СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ
METHOD OF SEISMIC SURVEY

Изобретение относится к области сейсморазведки месторождений нефти и газа и может быть использовано при исследованиях в переходных (транзитных) зонах от суши к мелководью и на акватории рек.
В настоящее время отчетливо определилось большое ресурсное значение мелководных и транзитных зон водоемов, в пределах которых находятся объекты геологоразведочных работ на нефть и газ. Мелководные и транзитные зоны являются труднодоступными территориями для проведения сейсмических исследований. Основными физико-геологическими особенностями этих зон являются предельно малые и быстроменяющиеся толщины водного слоя, сильные и переменчивые течения, наличие крутых берегов и топей. Указанные особенности таких зон ограничивают применение стандартных сухопутных и морских технологий, так как необходимо увязывать речные и морские наблюдения с результатами сухопутных работ, поэтому очевидна потребность в едином специализированном технико-методическом комплексе, применимом на всей площади съемки.
В морских условиях при толщине водного слоя более 2 м исключительное применение имеют пневмопушки с суммарным объемом 20 л и рабочими частотами 30-70 Гц. Например, пневмоизлучатели "Bolt" (производства США), сейсмические пневмоизлучатели семейства «ГЕОХИ-УНИСИГНАЛ» института Геохимии и Аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН и пневмоисточники «Пульс» (разработка ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», описанные в статье «Влияние внешнего акустического поля и границ волнового слоя на акустические характеристики пневматического излучателя» авторов Гуленко В.И., Карпенко В.Д., Шлыков В.А., опубликованной в журнале Разведочная геофизика. - М: Недра, 1989. Вып.110, с.98-105.
Известно из статьи «Пневматический источник сейсмических сигналов «Малыш» авторов Бадиков Н.В. и др. журнал «Приборы и системы разведочной геофизики» №3(17) 2006 (официальное ежеквартальное издание саратовского отделения евроазиатского геофизического общества) использование стандартных пневматических излучателей в мелководных зонах акваторий с глубиной до 1,5-2,0 метров. Однако использование стандартных пневматических излучателей не всегда оправдано на мелководье из-за того, что значительная часть излучаемой энергии расходуется на неупругие деформации грунта, из-за близости дна и потери энергии, из-за близости границы вода - воздух.
Основными недостатками пневмоизлучателей в транзитных зонах являются необходимость погружения их в грунт с обязательной укупоркой водой, а это требует размещения на плавсредствах или ином транспорте буровых установок, емкостей для воды и сжатого воздуха. Все это ведет к удорожанию работ и снижению производительности. Кроме того, на предельном мелководье (менее 2 м) пневмоисточники порождают волны-помехи, препятствующие выделению целевых отражений. При формировании ударных волн пневмоизлучателями в скважинах, призабойная область пород насыщается газом, что приводит к значительному ослаблению амплитуды излучаемого сигнала и усложняет обработку сейсмических данных.
К существующим вышеперечисленным проблемам добавляется низкая информативность данных на затопленных участках водоемов, вследствие интенсивных процессов гниения растительных остатков, газообразования и резкого понижения скоростей упругих колебаний до значений, меньших чем скорость звука в воздухе (≈200 м/с). Это приводит к значительному затуханию записи, образованию многочисленных низкоскоростных волн-помех, препятствующих выделению полезных отраженных волн. Подобная ситуация наблюдалась на Рыбинском водохранилище и на Боткинском (р.Кама), причем наблюдения непосредственно в самих руслах рек отличались хорошей информативностью. Дополнительные трудности возникают в переходных (транзитных) зонах, где требуются специальные скважинные пневмоисточники и буровые установки для их погружения.
Общим недостатком пневмоисточников является то, что использование стандартных и малообъемных излучателей не может не оказывать вредного воздействия на флору и фауну водоема.
Известно использование взрывов конденсированных ВВ для возбуждения сейсмического сигнала, как погруженных на дно водоема, так и подвешенных на определенной глубине. Проведение взрывных работ на льду описано в книге А.Т.Казакова «Методика и техника проведения взрывных работ при сейсморазведке» (М.: Недра, 1987, с.199-200).
