Источники колебаний в сейсморазведочных работах

В качестве источника сейсмических волн можно использовать любое устройство, осуществляющее механическое воздействие на среду.
Требования к воздействию:

• сильное, чтобы обеспечить возможность приема волн, отраженных или преломленных от глубоких границ;
• кратковременное, чтобы обеспечить разделение волн от разных границ;
• экономичное;
• транспортабельное;
• экологичное

Первоначально в сейсморазведочных работах для возбуждения колебаний использовались взрывы твердых взрывчатых веществ (ВВ).
Ныне взрывное возбуждение полностью запрещено на акваториях.
Созданы невзрывные источники.
Однако при возбуждении колебаний на поверхности создаются интенсивные помехи - поверхностные волны, а проникающие в среду волны сильно поглощаются в слое рыхлых отложений ЗМС.
Поэтому применяют группирование источников и приемников, накопление сигналов при многократном возбуждении колебаний и другие приемы повышения соотношения сигнал/помеха.

Невзрывные источники колебаний

Невзрывные источники колебаний (а. non- explosive sources of outer space oscillations) - устройства, применяемые в сейсморазведочных работах для возбуждения упругих колебаний без использования зарядов взрывчатых веществ. Невзрывные источники сейсмических колебаний делятся на:

• вибрационные;
• импульсные

Вибрационные невзрывные источники сейсмических колебаний (вибраторы)

Вибраторы делятся на:

• источники непрерывного действия, которые генерируют протяженные во времени квазигармонические сигналы переменной частоты и амплитуды,
• источники дискретного действия, вырабатывающие отдельные импульсы, последовательно следующие друг за другом через 0,03-0,1 сек.

Более распространены гидравлические вибраторы с фазовой коррекцией возбуждаемых колебаний.

Работа:

Массивный цилиндр, играет роль инерционной массы.
Внутри цилиндра помещен поршень, соединенный с опорной плитой источника, прижимаемой к грунту.
Цилиндр является рабочим излучающим элементом гидравлического вибратора является.

• при подаче масла в верхние и нижние полости гидроцилиндра поршень совершает возвратно-поступательные движения, оказывая давление на грунт и возбуждая упругие колебания (для возбуждения поперечных волн гидроцилиндр с поршнем располагается горизонтально).
• управление потоками жидкости в гидроцилиндре осуществляется электрогидравлическим 2-каскадным преобразователем.
• ограниченное применение имеют механические эксцентриковые вибраторы, возбуждающие сейсмические волны путем периодического изменения взаимного расположения центров тяжести вращающихся масс.

Импульсные невзрывные источники сейсмических колебаний

Импульсные источники возбуждают и передают грунту кратковременные нагрузки, продолжительность которых во много раз меньше периода генерирующих волн.

Применение невзрывных источников сейсмических колебаний:

• на суше - вибрационные и импульсные источники,
• на шельфе - импульсные источники.

Взрывные источники колебаний

Взрывные источники колебаний - устройства, используемые в сейсморазведке для возбуждения колебаний с помощью взрывного источника.
Используются:

• из скважин или любой другой полости в массиве;
• в воздухе над земной поверхностью;
• на шельфе морей.

Работа

• во взрывчатом веществе (ВВ) в очаге взрыва - очаге возбуждения возникает волна детонации, которая за пределами заряда возбуждает ударную волну, создающую процесс сжатия с резким скачком давления, плотности и температуры на ее переднем фронте;
• на внешней границе очага возбуждения - взрывном источнике или излучателе, образуются упругие волны (сейсмический импульс);
  
• внешняя граница определяется по характерным признакам колебаний, визуально наблюдаемых на сейсмограммах;
  
• энергия ударной волны, которая возбуждает упругую волну сжатия, снижается с удалением от места взрыва;
• в массиве горных пород на различных расстояниях от очага возникают зоны разрушения, остаточные и упругие деформации;
• форма и энергия упругих волн зависят от размеров и вида очага возбуждения, свойств BB и массива горных пород.
• поток сейсмической энергии, создаваемой подземным взрывом, составляет на границе очага возбуждения около 1% потенциальной энергии заряда;
• на внешней границе очага возбуждения меняется зависимость видимого периода колебаний с расстоянием - он достигает минимального значения, а далее стабилизируется;
• определяющий параметр для установления внешних размеров взрывного источника - скорость смещения поверхности излучателя, критическое значение которой примерно обратно пропорционально плотности среды в степени минус 0,5.

Пример упругого сейсмоисточника - пульсация газового пузыря при подводных взрывах.
Если, скорость смещения на границе очага превышает критическое значение и для источников выполняются условия, то они относятся к неупругим, в этом случае для описания процесса формирования упругих волн использование только линейной теории упругости неправомерно.

Недостатки взрывных источников колебаний:

Газодинамические источники колебаний

Это устройства, использующие газообразные ВВ, формируемые непосредственно в скважине.
Преимущества:

• газовая смесь формируется внутри глубинного скважинного снаряда, помещенного в скважину;
• есть возможность создавать серию ударных импульсов без подъема глубинного снаряда и осуществлять регулировку мощности, определяемую прочностью стенок скважины;
• дистанционный контроль и дозирование интенсивности колебаний
  

Работа

• постоянный ток по трос-кабелю поступает на газогенератор;
• созданная генератором газовая смесь ВВ заполняет взрывную камеру глубинного снаряда;
• объем смеси контролируется дистанционно с помощью датчика, установленного во взрывной камере;
• при достижении необходимого объема газовой смеси высоковольтным импульсом производится подрыв смеси;
• возникновение взрыва контролируется индикатором.