система для сейсмической разведки

Формула изобретения

Система для сейсмической разведки, включающая основную приемно-регистрирующую систему, состоящую из сейсмоприемников, соединенных каналами связи с сейсмостанцией, содержащей шифратор командных сигналов, взрывную скважину, размещенный на ее забое основной заряд взрывчатого вещества и станцию взрывного пункта, размещенную на транспортном средстве и включающую основной дешифратор командных сигналов, основную взрывную магистраль, и дополнительную приемно-регистрирующую систему, включающую транспортер сейсмических приемников и регистрирующее устройство, отличающаяся тем, что система снабжена дополнительным зарядом взрывчатого вещества, размещенным вблизи устья взрывной скважины, причем станция взрывного пункта снабжена дополнительным дешифратором командных сигналов и дополнительной взрывной магистралью, соединенной с дополнительным зарядом взрывчатого вещества, а вход управления регистрирующего устройства соединен с выходом дополнительного дешифратора командных сигналов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сейсморазведке, а точнее к системам для ведения полевых сейсморазведочных работ.

Известна система для сейсмической разведки, включающая размещенную на местности приемно-регистрирующую систему, состоящую из сейсмоприемников, кабеля и сейсмостанции, содержащей шифратор командных сигналов, радиопередающее устройство и взрывную скважину с размещенным на ее забое зарядом взрывчатого вещества и соединенным посредством боевой магистрали со станцией взрывного пункта, состоящей из радиоприемного устройства, и дешифратора командных сигналов. [Сейсморазведка. Справочник геофизика / под ред. И.И.Гурвича, В.П.Номоконова. - М.: «Недра», 1981, с.174-176, 208, 241-243, 374-377, 384-408].

Эта система не обеспечивает определения параметров зоны малых скоростей и фактической глубины размещения заряда взрывчатого вещества.

Невозможность изучения параметров зоны малых скоростей обусловлена рядом причин, вытекающих из параметров системы для сейсмической разведки.

Во-первых, в приемно-регистрирующей системе расстояние между приемными каналами выбирается оптимальным для изучения глубинных слоев, это расстояние слишком велико для того, чтобы зарегистрировать детали волнового поля приповерхностных слоев. Кроме того, в системе для изучения глубинных слоев, как правило, применяется группирование точек приема сигналов на базах, превышающих толщину приповерхностного изменчивого слоя зоны малых скоростей, что не позволяет определить скорость волн в зоне малых скоростей.

Во-вторых, заряд взрывчатого вещества в системе для изучения глубинных слоев, как правило, размещен на глубине, превышающей толщину зоны малых скоростей, вследствие чего корректно не решается задача определения параметров зоны малых скоростей и определения фактической глубины заложения заряда в связи с тем, что сейсмическая волна проходит через две среды, обладающие существенно различными скоростями распространения волн.

Выполнение отдельного вида работ по изучению приповерхностных слоев геологического разреза приводит к удорожанию работ, кроме того, при таком способе нельзя исключить ошибки, связанные с неточным совмещением данных, получаемых по двум независимым системам в разное время.

Наиболее близким аналогом является система для сейсмической разведки, описанная в изобретении «Станция взрывного пункта» [Патент РФ №2142144, кл. G 01 V 1/104, 1999]. Согласно этому изобретению, система для сейсмической разведки включает основную приемно-регистрирующую систему, состоящую из сейсмоприемников, соединенных каналами связи с сейсмостанцией, содержащей шифратор командных сигналов, взрывную скважину, размещенный на ее забое заряд взрывчатого вещества, и станцию взрывного пункта, размещенную на транспортном средстве и включающую основной дешифратор командных сигналов, основную взрывную магистраль, и дополнительную приемно-регистрирующую систему, включающую транспортер сейсмических приемников и регистрирующее устройство.

