Геологоразведка от А до Я

Новая разработка

Импульсный источник поперечных волн

 

С.М. Зарипов

Вице-президент по производству

ЗАО «ГЕОТЕК Холдинг»


В.А. Детков

Управляющий директор

ООО «Эвенкиягеофизика»

(входит в ЗАО «ГЕОТЕК Холдинг»)


М.А. Копылов

Директор Минусинского

филиала ООО «Эвенкиягеофизика»

(входит в ЗАО «ГЕОТЕК Холдинг»)


В.В. Карстен

Научный сотрудник

ИНГГ СО РАН

 

В сложных геологических условиях в Восточной Сибири требуется применение новых методик и совершенного нового оборудования: для регистрации упругих колебаний — методика МОГТ- 2D3C и МОГТ-3D3C для возбуждения — монотипные источники поперечных волн. С целью решения этих задач на базе Минусинского филиала ООО «Эвенкиягеофизика» ЗАО «ГЕОТЕК Холдинг» были разработаны и выпущены два ма- кета источника поперечных волн. В данной статье освещается ход и результаты натурных испытаний этого оборудования. Натурные испытания макетов источников поперечных волн проводились с целью определе- ния их работоспособности в декабре 2011 года на геофизическом полигоне, созданном на территории Минусинского филиала ООО «Эвенкиягеофизика». На рис.1, 2 показаны общие виды источников поперечных волн Енисей ИПВ. Конструкция источника выпол- нена в виде двухполозных саней. Полозья соединяются в одну конструкцию рамой, на которой установлено помещение с электро- оборудованием. Источник пред- полагается к применению в сцепке с трактором. Полоз с размещенными в его полости силовыми электромагнитами представляет собой ударный модуль. Конструкция этого ударного модуля ИПВ-50С.02 показана на рис.3. В полости полоза встречно скважины 1 и 2, в которых прово- дились наблюдения, и различные положения направленных и ненаправленных источников. В назем- ной расстановке использовались одиночные трехкомпонентные сейсмоприемники GS-3C, регистрация в скважине велась с помощью аппаратуры АМЦ-3-48 с 4 регистрирующими модулями при расстоянии между модулями 20 метров. Регистрация в скважине проводилась на глубинах 0–80 метров с шагом 5 метров. Испытания проводились в не- сколько отдельных этапов: Регистрация в необсаженной скважине 1 — источники по- перечных волн расположены на ПВ 7. Производится воздействие источником СЭМ-100П и гори- зонтальным модулем, смонтиро- ванным парой на раме шириной 2 метра. Используется также воздействие ударом по торцу шпалы, которая расположена не- посредственно на устье скважи- ны в ПВ 6. Большой (40 метров) вынос источников поперечных волн вызван опасностью обру- шения необсаженной скважины. Поскольку скважина 1 находится на краю бассейна размером 10х5 метров с бетонными борта- ми, направление воздействия всех источников поперечных волн выбрано параллельно сто- роне бассейна. Для контроля ориентации скважинных прибо- ров производится воздействие СЭМ-20 из ПВ 3 и источником КЭМ-4 из ПВ 4. Регистрация на пикетах 1–21 наземной расстановки, источни- ки поперечных волн расположе- ны на ПВ 5. Производится воз- действие источником СЭМ-100П и горизонтальным модулем, смонтированным парой на раме шириной 2 метра. Используется воздействие ударом по торцу шпалы, расположенной также на ПВ 5. Воздействия выполняются в направлении, перпендикулярном расстановке (Y-воздей- ствие). Для контроля полярности и ориентации трехкомпонентных сейсмоприемников производит- ся воздействие из ПВ 1 и ПВ 2 источником КЭМ-4. Все воздействия проводились в количестве 10 накоплений, при- чем регистрировались отдельные воздействия. Каждое из горизон- тальных воздействий производи- лось в двух противоположных на- правлениях. Это позволяет полу- чить сумму и разность противопо- ложных воздействий и тем самым провести разделение продольных и поперечных волн по признаку поляризации в источнике. Предварительная обработка результатов испытаний проводи- лась в обрабатывающей системе VSPLab (разработка ИНГГ СО РАН) и включала в себя ввод ста- тики за отметку момента, сумми- рование накоплений, получение разностных и суммарных трасс и многоканальные амплитудные ре- гулировки, сохраняющие соотно- шение амплитуды между выбранными трассами. Результаты обра- ботки приведены на рис.5–12. На рис.5 приведено сопостав- ление воздействий разных зна- ков источника СЭМ100П на на- земной расстановке на трех компонентах. Применена трехкомпо- нентная нормировка, сохраняющая отношение амплитуд