Геофизика - одна из самых наукоемких областей в недропользовании. Изучение глубин земли требует высокотехнологичных методов, а результаты сейсморазведки обрабатываются на мощных компьютерах, использующих сложнейшее программное обеспечение. Поиск нефтегазовых месторождений становится с каждым годом все более трудным делом, геофизика должна непрерывно совершенствоваться - здесь требуются все новые и новые технические решения. И весьма показательно, что одна из инноваций родилась и была внедрена в производство геофизиками в Восточной Сибири. Это - электромагнитный импульсный источник сейсмических волн «Енисей».

Уникальное оборудование, созданное сибиряками, не имеет аналогов в мировой практике и поэтому привлекает внимание специалистов всего мира. Причина интереса не только в экологических достоинствах невзрывной сейсморазведки, которую можно вести с помощью «Енисея», но также и в необычности самой технологии электромагнитного удара.

1. Описание технологии

Во всем мире велик интерес к новой технологии невзрывной сейсморазведки. Этому способствуют три фактора: наличие большого числа зон, где по географическим и геологическим условиям использование импульсных источников сейсмических колебаний оказывается наиболее предпочтительным; повышение экологических требований к сейсморазведке, при которых применение невзрывной технологии - наиболее приемлемый вариант; необходимость ухода от использования взрывчатых материалов по соображениям безопасности, когда использование альтернативных технологий неизбежно.

Под понятием «электромагнитные сейсмоисточники» подразумевается невзрывной поверхностный импульсный сейсмоисточник с силовым электромагнитным приводом, содержащим один или несколько синхронно работающих короткоходовых электромагнитов и автономную систему питания, состоящую из емкостного накопителя энергии и устройства для её заряда и разряда. 

Электромагнитные источники обладают отличными характеристиками генерируемого сейсмического импульса и имеют высокие показатели надежности и безопасности. В отличие от других технологий возбуждения сейсмических колебаний, их выделяет простота обслуживания, наилучшее соотношение цена/качество, низкие эксплуатационные затраты.

2. Сфера применения

Импульсные источники используются при проведении: 

• 2D, 3D, 3C сейсморазведки;
• вертикального сейсмического профилирования (ВСП);
• микросейсмокаротажа (МСК);
• изучения верхней части разреза (ВЧР);
• инженерных исследований.

Одной из характерных особенностей технологии является ее минимальное воздействие на окружающую среду, так как при применении импульсных источников происходит лишь упругая деформация грунта, которая никак не влияет на его разрушение. Это означает, что импульсные источники могут использоваться в тех зонах, в которых неприменимы другие технологии.

Благодаря конструктивному решению импульсные источники дают возможность проводить исследования в самых труднодоступных местах и различных поверхностных условиях:

• в арктической тундре;
• в горно-таежной местности;
• в пустыне;
• на озерах, реках, в транзитных зонах;
• по льду водоемов относительно небольшой толщины;
• в жилых, промышленных и природоохранных зонах;
• на участках с большой мощностью ЗМС (зона малых скоростей) или вечной мерзлотой.

3. Преимущества импульсных источников

Импульсные сейсмоисточники обладают несомненными преимуществами перед другими видами технологий. 

Использование источников позволяет:

• упростить полевые работы и снизить эксплуатационные затраты;
• повысить безопасность проводимых работ;
• проводить исследования в разных поверхностных и климатических условиях;
• исключить или свести к минимуму ущерб, наносимый окружающей среде;
• решать задачи возбуждения сейсмических колебаний в ряде ситуаций, когда использование других технологий запрещено или физически неэффективно.

Источники широко используются на площадях с различными сейсмогеологическими условиями при производстве всех типов сейсморазведочных работ.

Наличие широкого модельного ряда импульсных источников дает возможность развивать диапазон усилий от 16 до 1300 кН, что в свою очередь позволяет использовать источники при любых видах сейсмических исследований.

В настоящий момент начаты масштабные научно-исследовательские и конструкторские работы, направленные на то, чтобы приспособить электромагнитные импульсные источники для работы на Арктическом шельфе. Это откроет перед сибирской инновационной технологией поистине неограниченные перспективы.

4. Виды импульсных источников

В данный момент производятся импульсные источники следующих модификаций: 

• санные (Енисей СЭМ-100, СЭМ-50, СЭМ-20)
• колесные (Енисей КЭМ-4, Енисей-КЭМ-4V, КЭМ-2, КЭМ-1)
• водные (Енисей ВЭМ-50)
• малогабаритные (Енисей ЭМ-1,6)

Ниже приведена сравнительная таблица импульсных источников:

Электромагнитные импульсные источники «Енисей» совместимы со всеми известными моделями сейсморегистрирующего оборудования и систем синхронизации.

Широкий модельный ряд импульсных источников дает возможность развивать диапазон усилий от 16 до 1300 кН, что в свою очередь позволяет использовать источники при любых видах сейсмических исследований. 

5. Система адаптивного управления

Количество воздействий в импульсной невзрывной сейсморазведке, необходимое для получения кондиционных данных, обусловлено сейсмогеологическими, природными и техногенными условиями. Система адаптивного управления (САУ) обеспечивает подбор оптимального количества воздействий на каждой точке возбуждения позволяет получать однородные данные требуемого качества и оптимизировать производительность ГРР.

В практике невзрывной сейсморазведки для получения кондиционных полевых данных, в среднем, производят от 8 до 12 воздействий на точке возбуждения, причём количество воздействий выбирается только исходя из погодных условий (без оценки полезного сигнала), и остаётся неизменным на протяжении некоторых промежутков времени в течение рабочей смены. Статистические данные по различным объектам поисков Восточной Сибири показывают, что количество воздействий, зачастую, является не оптимальным, завышенным, что приводит к необоснованным затратам времени на производство сейсморазведочных работ. 

Применение САУ позволяет достичь снижения среднего количества воздействий до 4-5 ударов, что обеспечивает оптимизацию ГРР в плане производительности (увеличение от 10 до 30% в зависимости от рельефа местности). При этом качество получаемых сейсмических данных остаётся на заданном уровне, о чём свидетельствуют временные разрезы, полученные после суммирования куба 3D.