Такая система для сейсмической разведки обеспечивает изучение параметров зоны малых скоростей и фактической глубины размещения заряда в том случае, когда заряд взрывчатого вещества размещен в пределах толщи зоны малых скоростей. Если же заряд размещен ниже подошвы зоны малых скоростей, то ни параметры зоны малых скоростей, ни фактическая глубина размещения заряда взрывчатого вещества корректно не определяются, так как сейсмическая волна проходит через два различных по скорости распространения волн слоя и скорость волн в зоне малых скоростей не определена.

Вместе с тем, в современных условиях ведения сейсморазведочных работ необходимо получать точные данные о параметрах зоны малых скоростей и фактической глубине взрыва для обеспечения высокоточных структурных построений и решения тонких динамических задач сейсморазведки.

Задача изобретения состоит в расширении технических возможностей сейсморазведки и повышении точности определения параметров исследуемой среды на основе точных данных о параметрах зоны малых скоростей и знании фактических глубин погружения зарядов взрывчатого вещества.

Задача решается тем, что система для сейсмической разведки, включающая основную приемно-регистрирующую систему, состоящую из сейсмоприемников, соединенных каналами связи с сейсмостанцией, содержащей шифратор командных сигналов, взрывную скважину, размещенный на ее забое основной заряд взрывчатого вещества, и станцию взрывного пункта, размещенную на транспортном средстве и включающую основной дешифратор командных сигналов, основную взрывную магистраль, и дополнительную приемно-регистрирующую систему, включающую транспортер сейсмических приемников и регистрирующее устройство, снабжена дополнительным зарядом взрывчатого вещества, размещенным вблизи устья взрывной скважины, причем станция взрывного пункта снабжена дополнительным дешифратором командных сигналов и дополнительной взрывной магистралью, соединенной с дополнительным зарядом взрывчатого вещества, а вход управления регистрирующего устройства соединен с выходом дополнительного дешифратора командных сигналов.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Снабжение системы для сейсмической разведки дополнительным зарядом взрывчатого вещества, размещенным вблизи устья взрывной скважины, в сочетании с дополнительной приемно-регистрирующей системой обеспечивает решение задачи исследования параметров зоны малых скоростей как методом отраженных, так и методом преломленных волн, при этом могут быть определены толщина зоны малых скоростей, скорость распространения волн в ней, коэффициент затухания и декремент поглощения волн в зоне малых скоростей, а также скорость распространения волн в слое, подстилающем зону малых скоростей, и коэффициенты отражения и прохождения волн на подошве зоны малых скоростей. При этом, если основной заряд взрывчатого вещества будет размещен в слое, подстилающем зону малых скоростей, то фактическая глубина его заложения корректно определяется из знания скоростей в двух слоях и толщины зоны малых скоростей, полученных из волнового поля, возбужденного дополнительным зарядом взрывчатого вещества, а также вертикального времени, зарегистрированного при подрыве основного заряда.

Снабжение станции взрывного пункта дополнительным дешифратором командных сигналов, а также дополнительной взрывной магистралью, соединенной с дополнительным зарядом взрывчатого вещества, обеспечивает запись волновых полей, возбужденных взрывами основного и дополнительного зарядов, разнесенных заданным интервалом времени, определяемым разностью задержек командных сигналов, установленных в дешифраторах, на одной сейсмограмме основной сейсмостанции и на одной сейсмограмме дополнительного регистрирующего устройства, чем достигается максимальная производительность работ и исключаются ошибки совмещения различных геофизических данных.

На фиг.1 схематически изображена система для сейсмической разведки; на фиг.2 условно показаны связи между узлами станции взрывного пункта.

