Расширенный поиск
ОЦЕНКА РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРЕЛОМЛЁННЫХ И ОТРАЖЁННЫХ ВОЛН ПРИ МЕЖСКВАЖИННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ НА ОСНОВАНИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ОБЪЁМА ФРЕНЕЛЯ
Горный институт УрО РАН
Журнал: Геофизические исследования
Том: 24
Номер: 3
Год: 2023
Страницы: 69-86
УДК: 550.832.4:534.213
DOI: 10.21455/gr2023.3-4
Показать библиографическую ссылку
Чугаев А.В. ОЦЕНКА РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРЕЛОМЛЁННЫХ И ОТРАЖЁННЫХ ВОЛН ПРИ МЕЖСКВАЖИННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ НА ОСНОВАНИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ОБЪЁМА ФРЕНЕЛЯ
// Геофизические исследования. 2023. Т. 24. № 3. С. 69-86. DOI: 10.21455/gr2023.3-4
@article{ЧугаевОЦЕНКА2023,
author = "Чугаев, А. В.",
title = "ОЦЕНКА РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРЕЛОМЛЁННЫХ И ОТРАЖЁННЫХ ВОЛН ПРИ МЕЖСКВАЖИННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ НА ОСНОВАНИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ОБЪЁМА ФРЕНЕЛЯ
",
journal = "Геофизические исследования",
year = 2023,
volume = "24",
number = "3",
pages = "69-86",
doi = "10.21455/gr2023.3-4",
language = "Russian"
}
Скопировать ссылку в формате ГОСТ
Скопировать ссылку BibTex
Файлы:
Ключевые слова: первая зона Френеля, объём Френеля, головные волны, сейсморазведка, межскважинное просвечивание, разрешающая способность.
Аннотация: Рассмотрены принципы распространения и регистрации сейсмоакустических импульсов в трёхмерном пространстве на примере межскважинного просвечивания вблизи границы с резким скачком скоростей упругих волн. Выполнено моделирование конструктивной ин-терференции для оценки объёма первой зоны Френеля и разрешающей способности сейсмических исследований на преломлённых и отражённых волнах в скважинах в 2D и 3D-вариантах. Показано, что объём Френеля головных волн сжимается вдоль плоскости гра-ницы тем больше, чем дальше от этой границы источник и приёмник колебаний. Приведены расчёты объёма Френеля преломлённых и отражённых волн при различных вариантах взаимного положения источников и приёмников. Сделан вывод, что проекция объёма Френеля головной волны на плоскость высокоскоростного преломляющего слоя может быть найдена путём сноса точек возбуждения и приёма по нормали к этому слою. Как следствие, если при межскважинном просвечивании скважины перпендикулярны преломляющему слою, то проекция объёма Френеля головных волн на этот слой практически не зависит от положения источника и приёмника в скважине. Получены количественные оценки разрешающей способности скважинных сейсмоакустических методик изучения породного массива.
Список литературы: Бабич В.М., Мацковский А.А. Головная волна интерференционного типа (волна Булдыре-ва) и соображения локальности // Записки научных семинаров ПОМИ. 2015. Т. 438. С.36–45.
Болгаров А.Г., Рослов Ю.В. Межскважинная сейсмическая томография для решения инже-нерно-геологических задач // Технологии сейсморазведки. 2009. № 1. С.105–111.
Владов М.Л., Стручков В.А., Судакова М.С., Шмурак Д.В. Томографические просвечива-ния при больших межскважинных расстояниях: негативные факторы // Инженерные изыскания. 2020. Т. 14, № 2. C.42–51.
Завалишин Б.Р. Измерение и использование радиуса первой зоны Френеля в сейсмораз-ведке // Геофизика. 2008. № 5. С.3–7.
Кондратьев О.К. Разрешающая способность сейсморазведки МОВ-ОГТ // Геофизика. 2006. № 2. С.3–12.
Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Границы применимости метода геометрической оптики и смежные вопросы // Успехи физических наук. 1980а. Т. 132, № 3. C.475–496.
Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980б. 304 с.
Ли В.О., Владов М.Л. Анализ эффективности 2D сейсморазведки методом ОГТ при изуче-нии приповерхностной части разреза // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2012. № 3. С.52–60.
