отражения импульсом 11.12 (делаем свертку) S0(t). Амплитуду этого импульса умножаем на коэффициент отражения. Таким образом, мы получаем модельную или синтетическую трассу. На самом деле границ в реальных средах наблюдается больше число, т.е. коэффициентов отражения много. И соответственно преобразуя каждый коэффициент отражения в импульс, мы получаем сложную диаграмму.
|
Скважинные сейсмические наблюдения. Вертикальные годографы. Средние и пластовые скорости.
Надо обратить внимание на акустический каротаж. Делают в необсаженных скважинах. Фактически регистрируют головную волну, которая идет по породам скважины. Т.е. мы замеряем некоторую кривую VАК, которую затем пересчитывают в V0. Таким образом АК дает детальную скоростную модель среды. Выделяются слои до полметра. Кроме того, есть скважинные методы, к которым относиться сейсмопрофилирование (ВСП – вертикальное сейсмическое профилирование). При этом в скважину опускают один или несоклько сейсмоприемником, затем вблизи поверхности наблюдения ПВ. И регистрируют время пробега прямой волны, на основании которого строят вертикальный годограф рис 11.10. Т – это как бы вертикальное одноразовое время. По годографу определяем пластовые и средние скорости. И пластовые и средние скорости характеризуют однородную среду, когда сейсмические колебания распространяются по вертикали. Пластовая скорость это та же средняя, только для отдельного слоя.
|
|
|
Скачать 91.12 Kb.