Материал: Выбор источника упругих колебаний для малоглубинной сейсморазведки

Выбор источника упругих колебаний для малоглубинной сейсморазведки

Оглавление

Введение

1. Геологические особенности района исследований

1.1 Основные черты геологического строения ВКМКС

1.2 Стратиграфия и литология

1.3 Тектоника

1.4 Гидрогеология

2. Теоретические основы сейсморазведочных исследований

2.1 Методы и модификации сейсморазведки

2.1.1 Метод отраженных волн

2.1.2 Метод преломленных волн

2.2 Источники упругих колебаний в сейсморазведке малых глубин

3. Аппаратурно-методические решения малоглубинной сейсморазведки в условиях ВКМКС

3.1 Методика и технология проведения полевых наблюдений МОГТ (2D)

3.2 Регистрирующий комплекс малоглубинной сейсморазведки МОГТ

3.2.1 Сейсмостанция

3.2.2 Сейсмоприемники (геофоны)

3.2.3 Сейсморазведочные кабели (сейсмокосы)

4. Изучение спектрально-энергетических особенностей поля упругих волн, возбуждаемых импульсными источниками

4.1 Описание и технические характеристики используемых источников упругих колебаний

4.1.1 Падающий груз

4.1.2 Пороховой импульсный источник упругих колебаний

4.1.3 Механический поверхностный источник "Geostrike AWG 80/120 A. E."

4.2 Сравнение характеристик волнового поля возбуждаемого различными источниками

4.3 Исследование волновых полей регистрируемых при группировании источников

5. Техника безопасности и охрана окружающей среды при проведении сейсмических работ

5.1 Проводимые мероприятия по уменьшению влияния на окружающую среду

5.1.1 Мероприятия по уменьшению воздействия на почвы и грунты

5.1.2 Мероприятия по охране водных ресурсов

5.1.3 Мероприятия по уменьшению влияния на растительный покров

5.2 Охрана труда и техника безопасности

5.3 Требования безопасности при работе с импульсным пороховым источником упругих колебаний

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время на шахтных полях ОАО "Уралкалий" и ОАО "Сильвинит" используется широкий набор геофизических методов изучения строения калийной залежи и вмещающих ее отложений. Усилиями сотрудников Горного института УрО РАН активно применяются сейсмические методы в модификации ОГТ, как в шахтном, так и наземном вариантах. Материально-техническая и методическая база сейсмических методов основывается на современном уровне развития цифровых регистрирующих и обрабатывающих сейсморазведочных технологий.

Особенностью малоглубинной сейсморазведки является то, что полезные волны регистрируются на фоне интенсивных волн-помех (преломленных, поверхностных, прямых, кратных и т.д.). Для того чтобы по возможности исключить или подавить последние, требуется тщательное планирование параметров системы наблюдений и характеристик источника возбуждения упругих колебаний.

Актуальность выбора источника упругих колебаний для малоглубинной сейсморазведки стоит на первом месте в ряду вопросов, связанных с проведением полевых изысканий, поскольку в настоящее время Заказчик предъявляет высокие требования к обработанной информации. А для того, чтобы предприятие, проводящее полевые работы, "шагало в ногу со временем", одним из важных моментов является выбор типа источника возбуждения.

Использование взрывного способа возбуждения упругих волн в малоглубинной сейсморазведке крайне затруднено, так как полевые работы часто проводятся в зоне интенсивного техногенного воздействия на среду, которая характеризуется наличием на поверхности жилых массивов, промышленных сооружений, зеленых насаждений, развитой сетью коммуникаций и т.д. Таким образом, наиболее перспективными для применения в данных условиях являются невзрывные типы источников.

Выбор оптимального источника подразумевает изучение спектрально-энергетических особенностей поля упругих волн, возбуждаемых импульсными источники.

В связи с вышесказанным, целью работы является сравнительный анализ источников упругих колебаний для малоглубинной сейсморазведки. Для этого требуется изучить принцип действия источников, провести сравнительный анализ их параметров и выявить достоинства и недостатки конкретных установок.

При написании работы использовались материалы сейсморазведочных работ, полученных при участии автора во время прохождения производственной практики в лаборатории активной сейсмоакустики Горного института УрО РАН.

1. Геологические особенности района исследований

1.1 Основные черты геологического строения ВКМКС

Верхнекамское месторождение калийных солей (ВКМКС) находится в пределах Пермской области на левобережье р. Камы. Месторождение комплексное: на его базе ведется добыча сильвинитов, карналлита, каменной соли и рассолов. Геологические запасы месторождения огромны и оцениваются по карналлитовой породе в 96,4 млрд. т, по сильвинитам - 113,2 млрд. т. Месторождение приурочено к центральной части Соликамской впадины Предуральского краевого прогиба. Соляная толща месторождения, имеющая форму линзы площадью около 8,1 тыс. км², прослеживается в меридиональном направлении на 205 км, в широтном - до 55 км (рис. 1.1). Внутри контура соляной толщи расположена многопластовая залежь калийно-магниевых солей протяженностью 135 км при ширине до 41 км. Площадь основной части калийной залежи - 3,7 тыс. км².

