ВСП это такой метод сейсморазведки, при котором возбуждение упругих волн производится на земной поверхности, а в скважине с помощью сейсмоприемников, расположенных на разных глубинах, улавливаются проходящие волны. Этот метод служит для определения природы разных волн и определения скоростей их распространения в горных породах. Он является одним из ведущих методов повышения точности полевой сейсморазведки, так как дает скорости упругих волн с наименьшими погрешностями и обеспечивает привязку сейсмических горизонтов к геологическим. При ВСП регистрируют не только вступления прямой волны, но и последующие колебания. Многоканальные сейсмограммы ВСП используют для выявления, прослеживания и оценки параметров различных типов волн, распространяющих по разрезу сверху вниз и снизу вверх.
Расстояние между приборами в скважине может быть различным и определяется требуемой точностью и детальностью работ. Наиболее часто используется шаг 10 или 20 метров. Шаг между приборами может не быть постоянным.
Увеличение шага наблюдений по глубине может происходить по техническим причинам: при большом уровне помех, связанных со звоном колонны или при работе в открытом стволе скважины.
Расстояние между пунктом взрыва и устьем скважины, в которой проводятся работы ВСП, не должно быть большим по сравнению с глубиной залегания исследуемых геологических объектов. Обычно при глубинах исследований 2 – 3 км, вынос пункта взрыва выбирается в диапазоне 50 - 200 метров. Результаты обработки данных ВСП дают возможность определить скоростную характеристику разреза. Скорости распространения сейсмических волн в среде определяются по годографу падающей волны. Годограф падающей волны – это график времен вступления прямой волны. Он определяет вертикальное время пробега сейсмической волны от поверхности до заданной глубины. Наклон годографа в каждой точке определяется значением скорости в среде.
Средняя скорость определяет осредненную характеристику среды от поверхности наблюдений до заданной глубины. Значение средней скорости определяется по годографу как:
где t - время пробега волны до заданной глубины наблюдения - H.
Скорость, определяемая по разности времен пробега волны между двумя соседними положениями точек регистрации, называется интервальной:
где - база наблюдения, Δ t - разность времен пробега волны на базе наблюдения, определяемая по годографу.
Вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) - разновидность 2D сейсмики, при проведении которой источники сейсмических волн располагаются на поверхности, а приемники помещаются в пробуренную скважину.
Этот метод 60х гг 20 века в СССР разработал известный ученый Е. Гальперин, именем которого названы ежегодные «Гальперинские чтения».
ВСП позволяет изучать геологическое строение и физические свойства околоскважинного пространства с использованием волн различных типов - продольных, поперечных, обменных, на основе анализа характеристик этих волн, скоростей их распространения, затухания, пространственной поляризации, характера анизотропии горных пород.
Перед проведением ВСП бурится или выбирается существующая скважина.
По бокам скважины, в одной плоскости с осью ствола, размещаются источники сейсмических волн (вибраторы или взрывчатые вещества), а в скважине располагаются высокочувствительные приемники сейсмических колебаний, связанные каротажным кабелем с наземной сейсмостанцией.
После процедуры вибрации или взрывов производится регистрация сейсмических волн.
Оборудование, используемое при ВСП, состоит из наземной сейсмостанции и блока скважинных приборов.
Пункты приема сигнала расположены в скважине и смещаются по вертикали, занимая различные положения по глубине.
Скважинные зонды существенно усложнены из-за того, что они должны выдерживать повышенную температуру и давление, существующие на глубинах порядка нескольких км.
Обработка данных с ближних пунктов происходит в следующем порядке:
- редакция и предварительная обработка;
- регулировка амплитуд и фильтрация;
- разделение волн и подавление помех;
- деконволюция по форме падающей волны;
- построение трассы коридорного суммирования.
При обработке данных с удаленных пунктов возбуждения дополнительно:
- подбор модели среды по разным типам волн;
- построение изображения околоскважинного пространства с помощью миграции или преобразования ВСП-ОГТ.
Преимущества:
- существенно устранено влияние на сейсмограмму поверхностных волн, так как сейсмоприемники обычно расположены ниже области их регистрации;
- первые вступления на сейсмограмме дают первое приближение истинной кинематической модели среды;
- возможность точной увязки данных ГИС с данными наземной сейсморазведки;
- сигнал от возбуждения наблюдается в среде, а не на поверхности, что позволяет оценить и учесть его форму, что раскрывает дальнейшее развитие метода совместно с наземной сейсморазведкой (2D/3D) в сторону совместных систем наблюдения 2D/3D+ВСП.
Недостатки:
- необходимость дорогостоящего бурения скважины;
- ограниченность изучаемого пространства околоскважинной областью;
- несимметричность системы наблюдения (приемники расположены в скважине, источники возбуждения - на поверхности), усложняющая анализ и обработку сейсмограмм.