В последние годы широкое развитие получил вибросейсмический метод (ВСМ) разведки, обладающий в отличие от традиционных рядом преимуществ: возможностью управления формой сигнала, помехоустойчивостью, экологической чистотой. Анализ работ, выполненных в различных регионах геофизическими организациями, показывает, что уровень решения структурных задач геологии с помощью ВСМ не ниже, а в некоторых случаях выше, чем с использованием взрывной сейсморазведки. В то же время применение ВСМ для решения таких сложных геологических задач, как детальное расчленение разреза, прослеживание межопорных горизонтов, выделение нетрадиционных ловушек, прогноз коллекторских свойств, сдерживается низкой разрешающей способностью метода. На сегодняшний день общая разрешающая способность ВСМ примерно в два раза ниже разрешающей способности взрывной сейсморазведки. Это объясняется в основном следующими причинами: наличием побочных максимумов функции взаимной корреляции (ФВК) после проведения процедуры взаимной корреляции вибротрасс с опорным свип-сигналом; обеднением записи высокочастотными компонентами из-за механических ограничений самого виброисточника, эффектов группирования вибраторов, а также вследствие сильного затухания волн в высокочастотном разрезе (ВЧР) в результате того, что волны дважды проходят зону малых скоростей (ЗМС). Таким образом, общая разрешающая способность ВСМ определяется амплитудной и временной разрешающими способностями.

Амплитудная разрешающая способность ВСМ. Совокупность факторов K(t), снижающих общую разрешающую способность ВСМ, определена в модели вибрационной трассы на уровне импульсной сейсмограммы (коррелограммы) [2]:

K(t)=R(t)*B(t)*M(t)*P(t)*T(t)*IR(t) +n_s(t),

где R(t) – функция автокорреляции (ФАК) управляющего сигнала, В (t) – характеристика фильтра системы вибратор – грунт, M(t) – характеристика фильтра ВЧР, P(t) – характеристика фильтра среды, отражающего расхождение и поглощение энергии под ВЧР, T(t) – характеристика фильтра тракта регистрации, IR(t) – импульсная характеристика среды, n_s(t) – аддитивная помеха, прокоррелированная с управляющим сигналом.

Сравнение модели коррелограммы с известной моделью импульсной сейсмограммы показывает, что их основное отличие заключается в наличии в модели коррелограммы функции R(t). Таким образом, общая низкая разрешающая способность ВСМ обусловлена в основном характеристиками излучаемого свип-сигнала, от которых полностью зависит функция R(t).

Характерные особенности волновых картин, полученных в результате применения взрывного и вибрационного источников, наблюдаются при проведении работ ВСП. На рис. 1 изображены волновые поля, зарегистрированные в скв. 30 Жанажол (Восточный Прикаспий). В качестве источников возбуждения сейсмических колебаний использовались заряд в скважине (рис. 1,а) и вибратор СВ-5-150 с параметрами возбуждения 14–62 и 20–60 Гц (рис. 1, б и 1, в соответственно). Как видно, волновая картина, полученная в результате применения взрывного источника, обладает большей динамической выразительностью и соответствует эффективной сейсмической модели (ЭСМ) данного района, построенной по результатам ГИС и бурения. Наихудшим с этих позиций является результат применения виброисточника с возбуждаемой полосой частот 20–60 Гц (рис. 1, в). Волновое поле в данном случае практически не поддается сейсмостратиграфической интерпретации вследствие общей зарегулированности записи, динамической невыразительности опорных отражающих горизонтов, загруженности межопорного пространства многофазным слежением волн, что является результатом сложения побочных максимумов ФВК. Таким образом, амплитудная разрешающая способность ВСМ, определяемая уровнем боковых пульсаций ФВК относительно уровня главного максимума ФВК, теоретически оказывается ниже амплитудной разрешающей способности взрывных методов сейсморазведки. Наличие возможности управления параметрами свип-сигнала и, следовательно, формой функции R(t)позволяет получать данные с большей амплитудной разрешенностью (см. рис. 1, б, свип-14-62 Гц), более близкие к реальному распределению коэффициентов отражения в геологическом разрезе. Аналитически можно подобрать такую полосу частот возбуждения, при которой уровень основного максимума ФВК будет значительно превышать уровень боковых пульсаций ФВК, но практически предельные значения полосы частот стандартного ЛЧМ-сигнала отечественных виброисточников составляют 5–150 Гц. Более того, учитывая некачественную отработку низких и высоких частот, реальный частотный диапазон вибровозбуждения равен 10–90 Гц. При рассмотрении известной формы функции R(t) для этого диапазона частот превышение уровня основного максимума ФВК над уровнем боковых пульсаций следует признать недостаточным для решения динамических задач сейсморазведки.

