Гайнанов Валерий Гарифьянович
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
|
содержание |
В этой главе показана эффективность разработанных технологий сейсмоакустических исследований на практических примерах.
Представленные в данной работе аппаратура, методика исследований и способы обработки данных разрабытывались и совершенствовались в процессе самых разных геолого-геофизических исследований. Результаты исследований, доказывающие эффективность этой технологии для повышения разрешающей способности и глубинности сейсмоакустического профилирования на акваториях, для оценки физико-механических характеристик отложений, литологии, газонасыщенности, докладывались на научных конференциях, опубикованы в научной литературе, список которых прилагается. Здесь приводятся некоторые наиболее характерные примеры.
Первый параграф посвящен региональным исследованиям.
Автор участвовал в исследованиях конусов выноса больших рек [Гайнанов и др., 1995], грязевых вулканов и диапиров Черного и Средиземного морей [Лимонов и др., 1992; Gaynanov & Cifci, 1996; Cifci et al, 1997; Gaynanov et al, 1998; Гайнанов, 2008], карбонатных горок в Атлантическом океане [Gaynanov, 1998; Гайнанов, 2008].
Использованная технология сейсмоакустического профилирования:
Вариант 1. Возбуждение колебаний осуществлялось группой из 6 электроискровых источников с энергией 5 кДж (центральная частота спектра 80 Гц), прием - на одноканальную косу длиной 50 м. Усилитель - с линейной регулировкой усиления, с полосой пропускания 20 - 2000 Гц.
Источник буксировался на глубине 5 м на расстоянии 50 м от кормы судна, коса - на такой же глубине на расстоянии 100 м. Профилирование проводилось на скорости судна 6 - 8 узлов. Возбуждение колебаний производилось с интервалом 10 с. Регистрация данных осуществлялась цифровой компьютеризованной системой с 12-разрядным АЦП.
Вариант 2. Пневмопушка объемом 3 л (центральная частота спектра 50 Гц), 6-канальная коса общей длиной 100 м, 6-канальный сейсмический усилитель с полосой пропускания 15 - 250 Гц.
Обработка данных включала частотную фильтрацию, регулировку амплитуд, приведение записей к единой задержке, предсказывающую деконволюция, а также вычисление мгновенных амплитуд и определение полярности отражений (рис. 10).
Во втором параграфе приводятся примеры высокоразрешающих региональных и инженерно-геологических исследований в Карском море и в центральной части Каспийского моря.
Технология. Электроискровой источник 600 Дж, многоэлектродный излучатель (центральная частота спектра 400 Гц). Приемная коса 10 м (10 пьезоприемников). Буксировка источника и приемника на глубине 1 м на скорости 6 узлов. Интервал возбуждения 1,5 с. Регистрация данных в полосе частот 30 - 1000 Гц.
Обработка данных проводилась примерно по тому же графу, что и для региональных исследований. Но в связи с тем, что при высокоразрешающем сейсмоакустическом профилировании качество данных существенно ухудшается при волнении моря, то здесь большой эффект дала процедура исключения влияния волнения моря (Глава 3, 3), а в некоторых случаях - процедура подавления многократных волн в водном слое (Глава 3, 4).
Данная технология оказалась особенно эффективной при исследовании следов глобальных оледенений в Баренцевом и Карском морях, обеспечивая при благоприятных сейсмогеологических условиях глубинность исследований до сотен метров при разрешающей способности по вертикали 2 - 5 м. Это позволяло просветить весь разрез ледниковых отложений, иногда даже сквозь мощную толщу постледниковых осадков, захватывая также и доледниковые коренные породы (рис. 11, 12).
Региональные и инженерно-геологические исследования под постановку полупогружных плавучих буровых установок (ППБУ) в глубоководной части Каспийского моря были проведены ИО РАН на НИС <Рифт> в 2004 году при участии сотрудников МГУ. Результаты сейсмоакустических исследований представлялись на всероссийских и международных конференциях [Гайнанов и др., 2005 - 2006; Левченко и др., 2006; Поляков и др., 2006].
Инженерные изыскания проводились на 2-х площадках - <Ялама-Самур> и <Центральная>. Для понимания общей геологической ситуации на прилегающей территории были отработаны несколько региональных профилей, временной разрез по одному из которых представлен на рис.13.
