Сейсмическая съемка методом преломленных волн

Веерообразный метод. В настоящее время сейсмические съемки методом преломленных волн применяются лишь там, где нельзя получить хороших отражений. Ho в период с 1924 по 1930 гг. в сейсмических исследованиях преобладал веерообразный метод, являющийся разновидностью метода преломленных волн. Этот метод успешно применяется для поисков неглубоких соляных куполов; огромная площадь Голфкоста в Техасе и Луизиане была изучена данным методом. При веерообразном методе взрывались большие заряды динамита, в некоторых местах доходившие до 1 г и более, а сейсмоприемники размещались на измеренных расстояниях вокруг взрывной скважины. Расстояние от пункта взрыва до сейсмоприемников обычно составляло 5—8 миль (8—13 км), а иногда — 10 миль (16 км).

Предполагалось, что глубина максимального проникновения волн, достигающих сейсмоприемника, равна Уз расстояния между последним и пунктом взрыва. Рис. 24-2, взятый из работы Л.Л. Неттлтона, иллюстрирует изложенный принцип. Кривые линии ниже поверхности показывают пути зондирующих лучей, которые являются изогнутыми вследствие того, что скорость книзу увеличивается. Две кривые над поверхностью представляют собой графики расстояний и времени первого вступления; при этом расстояние отмечается на горизонтальной линии, а время — на вертикальной. Волны, которым на своем пути пришлось пройти через соль, приходят быстрее, чем волны, не прошедшие через соль; разница во времени прихода может достигать 0,1 сек. На правой кривой рис. 24-2 отражено влияние на кривую время — расстояние прохождения волн через соль. Пунктирная линия изображает направление кривой в случае отсутствия соляного купола; сплошная линия под ней показывает действительное время прихода волн, прошедших через соль. Вертикальное расстояние между двумя линиями, обозначенное на рисунке Аt, является временем ускорения прихода волн, т. е. отрезок времени, на который волны, прошедшие через соль, прибыли раньше, чем волны, двигавшиеся по другим породам.

Рис. 24-3 из работы Г.М. Мак-Глукина показывает, как изображаются и интерпретируются результаты веерообразного метода. Вокруг пункта взрыва в направлении к сейсмоприемникам вычерчивается сектор, а скорости, превышающие средние величины, наносятся на внешней стороне сектора, вдоль линий, направленных от пунктов взрыва к сейсмоприемникам. Точки на разных радиусах соединяются, а определяемая таким образом площадь повышенной скорости закрашивается черным цветом. Если съемкой пересекается соляной купол, то затемненные площади будут направлены к нему и направления ряда различных вееров будут скрещиваться над куполом, как это имеет место на рис. 24-3, где направления самых больших скоростей пересекаются возле продуктивной площади.

Применение этого (метода может быть успешным там, где глубина залегания соли не превышает 1 мили (1,6 км); при залегании соли на глубине свыше 1 мили применение данного метода становится менее эффективным. Однако некоторые соляные купола, в которых соль залегала значительно глубже 1 мили, были открыты с помощью веерообразного метода. Это произошло потому, что в данных куполах породы, характеризующиеся высокими сейсмическими скоростями, оказались, вследствие поднятия солью, расположенными в зоне проникновения сейсмических волн. С 1930 г. веерообразный метод считается в США устаревшим, и применение его теперь ограничивается поисками соляных куполов на континентальном шельфе, хотя, судя по отчетам, в этих условиях большими преимуществами обладает метод отраженных волн.

Современные работы методом преломленных волн. За период с 1942 по 1949 гг. сейсмические работы по методу преломленных волн были возобновлены на ряде площадей, включая Западный Техас, Техасский Панхендл (Texas Panhandle), бассейн Анадарко (Anadarko Basin) и в юго-западном Канзасе. Это возобновление. вовсе не означает, что метод преломленных волн лучше метода отраженных волн. Там, где имеются возможности применения обоих методов, всегда предпочтение отдается методу отраженных волн, так как он дает более точные результаты. Причина возобновления работ по методу преломленных волн на упомянутых площадях состоит в том, что в этих районах нельзя получить удовлетворительных отражений.

Принцип работ по методу преломленных волн изображен на рис. 24-4 из работы А. Д. Бартелмса. В пачках глинистых пород V1 и V3 скорости низкие, в известняке V2 — выше, а в известняке V4 — скорость самая высокая. Сейсмические лучи по пути от пункта взрыва к сейсмоприемникам не только проходят через Vu но пересекают также пласты V2 и V4, а затем отражаются кверху. По мере того, как фронты волн проходят через пласты высокой скорости, каждая точка на фронтах волн может быть источником новых лучей, и луч следует по наиболее короткому пути, достигая сейсмоприемника, как это показано на рис. 24-1 и 24-4. При соотношении скоростей, изображенном на рис. 24-4, один луч (не показанный на рисунке) достиг бы установки, проходя непосредственно через пачку глинистых пород — V1; другой луч достиг бы его, проходя через V2 и отражаясь кверху, как это показано, а третий луч, также показанный на рисунке, достиг бы установки, проходя через V4. Если установка сейсмоприемников находилась близко к пункту взрыва, луч, проходящий только через глинистую пачку, достиг бы установки первым, но если установка была помещена от пункта взрыва довольно далеко, то первыми ее достигнут лучи, проходящие через V2. Если лучи, которые прошли через V4, достигают установки позже лучей, прошедших через V2, так что к их приходу сейсмические колебания, вызванные лучами V2, затухают, то лучи от V4 могут быть определены, а их скорости измерены.

Время прихода первых волн, проходящих через каждую среду, и соответствующее ему расстояние между пунктом взрыва и сейсмоприемникам, наносятся она график типа изображенного на рис. 24-4. Наклон каждой линии определяется по скорости волн в каждой отдельной среде, а также по падению и другим геометрическим данным. Зная скорости в различных свитах и время, в которое происходят внезапные изменения в наклоне линий, можно вычислить глубину каждой преломляющей среды. Таким путем при помощи метода преломленных волн можно определить геологическое строение. При этом методе сейсмоприемники обычно располагаются в 5—8 милях (8—13 км) от пунктов взрыва. Увеличивая расстояние между пунктом взрыва и сейсмоприемниками, можно измерить преломления волн в более глубоких отложениях, при условии, что в последних скорости распространения упругих колебаний выше, чем iB вышележащих слоях.

Геологическая интерпретация данных, полученных методом преломленных волн, гораздо менее надежна, чем интерпретация результатов работ по методу отраженных волн. Вследствие большого расстояния между пунктом взрыва и сейсмоприемниками, при работе методом преломленных волн возникает неясность относительно направления сейсмического луча. Кроме того, при одних и тех же сейсмических данных возможно большее количество структурных вариантов. Именно по этой причине метод отраженных волн имеет преимущества перед методом преломленных волн, конечно, там где он может быть применен по сейсмогеологическим условиям. Для того чтобы структуру можно было обнаружить и закартировать путем применения метода преломленных волн, она должна иметь гораздо большие размеры, нежели в случае метода отраженных волн, Минимальная высота и площадь, которые можно закартировать при помощи метода преломленных волн, вероятно в пять раз превышают те, которые могут картироваться при помощи метода отраженных волн, а вероятные ошибки, возникающие в первом случае, также, очевидно, в пять раз больше.