ВВЕДЕНИЕ

 

На начальной стадии развития сейсмической разведки и до конца семидесятых годов прошлого столетия возбуждение упругих колебаний на суше в основном осуществлялось с использованием скважинного взрывного источника. Т.е. бурилась скважина, в неё опускалось взрывчатое вещество (ВВ) и в результате взрыва происходило формирование сейсмического волнового поля. В качестве ВВ в основном использовался тротил, который, как правило, погружался под ЗМС, что позволяло существенно ослабить интенсивность низкоскоростных поверхностных волн-помех. Следует отметить, что буровзрывной источник при необходимости обеспечивает повышенную глубинность исследований и позволяет получать сейсмические записи с наиболее качественной динамикой колебаний. Под качественной динамикой понимается динамика, при которой спектр полезных сигналов относительно широкий, а эффективная длительность импульсов соответственно   мала, что позволяет рассчитывать на более высокую разрешающую способность метода, т.е. на способность разделять при регистрации близко расположенные друг к другу акустические границы.

Обеспечивая высокую эффективность сейсмической разведки, буровзрывной источник и в настоящее время рассматривается, как некий эталон сейсмических излучателей. Вместе с тем, начиная с семидесятых годов прошлого столетия весьма серьёзное внимание стали уделять проблемам экологии и безопасности проведения сейсмических работ. Действительно, сегодня трудно представить возможность проведения буровзрывных работ на участках, примыкающих, например, к лиманно-плавневым зонам, где происходит нерест, где гнездятся многие виды птиц, трудно представить возможность проведения буровзрывных работ в населённых пунктах или вблизи, например, газопроводов. Вопрос повышенной опасности буровзрывных работ также весьма актуален, т.к. к большому сожалению, практически ежегодно до настоящего времени гибнут люди, так или иначе связанные с проведением буровзрывных работ при сейсмических наблюдениях.

В связи с указанными причинами, начиная с семидесятых годов в СССР начался период интенсивных разработок невзрывных источников сейсмических колебаний. Был создан целый ряд импульсных невзрывных источников, включающий газодинамические излучатели, электромеханические, падающие грузы и т.д. Однако достаточно быстро геофизики поняли, что разработанные импульсные невзрывные источники в отличие от взрывных скважинных излучателей возбуждают существенно менее интенсивное поле полезных сейсмических колебаний и в этой связи обеспечивают существенно меньшую глубинность исследования. Для того чтобы приблизить импульсные невзрывные излучатели к возможностям взрывных скважинных излучателей был разработан ряд, в основном газодинамических источников, развивающих чрезвычайно высокие динамические нагрузки на грунт в 10-15 раз, превышающие предел упругости грунта и многократно превышающие предел прочности грунта.  Так, весьма распространённый в своё время излучатель ГСК-10 характеризовался энергией воздействия на грунт более 100 кДж, что обеспечивало силу удара на грунт, равную 650 т. Излучатель ГСК-6 обеспечивал силу удара по грунту, равную 400 т, и.т.д. После отработки профиля группой таких источников с использованием технологии ОГТ вдоль профиля через 10-20 м оставались штампы глубиной до 20 см. Т.е. естественно такие излучатели не пригодны при работах по дорогам, по участкам с тонким слоем плодородной земли, склонным к эрозии, по лесопосадкам, садовым насаждением и т.д. Однако даже если не учитывать экологические последствия от работы с такими мощными импульсными излучателями, глубинность сейсмических исследований при их применении осталась существенно меньшей, чем при использовании буровзрывных источников. Физически это связано с тем обстоятельством, что при нагрузках, существенно превышающих предел упругости, значительный объём энергии затрачивается не на формирование акустического поля, а на разрушение грунта.

