Невзрывные источники возбуждения сейсмических волн

В качестве источника сейсмических волн можно использовать любое устройство, осуществляющее механическое воздействие на среду. Существует ряд требований 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. Для восполнения спроса были созданы невзрывные источники [2]. Однако при возбуждении колебаний на поверхности создаются интенсивные помехи – поверхностные волны, а проникающие в среду волны сильно поглощаются в слое рыхлых отложений зоны малых скоростей. Поэтому применяют группирование источников и приемников, накопление сигналов при многократном возбуждении колебаний и другие приемы повышения соотношения сигнал/помеха.

Наиболее распространенными и надежными в настоящее время следует считать используемые в наших геолого-разведочных организациях импульсные газодинамические источники. Это объясняется тем, что взрывные источники колебаний невозможно использовать для дистанционного дозирования и контроля мощности взрывного импульса, для формирования серии импульсов на фиксированной глубине скважины без подъема источника колебаний [3]. Также использование взрывных источников останавливают повышенные требования к технике безопасности работы со взрывчатым веществом.

Импульсные невзрывные источники сейсмических колебаний можно применять как на суше, так и на шельфе.

Применение невзрывных источников позволяет в два-три раза сократить численность сейсмопартий, повысить безопасность ведения работ и получить экономический эффект [4, 5].

Генераторы сейсмических колебаний в качестве энергоносителя применяют пропано-кислородные смеси, обеспечивающие стабильную работу установки только при температуре окружающей среды свыше +5 °C. В связи с этим возникают задачи повысить температурный предел до -10…-30 °C [1]. Одним из методов, реализация которого позволяет использовать генераторы колебаний в течение круглого года, является использование в качестве энергоносителя бензино-кислородной смеси.

Разработанная авторами бензино-кислородная система питания предназначена для оснащения генератора сейсмических колебаний, а также для обеспечения устойчивой работы при отрицательных температурах. Схема системы питания показана на рис. 1. Система питания состоит из кислородной линии газовой системы и топливной (бензиновой) линии и включает в себя: 1 – топливный бак с предохранительным клапаном (2); 3 – регулятор давления; 4 – топливный клапан; 5 – кран; 6 – клапан-форсунку; 7 – огнепреградитель; 8 – обратный клапан; 9 – кислородный мерник; 10 – кислородный баллон; 11, 12, 13, 14 – вентили воздушные; 15 – рессивер воздушный


Кислород поступает во взрывную камеру через разделитель 16 и детонационную трубу 17, снабженную свечой зажигания 18. Работа системы питания осуществляется следующим образом. С помощью регулятора давления 3 в топливный бак 1 подается воздух под давлением 0,3 Мпа. Затем включением вентиля 2 кислородный мерник заполняется кислородом до давления 0,4 Мпа и подача кислорода в мерник прекращается. После этого включаются вентили 12 и 13. Вентиль открывает кислородную магистраль, а вентиль 13 обеспечивает открытие разделителя 16, топливного клапана 4 и клапана-форсунки 6. Взрывная камера заполняется бензино-кислородной смесью, после чего отключаются вентили 12 и 13, а также включается вентиль 14, обеспечивающий закрытие разделителя, топливного клапана 4 и клапана-форсунки 6. Воспламенение горючей смеси осуществляется от свечи зажигания 18.

В настоящее время в индустрии используется источник сейсмических колебаний большой мощности, в котором в качестве энергоносителя используется пропано-кислородная смесь. Использование пропана или пропан-бутановой смеси в качестве топлива позволяет вести работы только при положительных температурах, что сильно снижает эффективность работы геолого-разведочных партий в северных районах, а также эффективность работы установки.

Результаты выполненных исследований свидетельствуют о технической возможности создания для генератора сейсмических колебаний системы питания, использующей в качестве энергоносителя бензино-воздушную смесь. Генератор с такой системой питания позволит работать при отрицательных температурах (до -20 °С), что актуально для районов Арктики. Эксплуатационные затраты будут более низкие по сравнению с работающим на пропано-кислородной смеси.