СИСТЕМА ДЛЯ НАЗЕМНОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Полезная модель относится к сейсморазведке, а точнее к устройствам для ведения сейсморазведочных работ на суше методом отраженных волн, способом многократных перекрытий с применением импульсных невзрывных генераторов сейсмических волн.
Предполагается, что наиболее эффективным будет применение заявляемой полезной модели для исследования относительно малых глубин (до 500 м) в зимнее время при наличии снегового покрова.
Общеизвестная система для ведения сейсморазведочных работ методом отраженных волн способом многократных перекрытий (МОВОГТ) состоит из стационарной сейсмической косы и группы поверхностных импульсных генераторов сейсмических волн, причем шаг размещения приемных каналов, шаг перемещения пунктов возбуждения, а также базы групп сейсмоприемников и генераторов сейсмических волн оптимально подобраны для исследования глубинных этажей геологического разреза (Патент РФ №1323989, кл. G01V 1/00, 1987).
Недостаток такой системы состоит в том, что она не эффективна для изучения среды, расположенной на малых глубинах и перекрывающей глубинные объекты исследований.
Отсутствие эффективности исследования малых глубин обусловлено большим шагом размещения приемных каналов и генераторов сейсмических волн, а также необходимостью группирования тех и других устройств.
Необходимость детального изучения малых глубин постоянно возрастает в связи с постепенным переходом к поиску и разведке малоамплитудных и малоразмерных объектов, расположенных на больших глубинах, что требует повышения точности сейсморазведочных работ
путем учета и исключения влияния волнового поля аномалий, расположенных на малых глубинах.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ сейсмической разведки, в котором представлена система для наземной сейсмической разведки, включающая несколько систем приема сейсмических сигналов, различающихся между собой шагом приемных каналов и группу генераторов сейсмических волн, размещенных с шагом, равным шагу приемных каналов в одной из систем приема сейсмических сигналов (Патент РФ №2273865, кл. G01V 1/00, опубл. 10.04.2006).
При использовании такой системы возбуждение волн производят двумя сеансами, в одном из которых возбуждение волн производят всеми генераторами сейсмических волн одновременно и синхронно, а во втором - последовательно каждым генератором.
Такая система оптимально настроена на два глубинных этажа, для изучения каждого из которых применяются своя система возбуждения и своя система приема сейсмических волн.
При одновременной и синхронной работе всей группы генераторов сейсмических волн, энергия группового импульса обеспечивает исследование глубинного этажа геологического разреза, а при последовательной работе генераторов и приеме сейсмических сигналов системой с малым шагом обеспечивается исследование приповерхностного этажа геологического разреза.
Недостатки описанной системы состоят в низкой производительности, большой трудоемкости и высокой стоимости сейсморазведочных работ.
Низкая производительность работ обусловлена несколькими факторами. Основной из них - необходимость ручной размотки кабелей и ручной установки сейсмоприемников, постоянные остановки работы, связанные с перевозкой приемной системы с отработанных участков на новые. Другой фактор снижения производительности заключается в
необходимости перехода от режима одновременной работы к режиму последовательной работы источников с соответствующими переключениями в регистраторе сейсмических сигналов.
Большая трудоемкость и большая стоимость работ обусловлены наличием ручного труда и большим количеством транспортных средств при использовании известной системы. В ней необходимо иметь, как минимум, три транспортных средства с водителями, одно из которых предназначено для транспортировки генераторов сейсмических волн, второе - для размещения устройства регистрации сейсмических сигналов, третье - для смотки, перевозки и размотки сейсмических кос.
Задача предлагаемой полезной модели - повышение производительности и снижение трудоемкости и стоимости наземных сейсморазведочных работ при изучении верхней части геологического разреза преимущественно в зимнее время при наличии снегового покрова.
Задача решается тем, что система для наземной сейсмической разведки, включающая, по крайней мере, две системы приема сейсмических сигналов, различающихся между собой шагом приемных каналов, и генераторы сейсмических волн, размещенные с шагом, кратным выбранному шагу приемных каналов, отличающаяся тем, что она снабжена транспортным средством, на борту которого размещены энергетическая установка, устройство спутниковой навигации, устройство регистрации сейсмических сигналов, блок программного управления совместной работой транспортного средства, генераторов сейсмических волн и устройства регистрации сейсмических сигналов, при этом системы приема сейсмических сигналов выполнены в виде буксируемых кос, механически соединенных с транспортным средством, генераторы сейсмических волн последовательно соединены между собой и транспортным средством посредством жестких связующих элементов, а информационный выход устройства спутниковой навигации соединен с информационными входами
блока программного управления и устройства регистрации сейсмических сигналов.
Предложенная система для наземной сейсмической разведки схематически приведена на чертеже.
Система включает транспортное средство 1, двигатель транспортного средства 2, устройство регистрации сейсмических сигналов 3, блок программного управления 4, буксируемую сейсмическую косу 5 с малым шагом приемных каналов, буксируемую сейсмическую косу 6 с большим шагом приемных каналов, генераторы сейсмических волн 7, жесткие связующие элементы 8 генераторов сейсмических волн, энергетическую установку 9, устройство спутниковой навигации 10, информационный выход 11 устройства спутниковой навигации, блок информационных входов 12 устройства регистрации сейсмических сигналов 3, информационный вход 13 блока программного управления 4, канал энергопитания 14 генераторов сейсмических волн 7, каналы передачи сигналов управления 15, информационные каналы 16.
