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

Р и с . 41. Характер ошибок в интерпретации дальней ветви годографа отраженной волны в условиях двухслойной покрывающей среды с нижним поперечно-изотропным слоем

а - теоретический годограф для двухслойной модели (показан учас­ ток, выбранный для интерпретации); б - результаты построения отражаю" шей границы: 1 —истинное положение; 2 - участок границы, построен­ ный по способу полей времен

вакяцей толще заметно сказывается и при небольших удалениях от пункта взрыва.

Неучет анизотропии скоростей приводит не только к искажению глу­ бин залегания отражающих границ, но и к искажению формы границы.

Аналогичные выводы будут справедливы и для годографов закритически отраженных SH волн.

Важно отметить, .что относительная ошибка в построении отражаю­ щей границы численно не равна коэффициенту анизотропии в покрыва­ ющей толще, а зависит от способа построения границы и удаления от источника. Причем с возрастанием последнего ошибка существенно возрастает и может в несколько раз превышать значение коэффициен­ та анизотропии в покрывающей толще.

Вьюод работы [ 44 ] о том, что ошибка в построении отражающей границы численно не превышает значения коэффициента анизотропии,

126

справедлив для небольших удалений от источника и в том случае, ког­ да для построения границы используется эффективная скорость вместо средней по вертикали. Кроме того, этот вывод получен для эллипти­ чески анизотропной, а не поперечно-изотропной среды.

7. ОН ИЗУЧЕНИИ АНИЗОТРОПИИ СК

ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГОДОГРАФОВ ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН Р, SV, SH И ДАННЫХ СЕЙСМОКАРОТАЖА

Решение обратной задачи сейсморазведки для случая поперечно­

разреза, 2 ) построение сейсмических границ. Первый сводится к эк­ спериментальному определению индикатрис скоростей или пяти незави­ симых упругих параметров поперечно-изотропных сред — V,

и К, полностью определяющих индикатрисы.

Как было указано, при известных индикатрисах скоростей в покры­ вающей толще задача построения сейсмических границ может быть Точно решена при использовании известных приемов интерпретации для изотропных сред. При построении границ не по индикатрисам, а по средним или эффективным скоростям можно допустит!, существенные ошибки, в особенности при интерпретации дальных ветвей годографов отраженных волн. В силу этого определение скоростных характеристик поперечно-изотропной среды является принципиально важной задачей, один из вариантов решения которой рассматривается в этом разделе.

Как известно [ 6 , 8, 9, 20 ], изучение индикатрис скоростей сей­ смических волн можно проводить при специальных скважинных иссле­ дованиях с использованием профиля разноудаленных от устья скважины пунктов взрыва. Нами предлагается способ определения пяти эффектив­ ных упругих параметров поперечно-изотропной среды по данным стан­ дартного сейсмокаротажа и годографов отраженных волн, зарегистри­ рованных на небольших удалениях от пункта взрыва.

Задача определения этих параметров с использованием годографов одного типа волн, например только продольных, является достаточно сложной. Так, при удалениях от источника, меньших глубины залегания отражающей границы, как было уже показано, форма годографа опре­ деляется только двумя упругими параметрами р и /Гр .Поэтому для определения остальных параметров, в частности, истинного коэффициен­ та анизотропии кр,требуется использовать годографы, полученные до Удалений, существенно превышающих глубину залегания отражающей границы. Однако в подавляющем большинстве практических случаев при интерпретации удаленных участков годографов отраженных волн требу­ ется учитывать неоднородность покрывающей толщи, например эффект преломления лучей на промежуточных границах раздела. Учет этого эффекта пока не разработан. Еще большие трудности представляет со­ бой подобная задача в условиях поперечно-изотропных сред.

127

В силу указанных причин для определения пяти упругих параметров поперечно-изотропной среды следует попытаться совместно использо­ вать годографы отраженных продольных и поперечных волн SV и SH, полученные при небольших удалениях от источника, а также данные сейсмокаротажа по Р и S волнам.