И вот на основании понимания достаточно ограниченных возможностей импульсных невзрывных источников стала пробивать себе дорогу идея о целесообразности использования в сейсморазведке сложных сигналов. Эта идея сама по себе не новая, она достаточно широко используется в радиолокации. Под сложными сигналами понимаются сигналы, для которых выполняется условие Dfэф × T»1, где Dfэф – эффективная ширина спектра сигнала, T — длительность сигнала. Т.е. сложные сигналы – это достаточно широкополосные и достаточно протяжённые сигналы, поэтому даже в том случае, если излучатель возбуждает относительно малоамплитудные колебания по сравнению с мощными импульсными излучателями, например в пределах упругих деформаций грунта, общая энергия формируемых развёрток может быть как угодно большой в зависимости от протяжённости сигнала. В настоящее время длительности сложных сигналов, применяемых в сейсморазведке, обычно равны 10 — 30 секунд. В результате возбуждения и регистрации таких сигналов мы получаем малопонятные и не пригодные для интерпретации сейсмограммы, называемые виброграммами, представляющие результат интерференции большого числа сложных сигналов. Однако путём корреляционной обработки, т.е. оптимальной фильтрации, сложные сигналы, записанные на виброграмме, преобразуются в компактные корреляционные импульсы, а сейсмограммы, которые получаются в результате таких математических преобразований, называются коррелограммами и очень не существенно отличаются от обычных сейсмограмм, получаемых с использованием импульсных излучателей. Вместе с тем, в связи с повышенной длительностью и поэтому значительной суммарной энергией сложных сигналов, корреляционные импульсы, соответствующие сложным сигналам, отличаются высокой амплитудой, что существенно повышает помехоустойчивость сейсмической разведки по отношению к некогерентным помехам по сравнению с помехоустойчивостью методов, использующих обычные импульсные невзрывные источники. Здесь, как бы формально, повышенный объём энергии удлинённых сложных сигналов перетекает в энергию компактных высокоамплитудных корреляционных импульсов

В сейсморазведке используется два вида сложных сигналов:

— так называемые квазигармонические сложные сигналы, т.е. частотно-модулированные гармонические сигналы или иначе гармонические сигналы с изменяющейся частотой;

— кодоимпульсные сигналы, т.е. последовательности импульсов, следующих по определённому коду.

Наибольшее применение в настоящее время получили квазигармонические сигналы. Первые положительные результаты по практическому использованию квазигармонических сейсмических сигналов были получены в США в 1959-1960 г.г. Фирма «Continental Oil Company» («Conoco») разработала метод и аппаратуру с торговой маркой «Vibroseis». В нашей стране аналогичные исследования были начаты в 1965 г. в Краснодарском филиале ВНИИГеофизика под руководством А. М. Седина и в СО АН СССР под руководством  И. С. Чичинина.

Производство первых серийных отечественных сейсмических вибраторов СВ-5-150, развивающих динамическое усилие на грунт 5 т, было освоено в 1979 г в объединении «Точмашприбор», в Армавире (А. С. Кастанов, В.М. Шевкунов и др.). В это же время часть специалистов из Армавира во главе с А.С.Шагиняном и А.Г.Асан-Джалаловым переехало в Гомель и организовало мощное конструкторское бюро в составе министерства нефтяной промышленности. И уже в 1980 г в Гомеле было начато производство более мощных вибраторов СВ-10-100, воздействующих на грунт с номинальной силой 10 т. После развала Советского Союза основные специалисты из Гомеля переехали в Москву и организовали компанию ЗАО «Геосвип», которая и занимается в настоящее время в России проектированием и производством сейсмических вибраторов.

Кодоимпульсный метод на нефть и газ также был разработан в Краснодаре, в КФ «ВНИИГефизика» (позднее «НИИМоргеофизика») под руководством Молоканова Г.И. Излучатель же для кодоимпульсного метода был спроектирован в Тольяттинском политехническом институте под руководством проф. Ивашина В.В. В начале восьмидесятых годов в объединении «Потенциал» (г. Харьков) был освоен серийный выпуск кодоимпульсных излучателей ИКИ-10/40, которые до недавнего времени успешно применялись  при разведке на нефть и газ в Костромской геофизической экспедиции и на Украине. Однако после распада Советского Союза и, в частности, вследствие того, что завод – изготовитель, расположенный за пределами России, прекратил выпуск излучателей, сейсморазведочные работы с применением кодоимпульсного метода постепенно были прекращены.

В последнее время усилился интерес к кодоимпульсному методу разведки, и это, прежде всего, связано с тем, что себестоимость сейсмических вибраторов в настоящий момент достигает от 500-700 тысяч долларов до миллиона, что создаёт серьёзные экономические проблемы для геофизических организаций.  ·В этой связи чрезвычайно актуальным становится вопрос о развитии и внедрении в производство кодоимпульсного метода сейсмической разведки, являющегося наиболее значимой альтернативой вибросейсмическому методу и характеризующегося практически такой же помехоустойчивостью, как и вибросейсмический метод, однако использующего конструктивно существенно более простые излучатели колебаний, себестоимость которых в 2-3 раза ниже себестоимости гидравлических вибраторов. Более того, актуальность развития кодоимпульсного способа сейсмической разведки в настоящее время в значительной степени усиливается в связи с санкциями, установленными к Российской Федерации западными странами, и необходимостью импортозамещения, поскольку ряд достаточно сложных элементов отечественных вибраторов производится за рубежом.

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *