ПРИМЕНЕНИЕ ОСТРОНАПРАВЛЕННОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ

4. Лозинский 3. Н. Учет влияния слоистости покрывающей толщи при
определении скоростной характеристики среды. — Прикладная геофизика,
вып. 86. М., Недра, 1977, с. 34—45.
5. Маловичко А. А. Новое представление годографа отраженных волн
для горизонтально-слоистых сред.— Прикладная геофизика, вып. 91. М.,
Недра, 1978, с, 4 7 - 5 3 .
6. Отклонение годографа отраженных волн для горизонтально-слоистой
среды от гиперболы/Авт.: Н. Н. Пузырев, К. Н. Володина, Г. Н. Лебедева,
Л. Р. Токмулина. — Геология и геофизика, 1969, № 11, с. 82—89.
7. Пузырев Н. Н. Эффективные параметры годографа отраженных воли
конечной длины для горизонтально-слоистой среды.— Изв. АН СССР. Сер.
Физика Земли, 1969, № 4, с. 39—50.
8. Рихтер В. И., Соколов А. Ф. О связи эффективной и средней скорос­
тей отраженных волн для горизонтально-слоистой среды.— Изв. вузов. Сер.
Геология и разведка, 1971, № 2, с. 83—89.
9. Рыжик И. М., Градштейн И. С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и
произведений. ~М., Гостоптехиздат, 1951.
10. Суворов В. Д. Определение предельной эффективной скорости па
годографу отраженных волн при произвольном изменении скорости с глу­
биной.— Геология и геофизика, 1970, № 2, с. 92—ПО.
11. Урупов А. К. О пересчете эффективных скоростей в среднепластовые.— Прикладная геофизика, вып. 30. М., Гостоптехиздат, 1961, с. 79—91.
12. Урупов А. К. Изучение скоростей в сейсморазведке. М., Недра, 1966^
13. Урупов А. К., Аккуратов О. С. Учет промежуточных и отражающих
границ и сейсмического сноса при определении пластовых скоростей.— При­
кладная геофизика, вып. 80. М., Недра, 1975, с. 16—27.
14. Урупов А. К; Маловичко А. А. Представление годографов отражен­
ных волн для слоистых сред с плоскими наклонными границами. — Приклад­
ная геофизика, вып. 95. М., Недра, 1979.
15. Фролович Г. М., Добрынин В. И. Сооттгощение эффективных и сред­
них скоростей по основным отражающим горизонтам палеозойских и проте­
розойских отложений части Калтасинского авлакогена.— Труды ВНИГНИ
(Камское отделение), 1974, вып. 124, с. 101—107.
16. Brown R. J. S. Normal—moveout and velocity relation for flat and
dipping beds and for long offsets.—Geophysics, 1969, vol. 34, N 2, p. 180—195.
УДК 550.834.5
К. В РУК, в. п. НОМОКОНОВ, Ю. ПЕР АХ, Б. ТОМАС
ПРИМЕНЕНИЕ ОСТРОНАПРАВЛЕННОГО
ПРОФИЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ БОКОВЫХ
ВОЛН
Остронаправленным профилированием называют методику
проведения полевых сейсморазведочных работ, при которой ре­
гистрируют волны, распространяющиеся преимущественно в
вертикальной плоскости профиля. Фиксация волнового поля в
секторе пространства в значительной мере устраняет противо­
речие между трехмерностью реального волнового поля и двумерностью профильной съемки. Это повышает однозначность
геологической интерпретации временных и глубинных разрезов.
Острая направленность приема и излучения благоприятна для
выделения и прослеживания глубинных отражений, всегда при28
ходящих на фоне регулярных и нерегулярных объемных волнпомех также глубинного происхождения.
Теория способа, обоснование параметров групп, трактуемых
как сейсмические антенны направленного действия, первые ре­
зультаты опытного опробования изложены в работах [1, 3 ] .
Положительные результаты применения методики в промыш­
ленных масштабах при изучении подсолевых горизонтов извест­
ны на территории Астраханского свода [2].
В результате научно-технического сотрудничества между
Народным Предприятием «Геофизика» (Лейпциг) и Москов­
ским геологоразведочным институтом
им. С. Орджоникидзе
были разработаны варианты остронаправленных систем, кото­
рые внедрены в практику сейсморазведки в ГДР. Ниже пред­
ставлены некоторые результаты исследований, проведенных в
условиях солянокупольной тектоники на территории ГДР.
Для глубинной структуры района работ, хорошо изученного
сейсморазведкой и глубоким бурением, характерно чередова­
ние мульд и соляных валов почти параллельного простирания.
Объектом разведки здесь является подсолевой горизонт Я, для
определения глубины которого важно знать и положение выше­
лежащих горизонтов.