Лисин В.П., Чугаев А.В., Санфиров И.А. Исследование потенциально опасных зон уско-ренного оседания грунтовой толщи шахтных полей методами наземной и скважиной сейсморазведки // Тезисы докладов 14-й межд. науч.-практ. конф. “Инженерная и руд-ная геофизика–2018”. Алматы, Казахстан, 23–27 апреля 2018 г., Netherlands: EAGE Publishing BV, 2018. С.1–12. DOI: 10.3997/2214-4609.201800521
Мацковский А.А. Головная волна интерференционного типа в задаче дифракции волн то-чечного источника на неоднородной полуплоскости // Журн. вычисл. матем. и матем. физ. 2015. Т. 55, № 11. С.1904–1920. DOI: 10.7868/S0044466915110125
Мацковский А.А. О волновых фронтах головной волны Булдырева и волн шепчущей гале-реи // Записки научных семинаров ПОМИ. 2014. Т. 426. С.140–149.
Санфиров И.А., Чугаев А.В., Бабкин А.И., Лисин В.П., Бобров В.Ю. Горнотехнические при-ложения малоглубинной скважинной сейсморазведки // Геофизика. 2018. № 5. С.24–30.
Твердохлебов Д.Н., Королев Е.К. Практика использования 1-й зоны Френеля в сейсмораз-ведке // 5th EAGE International Scientific and Practical Conference and Exhibition on Engi-neering and Mining Geophysics. Gelendzhik. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2009. С.1–4. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20147351
Чугаев А.В., Лисин В.П., Бабкин А.И., Томилов К.Ю. Изучение скоростной характеристики околоскважинного пространства с помощью головных волн, регистрируемых при межскважинном просвечивании // Тезисы докладов 16-й межд. науч.-практ. конф. “Инженерная и рудная геофизика–2020”. Пермь. М: ООО “ЕАГЕ ГЕОМОДЕЛЬ”, 2020а. 8 с.
Чугаев А.В., Лисин В.П., Санфиров И.А., Никифоров В.В., Зеленин В.П. Определение ско-ростных параметров разреза по сейсмическим скважинным исследованиям // Инже-нерная геофизика 2017. Кисловодск. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2017. 10 с. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201700413
Чугаев А.В., Пугин А.В., Лисин В.П., Тараканов С.А. Особенности формирования волнового поля при изучении ледопородного ограждения шахтного ствола с помощью скважин-ных сейсмических методов // Тезисы докладов 15-й межд. науч.-практ. конф. “Инже-нерная и рудная геофизика–2019”. Геленджик. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2019. 10 с. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201901721
Чугаев А.В., Санфиров И.А., Бабкин А.И., Томилов К.Ю. Поиск субвертикальных зон тре-щиноватости с использованием головных волн в методе вертикального сейсмопрофи-лирования // Тезисы докладов 17-й межд. науч.-практ. конф. “Инженерная и рудная геофизика–2021”. Геленджик. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2021. 7 с. https://doi.org/10.3997/2214-4609. 202152014
Чугаев А.В., Санфиров И.А., Тарантин М.В., Томилов К.Ю. Анализ вторичного поля го-ловных волн при межскважинных сейсмических исследованиях // Геофизика. 2020б. № 5. С.4–12.
Шишкина М.А., Фокин И.В., Тихоцкий С.А. К вопросу о разрешающей способности меж-скважинной лучевой сейсмической томографии // Технологии сейсморазведки. 2015. № 1. С.5–21.
Bai C., Li X., Huang G., Greenhalgh S. Simultaneous Inversion for Velocity and Reflector Ge-ometry Using Multi-phase Fresnel Volume Rays // Pure and Applied Geophysics. 2014. V. 171. P.1089–1105. https://doi.org/10.1007/s00024-013-0686-6
Cerveny V., Soares J.P. Fresnel volume ray tracing // Geophysics. 1992. V. 57. P.902–915. https://doi.org/10.1190/1.1443303
de Kool M., Rawlinson N., Sambridge M. A practical grid-based method for tracking multiple re-fraction and reflection phases in three-dimensional heterogeneous media // Geophysical Journal International. 2006. V. 167. P.253–270. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.03078.x
Denham L.R. The limits of seismic resolution // SEG Technical Program Expanded Abstracts. 2000. P.2401–2404. https://doi.org/10.1190/1.1815946
Han B., Gu H., Liu S., Yan Z., Tang Y., Liu C. Wavelength-dependent Fresnel beam propagator and migration in VTI media // J. Appl. Geophys. 2018. V. 155. P.176–186.
