Геофизические процессы и биосфера: статья

ПРОГНОЗ УПРУГО-ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ПРИДОННЫХ ГРУНТОВ НА ОСНОВЕ ИНВЕРСИИ ДАННЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ СВЕРХВЫСОКОГО И УЛЬТРАВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
А.С. ПИРОГОВА1
С.А. ТИХОЦКИЙ2,3
М.Ю. ТОКАРЕВ4
А.В. СУЧКОВА4
1 Центр анализа сейсмических данных Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
2 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
3 Московский физико-технический институт
4 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 18
Номер: 4
Год: 2019
Страницы: 191-202
УДК: 550.34.016
DOI: 10.21455/GPB2019.4-16
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: сейсмоакустическая инверсия, упругие свойства, инженерные изыскания
Аннотация: Приводится обзор методов, подходов и опыта применения сейсмической инверсии к данным инженерно-геофизических исследований на акваториях. Актуальность задачи обусловлена насущной необходимостью определения упруго-прочностных параметров донных грунтов и горных пород при изысканиях, направленных на проектирование объектов шельфовой инфраструктуры. Для этого необходимо располагать количественными характеристиками эффективных упругих свойств грунтов, что составляет задачу сейсмической инверсии. Сложность применения методов сейсмической инверсии к инженерным данным определяется отсутствием опорных скважин и высокочастотным диапазоном сейсмического сигнала, используемого при морских инженерно-геофизических исследованиях. Поэтому развитие подходов к сейсмической инверсии при морских инженерных изысканиях имеет большое научное и практическое значение. Рассмотрены примеры опробования различных алгоритмов сейсмической инверсии на полевых данных, в том числе на суммарных разрезах МОВ-ОГТ и при упругой AVA-инверсии сейсмограмм до суммирования.
Список литературы: Акопова С.С., Бирюков Е.А., Григорьев А.Г., Тихоцкий С.А., Шур Д.Ю. Экспериментальное исследование возможности использования поверхностной волны Шолте для изучения строения верхней части разреза на акваториях // Вопросы инженерной сейсмологии. 2016. Т. 43, № 4. С. 77-86. https://doi.org/10.21455/vis2016.4-5

Ампилов Ю.П., Барков А.Ю., Яковлев И.В. Роль сейсмической инверсии в геологическом моделировании морских газовых месторождений // Газовая промышленность. 2011. С. 69-74.

Ампилов Ю.П., Владов М.Л., Токарев М.Ю. Технологии морской сейсморазведки в широком частотном диапазоне: проблемы и возможности // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 4. C. 42-65. https://doi.org/10.21455/si2018.4-4

Ампилов Ю.П., Терехина Я.Е., Токарев М.Ю. Прикладные аспекты сейсмических и гидроакустических исследований на шельфе в различных частотных диапазонах // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 1. С. 33-49. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-4

Колюбакин А.А., Миронюк С.Г., Росляков А.Г., Рыбал- ко А.Е., Терехина Я.Е., Токарев М.Ю. Применение комплекса геофизических методов для выявления опасных геологических процессов и явлений на шельфе моря Лаптевых // Инж. изыскания. 2016. С. 38-52.

Колюбакин А.А., Росляков А.Г., Миронюк С.Г., Пирогова А.С., Токарев М.Ю., Ксенофонтова М.А. Изучение приоритетных геологических опасностей при подготовке к поисково-разведочным работам на шельфе моря Лаптевых // Инж. изыскания. 2017. Т. 10. С. 36-52.

Токарев М.Ю., Пирогова А.С. Определение упругих свойств газонасыщенных осадков по данным сверхвысокоразрешающих сейсмоакустических наблюдений с заглубленной системой. Кандалакшский залив, Белое море // Технологии сейсморазведки. 2015. № 3. С. 66-74.

Шматков А.А., Токарев М.Ю. Новая методика трехмерных сейсмоакустических наблюдений на мелководных акваториях // Экспозиция. Нефть. Газ. 2014. № 6. С. 39-42.

Шматкова А.А., Шматков А.А., Гайнанов В.Г., Бенц С. Пример выделения опасных геологических объектов по данным морских высокоразрешающих трехмерных сейсмических наблюдений в Норвежском море // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 1. С. 55-62.

Bronston M.A., Graul J.M. The determination of shallow marine sediment lithology using high-resolution multi-offset seismic data // Offshore technology conf.: Proc. 1994. https//doi.org/10.4043/7373-MS

Diaferia G., Kruiver P.P., Drijkoningen G.G. Optimizing acquisition parameters for MASW in shallow water // 75th EAGE conf. & exhibition incorporating SPE EUROPEC 2013, London, UK, 10-13 June 2013. https//doi.org/10.3997/2214-4609.20130637

Dinn G. Field experience with a new sub-bottom investigation tool: Acoustic 3-D imaging of the subseabed // Proc. of Оceans conf. Hampton Roads, 2012. 9 p.