компонент. Видно значительное подобие формы записи при положительном и отрицательном воздействии, особенно в первых вступлениях, однако в последующей части записи наблюдаются некоторые различия. На рис.6 приведено такое же сопоставление воздействий раз- ных знаков источника горизон- тальный модуль на наземной расстановке на трех компонен- тах. Также применена трехком- понентная нормировка, сохра- няющая отношение амплитуд компонент. Видно почти полное обращение формы записи, осо- бенно на горизонтальных компонентах. Такое же обращение характерно для удара по торцу шпалы и свидетельствует о значительном преобладании излучения поперечных волн над продольными. На рис.7 и 8 показаны, соответственно, сумма и разность разнонаправленных воздей- ствий источника СЭМ100П. Сохранено соотношение амплитуд между разностью и суммой. Видно, что сумма воздействий значительно интенсивнее разности. На сумме на z-компоненте в первых вступлениях наблюдается продольная волна, прямая и головная. На последующих временах наблюдаются интенсивные поперечные волны, возможно, в интерференции с обменными. На x-компоненте также отмечается продольная волна, видны обменные волны. На y- компоненте до вступления поперечной волны регулярного сигнала практически не обнаруживается, на больших временах регистрируются поперечные волны, интенсивность и регулярность которых растет по мере увеличения удаления. Возможно, что наблюдаемая волновая картина вызвана анизотропией верхней части разреза. На разности воздействий (рис.8) на временах первых вступлений сигнал отсутствует на всех компонентах. На y-компоненте регистрируется чистая поперечная волна, прямая и го- ловная, что позволяет с высокой точностью определить ее время вступления. На x- и z-компонентах в интервале времен между вступлениями продольных и по- перечных волн присутствуют волны с высокими кажущимися скоростями; видимо, это обменные волны типа SP. На рис.9 и 10 показаны, соответственно, сумма и разность разнонаправленных воздействий горизонтального модуля с сохраненным соотношением амплитуд. Здесь, напротив, разность заметно интенсивнее суммы. На сумме на z-компоненте в первых вступлениях можно проследить продольную волну, на больших удалениях она теряется в шумах. На последующих временах на x- и z-компонентах также наблюдаются поперечные и, возможно, обменные волны. На y-компоненте регулярный сигнал отсутствует как до вступления поперечной волны, так и на значительном протяжении после него. На разности воздействий (рис.10) на y-компоненте реги- стрируется чистая поперечная волна, заметно более интенсивная, чем продольная на сумме воздействий. На x- и z-компонен- тах также можно отметить сигнал на временах до вступления по- перечной волны. Практически такой же харак- тер имеет разность воздействий ударом по шпале, приводимая здесь для сопоставления (рис.11). Здесь хорошо прослеживается поперечная волна на y-компонен- те, и времена ее вступления сов- падают с тем, что получается при воздействии испытываемых ис- точников. На x- и z-компонентах регулярные сигналы слабы, и те- ряются в шумах. На рис.12 приведено сопо- ставление разности положи- тельных и отрицательных воз- действий различными источни- ками на вертикальном профиле на y-компоненте. При этом на каждой глубине соотношение амплитуд сохранено для всех трех источников. Видно, что все источники позволяют получить чистую поперечную волну и определить ее параметры. Возрастание интенсивности сигнала при ударе по шпале связано с тем, что шпала на этом этапе испытаний располагалась на устье скважины, в то время как источники имели удаление около 40 метров. 

Несмотря на значительно большую общую интенсивность воздействия источника СЭМ100П, излучаемая энергия поперечных волн у всех источников сравнима. Такими образом, предвари- тельные результаты обработки данных проведенных испытаний демонстрируют работоспособ- ность обоих представленных макетов источников поперечных волн. Оба источника посред- ством вычитания разнонаправ- ленных воздействий позволяют получить достаточно чистую по- перечную волну. Опираясь на полученные результаты, ЗАО «ГЕОТЕК Холдинг» продолжит работы в этом направлении. В марте 2013 года пред- полагается выпустить опытный образец невзрывного импульсного источника монотипных поперечных волн.

Возврат к списку