SU693289A1 - Способ возбуждени сейсмических сигналов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относитс  к области сейсмической разведки и сейсмологии, в частности , к сейсмическим работам с использованием мощных источников возбуждени  колебаний .

Известен способ, заключаюпдийс  в том, что дл  возбуждени  сейсмических импульсов под поверхностью земли предва;ритеЛБно создаетс  полость путем подрыва небольшого количества газа, затем в эту полость опускаетс  камера сгорани , заполненна  газом и производитс  подрыв газа, в результате чего генерируетс  сейсмический импульс 1.

НедЬстатком рассматриваемого способа  вл етс  то обсто тельство, что при .возбуждении сейсмического сигнала не учитываютс  резонансные свойства полости и упруго-плотностные характеристики окружающей полость среды.

Это приводит к тому, что лишь незначительна  часть энергии взрыва расходуетс  на излучение сейсмического сигнала, а, следовательно , падает коэффициент полезного действи  сейсмического источника и отсутствует свойство стабильности формы излучаемого импульса при повторных.взрШахТ

Известен также способ, заключающийс  в том, что дл  возбуждени  сейсмических импульсов примен етс  установка, создающа  в верхней части земли полость с уплотненными стенками, в полость заканчиваетс  газ, который затем подрываетс , в результате него в среду излучаетс  сейсмический импульс 2.

Этот способ обладает такими же недостат ками, что и отмеченный выше - не учитываютс  резонансные свойства полости и упруго-плотностные характеристики среды, низок КПД.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ возбуждени  сейсмических сигналов, основанный на возбуждении колебаний источником сигналов в полости с наполнителем, расположенной в среде под поверхностью земли 3. Недостатком способа  вл етс  то, что

Claims (3)