Hubral P., Schleicher J., Tygel M., Hanitzsch C. Determination of Fresnel zones from traveltime measurements // Geophysics. 1993. V. 58. P.703–712. https://doi.org/10.1190/1.1443454
Lazaratos S.K., Harris J.M., Rector J.W., Van Schaack M. High resolution cross well imaging of a west Texas carbonate reservoir. Part 4. Reflection imaging // Geophysics. 1995. V. 60. P.702–711. https://doi.org/10.1190/1.1822130
Liu Y., Dong L., Wang Y., Zhu J., Ma Z. Sensitivity kernels for seismic Fresnel volume tomogra-phy // Geophysics. 2009. V. 74. P.U35–U46. https://doi.org/10.1190/1.3169600
Pica A. Fast and accurate finite difference solution of the 3D eikonal equation parameterized in celerity // 67th Annual International Meeting, SEG, Exp. Abstr. 1997. P.1774–1777. https://doi.org/10.1190/1.1885777
Podvin P., Lecomte I. Finite difference computation of traveltimes in very contrasted velocity models: a massively parallel approach and its associated tools // Geophysical Journal Inter-national. 1991. V. 105. P.271–284. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.1991.tb03461.x
Rawlinson N., Sambridge M. Wave front evolution in strongly heterogeneous layered media us-ing the fast marching method // Geophysical Journal International. 2004. V. 156. P.631–647. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02153.x
Schuster G.T., Quintus-Bosz A. Wavepath eikonal traveltime inversion: Theory // Geophysics. 1993. V. 58. P.1314–1323. https://doi.org/10.1190/1.1443514
Sheriff R.E. Nomogram for Fresnel-zone calculation // Geophysics. 1980. V. 45. P.968–972. https://doi.org/10.1190/1.1441101
Spetzler J., Šijačić D., Wolf K. Application of a linear finite-frequency theory to time-lapse crosswell tomography in ultrasonic and numerical experiments // Geophysics. 2007. V. 72. P.O19–O27. https://doi.org/10.1190/1.2778767
Spetzler J., Snieder R. The effect of small-scale heterogeneity on the arrival time of waves // Geophysical Journal International. 2001. V. 145. P.786–796. https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.2001.01438.x
Spetzler J., Snieder R. The Fresnel volume and transmitted waves // Geophysics. 2004. V. 69. P.653–663. https://doi.org/10.1190/1.1759451
Vasco D.W., Nihei K.T. A trajectory mechanics approach for the study of wave propagation in an anisotropic elastic medium // Geophysical Journal International. 2019. V. 219. P.1885–1899. https://doi.org/10.1093/gji/ggz406
Vasco D.W., Peterson J.E., Majer E.L. Beyond ray tomography: wavepaths and Fresnel volumes // Geophysics. 1995. V. 60. P.1790–1804.
Vidale J. Finite-difference calculation of traveltimes in three dimensions // Geophysics. 1990. V. 55. P.521–526. http://dx.doi.org/10.1190/1.1442863
Vidale J.E. Finite-difference traveltime calculation // Bull. Seismol. Soc. Am. 1988. V. 78. P.2062–2076. https://doi.org/10.1785/BSSA0780062062
Watanabe T., Matsuoka T., Ashida Y. Seismic traveltime tomography using Fresnel volume ap-proach // 69th Annual International Meeting, SEG Exp. Abstr. 1999. P.1402–1405.
Xu S., Zhang Y., Huang T. Enhanced tomography resolution by a fat ray technique // 76th An-nual International Meeting, SEG Exp. Abstr. 2006. P.3354–3358. https://doi.org/10.1190/1.2370229
Zhang L., Rector J.W., Hoversten G.M. Eikonal solver in the celerity domain // Geophysical Journal International. 2005. V. 162. P.1–8. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02626.x
Болгаров А.Г., Рослов Ю.В. Межскважинная сейсмическая томография для решения инже-нерно-геологических задач // Технологии сейсморазведки. 2009. № 1. С.105–111.
Владов М.Л., Стручков В.А., Судакова М.С., Шмурак Д.В. Томографические просвечива-ния при больших межскважинных расстояниях: негативные факторы // Инженерные изыскания. 2020. Т. 14, № 2. C.42–51.
Завалишин Б.Р. Измерение и использование радиуса первой зоны Френеля в сейсмораз-ведке // Геофизика. 2008. № 5. С.3–7.
