способ сейсморазведки при поиске подземных вод (артезианских бассейнов)

Формула изобретения

Способ сейсморазведки при поиске подземных вод (артезианских бассейнов), включающий регистрацию естественного сейсмического фона и сейсмического сигнала на исследуемом пространстве, измеренных одним и более сейсмическими комплексами, с последующей математической обработкой измеренных значений, по результатам которой судят о наличии подземных вод (артезианских бассейнов) на исследуемом пространстве, отличающийся тем, что о наличии подземных вод (артезианских бассейнов) судят по существенному (в 5-10 раз) повышению уровня сейсмического фона в диапазоне частот 4-15 Гц по отношению к уровню естественного сейсмического фона на контрольных участках с гарантированным отсутствием подземных вод (артезианских бассейнов) и наличию резонансных пиковых значений уровня фона на частотах 5-13 Гц.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сейсмологии, в частности к сейсморазведке, и может быть использовано для прямых поисков подземных вод (артезианских бассейнов).

Известен способ сейсморазведки (см., например, авт. св. СССР №949574, кл. G01V 1/00, 1980), включающий формирование в зонах излучения и приема сейсмических сигналов, регистрацию информационного сигнала с последующей математической обработкой полученных данных, причем сигнал регистрируют не менее чем двумя трехкомпонентными сейсмическими установками, размещенными на некотором расстоянии друг от друга.

Для осуществления этого способа необходимо использовать сейсмоизлучатели и проводить предварительное изучение геологического разреза в районе поиска.

Также известен способ сейсморазведки при поиске нефтегазовых месторождений (патент РФ №2054697, кл. G01V 1/00 1992), основанный на определении длины волны L преобладающего сейсмического фона на бесперспективном участке, при которой корреляционная связь между одноименными компонентами ослабляется более чем в два раза. На исследуемом участке располагают на расстоянии L/4 не менее двух трехкомпонентных установок. Регистрируют по всем компонентам естественный сейсмический фон на частотах 1-20 Гц. О наличии месторождения судят по сдвигу в сторону низких частот максимума частотного спектра сейсмического сигнала, зарегистрированного на исследуемой площади.

Однако этот способ не позволяет обнаруживать наличие подземных вод (артезианских бассейнов).

Наиболее близким к заявленному способу (его прототипом) является способ сейсморазведки при поиске подземных вод (артезианских бассейнов), раскрытый в WO 98/37439 А1, опубликованный 27.08.1998. Указанный способ заключается в размещении по крайней мере трех электрических зондов в Земле в раздельных положениях по прямой линии, пропускании через исследуемый участок Земли между первым и вторым зондом электрического тока и измерении разности потенциалов между первым и третьим зондом, а также между третьим и вторым зондом. Указанные разности потенциалов сравнивают между собой и на основании такого сравнения определяют присутствие подземной воды.

Однако описанный выше способ-прототип не позволяет достичь требуемой степени достоверности определения участка с подземными водами.

Изобретение направлено на расширение области использования способа сейсморазведки за счет обеспечения обнаружения подземных вод (артезианских бассейнов) с использованием тех же средств.

Для решения поставленной задачи в способе сейсморазведки при поиске подземных вод (артезианских бассейнов), включающем регистрацию естественного сейсмического фона и сейсмического сигнала на исследуемом пространстве, измеренных одним и более сейсмическими комплексами, с последующей математической обработкой измеренных значений, по результатам которой судят о наличии подземных вод (артезианских бассейнов) на исследуемом пространстве, о наличии подземных вод (артезианских бассейнов) судят по существенному (в 5-10 раз) повышению уровня сейсмического фона в диапазоне частот 4-15 Гц по отношению к уровню естественного сейсмического фона на контрольных участках с гарантированным отсутствием подземных вод (артезианских бассейнов) и наличию резонансных пиковых значений уровня фона на частотах 5-13 Гц.

Существо способа заключается в следующем.

Предварительно на площади, находящейся вблизи места поиска подземных вод (артезианских бассейнов) и имеющей сходный геологический разрез, определяют спектральные характеристики естественного сейсмического фона Земли с помощью сейсмических комплексов, регистрируют их. Затем располагают один и более сейсмических комплексов в районе поиска подземных вод (артезианских бассейнов) и регистрируют сейсмический фон в диапазоне частот 1-20 Гц.

Повторяют регистрацию сейсмического фона в других точках над местом предполагаемого нахождения подземных вод (артезианских бассейнов).

Запись сейсмического фона производят в течение 30-60 минут.

О наличии подземных вод (артезианских бассейнов) судят по существенному (в 5-10 раз) повышению общего уровня сейсмического фона на исследуемом пространстве и наличию резонансных пиковых значений амплитуд сейсмического фона на частотах 5-13 Гц.

Характерная форма сигнала в измеряемом динамическом диапазоне, его превышение над фоном (в 5-10 раз), наличие пиковых значений позволяют использовать для обнаружения подземных вод (артезианских бассейнов) однокомпонентные или двухкомпонентные сейсмические комплексы, сориентированные по соответствующим осям, с последующей математической обработкой полученных данных.

В основу предложенного способа были положены следующие экспериментальные данные.

Были построены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) естественного сейсмического фона ряда исследуемых участков земной поверхности (см. приведенный на чертеже к предложенному способу - пример обработанного сигнала, характеризующего водонасыщение коллектора). Как следует из указанной АЧХ, при поиске подземных вод информативной является полоса частот, лежащих в диапазоне от 4 до 15 Гц, поскольку именно в диапазоне указанных частот амплитуда измеряемого сейсмического сигнала превышает уровень естественного фона Земли.

Резонансная же амплитудная аномалия в частотном диапазоне 5-13 Гц объясняется состоянием среды. Так, коллекторы, насыщенные водой, являются более плотной средой для прохождения акустической волны, чем наполненные газом. Исследования показали, что при прохождении акустических волн через жидкости и газы происходит релаксация в сторону высоких частот при увеличении плотности. Это явление собственно и положено в основу способа нахождения водонасыщенных коллекторов.

Практические результаты проведенных исследований по обнаружению подземных вод (артезианских бассейнов) показали, что при наличии подземных вод существенно (в 5-10 раз) повышается общий уровень сейсмического фона на исследуемом пространстве, а на частотах 5-13 Гц появляются резонансные пиковые значения амплитуд по отношению к уровню естественного сейсмического фона.

Таким образом, предложенный способ позволяет обнаружить наличие подземных вод (артезианских бассейнов) на исследуемом пространстве с использованием однокомпонентных, двухкомпонентных и трехкомпонентных сейсмических комплексов, что значительно упрощает реализацию предложенного способа.