Система для сейсмической разведки включает основную приемно-регистрирующую систему, состоящую из сейсмоприемников 1, соединенных жгутом каналов связи 2 с сейсмостанцией 3, содержащей шифратор командных сигналов 4 и соединенное с его выходом радиопередающее устройство 5, взрывную скважину 6 с размещенным на ее забое основным зарядом взрывчатого вещества 7 и станцию взрывного пункта 8, размещенную на транспортном средстве 9 и содержащую радиоприемное устройство 10, выход которого соединен с основным дешифратором командных сигналов 11, соединенным посредством основной взрывной магистрали 12 с основным зарядом 7. Параллельно к выходу радиоприемного устройства 10 подключен дополнительный дешифратор командных сигналов 13, соединенный посредством дополнительной взрывной магистрали 14 с дополнительным зарядом взрывчатого вещества 15. К выходу дополнительного дешифратора командных сигналов 13 также подключен вход управления 16 регистрирующего устройства 17, информационные входы которого соединены с сейсмоприемниками 1, размещенными на транспортере сейсмических приемников 18.

Работа системы для сейсмической разведки.

Размещают на местности сейсмоприемники 1, жгут каналов связи 2 и сейсмостанцию 3. Бурят взрывную скважину 6, размещают на ее забое основной заряд взрывчатого вещества 7 и вблизи ее устья дополнительный заряд взрывчатого вещества 15. При этом дополнительный заряд взрывного вещества 15 может быть укупорен буровым шламом, поступившим из взрывной скважины 6 в процессе бурения. Транспортное средство 9 с размещенной на его борту станцией взрывного пункта 8 и с прицепленными к нему транспортером сейсмических приемников 18 и основной взрывной магистралью 12, а также дополнительной взрывной магистралью 14 подходит к взрывной скважине 6 и останавливается на безопасном расстоянии от зарядов взрывчатого вещества 7 и 15. Взрывник соединяет с основным зарядом взрывчатого вещества 7 основную взрывную магистраль 12, соединенную с основным дешифратором командных сигналов 11, и с дополнительным зарядом взрывчатого вещества 15 дополнительную взрывную магистраль 14, соединенную дополнительным дешифратором командных сигналов 13, после чего включает станцию взрывного пункта 8 в режим ожидания команды и докладывает оператору сейсмостанции 3 о готовности к работе.

Оператор сейсмостанции включает сейсмостанцию 3 в работу, при этом в ней в определенной фазе рабочего цикла образуется командный сигнал, который шифруется шифратором командных сигналов 4 и подается на вход радиопередающего устройства 5, которое посылает зашифрованный командный сигнал в эфир. Радиоприемное устройство 10 принимает зашифрованный командный сигнал и подает его на входы дешифраторов командных сигналов 11 и 13. Дешифрированный командный сигнал задерживается в каждом дешифраторе на установленное время задержки, предусмотренное конструкцией дешифратора. При этом в дополнительном дешифраторе командных сигналов 13 время задержки устанавливается меньше по величине, чем в основном дешифраторе командных сигналов 11. Разность времен задержки определяется длительностью регистрации сейсмического волнового поля, возбужденного дополнительным зарядом взрывчатого вещества 15.

Таким образом, от дополнительного дешифратора командных сигналов 13 первым подрывается дополнительный заряд взрывчатого вещества 15, одновременно через вход управления 16 дешифрированный сигнал от дополнительного дешифратора командных сигналов 13 включает в работу регистрирующее устройство 17, которое принимает сигналы от сейсмоприемников 1, установленных на транспортере сейсмических приемников 18. Через заданный интервал времени дешифрированным сигналом от основного дешифратора командных сигналов 11 подрывается основной заряд взрывчатого вещества 7. Время работы регистрирующего устройства 17 устанавливается таким, чтобы зарегистрировать волновое поле, возбужденное как дополнительным зарядом взрывчатого вещества 15, так и основным зарядом взрывчатого вещества 7.

Запуск сейсмостанции 3 в работу осуществляется при помощи шифратора командных сигналов 4 в момент подрыва дополнительного заряда взрывчатого вещества 15. Длительность работы сейсмостанции 3 определяется длительностью поступления от сейсмоприемников 1 по жгуту каналов связи 2 информативных сигналов волнового поля, возбужденных основным зарядом взрывчатого вещества 7.