Согласно предложенной полезной модели на борту транспортного средства 1, снабженного двигателем 2, размещены устройство регистрации сейсмических сигналов 3, блок программного управления 4, энергетическая установка 9 и устройство спутниковой навигации 10. Информационный выход 11 устройства спутниковой навигации 10 соединен с одним из входов блока информационных входов 12 устройства регистрации 3 и с информационным входом 13 блока программного управления 4 посредством информационных каналов 16. Блок программного управления 4 соединен каналами передачи сигналов управления 15 с двигателем 2 транспортного средства 1 и с устройством регистрации 3.
Буксируемые сейсмические косы 5 и 6 зацеплены за транспортное средство 1 и соединены с информационными входами блока 12. Генераторы сейсмических волн 7 соединены между собой последовательно посредством жестких связующих элементов 8, состоящих из известных
устройств силовой связи (на чертеже не показано), канала энергопитания 14 и каналов передачи сигналов управления 15, и зацеплены за транспортное средство 1.
Работа системы для наземной сейсмической разведки.
Систему устанавливают на сейсмическом профиле так, чтобы транспортное средство 1 находилось на пункте, с которого начинается движение по профилю, генераторы сейсмических волн 7 - на первом пункте возбуждения волн, а буксируемые косы 5 и 6 - на первых участках приема сигналов. В качестве генераторов используют невзрывные электромагнитные генераторы малой мощности типа "Енисей" или "Геотон". Включают в работу энергетическую установку 9, блок программного управления 4 и устройство спутниковой навигации 10, подают энергопитание на устройство регистрации сейсмических сигналов 3, на буксируемые косы 5 и 6, а также на генераторы сейсмических волн 7. В блок программного управления 4 вносят программу управления, содержащую координаты первого пункта расположения транспортного средства 1, шаги перемещения системы по профилю, последовательность работы генераторов сейсмических волн 7 и производят запуск системы в работу.
Наиболее рациональной является такая последовательность работы генераторов сейсмических волн, при которой вначале производится одновременная работа всей группы генераторов для уплотнения грунта. После отработки заданного количества воздействий для уплотнения грунта, блок программного управления 4 запускает устройство регистрации сейсмических сигналов 3 в режим накоплений сейсмических сигналов на сейсмограмме, при этом в этикетку вносятся параметры системы, номер пункта наблюдений, номер сейсмограммы и координаты размещения транспортного средства. После выполнения заданного количества накоплений, блок программного управления 4 переводит генераторы 7 в режим последовательной работы, при этом в этикетку каждой
сейсмограммы вносятся номера соответствующих генераторов сейсмических волн.
После отработки заданного количества воздействий каждым генератором, блок программного управления 4 переключает устройство регистрации 3 на запись новой сейсмограммы.
После выполнения полного цикла воздействий, блок программного управления 4 подает на двигатель 2 транспортного средства сигнал на перемещение системы на следующий пункт наблюдения. После достижения транспортным средством нового пункта наблюдения устройство спутниковой навигации 10 фиксирует координаты нового пункта наблюдения и при новом цикле работы заносит их в этикетку сейсмограммы.
Исполнение систем приема сейсмических сигналов в виде буксируемых кос и последовательное соединение генераторов сейсмических волн между собой и транспортным средством позволяет использовать для перемещения по профилю одно транспортное средство с размещенными на нем устройством регистрации сейсмических сигналов, энергетической установкой, устройством спутниковой навигации, блоком программного управления, с участием в работе водителя и одного вспомогательного рабочего, что обеспечивает значительное снижение трудовых затрат и повышение скорости выполнения работ.
Применение блока программного управления совместной работой транспортного средства, генераторов сейсмических волн и устройства регистрации обеспечивает минимизацию затрат времени на переключение режимов работы системы.
Связь спутниковой навигационной системы с информационными входами блока программного управления и устройства регистрации сейсмических сигналов обеспечивает автоматическое управление всем процессом и автоматическое занесение координат транспортного средства в этикетки сейсмограмм.
Таким образом, использование предложенной полезной модели обеспечивает повышение производительности работ и снижение их стоимости.
Пример реализации системы для условий Западной Сибири.
Указанный регион характеризуется очень сложными поверхностными условиями. В центральной геокриологической зоне Западной Сибири скорость продольных сейсмических волн в приповерхностном слое, толщиной до 50 м может изменяться от 350 м/с (талые сухие пески, торфяники) до 3500 м/с (сильнообводненные многолетнемерзлые породы); а на глубине 100-450 м залегает сильно изменчивый высокоскоростной слой реликтовой мерзлоты. В северной геокриологической зоне залегает мощный (до 500 м) высокоскоростной слой реликтовой мерзлоты.
В условиях инверсионного скоростного разреза, т.е. когда скорость распространения волн уменьшается по мере увеличения глубины залегания пород, наиболее простой, метод первых вступлений, не решает задачу построения глубинно-скоростной модели ВЧР и требует применения более сложного метода - способа МОВОГТ.
Наиболее изменчивая часть ВЧР находится на глубине до 50 м, несколько менее изменчивая - на глубине до 500 м.
Для исследования ВЧР в таких условиях требуется одна буксируемая коса длиной 75 м с шагом каналов 2,5 м и одна коса длиной 750 м с шагом каналов 10 м, а также цепь из 10 генераторов сейсмических волн, расположенных с шагом 5 м.
Расчеты показали, что техническая скорость отработки профиля методом ОГТ с применением предложенного решения в 4 раза выше, чем по прототипу, а себестоимость работ меньше в 2 раза.