На временных разрезах вкрест простирания мульды наблю­
дается интерференция, характерная для петлевых фронтов волн,,
отраженных от криволинейных границ. Не менее сложная вол­
новая картина возникает и на разрезах по простиранию мульды.
Здесь происходит интерференция отражений от боковых поверх­
ностей с тенденцией фокусирования энергии вдоль оси мульды.
Это приводит к формированию на временных разрезах допол­
нительных регулярных волн с параллельными осями синфазности — боковых отражений. На их фоне выделение целевых отра­
жений крайне затруднительно, а в большинстве случаев — и
невозможно. Изменение геометрии границ по мере продвиже­
ния вдоль профилей делает волновую картину нестабильной.
Подавление боковых отражений средствами обработки невоз­
можно из-за близости их кинематических и динамических пара­
метров с параметрами целевых глубинных отражений.
Опытный профиль на исследуемом участке длиной около
7 км проходил примерно вдоль оси мульды. На нем были при­
менены два варианта полевой методики. Вариант / соответст­
вовал стандартной методике ОГТ, принятой при производствен­
ных работах в этом районе, и вариант 2—методике острона­
правленного профилирования. Основные параметры наблюдений
показаны в табл. 1. Регистрация проводилась в цифровой
форме.
При выборе параметров поперечных групп была учтена гео­
метрия отражающих границ. В табл. 2 приведены значения
углов а, под которыми к дневной поверхности подходят отра­
жения от дна мульды (глубинные отражения) н от ее склонов;
2<>
Таблица
1
Параметры полевы?( наблюдений
Вариант
Параметры
Число перекрытия
Длина расстановки приемников, м
Расстояния между центрами приемных групп, м
Группирование приемников:
число
длина групп вдоль профиля, м
длина групп поперек профиля, м
Группирование взрывов:
число скважин
длина поперечной базы, м
глубина взрывов в скважинах, м
суммарная масса зарядов, кг
•Фильтряция на приеме, Гц
1
2
12
1880
80
12
1880
80
24
40
24
24
0
184
1
—
22
7
10—125
5
200
22
25
10—125
Таблица 2
Углы подхода глубинных 0Ггл> максимальные углы подхода боковых
a6sK отражений и ширина зоны иэлучения^приема системы
группирования 7сист
Отражающие горизонты
А
В
С
D
Е
F
G
Н
«j.^, градус
(-5)-10
5—15
5—15
15—20
10—15
10—18
10—15
0
«бок' ""РадУ^
0
25
25
35
35
40
35
—
Теист- '•Р^'"У'=
19
28
28
22
25
26
23
24
(боковые отражения). Углы а измерялись в плоскости, перпен­
дикулярной к профилю, между лучами и вертикалью. Из
табл. 2 следует, что угол YCHCT, характеризующий ширину излу­
чения — приема всей системы поперечного группирования ис­
точников — приемников, должен быть не более 25° для того,
чтобы энергия боковых волн была ослаблена не менее чем на
50% *. Длина поперечных групп (вариант 2) выбрана мини­
мальной с учетом указанного предельного условия и практиче­
ских соображений. Углы усист для различных горизонтов (см.
* Мерой ширины излучения является угол у между направлениями, кото­
рым соответствует поток энергии, равный половине потока по оси главного
лепестка диаграммы направленности.
30
табл. 2) рассчитаны в соответствии с частотами отражений к
законом изменения скорости с глубиной.
Данные обоих вариантов наблюдений были одинаковым об­
разом обработаны на ЭВМ по следующим процедурам: демуль­
типлексирование, цифровая фильтрация, статические и кинема­
тические поправки, деконволюция, накапливание по ОГТ, вы­
борка трасс То, вывод временного разреза, восстановление ам­
плитуд волн, спектральный анализ, расчет отношения сиг­
нал/помеха.
Применение поперечного группирования сталкивается с
тенденцией меньшего ослабления поверхностных волн по срав­
нению с продольным, которое зависит также от расстояния
приемников до источника. Чтобы проверить, насколько серьезны
эти опасения и в какой степени можно восстановить сигналы
отражений на фоне поверхностных волн средствами обработки,
была опробована частотная цифровая фильтрация в диапазоне
частот 15—80 Гц. Оказалось, что цифровая фильтрация доста­
точно эффективное средство подавления поверхностных волн
даже в сочетании поперечных групп приема и излучения, когда
поверхностные волны наиболее интенсивны.