Кондратьев О.К. Разрешающая способность сейсморазведки МОВ-ОГТ // Геофизика. 2006. № 2. С.3–12.
Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Границы применимости метода геометрической оптики и смежные вопросы // Успехи физических наук. 1980а. Т. 132, № 3. C.475–496.
Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980б. 304 с.
Ли В.О., Владов М.Л. Анализ эффективности 2D сейсморазведки методом ОГТ при изуче-нии приповерхностной части разреза // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2012. № 3. С.52–60.
Лисин В.П., Чугаев А.В., Санфиров И.А. Исследование потенциально опасных зон уско-ренного оседания грунтовой толщи шахтных полей методами наземной и скважиной сейсморазведки // Тезисы докладов 14-й межд. науч.-практ. конф. “Инженерная и руд-ная геофизика–2018”. Алматы, Казахстан, 23–27 апреля 2018 г., Netherlands: EAGE Publishing BV, 2018. С.1–12. DOI: 10.3997/2214-4609.201800521
Мацковский А.А. Головная волна интерференционного типа в задаче дифракции волн то-чечного источника на неоднородной полуплоскости // Журн. вычисл. матем. и матем. физ. 2015. Т. 55, № 11. С.1904–1920. DOI: 10.7868/S0044466915110125
Мацковский А.А. О волновых фронтах головной волны Булдырева и волн шепчущей гале-реи // Записки научных семинаров ПОМИ. 2014. Т. 426. С.140–149.
Санфиров И.А., Чугаев А.В., Бабкин А.И., Лисин В.П., Бобров В.Ю. Горнотехнические при-ложения малоглубинной скважинной сейсморазведки // Геофизика. 2018. № 5. С.24–30.
Твердохлебов Д.Н., Королев Е.К. Практика использования 1-й зоны Френеля в сейсмораз-ведке // 5th EAGE International Scientific and Practical Conference and Exhibition on Engi-neering and Mining Geophysics. Gelendzhik. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2009. С.1–4. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20147351
Чугаев А.В., Лисин В.П., Бабкин А.И., Томилов К.Ю. Изучение скоростной характеристики околоскважинного пространства с помощью головных волн, регистрируемых при межскважинном просвечивании // Тезисы докладов 16-й межд. науч.-практ. конф. “Инженерная и рудная геофизика–2020”. Пермь. М: ООО “ЕАГЕ ГЕОМОДЕЛЬ”, 2020а. 8 с.
Чугаев А.В., Лисин В.П., Санфиров И.А., Никифоров В.В., Зеленин В.П. Определение ско-ростных параметров разреза по сейсмическим скважинным исследованиям // Инже-нерная геофизика 2017. Кисловодск. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2017. 10 с. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201700413
Чугаев А.В., Пугин А.В., Лисин В.П., Тараканов С.А. Особенности формирования волнового поля при изучении ледопородного ограждения шахтного ствола с помощью скважин-ных сейсмических методов // Тезисы докладов 15-й межд. науч.-практ. конф. “Инже-нерная и рудная геофизика–2019”. Геленджик. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2019. 10 с. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201901721
Чугаев А.В., Санфиров И.А., Бабкин А.И., Томилов К.Ю. Поиск субвертикальных зон тре-щиноватости с использованием головных волн в методе вертикального сейсмопрофи-лирования // Тезисы докладов 17-й межд. науч.-практ. конф. “Инженерная и рудная геофизика–2021”. Геленджик. Netherlands: EAGE Publishing BV, 2021. 7 с. https://doi.org/10.3997/2214-4609. 202152014
Чугаев А.В., Санфиров И.А., Тарантин М.В., Томилов К.Ю. Анализ вторичного поля го-ловных волн при межскважинных сейсмических исследованиях // Геофизика. 2020б. № 5. С.4–12.
Шишкина М.А., Фокин И.В., Тихоцкий С.А. К вопросу о разрешающей способности меж-скважинной лучевой сейсмической томографии // Технологии сейсморазведки. 2015. № 1. С.5–21.
