Оглавление
Введение ................................................................................................................... 6
Глава 1. Современное состояние скважинных сейсмических исследований и
направления развития ........................................................................................... 15
1.1. История скважинных сейсмических и акустических методов изучения
массива горных пород ...................................................................................... 16
1.2. Современное состояние скважинных сейсмических исследований ....... 17
1.2.1. Скважинные сейсмические исследования при поисках и контроле
добычи углеводородов .................................................................................. 17
1.2.2. Малоглубинные и инженерные скважинные сейсмические
исследования .................................................................................................. 18
1.3. Основные задачи сейсмического контроля породного массива ............. 20
1.4. Характеристика особенностей сейсмогеологического строения
месторождения солей, на примере Верхнекамского ..................................... 23
1.5. Регистрация сейсмических данных, реальные и синтетические волновые
поля ..................................................................................................................... 25
1.5.1. Аппаратурный комплекс возбуждения и регистрации колебаний .. 25
1.5.2. Полноволновое моделирование ........................................................... 26
1.5.3. Реальные волновые поля ...................................................................... 30
1.6. Оценка разрешающей способности преломленных и отраженных волн
при проведении скважинных исследований .................................................. 33
1.6.1. Способы расчета объема Френеля сейсмической волны .................. 36
1.6.2. Построение объема Френеля способом лучевого моделирования .. 38
Выводы по главе 1 ............................................................................................... 40
Глава 2. Методические решения при проведении скважинных сейсмических
исследований ......................................................................................................... 42
2.1. Получение глубинного сейсмического разреза с помощью отраженных
волн при межскважинном просвечивании ..................................................... 42
3
2.1.1. Анализ и цифровая обработка волнового поля межскважинного просвечивания ............................................................................................... 42
2.1.2. Построение скоростной модели среды ............................................... 49
2.1.3. Миграция поля отраженных волн ....................................................... 52
2.1.4. Получение глубинного сейсмического разреза ................................. 56
2.1.5. Построение глубинного разреза по синтетическим данным ............ 59
2.1.6. Моделирование объема Френеля отраженных волн ......................... 63
2.2. Головные преломленные волны при изучении околоскважинного пространства ...................................................................................................... 65
2.2.1. Получение скоростной характеристики вдоль ствола скважины .... 67
2.2.2. Определение скорости в кровле солей................................................ 70
2.2.3. Проявление физико-геологических аномалий в скоростях головных волн ................................................................................................................. 71
2.2.4. Суммирование головных волн ............................................................. 76
2.2.5. Получение глубинного сейсмического разреза с помощью преломленно-отраженных волн ................................................................... 82
2.2.6. Поиск субвертикальных зон трещиноватости с использованием головных волн в методе вертикального сейсмопрофилирования ............ 86
2.2.7. Моделирование объема Френеля головных волн .............................. 96
2.3. Методические решения с применением единственной скважины ....... 102
2.3.1. Скважинное профилирование ОГТ ................................................... 103
2.3.2. Сейсмический каротаж при выполнении скважинного профилирования ОГТ ................................................................................. 105
Выводы по главе 2 ............................................................................................. 113
Глава 3. Разработка аппаратурно-методического обеспечения скважинных сейсмических исследований на основе распределенных оптоволоконных датчиков ............................................................................................................... 116
3.1. Амплитудно-частотный отклик распределенного акустического сенсора DAS со спиральной намоткой волокна ......................................................... 117
4
3.1.1. Диаграмма акустической направленности прямого оптоволокна . 118
3.1.2. Влияние угла намотки на эффективную базу приема кабеля ........ 119
3.1.3. Влияние угла намотки на чувствительность кабеля ....................... 120
3.1.3. Частотные характеристики регистрируемого сигнала для прямого волокна ......................................................................................................... 122
3.1.4. Зависимость амплитудно-частотных характеристик от угла падения волны. ........................................................................................................... 123
3.1.5. Амплитудно-частотная характеристика спирального волокна ...... 124
3.1.6. Радиус изгиба волокна, затухание оптического сигнала от угла намотки ......................................................................................................... 128
3.2. Натурные эксперименты ........................................................................... 130
3.2.1. Сравнение гидрофонов и кабеля с прямым волокном при проведении МСП .............................................................................................................. 130
3.2.2. Сравнение гидрофонов и кабеля со спиральным волокном при МСП ....................................................................................................................... 136
3.2.3. Межскважинное просвечивание на малых расстояниях ................. 144
3.2.4. Количественная оценка чувствительности оптоволоконных распределенных датчиков на основании данных межскважинного просвечивания ............................................................................................. 147
Выводы по главе 3 ............................................................................................. 152
Глава 4. Практика применения скважинной сейсморазведки на месторождениях полезных ископаемых ......................................................................................... 154
4.1. Скважинный мониторинг аварийного участка шахтного поля Верхнекамского месторождения солей ........................................................ 155
4.1.1. Описание системы наблюдений ........................................................ 156
4.1.2. Получение скоростной модели объекта ........................................... 157
4.1.3. Получение сейсмических изображений объекта ............................. 160
4.1.4. Мониторинговые наблюдения ........................................................... 164
5
4.1.4. Скважинный мониторинг породного массива с применением распределенных оптоволоконных акустических датчиков .................... 167
4.2. Малоглубинные скважинные сейсмические наблюдения в зонах ускоренных оседаний ...................................................................................... 172
4.2.1. Примеры совместного применения ВСП и МСП для изучения причин волновой аномалии по данным наземной сейсморазведки .................... 173
4.2.2. Обнаружение вертикальных зон трещиноватости в методе ВСП . 179
4.2.3. Поиск субвертикальных зон с помощью преломленных волн ....... 184
4.2.4. Оценка достоверности скоростных характеристик, получаемых в инженерно-геологических скважинах на ВКМС ..................................... 187
4.3. Контроль формирования ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов ............................................................................................. 189
4.3.1. Межскважинные исследования ......................................................... 190
4.3.2. Расчет мощности ледопородного ограждения ................................. 195
4.3.3. Скважинное профилирование ОГТ ................................................... 199
4.4. Скважинные исследования в горных выработках .................................. 202
4.4.1. Вертикальное сейсмопрофилирование в горной выработке .......... 202
4.4.2. Межскважинное сейсмическое просвечивание в шахте ................. 205
Выводы по главе 4 ....................................................................................... 207
Заключение .......................................................................................................... 210
Список сокращений ............................................................................................ 213
Список обозначений ........................................................................................... 214
Список литературы ............................................................................................. 216
