Файл: Невский, М. В. Квазианизотропия скоростей сейсмических волн.pdf

ленных вблизи от источника. При этом эффективные скорости могут и более существенно превышать V по сравнению со случаем изотропной среды и быть меньше V, Отличие скоростей vg от V практически во всех случаях, за исключением II типа анизотропии по Р волнам, зна­ чительное и не позволяет использовать эффективные скорости вместо средних для построения отражающих границ.

Для III типа анизотропии эффективные скорости с удалением от ис­ точника ведут себя несколько сложнее. Для изучения влияния расстоя­ ния от источника на результаты определения эффективных скоростей проведены расчеты Уэф по серии теоретических годографов Р волн, рассчитанных для двухслойной покрывающей среды, в которой верхний

тивные скорости, определенные на базе 1000 м, для удалений от 1000 до 8 0 0 0 м от источника показаны на рис. 39,6. Там же при­ ведены кривые vgp, Vp; а также графики изменения пластовых скоро­

120

Эффективные скорости, определенные на базе 0 -1 0 0 0 м от источ­ ника способом квадратичных координат, для всех значений мощности второго слоя оказываются меньше средней скорости по вертикали и весьма близки к предельным значениям vgp. Для базы определения

10 0 0-200 0 м от источника эффективные скорости вначале превышают средние, а затем, с увеличением мощности второго слоя или с увели­

щественное отличие э ф> определенных на больших удалениях от источ­ ника, от значений средней и средней лучевой скорости, вычисленной в предположении прямолинейности луча, не позволяет использовать эффективные скорости для точного построения отражающих границ.

Ранее это положение отмечалось для однородной поперечно-изотропной среды; результаты расчетов, приведенные на рис. 39, подтверждают это положение для слоистой поперечно-изотропной среды.

<). в л и я н и е АНИЗОТРОПИИ с к о р о с т е й н а р е з у л ь т а т ы

ПОСТРОЕНИЯ ОТРАЖАЮЩИХ ГРАНИЦ

Для точного построения отражающей границы по годографу отражен­ ной волны произвольной длины, когда покрывающая толща представле­ на поперечно-изотропной средой, необходимо знать распределение лу­ чевой скорости либо в покрывающей толще v=v(6), либо вдоль по про­

филю v=v(X).

В первом случае по известному закону v=v (в) можно построить лу­ чевые диаграммы, с помощью которых отражающая граница строится по способу полей времен или по любому другому, разработанному для случая одномерно-неоднородных сред [9 2 ].

Если же известно распределение лучевой скорости вдоль по профи­ лю, т.е. v~v(X), то каждая точка годографа ( Т- , X •) должна интерпре­ тироваться с соответствующими значением лучевой скорости V' =vj (X j). В этом случае можно использовать метод засечек, либо приближенный метод окружностей [9 2 ].

Однако в сейсморазведке построение отражающих границ обычно проводят с постоянной скоростью для всех точек годографа. Как уже отмечалось, эффективные скорости существенно отличаются от лучевых

122

и не могут быть использованы для точного построения отражающих границ. То же можно сказать и о средних скоростях по вертикали, с помощью которых на практике обычно строят отражающие границы.

Для изучения ошибок, вносимых в интерпретацию при использовании средней скорости по вертикали для построения отражающих границ, бы­ ли проведены следующие расчеты.

Для различных моделей однородной поперечно-изотропной покрываю­ щей среды и плоской горизонтальной отражающей границы, расположен­ ной на глубине 2000 м, рассчитывались теоретические годографы от­ раженных волн для удалений до 8 0 0 0 м от пункта взрыва. По годо­ графам проводилось построение отражающих границ различными мето­ дами в предположении, что средняя скорость по вертикали V известна (хотя бы по данным сейсмокаротажа) и равна V| „ Подобные расчеты проведены для годографов отраженных квазипродольных волн.

Рассмотрим результаты построения отражающих границ различными способами без учета анизотропии скоростей в покрывающей толще.

Способ полей времен

На рис. 40, а приведены результаты интерпретации годографа отра­ женной волны для модели покрывающей толщи I из табл. 3 ( 1 тип анизотропии). Для удалений до 5 0 0 м от пункта взрыва ( X < 0,4 Н) граница, построенная по способу полей времен с постоянной скоростью в покрывающей толще ( V=V^p= 2 5 0 0 м /сек), практически совпадает с истинной. Для больших удалений она располагается существенно вы­ ше истинной и имеет ^вогнутую форму. Так, для удаления 3 0 0 0 м (Х= =1,5 Н) от пункта взрыва абсолютная ошибка при построении границы составляет 4 0 0 м (20% ), а при Х = 6 8 0 0 граница выходит на поверх­ ность.