1. при возбуждении волн не учитываютс  резонансные особенности полости, обусловленные соотношением упруго-плотностных характеристик окружающей среды и наполнител . Не учитываютс  также пределы упруГОСТИ среды, что приводит к уменьшению КПД источника. Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение ; КПД сейсмического источника, улучшение временной стабильности характеристик излучени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что перед возбуждением регистрируют известным способом частотную характеристику системы полость-среда и выбирают по ней диапазон частот возбуждени , в котором отдача сейсмической энергии в среду максимальна , далее измер ют известным способом упруго-плотностные характеристики среды и наполнител  и по ним дл  выбранного диапазона частот наход т мош,ность источника сигналов, при которой давление на стен ки полости не .превышает предел упругоети среды. Изложенна  суш,ность изобретени  по сн етс  в процессе его теоретического обосновани . Если в среДе имеетс  полость с наполнителем , то система полость-среда может рассматриватьс  как механическа  система, обладающа  резонансными свойствами. Дл  простоты рассмотрим случаи, когда в среде имеетс  сферическа  полость. В этом случае , пользу сь терминологией теории собственных колебаний шара, можно говорить о крутильных, радиальных и сфероидальных колебани х полости. Рассмотрим в качестве примера радиальные колебани ,  вл ющиес  источником продольных волн. Математическое решение граничной задачи о собственных колебани х сферической полости радиуса R с наполнителем в однородной безграничной упругой среде приводит к следующему уравнению, определ ющему спектр собственных частот .... х X , х- .1 l.-4je где;с м R/Cp -безразмерна  комплексна  частота; в CpilCpe - отношение продольных скоростей внутри CfL 1 (А1+2ы.Тк и вне Cpe/(Ae+2/4e/; e сферического включени ; -fflpi - отношение соответствующих плотностей и f(fte-JUi)l/{Ле+2 /ме ) -параметр, определ емый разностью модулей сдвига вмещающей средыjMe и напoлнитeл JMi . Cлyчaй i 0, соответствует полости, заполненной жидкостью. Комплексное трансцендентное уравнение имеет набор комплексных решений Х Ч-Х/ , действительна  часть которого определ ет собственную частоту оа 2лу Cpe/R; а мнима  - декремент затухани  f Xi Cpe/R каждой моды п колебани . Аналогично могут быть получены соответствующие уравнени  дл  других классов колебаний (крутильных и сфероидальных). При - с эприведенное уравнение переходит в комплексное уравнение дл  X собственного колебани  пустой полости 0, ()C|/C|, а при ,-0 - в действительное уравнение дл  х/оС дискретного (затухание , обусловленное излучением, отсутствует ) спектра собственных колебаний упругого шара. Подбор параметров оС, и ;9 (в случае жидкого заполнител  только oL и) позвол ет варьировать спектр собственных частот и свойств излучени , определ емые затуханием (мнимой частью частоты - Xi ). В соответствии с предложенным способом осуществл етс  следующа  последовательность операции на глубине 100-500 м от дневной поверхности: с помощью взрыва  дерного или химического ВВ создают полость диаметром 30-100 м, заполн ют полость наполнителем. С помощью сейсмических методов разведки на проход щих и отраженных волнах определ ют упруго-полостные характеристики среды и наполнител . Затем, определив резонансные свойства системы полость-среда, наход т диапазон частот и мощность источника, при которых излучение сейсмической энергии полостью будет максимально (КПД источника полость-среда максимален) и далее помещают в полость источник выбранной мощности, возбуждени  сейсмических колебаний провод т в выбранном диапазоне частот. Учет и использование резонансных свойств полости позвол ет генерировать колебани , остава сь в пределах идеальной упругости. В этом случае практически вс  энерги  «закачиваема  в полость в виде механических колебаний «уноситс  излучаемыми сейсмическими волнами. Это означает, что имеетс  возможность приблизитьс  к 1000/0 КПД. Представл ет практический интерес при достаточно высоком КПД получить максимальную мощность сейсмического излучени . С точки зрени  генерировани  мощного излучени  резонансна  система полость-среда  вл етс  оптимальной. Излучающа  способность полости может быть оценена, если известна предельна  степень упругой деформации пород, в которой она образована. Из предварительного опробовани  вы снено, что степень деформации стенок полости, при которой не выход т за рамки идеальной упругости , равна 10 . Тогда полость радиусом в 30 м при периодических колебани х ее стенок будет генерировать интегральный поток сейсмической энергии мощностью 10 Вт в диапазоне, частот б Гц. Снижение генерируемой частоты в три раза при тех же уелоВИЯХ приводит к понижению излучаемой мощности на два пор дка (до 10 Вт). Таким образом, резонансна  раскачка по лости позвол ет при высоком КПД генерировать мощное излучение, что особенно важно дл  целей раскачки месторождений нефти, очага землетр сений, дл  сейсморазведки больших глубин. Учет резонансных свойств при использовании полости с заполнителем как генераторасейсмических волн, имеет еще одно существенное преимущество, а именно, достигаетс  высока  стабильность источника во времени или иначе - повтор емость формы излучаемого сигнала. При этом характеристики излучаемых сигналов, как при импульсном, так и периодическом режимах , стабильны в течение времени, достаточного дл  просвечивани  среды. Это особенно важно дл  целей прогноза разрушительных землетр сений. Получение полости необходимых размеров  вл етс  в насто щее врем  технически выполнимой задачей. Наиболее простым решением  вл етс  подземный  дерный взрыв большой мощности. Повторные  дерные взрывы или взрывы химических ВВ в образованной полости с заполнителем обеспечивают (при условии выбора оптимальной мощности с учетом резонансных свойств полости ) стабильный мощный источник сейсмической энергии. Использование же периодически действующего режима колебаний в полости позвол ет получить полностью контролируемый способ излучени  сейсмических волн большой энергии. Таким образом, предложенный способ, -по сравнению с существующими, позвол ет повысить КПД источника, улучшить стабильность излучени , увеличить мощность источника . Оценки показали, что КПД предлагаемого источника увеличиваетс  по меньшей мере на пор док по сравнению с существующими . Формула изобретени  Способ возбуждени  сейсмических сигналов , основанный на возбуждении колебаний источником сигналов в полости с наполнителем , расположенной в среде под поверхностью земли, отличающийс  тем, что, с целью повышени  коэффициента полезного действи  и улучшени  временной стабильности характеристик излучени , перед возбуждением регистрируют частотную характеристику системы полость-среда и выбирают по ней диапазон частот возбуждени , в котором отдача сейсмической энергии в среду максимальна , далее измер ют известным способом упруго-плотностные характеристики среды и наполнител  и по ним дл  выбранного диапазона частот наход т мощность источника сигналов, при которой давление на стенки полости не превышает предел упругости среды. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3752256, кл.т 181-5, опублик. 1973.
2. 2.Патент Франции № 2103976, кл. G 01 V 1/00, опублик. 1972.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 193092, кл. G 01 V 1/02, 1966 (прототип).