В третьем параграфе приводятся примеры многоканальных и комбинированных сейсмоакустических исследований в инженерных целях.
При выполнении инженерно-геологических изысканий под строительство крупных сооружений перед сейсмоакустическими исследованиями ставятся повышенные требования - необходимо изучать разрез на глубину до 50-60 м с разрешающей способностью 0,5 м и лучше, нужно строить не только временные, а и глубинные разрезы, требуется оценить физико-механические свойства отложений.
Здесь, безусловно, преимущества имеют многоканальные наблюдения, позволяющие определять скоростные характеристики отложений, а также двухчастотное профилирование, обеспечивающее высокую разрешающую способность. Параллельно проводится гидролокация бокового обзора (ГЛБО), которая позволяет получить сведения о характере донных отложений не только вдоль профиля, но и по площади.
Технология многоканальных наблюдений описана в главе 4 3, а двухчастотного профилирования - в главе 2 3.
Инженерно-геологические изыскания в заливе Св. Петра проводились под строительство портовых сооружений. Требовалось расчленить разрез на верхнюю рыхлую толщу и коренные отложения, выделить разломы, зоны залегания рыхлых "полужидких" илов и газоносных отложений.
Работы проводились при сильном волнении моря, и получение качественных временных разрезов оказалось возможным именно благодаря многоканальным наблюдениям и цифровой обработке данных. Многоканальность наблюдений позволила определить скорости сейсмических волн в осадках и построить более точные глубинные разрезы. Благодаря относительно высокому отношению сигнал/помеха на суммарных разрезах ОГТ удалось выделить множество амплитудных аномалии типа <яркое пятно> и определить полярности отражений. Комплексная интерпретация динамических и кинематических параметров сейсмоакустической записи позволила вполне достоверно идентифицировать разные по литологии и физико-механическим характеристикам отложения при отсутствии скважинных данных (рис. 14).
При инженерных изысканиях под строительство трубопроводных переходов и мостов через реки использовалось многоканальное сейсмоакустическое профилирование на двух частотных диапазонах и гидролокация бокового обзора [Гайнанов и др., 2008].
На сейсмоакустическом разрезе через русло большой реки (рис. 15) четко выделяется подошва аллювиальных отложений, накопленных у левого берега. На профиле, пройденном вдоль реки, а также на мозаике ГЛБО, наблюдаются песчаные валы, накопленные в русле.
По результатам скоростного анализа известняки, залегающие в глубоководной части русла выделяются достаточно большими значениями пластовых скоростей - 2000 - 2200 м/с, в то время как аллювиальные отложения характеризуются значениями около 1600-1700 м/с. Тем не менее, эти значения очень низкие для известняков, что свидетельствует о их разрушенности и низкой несущей способности.
В четвертом параграфе приведены примеры сейсмоакустических исследований в скважинах с использованием разработанной автором аппаратуры и методики работ.
Электроискровой источник оказался удобным и достаточно эффективным источником возбуждения продольных волн в водонаполненных скважинах. Поэтому техника, разработанная для морских исследований, после некоторой модификации может применяться и для исследований в скважинах [Гайнанов и др., 1984; Владов и др., 1988; Владов, 2003].
Наиболее эффективной оказалась технология межскважинного сейсмоакустического просвечивания для изучения физико-механических характеристик под основанием строящихся и уже сооруженных больших энергетических объектов. Первоначально предусматривалось только томографическое восстановление скоростного разреза между скважинами по временам пробега прямых волн. Однако наличие на некоторых сейсмограммах записей отраженных волн подсказало идею использовать и эти волны для получения дополнительной информации о разрезе [Гайнанов, 2003; Гайнанов и др., 2005, 2006].
Выводы.
1. Эффективность разработанных технических средств, методических приемов и программ обработки доказана на многочисленных примерах решения региональных и инженерно-геологических задач.
2. Комбинация одноканальных и многоканальных систем наблюдений, а также источников типа бумер или спаркер позволяет исследовать разрез на достаточно большую глубину с высокой разрешающей способностью.
3. Цифровая обработка позволяет построить качественные временные и глубинные разрезы, оценить физико-механические и литологические свойства отложений.
4. Оригинальная процедура исключения влияния волнения моря во многих случаях позволяет получить качественные временные разрезы в таких погодных условиях, при которых раньше получение качественных данных было невозможно.
| 