1.2 Стратиграфия и литология

Геологический разрез Соликамской впадины наиболее полно изучен опорной (скв.1-ОП, глубина 2973 м) и нефтепоисковыми (самая глубокая скв.37-ОГН, Уньвинская площадь, глубина 2912 м) скважинами.

Скважиной 1-ОП и серией нефтепоисковых скважин вскрыты породы кудымкарской свиты (Vkd) валдайской серии вендского комплекса, представленные алевролитами неравномерно глинистыми, ангидритизированными, с обугленными растительными остатками; аргиллитами слюдистыми, зеленовато-серыми и буро-коричневыми, песчанистыми; песчаниками косослоистыми, реже массивными, кварцевыми, мелкозернистыми.

малоглубинная сейсморазведка упругая волна

Вскрытая мощность вендского комплекса 342 м. Выше залегают отложения девонской, каменноугольной, пермской, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем [1]. Отложения девонской системы, в объеме среднего и верхнего отделов, со стратиграфическим перерывом залегают на породах вендского комплекса. Разрез системы представлен двумя толщами: нижней - терригенной и верхней - карбонатной. Терригенная толща включает отложения эйфельского и живетского ярусов среднего девона, а также франского яруса верхнего девона.

Средний отдел (D₂) в своей нижней части представлен алевролитами, песчаниками и аргиллитами. Алевролиты и песчаники пестроокрашенные, кварцевые. Аргиллиты пестроцветные, алевритистые, неяснослоистые. В верхней части разреза наблюдается переслаивание алевролитов и аргиллитов с редкими прослоями песчаников. Мощность отдела колеблется от 10 до 75 м.

Рис. 1.1 Структурно-тектоническое положение Соликамской впадины [1]: 1 - границы Предуральского краевого - прогиба; 2 - границы седловин и впадин (КС - Колвинская седловина, СолВ - Соликамская впадина, КЧС - Косьвинско-Чусовская седловина, СылВ - Сылвенская впадина); 3 - региональные разломы: Красноуфимский (I), Западно-Уральский (П), Предтиманский (III), Дуринский (ГУ), Боровицкий (V); 4 - площади распространения соляной толщи (а) и калийной залежи ВКМС (б); 5-линия геологического разреза.

Верхний отдел (D₃) представлен отложениями франского и фаменского ярусов.

Франский ярус. Нижняя часть разреза франского яруса в объеме пашийского и низов тиманского горизонтов представлена терригенной пачкой - D₃f (терр.), сложенной алевролитами неравномерно глинистыми, песчаниками кварцевыми и аргиллитами алевритистыми и известковистыми. Мощность пачки от 6 до 30 м. Кровля терригенной пачки является отражающей поверхностью и при сейсморазведочных работах обозначается как отражающий горизонт III (ОГ III).

Разрезы карбонатной части франского яруса (D₃f) и отложения фаменского яруса (D₃fm), литологические особенности которых определялись развитием рифовых массивов и разделявших их межрифовых впадин, группируются в рифовый и межрифовый (впадинный) типы.

Рифовый тип разреза выделяется на рифовых выступах и одиночных массивах. Его подразделяют на склоновый, гребневый и платформенно-лагунный подтипы. Смена указанных типов и подтипов разрезов происходит постепенно.

С приближением к рифовым массивам со стороны впадин, в склоновом подтипе разреза начинают преобладать небитуминозные, чистые разности карбонатных пород. Мощности пород возрастают. По мере приближения к центральным частям массивов исчезают серые и темно-серые известняки и прослои битуминозных сланцев с кремнями.

Гребневый подтип представлен светло-серыми, почти белыми известняками, местами доломитизированными, органогенно-детритовыми, с неясной крупной слоистостью. Известняки и доломиты местами пропитаны нефтью, в различной степени окисленной, нередко до твердого битума. Мощности разреза в этом подтипе максимальные.

К платформенно - лагунному подтипу отнесены разрезы, развитые в центральных частях рифовых выступов и одиночных рифовых сооружений. Здесь известняки преимущественно светлоокрашенные, светло-серые, почти белые, органогенно-детритовые, доломитизированные, переходящие во вторичные доломиты. Иногда наблюдаются тонкие прослои аргиллита известкового.

Межрифовый (впадинный) тип разреза представлен известняками, в различной степени окремнелыми, с подчиненными прослоями битуминозных известняков, сланцев и кремней. Мощности этого типа разреза для данного стратиграфического подразделения являются минимальными.

Мощность карбонатной части разреза франского яруса от 95 до 405 м. Мощность отложений фаменекого яруса 70-210 м.

Каменноугольная система представлена нижним, средним и верхним отделами. Нижний отдел включает турнейский, визейский и серпуховский ярусы,

Турнейский ярус (C₁t) развит не повсеместно. На девонских рифовых постройках отложения яруса либо отсутствуют, либо представлены в редуцированных мощностях.