Goldberg D.E. Genetic algorithms in search optimization and machine learning. Addison-Wesley, Reading, MA, 1989. 432 p.

Kugler S., Bohlen T., Bussat S., Klein G.H. Variability of Scholte-wave dispersion in shallow-water marine sediments // J. Environ. and Eng. Geophys. 2006. V. 10. P. 203-218. https//doi.org/10.2113/JEEG10.2.203

Marsset T., Marsset B., Thomas Y., Cattaneo A., Thereau E., Trincardi F., Cochonat P. Analysis of Holocene sedimentary features on the Adriatic shelf from 3D very high resolution seismic data (Triad survey) // Marine Geol. 2004. V. 213. P. 73-89.

Morgan E.C., Vanneste M., Lecomte I., Baise L.G., Longva O., McAdoo B. Estimation of free gas saturation from seismic reflection surveys by the genetic algorithm inversion of a P-wave attenuation model // Geophysics. 2012. V. 77, N 4. R175-R187.

Mehta K., Snieder R., Calvert R., Sheiman J. Virtual source gathers and attenuation of free-surface multiples using obc data: Implementation issues and a case study // SEG Technical program expanded abstr. 2006. V. 25. P. 2669-2673.

Müller C., Woelz S., Ersoy Y. et al. Ultra-high-resolution marine 2D-3D seismic investigation of the Liman Tepe // J. Appl. Geophys. 2009. V. 68. P. 124-134.

Oldenburg D.W., Scheuer T., Levy S. Recovery of the acoustic impedance from reflection seismograms // Geophysics. 1983. V. 48. P. 1318-1337.

Pirogova A., Tokarev M., Isaenkov R., Terekhina Y., Kolyubakin A. Simultaneous two-level seismic observations in ultra-high-, very-high- and high-frequency regimes for quantitative evaluation of near-surface geohazards // Expanded abstr. of 4th Intern. conf. on engineering geophysics (ICEG). SEG. 2017.

Provenzano G., Vardy M.E., Henstock T.J. Pre-stack waveform inversion of VHF marine seismic reflection data - a case study in Norway // «Near surface geoscience» - 2nd Appl. shallow marine geophys. conf. 2016. https//doi.org/10.3997/2214-4609.201602147

Riedel M., Theilen F. AVO investigations of shallow marine sediments // Geophys. Prosp. 2001. V. 49. P. 198-212.

Sen M.K., Stoffa P.L. Global optimization methods in geophysical inversion. Cambridge: Camb. Univ. Press, 2013. 302 p.

Thomas Y., Marsset B., Westbrook G.K. et al. Contribution of high-resolution 3D seismic near-seafloor imaging to reservoir-scale studies: Application to the active North Anatolian Fault, Sea of Marmara // Near Surface Geophys. 2012. V. 11, N 10. P. 291-301.

Tokarev M., Kuzub N., Pevzner R., Kalmykov D., Bouriak S. High resolution 2D deep-towed seismic system for shallow water investigation // First Break. 2008. V. 26, N 4. P. 77-85.

Tokarev M.Y., Poludetkina E.N., Starovoitov A.V., Pirogova A.S., Korost S.R., Oshkin A.N., Potemka A.K. The characteristics of gas-saturated deposits of the Kandalaksha Bay, the White Sea, according to seismoacoustic and lithogeochemical studies // Moscow Univ. Geol. Bull. 2019. V. 74. P. 221-228.

Tóth Z., Spiess V., Mogollón J.M., Jensen J.B. Estimating the free gas content in Baltic Sea sediments using compressional wave velocity from marine seismic data// J. Geophys. Res., Solid Earth. 2014. V. 119. P. 8577-8593.

Vardy M.E. Deriving shallow-water sediment properties using post-stack acoustic impedance inversion // Near Surface Geophys. 2014. V. 13, N 2. P. 143-154.

Vardy M.E., Dix J.K., Henstock T.J. et al. Decimeter-resolution 3D seismic volume in shallow water: A case study in small-object detection // Geophysics. 2008. V. 73, N 2. P. 33-40.

Vardy M.E. Remote Characterisation of shallow marine sediments - current status and future questions // «Near surface geoscience» - 2nd Appl. shallow marine geophys. conf. 2016. https//doi.org/10.3997/2214-4609. 201602145

Virieux J., Operto S. An overview of full-waveform inversion in exploration geophysics // Geophysics. 2009. V. 74. WCC1-WCC26. https//doi.org/10.1190/1.3238367

Yakovlev I., Stein Y., Barkov A., Filippova K., Fedotov S. 3D geological model for a gas-saturated reservoir based on simultaneous deterministic partial stack inversion // First Break. 2010. V. 28, is. 6. P. 125-133.