Description:

"Специальная тема First Break том 26, Август 2008 Геофизика окружающей среды и инженерная геофизика Время реорганизовать инженерно-геологические методы преломленных волн? Is it time to re-engineer geotechnical seismic refraction methods? В 2005 году Дереек Палмер (Университет Нового Южного Уэльса, Сидней 2052, Австралия. E-mail: d.palmer@unsw.edu.au.) принимал участие в программе выдающихся лекторов EAGE. Основная тема его краткого курса была посвящена необходимости модернизировать большую часть приповерхностных сейсмических работ, которые выполнялись для инженерно-геологических исследований. Он предлагает свою собственную оценку того, что необходимо сделать. За последние пятьдесят лет приповерхностные методы преломленных волн не испытали существенного развития по сравнению с тем развитием, которое испытали многие другие геофизические методы. Один из очевидных качественных показателей развития — количество и восприимчивость к новшествам статей, опубликованных в журналах наук о земле. Методы преломленных волн по существу не представлены в большинстве журналов из-за отсутствия подлинных достижений за многие десятилетия. Важным приложением методов поверхностных преломленных волн является инженерно геологическая характеристика площади исследования. Однако основная часть этих исследований недостаточно описывается 12- или 24-канальными системами возбуждения, что ведет к неэффективному анализу источников информации. Малое количество каналов заставляет использовать статические установки, которые обычно требуют почти втрое больше пунктов возбуждения колебаний, сколько требуется для методов отраженных волн с движением по расстановке. Данные, полученные со статических установок, не способствуют эффективной или новаторской обработке. Сочетание операций, недостаточно описывающих среду исследования, с неэффективным сбором данных и обработкой обычно приводит к получению результатов с низкой разрешающей способностью. Таким образом, большая часть работ методами приповерхностных преломленных волн фактически устарела и давно просрочена из-за большого объема технологического обновления. При сравнении методы отраженных волн имели впечатляющие результаты за последние пятьдесят лет благодаря постоянному введению инноваций, преобразующих их. Эти инновации включают развитие эффективных полевых работ с методами CMP (общей глубинной точки) в 1960-е годы, эффективную обработку данных методами цифровой обработки всей трассы в 1970-е годы, детальное геологическое моделирование в 1980-е годы, параметрический анализ в 1990-е годы и более качественное исследование свойств пород 3D методами в 2000-е годы. Пришло время методам преломленных приповерхностных волн совершить аналогичный путь, тогда в значительной степени застойная наука будет модернизирована. Трехмерные методы преломленных волн Обычные двухмерные глубинные разрезы Рисунок 1 демонстрирует традиционный двумерный глубинный разрез, который был зарегистрирован через главную зону нарушений в круто падающих до вертикального падения силурийских метаосадках на Mt Bulga, близ г. Ориндж в юго-восточной Австралии. Рис.1 Глубинный разрез через основную зону нарушений, которая имеет приблизительно 50-метровую ширину (10 станций) между станциями 51-61. Он представляет часть 3D съемки преломленными волнами при исследовании азимутальной анизотропии (Palmer, 2001a). Результаты представлены вдоль линии наблюдения 17, расположенной параллельно ранее проведенному 2D профилю, ориентированному ортогонально к предполагаемому простиранию зоны нарушений. Данные времен пробега были переобработаны методом статистического сглаживания по универсальному методу взаимного распределения (GRM SSM) (Palmer, 2006), который является развитием универсального метода взаимного распределения (GRM) (Palmer, 1980, 1981, 1986). Зона нарушений представлена низкими сейсмическими скоростями в 2000 м/с и значительной глубиной выветривания. Дальнейшие незначительные улучшения разреза могут быть получены, если он будет использован в качестве стартовой модели для преломленной томографии. Тем не менее, для большей части приложений результаты, приведенные на рис. 1, могут быть достаточно эффективно рассмотрены. 3D изображения зоны нарушения Рисунок 2 представляет ту же самую зону нарушений в плане, где представлены результаты по семи пересечениям. Очевидно, зона нарушений значительно более сложная в 3D представлении. Хотя съемка была ориентирована так, чтобы линии съемки были ортогональны известной зоне нарушений и преобладающему направлению простирания локальной геологической структуры, которая, как предполагается, имеет меридиональное простирание, результаты 3D показали, что истинное простирание близко к северо-западно юговосточному. Более того, присутствует несколько значительных структур с секущим направлением. Рис.2 Изображение в плане 3D съемки площади, показывающее глубины в метрах (белые контуры) и сейсмические скорости, рассчитанные для профилей 45, 49, 53, 57, 61, 65 и 69. Восток-северо-восточные структуры, которые без труда определяются по единственному профилю с любой ориентацией, подчеркивают тот факт, что все геологические особенности, номинально установленные при 2D съемке, такие как на Mt Bulga или где-нибудь в другом месте, реально существуют в 3D. Многочисленные нефтепоисковые работы и исследования обстоятельств добычи показывают, что двумерные методы часто порождают скорее неточные, чем неполные геологические модели (Nestvold, 1992). Существует общеизвестное наблюдение, что 3D результаты при сопоставлении с соответствующими 2D результатами могут показать