Таким образом, в едином технологическом цикле происходит регистрация двух различных сейсмограмм: одной - сейсмостанцией 3 и одной - регистрирующим устройством 17, причем каждая сейсмограмма содержит запись волновых полей от двух разнесенных во времени взрывов. Этим достигается максимальная производительность работы и исключаются ошибки совмещения данных.

При обработке зарегистрированных сейсмограмм сначала обрабатывают сейсмограмму, зарегистрированную регистрирующим устройством 17 станции взрывного пункта 8, в результате чего определяются параметры зоны малых скоростей и подстилающего слоя, а также фактическая глубина заложения основного заряда взрывчатого вещества 7. Полученные данные используют при обработке и интерпретации сейсмограммы основной приемно-регистрирующей системы, зарегистрированной сейсмостанцией 3, чем достигается высокая точность оценки параметров глубинных слоев геологического разреза.

Пример реализации системы для сейсмической разведки.

Работы с применением дополнительной приемно-регистрирующей системы с использованием станции взрывного пункта 8, снабженной транспортером сейсмических приемников 18 и регистрирующим устройством 17, проводятся в наиболее сложных по поверхностным условиям приполярных районах, характеризующихся развитием многолетней мерзлоты, являющейся сильно изменчивым по параметрам слоем, который искажает проникающее сквозь него сейсмическое волновое поле.

В этих условиях в основной приемно-регистрирующей системе приемные каналы размещают с шагом 50 метров и группируют 12-24 сейсмоприемников на канале с размещением их на базе 30-50 метров. Такие параметры приемной системы не позволяют изучать детали волнового поля, относящегося к верхней части геологического разреза, в котором, как правило, зона малых скоростей имеет мощность 6-20 метров и характеризуется скоростью продольных волн 400-700 м/с, а подстилающие зону малых скоростей породы, в которые закладывают основной заряд взрывчатого вещества 7, характеризуются скоростью 1200-1700 м/с. В таких условиях применяемая дополнительная приемная система сейсмоприемников 1, размещенных на транспортере сейсмических приемников 18, с шагом 2-5 метров обеспечивает корректное изучение параметров зоны малых скоростей и фактической глубины точки взрыва лишь при условии, что заряд помещен выше подошвы зоны малых скоростей. Обычно основной заряд имеет массу от 2 до 10 кг и размещается на глубине 12-25 метров, на 5-8 метров ниже подошвы зоны малых скоростей.

Согласно изобретению, дополнительный заряд взрывчатого вещества 15 размещается на расстоянии 1-3 метра от устья взрывной скважины 6, имеет массу от одного детонатора до 100 граммов взрывчатого вещества, при этом он может быть укупорен, т.е. покрыт слоем бурового шлама толщиной в 10-20 сантиметров, что обеспечит увеличение сейсмического эффекта. В станции взрывного пункта 8 размещаются два одинаковых дешифратора командных сигналов любого из известных типов, например ССВ-2, либо SGS-S, либо Shot-PRO. В качестве основной сейсмостанции 3 используется любая из известных, например Прогресс-L, Интромарин-L2 и другие, снабженная шифратором, марка которого соответствует марке применяемого дешифратора.

В основном и дополнительном дешифраторах устанавливаются различные времена задержки командных сигналов с разностью от 0,1 до 1 с. Основная взрывная магистраль 12 и дополнительная взрывная магистраль 14 должны быть изготовлены из проводов, различающихся по цвету изоляции и толщине.

Применение изобретения позволяет с минимальными затратами, фактически выражающимися в стоимости дополнительных малых зарядов взрывчатого вещества, существенно повысить точность и достоверность сейсмических исследований, вследствие чего снизится риск бурения «неудачных» глубоких разведочных и эксплуатационных скважин и повысится успешность геологоразведочных работ и эффективность эксплуатации месторождений.