На рис. 1 показаны накопленные временные разрезы, соот­
ветствующие вариантам 1 я 2. При их рассмотрении наблю­
дается заметное различие интенсивности боковых и глубинных
отражений. На рис. 1, а (вариант 1) боковые отражения Е* и
' F* доминируют и мешают прослеживанию отражений G я Н,
имеющих основное значение при разведке. На рис. 1, б (ва­
риант 2) боковые отражения настолько ослаблены, что это поз­
воляет выделить и проследить полезные отражения G и Н, как
вполне разрешенные, достаточно интенсивные волны.
Визуальные впечатления подтверждаются количественными
оценками. На ЭВМ были рассчитаны величины отношения сиг­
нал/помеха (с/п) на основе алгоритма когерентности для каж­
дого из отмеченных выше отражений. Результаты расчетов по­
казаны на рис. 2. Из графиков видно, что остронаправленная
система обеспечивает более высокое отношение с/п для всех
глубинных волн (В, С, D, Е, F, G) относительно боковых отра­
жений (£•*, F* и G*).
Для выделения одного лишь эффекта пространственной на­
правленности приема—излучения необходимо исключить влия­
ние различия интенсивности источников при групповых и оди­
ночных взрывах. С этой целью были рассчитаны величины:
(с/п);
где (с/п)г и (с/п);—соответственно величины отношения:
сигнал/помеха для глубинных и боковых отражений от одногои того же отражающего горизонта i. Результат вычислений для
3L
а
;^);;|^ЩЩ^йи^?«^^
iJ!iiiMijfiiii»iiiii|ii^*i''>iiy
•NftfM
^ir'>iii>'i;-fiiiiT|4i;iiii»ijiyiirt*^"^^^"^i " • '
,ЮШ1Ш1^,%^ты1Г'
Рис. 1. Временные разрезы ОГТ.
а — вариант /;
б — вариант 2; буквы со звездочками — боковые отражения
1/П
6
Рис.
2. Графики
отноше­
ний с/п для различных от­
ражений при двух
вариан­
тах наблюдений.
1
F*
Штриховкой выделены диаграммы
для варианта 2
G
горизонтов Е, F и G показан на рис. 3. Из графика видно, что
остронаправленное профилирование обеспечивает почти двой­
ное увеличение амплитуды отражений, приходящих со дна
мульды по сравнению с отражениями, приходящими от тех же
границ сбоку мульды.
Положительный эффект остронаправленного излучения и
приема выражается не только по энергетическим оценкам, но
и по спектральным характеристикам. Количественным крите32
Ряс 3- Графики
отношений с/п
яля' боковых и глубинных
отра­
жений от одинаковых
горизонтоп
при двух вариантах наблюдений.
•
1
штпиховкой выделены диаграммы для ва*" "^
рианта 2
1
fA
Вариант 2
^
го
- "З^Ж> ^ ^ \ N N \
1
1
0
^>CSN>
^Sv^
^
^
w ^
10
^—^— 2
4^Ш
^
/
Вариант 1
^
\
1
1
J
1
1
1
Рис. 4. Средние значения (/)
преобладающих
частот . и их средние квадратнческие отклоне­
ния {2) для различных отражений при двух
вариантах наблюдений
_,
рием стабильности динамических особенностей волн могут слу­
жить изменения преобладающих частот. Эти изменения уста­
новлены с помощью спектрального анализа отражений на всех
суммарных трассах ОГТ. Для определенных отражений вычис­
лялись средние значения преобладающих частот спектров и
величины средних квадрэтических отклонений от этих значе­
ний по всему профилю. Результат показан на рис. 4, из кото­
рого видно, что средние квадратические отклонения преоблада­
ющих частот в случае остронаправленной системы приблизи­
тельно в два раза меньше, чем для обычных систем. Наблю­
дается почти двойное увеличение средних значений преоблада2
Зак. 2157
33
В:
й mm
mm
Mill
"
"'^^
'
\}r
Ч.>ч.> n-Mib1i'"i,ii|,.r^4r
•*,mi>'ft>*
if-J
Рис. 5. Временные разрезы, составленные из трасс То.
а — вариант 2; 6 — вариант /
ющих частот полезных глубинных волн, достигаемое при остро­
направленном профилировании. Значительное увеличение ча­
стоты свидетельствует о больших возможностях повышения
разрешающей способности сейсморазведки MOB при использо­
вании методики остронаправленного профилирования.
Следует иметь в виду, что интерференционная система ОГТ
обладает острой пространственной направленностью в плоско^
34
^^ri, перпендикулярной к базе накапливания и проходящей
через ее середину [1]. Для оценки эффекта направленности
системы ОГТ особую ценность представляет сравнение времен­
ных разрезов, составленных из последовательной выборки трасс
Та вдоль профиля, которые соответствуют записям группы при­
емников, расположенных симметрично на базе 240 м вблизи
источников (рис. 5). Сравнение разрезов наглядно демонстри­
рует эффект пространственной направленности. Наблюдается
четкость осей синфазности и хорошая прослеживаемость отра­
жений через весь профиль при остронаправленном профилиро­
вании. Нерегулярные помехи и боковые волны резко ослаблены.