В межрифовом типе в низах разреза породы турнейского яруса представлены отложениями доманикового типа, сменяющимися на карбонатно-терригенный тип разреза. Известняки (40%) серые, глинистые, мелкодетритовые; аргиллиты (60%) темно-серые, почти черные, тонкоплитчатые.

Разрезы склонов рифовых сооружений также представлены чередованием темноокрашенных известняков и аргиллитов. В низах разреза преобладают карбонаты (70%). Известняки водорослевые, доломитизированные, прослоями окремнелые.

Разрезы мелководья (рифовые выступы и массивы) сложены известняками светло-серыми, детритовыми. Вверх по разрезу наблюдается переслаивание известняков и аргиллитов. Известняки органогенно-детритовые, мелкообломочные, с прослоями раковинно-известняковых песчаников.

Мощность турнейского яруса изменяется от 0 до 270 м.

Визейский ярус (C₁v). Нижняя часть разреза визейского яруса имеет терригенный состав - C₁v (терр.). Она сложена (снизу вверх) аргиллитами темно-серыми, почти черными, чередующимися с алевролитами глинистыми, в самом основании разреза - с редкими прослоями известняков; песчаниками светло-серыми, известковистыми, с подчиненными прослоями аргиллитов и алевролитов глинистых, с углистыми растительными остатками. Мощность терригенной пачки 10-90 м. Кровля терригенной пачки является отражающей поверхностью и при сейсморазведочных работах используется как отражающий горизонт II (ОГ П).

Карбонатная часть разреза нижнего отдела каменноугольной системы (верхи визейского яруса и нерасчлененный серпуховский ярус) сложена известняками темно-коричнево-серыми, серыми, органогенно-детритовыми, доломитизированными, с типичной морской фауной или ее реликтами; доломитами вторичными серыми, разнозернистыми, с реликтовой органогенной структурой, с желваками ангидрита и кремня. Суммарная мощность карбонатной части разреза визейского яруса и серпуховского яруса изменяется от 110 до 530 м.

Средний отдел каменноугольной системы (C₂) представлен башкирским и московским ярусами.

Башкирский ярус (C₂b) сложен известняками органогенно-детритовыми, перекристаллизованными. Породы участками доломитизиованы и сульфатизированы. Местами известняк глинистый с прослоями аргиллита. В кровле яруса гравелиты, конгломератобрекчии. По всему ярусу нефтепроявления от слабых до обильных. Мощность яруса от 15 до 80 м.

Московский ярус (C₂m) представлен неравномерным переслаиванием известняков, аргиллитов, доломитов. Известняки серые и темно-серые, глинистые, органогенно-обломочные, детритово-фораминиферовые, наблюдается доломитизация, сульфатизация, битуминозность по стилолитовым швам. Аргиллиты темно-серые, известковистые, слюдистые. Доломиты тонкозернистые, глинистые, крепкие, с гнездами ангидрита. Мощность яруса 195-305 м.

Верхний отдел каменноугольной системы (C₃) сложен преимущественно доломитами с прослоями известняков. Доломиты серые, мелкозернистые известковистые, кристаллические, прослоями глинистые, битуминозные, участками кавернозные. Наблюдается слабое окремнение и сульфатизация. Мощность отдела 35-80 м.

Пермская система представлена нижним, средним и верхним отделами.

Нижнепермские отложения развиты в объеме ассельско-сакмарского, артинского, кунгурского и уфимского ярусов.

Ассельский+сакмарский ярусы (P₁a+s). Нерасчлененные отложения ярусов сложены известняками серыми, темно-серыми, кристаллическими, плотными, крепкими, участками окремнелыми, прослоями органогенно-детритовыми иногда глинистыми, битуминозными. Мощность их изменяется от 180 до 450 м.

Артинский ярус (P₁a) по литологическому составу подразделяется на две пачки: карбонатную и терригенную. Граница раздела пачек используется при сейсморазведочных работах как отражающий горизонт А^к (ОГ А^к);

Карбонатная пачка (P₁ar₁) представлена известняками светло - и темно-серыми, участками окремнелыми, органогенно-обломочными, с обильной фауной. Отмечено участие нижнеартинских карбонатных пород в формировании рифовых построек, к которым бывают приурочены проявления нефти. Мощность пачки от 70 м в межрифовом пространстве до 220 м в пределах рифовых сооружений.

Терригенная пачка распространена не повсеместно, а лишь в восточной половине Соликамской впадины, где она представлена урминской свитой (P₁ur) и образует так называемый "артинский терригенный клин". "Клин" сложен флишоидно-моласcовой толщей - аргиллитами, алевролитами и песчаниками с линзами и прослоями конгломератов, относительная роль которых постепенно возрастает в восточном направлении, по мере приближения к складчатому Уралу. Мощность толщи возрастает от 120 м на западе до 1500 м и более на востоке, в зоне перехода к передовым складкам Урала.

В западной части Соликамской впадины урминская свита фациально сменяется на глинистые известняки, мергели и доломиты дивьинской свиты (P₁dv). Мощность дивьинской свиты колеблется от 10 м (на участках развития нижнеартинских рифов) до 120 м в межрифовом пространстве.