Следовательно, неучет изменения лучевой скорости в покрывающей толще не вызывает существенных ошибок при интерпретации достаточ­ но коротких годографов и приводит к очень большим ошибкам при ин­ терпретации дальних ветвей годографа отраженной волны.

В случае III типа анизотропии (рис. 4 0,6 ) построение отражающей границы по способу полей времен с постоянной скоростью в покрыва­

располагается примерно на 200 м ниже истинной, а при дальнейшем увеличении расстояний - существенно выше истинной. Такая сложная форма отражающей границы, построенной с постоянной скоростью в покрывающей толще, объясняется в этом случае неучетом зависимости лучевой скорости от угла, которая для данного типа анизотропии име­ ет минимум в области углов падения 4 0 -5 0 °.

Итак, для данного типа анизотропии неучет изменения лучевой ско­ рости в покрывающей толще приводит к существенным ошибкам даже при сравнительно небольшой длине годографа.

Если в покрывающей толще наблюдается обратная анизотропия (мо­ дель IV из табл. 3 ), то граница, построенная по способу времен с

123

в

Р и с . 40 . Характер ошибок в построении отражающих границ при использовании средней скорости вместо лу­ чевой для однородной поперечно-изотропной среды

1 - истинное положение отражающей границы; 2 - граница, построенная по способу полей времен; 3 - по способу окружностей [9 7 ]; а - I тип анизотропии (см. табл. 3 ), б-III тип; в - IV тип; ПВ - пункт взрыва

Построение отражающих границ с постоянной скоростью, равной средней скорости по вертикали в покрывающей толще, проводилось так-- же и способом окружностей. При небольших удалениях от пункта взры­ ва границы, построенные по способу полей времен и способу окружно­ стей, совпадают. При больших удалениях способ окружностей дает по

124

сравнению со способом попей времен большую ошибку в построении границ (см. рис. 4 0 ,а и б). Это связано с тем, что первый основан на предположении о том, что изохрона отражения является окружно­ стью. Известно, что это предположение достаточно хорошо выполняется лишь для небольших углов падения и в случае изотропных сред. Влия­ ние анизотропии скоростей и отличие изохроны отражения от окружно­ сти приводят к весьма большим ошибкам при построении границ по дальним ветвям (Х> Н) годографов отраженных волн.

Исключение составляет лишь случай обратной анизотропии (см.

рис. 40, в), где способ окружностей дает результаты несколько лучшие, чем способ полей времен.

Аналогичные расчеты были проведены и для двухслойной покрываю­ щей среды, в которой верхний слой изотропен, а нижний представлен поперечно-изотропной средой. Индикатриса лучевых скоростей для по­ перечно-изотропного слоя приведена на рис. 3 9 ,о, годограф отраженной

от источника при общей мощности покрывающей толщи 2 0 0 0 м. Приня­ тые относительные удаления X «3 —■4,5Н примерно соответствуют уда­ лениям, на которых регистрируются закритические отраженные волны при работах по КМПВ.

При интерпретации годографа предполагалось, что известно положе­ ние промежуточной границы раздела, а также пластовые скорости по вертикали в первом и втором слоях. Таким образом, были приняты предположения, обычно выполняющиеся на практике.

Построение отражающей границы выполнено по способу полей вре­ мен с учетом преломления на промежуточной границе. При этом изо­ хроны во втором слое построены с постоянной пластовой скоростью, для всех направлений равной VnjI= ^2^=3500 м/сек.

Результаты, приведенные на рис. 41, б, показывают, что неучет даже сравнительно небольшой анизотропии (кр = 1 , 1 0 ) в случае сло­ истой среды также приводит к очень большим ошибкам. Построенная граница закономерно поднимается с удалением от пункта взрыва и

увеличивается при больших удалениях. Положение отражающей площад­ ки смещается по сравнению с истинными в сторону больших удалений от источника. Угол наклона построенной границы достигает 15°.

Следовательно, характер ошибок в построении отражающих границ остается в случае слоистой поперечно-изотропной толщи таким же, как й при однородной поперечно-изотропной покрывающей среде.

В -заключение отметим, что замена лучевой скорости средней или пластовой скоростью по вертикали в покрывающей толще приводит к существенным ошибкам при построении границ по закритическим вет­ вям годографов отраженных квазипродольных волн. В некоторых случа­ ях, например при обратной анизотропии при малых углах падения ( III и IV типы анизотропии), неучет изменения лучевой скорости в покры-

125