Повышение амплитудной разрешенности данных ВСМ в настоящее время может быть обеспечено путем применения методики “комбисвип”. Результаты использования методики “комбисвип” представлены на рис. 2, где изображены два временных разреза по профилю IV (площадь Жанажол). Разрез на рис. 2, а получен с применением стандартного ЛЧМ-сигнала (Df= 16 - 62 Гц), на рис. 2, б – серии из трех свип-сигналов: 16–25, 16–62, 32– 62 Гц, возбуждаемых в пределах одного пункта взрыва. Граф обработки и в том, и в другом случае совпадает. Большая амплитудная разрешенность разреза на рис. 2, б, удовлетворяющая при этом ЭСМ данного района, объясняется статистическим сложением побочных экстремумов ФВК трех коррелограмм, каждая из которых получена при проведении процедуры взаимной корреляции со своим свип-сигналом. Амплитуды основных максимумов ФВК, соответствующие отражающим границам, при этом складываются синфазно. Применение динамического режима группирования вибраторов является также способом повышения амплитудной разрешающей способности ВСМ. Такой режим работы виброисточников был предложен как метод борьбы с поверхностными волнами. Группа вибраторов производит одиночные воздействия в режиме переезда источников в пределах одной базы возбуждения. В накопителе сейсмостанции в результате сложения одиночных воздействий продольные волны суммируются синфазно, а поверхностные – несинфазно. Однако, на наш взгляд, основным достоинством динамического режима группирования вибраторов является возможность формирования групп с треугольным, трапецеидальным и другими распределениями чувствительности, характеристики направленности которых обладают большим преимуществом, чем у равномерных групп.

Временная разрешающая способность ВСМ. Она определяется шириной главного максимума ФВК или значением f₀ – центральной частотой излучаемого свип-сигнала. Для начальной (f_н) и конечной (f_к) частот, равных 10 и 90 Гц соответственно, величина f₀= (f_н+f_к)/2=50 Гц (или 20 мс). Однако ширина главного максимума ФВК на коррелограммах оказывается больше величины 20 мс, что обусловлено обеднением высокочастотных составляющих при прохождении сигнала в среде, а также эффектами группирования вибраторов. В настоящее время при производственных работах ВСМ используется группа из трех-четырех одновременно работающих вибраторов.

Альтернативным вариантом применения нескольких виброисточников при проведении работ ПГР является использование одного вибратора, имитирующего работу группы. Это исключает возможность несинхронной работы нескольких источников и не приводит к потере энергетических характеристик записи, которые в случае вибровозбуждения зависят лишь от длительности воздействия и количества накопленных посылок в пределах одного пункта возбуждения.

Повышение временной разрешающей способности ВСМ обеспечивается методикой “комбисвип” за счет увеличения доли высокочастотных компонент.

Использование ВСМ для решения задач ПГР, особенно в модификации “комбисвип”, требует тщательного выбора параметров и элементов полевой методики. При этом необходимо учитывать влияние частотных характеристик геологического разреза на результирующую запись. В связи с этим оптимальный выбор элементов полевых наблюдений при решении сложных геологических задач возможен только с использованием количественных оценок записи и экспресс-анализа всей априорной геофизической информации. Для обработки этой информации необходимо наличие полевой мини- или микроЭВМ. В настоящее время создан полевой вычислительный комплекс (ПВК) [1], применение которого значительно увеличивает точность определения основных элементов методики ВСМ.

Для усреднения влияния характеристики IR (t) суммируются вибротрассы в пределах одного пункта взрыва. Затем рассчитывается ФВК суммарной вибротрассы и из формы ФВК вычисляются основные параметры свип-сигнала f₀ и Df. Итоговая коррелотрасса получается в результате взаимной корреляции сглаженного опорного свип-сигнала со сглаженной вибротрассой. Заключительным этапом обработки коррелограмм является применение процедуры вычитания шумов корреляционного преобразования [2]. ФВК корреляционного преобразования сглаженных свип-сигнала и вибротрассы подводится под максимум сильной отраженной волны, нормализуется по максимальной амплитуде с этой волной, а затем все значения ФВК, кроме главного периода, вычитаются из коррелограммы.

1. Жуков А.П. Повышение эффективности вибрационной сейсморазведки на основе оптимизации методики работ // Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук.– М.– ВНИГНИ.– 1988.
2. Повышение разрешающей способности вибрационной сейсморазведки / А.Н. Иноземцев, О.А. Потапов, А.П. Жуков и др. // Обзор, ВИЭМС– М.– 1987.
3. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка.– М.: Мир.– 1987.

Рис. 2. Временной разрез по профилю IV (площадь Жанажол):