Ограничение применения взрывных источников сейсмических волн с использованием традиционных ВВ обусловлено их очевидным недостатком - это гибель флоры и фауны в водоеме.
Известно, что уменьшение величины заряда с 10-15 кг до 50 г (С.А.Ловля «Взрывное дело», «Недра», 1976) за счет усовершенствования технологии работ, приводит к сокращению зоны поражения в воде. Такой метод реализован во французской системе «Флексотир».
Объем поражения уменьшается в 1,5-2,0 раза и в случае применения так называемых составных зарядов.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения достоверности обнаружения, точности, детальности определения и изучения строения и физических свойств геологического разреза. Для достижения указанного технического результата возбуждение колебаний осуществляется зарядами взрывчатого вещества весом до 0,1 кг, размещенными в скважинах глубиной на 3-10 метров ниже дна водоема, доставленными через полые шнеки.
Отличительными признаками предлагаемого способа сейсмической разведки от указанных выше наиболее близких является то, что возбуждение колебаний осуществляется зарядами взрывчатого вещества не в воде, а в грунте под водой.
Предлагаемый способ ведения сейсморазведочных работ свободен от перечисленных выше недостатков и обладает экологической чистотой. Расчеты показывают, что проведение взрыва (заряд до 0,1 кг) в грунте (не в воде) сокращает зону, опасную для фауны, до 3 метров (С.А.Ловля, Взрывное дело, М.: Недра, 1976). Предпочтительным является проведение сейсморазведки в зимний период, когда сейсмоприемники и кабели устанавливаются на промерзшем грунте или льду, а возбуждение колебаний осуществляется зарядами взрывчатого вещества (ВВ) весом до 0,1 кг, размещенными в скважинах глубиной на 3-10 м ниже дна водоема, в глинистых пропластках, являющихся водоупором. При этом обеспечивается экологическая чистота воздействий, полная сохранность фауны водоема. Увязка наблюдений речных и транзитных зон с результатами сухопутных работ не требуется, так как во всех зонах используется единый источник - взрыв ВВ. Контроль погружения заряда на требуемую глубину ниже дна водоема обеспечивается его доставкой на забой через полые шнеки.
Использование данного способа стало возможно благодаря применению транспортабельного комплекса для проведения сейсморазведочных работ в труднодоступных районах.
Транспортабельный комплекс состоит из:
- малогабаритной буровой установки УБШМ-1-13М на базе шасси шириной до 1 м, с возможностью бурения одиночных или групповых скважин малого диаметра до 60 мм и глубиной до 10 метров;
- малогабаритных транспортных средств для перевозки полевого оборудования, использующих низкорамную технику типа мотоблоков или снегоходов, а также специальных гусеничных транспортеров шириной до 1 метра.
Благодаря наличию малогабаритной техники появилась возможность осуществлять сейсморазведку и закладывать заряды на нужную глубину в труднодоступных районах.
2
Предлагаемая технология сейсморазведки опробована на севере Пермского края на площади 80 км. Получены хорошие геологические результаты. Данная технология может быть использована на всех замерзающих и слабо замерзающих водоемах (реках, озерах, водохранилищах, болотах, прудах, в мелководной акватории моря). Выполненными многолетними сейсмическими исследованиями (ОАО «Пермнефтегеофизика» 2002-2007 гг.) на заболоченных территориях и участках открытых болот определено, что для получения кондиционных данных необходимо источник колебаний (малый заряд ВВ) помещать ниже рыхлого обводненного торфяного слоя, толщина которого по полученным экспериментальным данным составляет 3-10 м (Пермский край). Во всех случаях первоначально оптимальная глубина заложения заряда в толщу дна водоема определяется опытным путем.
Новизна метода состоит в том, что предлагается производить взрыв не в воде, а в грунте под водоемом. Данный подход исключает вредное воздействие на фауну и позволяет изучать сушу, транзитную зону и мелководье в едином технологическом цикле.