циклический сдвиг в 45 и даже до 90 в направлении преобладающего простирания нарушения, а также изменение от нескольких нарушений с большими длинами по простиранию до многих нарушений с меньшими длинами по простиранию (Ruijtenberg et al., 1992). Тезис 1: 3D методы преломленных волн в этом десятилетии. В каждом случае, когда внедрены высоко разрешающие геофизические 3D методы, результаты впечатляющие, и они серьезно и глубоко преобразуют эти отрасли. Разительные достижения в качестве результатов и быстрый рост количества требуемых данных привели к развитию в значительной степени более детальных геологических моделей, которые скорее являются результатом существенно более пространственного решения, чем любого улучшения точности определений глубины. Исходно с введением любой новой технологии фокусирование может быть часто сосредоточено скорее на затратах, чем на результатах затрат. Хотя данные, полученные при использовании инновационных 3D методов преломленных волн, могут первоначально стоить больше, касательно их получения, обработки и интерпретации, возможная эффективность будет заключаться в значительном улучшении инженерно-геологической характеристики объекта исследования, существенном уменьшении степени неопределенности, что приведет к более эффективному техническому проектированию и строительству. Более того, затраты в целом сокращаются со временем, так как по мере осуществления новой технологии систематически вводятся новые показатели эффективности (Jarchow and Cura, 2000). GRM или томография преломленных волн? Порождающие стартовые модели для инверсии, основанной на использовании модели. В последние годы томография преломленных волн (Lanz et al., 1998; Zhang and Toksoz, 1998), известная также как томографическая инверсия, широко применяется многими практикующими специалистами методов приповерхностных преломленных волн. Томография преломленных волн является лишь одним примером инверсии, основанной на использовании модели, в которой исходная стартовая модель систематически улучшается посредством итерационного сопоставления смоделированного отклика с полевыми данными. Томография преломленных волн предлагает много преимуществ, таких как скорость обработки, потребность в минимальной технической квалификации и привлекательные методы представления результатов. Тем не менее, давнишние методы, такие как GRM, могут занимать большой объем при создании стартовой модели для томографии преломленных волн. В настоящее время общепризнано, что неоднозначность является существенной реальностью при инверсии фактически всех наборов геофизических данных (Oldenburg, 1984; Treitel and Lines, 1988). Обычно выбор стартовой модели определяет, которое из многих возможных неоднозначных решений будет результатом процесса инверсии. К сожалению, может быть существенное нерасположение к методу, связанное с проблемой неоднозначности при инверсии данных преломленных волн, из-за причастности к спору (тяжба) относительно инженерно-геологических областей применения. Алгоритм 1D tau-p (Barton and Barker, 2003), который является оператором, устанавливаемым по умолчанию фактически во всех программах преломленной томографии, подчеркивает разрешающую способность по вертикали множества слоев. Напротив, алгоритмы инверсии 2D G'_" Ключевые слова: break, траверс, движение, испытанных, структура, стартовый, сожаление, thorburn, среда, bulga, прием, станция, обработка, временной, grm, профиль, расстояние, геофизик, выполняться, метод, jones, seg, разрешение, break август, наука, сейсмический скорость, длина, результат приведенный, частый, бурение, инверсия, leading, seg tulsa, cura, использовать, головной волна, использование, рисунок, eage, образ, прежний состояние, nestvold, тезис, использованный, инженерно-геологический, многий, статический, простирание, преломленный волна, развитие, geophysical, university, август, инженерный, пространственный, затрата, геофизик окружающий, скорость, томография, основной, система, barker, возможный, schuster, взрыв, анализ, окружающий среда, drummond, refraction convolution, palmerunsw, инженерный геофизик, geophysics, сейсмограмма, тема, амплитуда, эффективный, геологический, quintus-bosz, firstbreak, умолчание, пробег, nelson, метод преломить, получить, ravindra, продукт, обычный, представление, firstbreak org, суммированный rcs, съемка, окружающий, пункт, существовать, детальный, специальный тема, массив, jarchow, волна, преимущество, глубинный разрез, зона, richardson, создание, разрез, leading edge, результат, модель, томограмма, значительный, расстановка, сейсмограмма опв, преломить волна, сейсмический, требоваться, полученный, refraction, инверсия основанный, press, introduction, edge, установка, слой, использование модель, преломить, пустота, специальный, профессиональный, geldart, geophysical prospecting, зарегистрировать, источник, sneider, инновация, ориентированный, mt, rcs созданный, пункт взрыв, головной, отражённый, канал, сравнение, отраженный волна, амплитуда головной, необходимый, стартовый модель, sheriff, преломляющий, prospecting, exploration, показывать, культура, привести, reservoir, org, исследование, отражённый волна, наблюдаться, palmer, установка возвращаться, задача, глубина, единичный сгиб, информация, существенный, зона нарушение, seismic, юго-восточный австралия, введение, съёмка, томография преломить, преломлять, указывать, высокий, трасса, приповерхностный, zhang, профиль зарегистрированный, низкий, time, tulsa, зарегистрированный, оператор устанавливаемый, геофизический, создать, дать, последний, алгоритм, rcs, преломленный, нарушение