Особенно важно, что благодаря снятию интерференционных
эффектов удалось увидеть тонкую волновую структуру во вре­
менном окне 2,4—2,6 с, где прослеживаются целевые отраже­
ния. Отметим также, что самое верхнее отражение А, важное
для расчета статических поправок, может быть прослежено
только при использовании варианта 2. В то же время наглядно
демонстрируется «засоренность» временного разреза при обыч­
ном (ненаправленном) профилировании нерегулярными и ре­
гулярными помехами, на фоне которых проследить целевые от­
ражения невозможно. Есть основания полагать, что аналогич­
ные отрицательные эффекты в неявном виде присутствуют на
стандартных временных разрезах ОГТ и в других менее слож­
ных районах.
_
Из сказанного выше можно сделать следующие выводы.
• 1. В результате применения остронаправленных систем воз­
буждения и приема при работах способом ОГТ удалось решить
геологическую задачу прослеживания солевых и подсолевых
отражений в сложных условиях, где обычная методика ОГТ и
сопутствующие ей способы цифровой обработки не были ре­
зультативны.
2. Положительный результат исследований достигнут путем
ослабления боковых регулярных и нерегулярных волн, за счет
чего удалось в среднем в два раза поднять амплитуду глубин­
ных отражений по сравнению с боковыми, стабилизировать и
сузить спектры и сместить их в область более высоких частот.
^ 3. Полученные данные позволяют рекомендовать широкое
опробование и внедрение методики остронаправленного профи­
лирования в рамках способа ОГТ и обычного (малократного)
МОВ особенно в условиях солянокупольной тектоники.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
_ 1. Номоконов В. П. Двумерное излучение (прием) сейсмических волн.—
Прикладная геофизика, вып. 78. М., Недра, 1975, с. 61—74.
2. Номоконов В. П., Рябов А. В., Цведель Ю. Л. Опыт группирования
На длинных поперечных базах в юго-западной части Прикаспийской впаДнны.— Разведочная геофизика, вып. 77. М., Недра, 1977, с. 93—97.
2*
35
3. Nomokonov V. P. Zweidimensionale Profilierung bei der seismischen
Erkundung.— Zeitschrift fiir geologische Wissenschaften, 1974, No 7, Berlin^
Akademie Verlag, p. 801—812.
УДК 550.834.5
Т. М. ЛИНЬКОВА, Е. Д.
КАЗАЧЕНт
АНАЛИЗ СПЕКТРОВ СИГНАЛОВ,
ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ СТАНЦИЯМИ «ЗЕМЛЯ»
До настоящего времени выделение на сейсмограммах об­
менных проходящих волн и их интерпретация нередко вызы­
вают затруднения. Критериев, разработанных для сравнительно
простых условий (горизонтальные границы обмена, толстые
слои и т. п.), оказывается недостаточно для интерпретации ма­
териала, полученного в более сложных геологических районах.
Различными исследователями в таких случаях используются
поляризационный анализ, анализ интенсивности обменных и про­
дольных волн, построение статистических динамических раз­
резов.
Нами была выполнена работа по привлечению для интерпре­
тации хорошо разработанного математического и физического
аппарата теории спектров. Проведено исследование сигналов
продольных (РР) и обменных !(PS) проходящих волн, зареги­
стрированных аппаратурой «Земля» на профиле Калуга—Нарофоминск.
Отличительной особенностью экспериментальных работ на
этом профиле, расположенном в зоне сочленения юго-западной
краевой части Московской синеклизы и северного склона Воро­
нежского массива, являются длительные непрерывные наблюде­
ния на пунктах Сливидово (9 мес) и Обнинск (5 мес).
В некоторых случаях для подтверждения полученных ре­
зультатов использовались спектры сигналов, записанных в ус­
ловиях древнего Балтийского щита (регистрация велась одно­
временно в этих двух районах). Расчеты спектров выполнены по
программе В. С. Исаева.
Было рассмотрено более 150 спектров РР и PS волн, заре­
гистрированных от источников, расположенных в различных
районах земного шара (14<Д<160°; 0<а<360°; 0 < Я < 6 0 0 к м ,
где Д — эпицентральное расстояние; а — азимут на эпицентр;
Я — глубина очага землетрясения).
Исследование спектров проводилось в трех направлениях:
а) определение структуры регистрируемых сигналов; б) выяс­
нение возможности увеличения объема информации с одной
станции; в) изучение возможности исследования тектонических
нарушений по спектрам.
36