Один из вариантов решения этой задачи предложен в работе В.В. Локдика [61] . Однако, как отмечалось, уравнения годографов от­ раженных волн, использованные для решения обратной задачи, справед­ ливы лишь при слабой анизотропии одновременно по Р, SV и SH вол­ нам, когда различие между лучевыми и нормальными скоростями мало. Кроме того, для интерпретации годографов отраженных волн Р, SV и SH по способу В.В. Локцика [6 1 ] требуется дважды численно диффе­ ренцировать времена по экспериментальным годографам, что, как из­ вестно [8 1 ], приводит к большим вычислительным погрешностям.

Для устранения этих недостатков предлагается иной способ опреде­ ления пяти эффективных упругих параметров поперечно-изотропной сре­ дь!, принципиально применимый как при слабой, так и при сильной ани­ зотропии. Рассмотрим вначале случай однородной поперечно-изотропной среды с осью симметрии, перпендикулярной плоской горизонтальной от­ ражающей границе.

Пусть в результате трехкомпонентного сейсмического каротажа оп­ ределены пластовые скорости Р и S волн в вертикальном направлении (в направлении оси симметрии среды) в пределах покрывающей толщи. При этом можно найти два упругих параметра поперечно-изотропной среды:

128

нородной поперечно-изотропной покрывающей среды по данным сей­ смокаротажа-и метода отраженных волн, с использованием волн Р, SV и SH.

Найденные формулы обобщаются и на случай горизонтально-слои­ стой поперечно-изотропной среды. Пусть в такой многослойной среде с вертикальной осью симметрии в каждом слое по данным трехкомпо— нентного сейсмокаротажа известны пластовые скорости Р и S волн в вертикальном направлении. Эти данные дают возможность определить

же кажущихся коэффициентов анизотропии кр и Kgу следует восполь­ зоваться следующим уравнением, полученным из формулы (3 .3 8 ):

ствующим подошве и кровле пласта, a vek+1 и vgk - предельные эф­ фективные скорости, определенные по этим годографам.

129

9 1257-

Гл ава ч е т в е р т а я

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНИЗОТРОПИИ СКОРОСТЕЙ В РЕАЛЬНЫХ СРЕДАХ

Для экспериментального изучения анизотропии скоростей в осадоч­ ных толщах проведены комплексные сейсмоакустические исследования в составе экспедиции Института физики Земли (ИФЗ) АН СССР. Для этого был выбран один из районов северного борта Припятского про­ гиба в Белоруссии. В 1 9 6 7 -1 9 7 0 гг. Е.В. Карусом, Г.Н. Гогоненко— вым, Н.Р. Сивковым, В.В. Бандовым и другими исследователями в районах северного борта Припятского прогиба детально изучено ско­ ростное строение с помощью ультразвукового каротажа. Результаты этих исследований показывают, что скоростные разрезы по ряду рай­ онов имеют тонкослоистый характер, сопровождающийся резкой диффе­

ного борта Припятского прогиба. Видно, что в широком интервале глу­

на фоне сравнительно слабого изменения с глубиной среднепластовой скорости. Согласно теоретическим представлениям [1, 1 0 9 ], подобный

характер разреза должен приводить к существенной анизотропии ско­ ростей сейсмических волн.

Тонкая слоистость в сочетании с резкой дифференциацией среды по скоростям, а также сравнительно небольшое изменение среднепласто— вых скоростей с глубиной отличают объекты в пределах северного борта Припятского прогиба от ряда других районов, детально изучен­ ных с помощью УЗК. Так, в районах Краснодарского края, согласно [ 1 1 0 ], осадочные отложения также характеризуются тонкой слоисто­

стью, однако дифференциация по скоростям в тонких прослоях невелика. Скорости в тонких прослоях в основном изменяются на первые сотни

стость в пределах пластов выражена в разной степени. В кар­ бонатных отложениях скорости в тонких прослоях изменяются на

131