Bai C., Li X., Huang G., Greenhalgh S. Simultaneous Inversion for Velocity and Reflector Ge-ometry Using Multi-phase Fresnel Volume Rays // Pure and Applied Geophysics. 2014. V. 171. P.1089–1105. https://doi.org/10.1007/s00024-013-0686-6
Cerveny V., Soares J.P. Fresnel volume ray tracing // Geophysics. 1992. V. 57. P.902–915. https://doi.org/10.1190/1.1443303
de Kool M., Rawlinson N., Sambridge M. A practical grid-based method for tracking multiple re-fraction and reflection phases in three-dimensional heterogeneous media // Geophysical Journal International. 2006. V. 167. P.253–270. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.03078.x
Denham L.R. The limits of seismic resolution // SEG Technical Program Expanded Abstracts. 2000. P.2401–2404. https://doi.org/10.1190/1.1815946
Han B., Gu H., Liu S., Yan Z., Tang Y., Liu C. Wavelength-dependent Fresnel beam propagator and migration in VTI media // J. Appl. Geophys. 2018. V. 155. P.176–186.
Hubral P., Schleicher J., Tygel M., Hanitzsch C. Determination of Fresnel zones from traveltime measurements // Geophysics. 1993. V. 58. P.703–712. https://doi.org/10.1190/1.1443454
Lazaratos S.K., Harris J.M., Rector J.W., Van Schaack M. High resolution cross well imaging of a west Texas carbonate reservoir. Part 4. Reflection imaging // Geophysics. 1995. V. 60. P.702–711. https://doi.org/10.1190/1.1822130
Liu Y., Dong L., Wang Y., Zhu J., Ma Z. Sensitivity kernels for seismic Fresnel volume tomogra-phy // Geophysics. 2009. V. 74. P.U35–U46. https://doi.org/10.1190/1.3169600
Pica A. Fast and accurate finite difference solution of the 3D eikonal equation parameterized in celerity // 67th Annual International Meeting, SEG, Exp. Abstr. 1997. P.1774–1777. https://doi.org/10.1190/1.1885777
Podvin P., Lecomte I. Finite difference computation of traveltimes in very contrasted velocity models: a massively parallel approach and its associated tools // Geophysical Journal Inter-national. 1991. V. 105. P.271–284. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.1991.tb03461.x
Rawlinson N., Sambridge M. Wave front evolution in strongly heterogeneous layered media us-ing the fast marching method // Geophysical Journal International. 2004. V. 156. P.631–647. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02153.x
Schuster G.T., Quintus-Bosz A. Wavepath eikonal traveltime inversion: Theory // Geophysics. 1993. V. 58. P.1314–1323. https://doi.org/10.1190/1.1443514
Sheriff R.E. Nomogram for Fresnel-zone calculation // Geophysics. 1980. V. 45. P.968–972. https://doi.org/10.1190/1.1441101
Spetzler J., Šijačić D., Wolf K. Application of a linear finite-frequency theory to time-lapse crosswell tomography in ultrasonic and numerical experiments // Geophysics. 2007. V. 72. P.O19–O27. https://doi.org/10.1190/1.2778767
Spetzler J., Snieder R. The effect of small-scale heterogeneity on the arrival time of waves // Geophysical Journal International. 2001. V. 145. P.786–796. https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.2001.01438.x
Spetzler J., Snieder R. The Fresnel volume and transmitted waves // Geophysics. 2004. V. 69. P.653–663. https://doi.org/10.1190/1.1759451
Vasco D.W., Nihei K.T. A trajectory mechanics approach for the study of wave propagation in an anisotropic elastic medium // Geophysical Journal International. 2019. V. 219. P.1885–1899. https://doi.org/10.1093/gji/ggz406
Vasco D.W., Peterson J.E., Majer E.L. Beyond ray tomography: wavepaths and Fresnel volumes // Geophysics. 1995. V. 60. P.1790–1804.
Vidale J. Finite-difference calculation of traveltimes in three dimensions // Geophysics. 1990. V. 55. P.521–526. http://dx.doi.org/10.1190/1.1442863
Vidale J.E. Finite-difference traveltime calculation // Bull. Seismol. Soc. Am. 1988. V. 78. P.2062–2076. https://doi.org/10.1785/BSSA0780062062
Watanabe T., Matsuoka T., Ashida Y. Seismic traveltime tomography using Fresnel volume ap-proach // 69th Annual International Meeting, SEG Exp. Abstr. 1999. P.1402–1405.
Xu S., Zhang Y., Huang T. Enhanced tomography resolution by a fat ray technique // 76th An-nual International Meeting, SEG Exp. Abstr. 2006. P.3354–3358. https://doi.org/10.1190/1.2370229
Zhang L., Rector J.W., Hoversten G.M. Eikonal solver in the celerity domain // Geophysical Journal International. 2005. V. 162. P.1–8. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02626.x
