Нашими специалистами осуществляются работы методом межскважинной сейсмоакустической томографии. Мы выполняем работу качественно и быстро, используя собственное оборудование.

Для проведения исследований межскважинного и околоскважинного пространства на участке необходимо наличие скважин глубиной до 50 метров, обсаженных пластиковыми или металлическими трубами диаметром не менее 90 мм и заполненных водой. Расстояние между скважинами не должно превышать 30 метров.

Методы скважинной сейсмотомографии позволят Вам определить «непроливы» и зоны разуплотнений стены в грунте, проверить качество грунтов и массивов горных пород в естественном залегании, проконтролировать качество выполнения инъекционных работ, а также состояние ледопородного ограждения при замораживании грунтов для строительства различных инженерных сооружений. Кроме этого результаты наших работ могут быть использованы при расчете проектируемых и существующих конструкций, так как получаемые в ходе межскважинной сейсмоакустической томографии данные, являются количественными показателями физико-механических свойств изучаемой среды.

В настоящее время в развитых странах в сфере строительства для контроля качества работ широко применяются методы инженерной геофизики, как средства неразрушающей диагностики, например, интроскопия — «видение» внутреннего строения посредством сейсмоакустических (ультразвуковых и электромагнитных волн, рентгеновских, тепловых лучей и др.). Методы интроскопии делятся на теневые и локационные. Теневые методы основаны на «просвечивании» объекта исследований сейсмоакустическими или иными волнами, или лучами. Локационные методы основаны на способности сейсмоакустических или иных волн отражаться от внутренних границ и неоднородностей при их распространении в изучаемом объекте.

Межскважинная сейсмоакустическая томография является эффективным инструментом получения информации о местоположении зон разуплотнения, их геометрических размерах, о плотности, пористости, деформационно-прочностных характеристиках пород нарушенного массива. В качестве дополняющих методов геофизических  исследований применяются также:  скважинный вариант метода вертикального сейсмического профилирования (ВСП), методы интегрального гамма каротажа (ГК) и плотностного гамма-гамма каротажа (ГГК-П).

Сейсмотомография результаты2

Карта сечений плотности по данным межскважинной сейсмоакустической томографии

Геофизические исследования межскважинного и околоскважинного пространства выполняются в соответствии с нормативными документами на проведение геофизических исследований в области строительства, техническими инструкциями и другими методическими документами:

Нормативы

Нормативные документы, контролирующие выполнение работ по межскважинной сейсмотомографии

Межскважинная сейсмоакустическая томография заключается в прозвучивании материала исследуемой среды между скважинами сейсмоакустическими лучами по определенной системе наблюдений. На основании определений времен первых вступлений сейсмических волн строятся разрезы скоростей сейсмических волн, которые, в свою очередь, позволяют перейти к оценке физико-механических свойств материала объекта исследований.

В процессе работ по межскважинной сейсмотомографии упругие колебания возбуждаются в одной скважине, а в соседней — ведется прием при помощи косы с сейсмодатчиками (приемная скважинная коса с всенаправленными гидрофонами OMNY-2400). Акустические колебания возбуждаются специальным малогабаритным оборудованием — электроискровым накопителем энергии и скважинным излучателем Jack-1200. Скважинный излучатель предназначен для генерации взрывных акустических импульсов за счет электрического разряда между электродами в подсоленной воде, залитой в корпус излучателяДиаметр излучателя 60 мм, длина 300 мм.

Прием информации с косы датчиков — геофонов осуществляется инженерной сейсмостанцией Geode 24 (USA).

Аппаратура

Электроискровой накопитель энергии и скважинный излучатель Jack-1200

Используемые сейсморазведочное оборудование и сейсмическая станция относятся к средствам регистрации, которые не подлежат поверочным испытаниям, и их применение регламентируется Сводом правил СП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть VI. Правила производства геофизических исследований. Свод правил принят и введен в действие с 1 июля 2004 года.

Шаг наблюдений (расстояние между приемниками на косе) и шаг возбуждения (расстояние между пунктами возбуждения сейсмоимпульсов) выбирается с учетом инженерногеологических особенностей участка, на котором проводятся исследования, также шагом наблюдений и возбуждений достигается требуемая детальность сейсмотомографических исследований.

Для изучения сейсмогеологических условий участка исследований, уточнения общей скоростной модели массива пород, а также для оценки физико-механических свойств пород в околоскважинном пространстве в исследуемых скважинах проводится вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП).

ВСП1

Исходное волновое поле вертикального-сейсмического профилирования (ВСП)

Методика и технология работ методом ВСП общепринятая. Возбуждение упругих колебаний проводится с пункта возбуждения на дневной поверхности удаленного на расстояние 15 – 20 м от устья скважины, в которой проводится прием упругих колебаний. В качестве источника сейсмических волн используется специальный источник типа «падающий груз» или кувалда.

Для уточнения литолого-стратиграфических границ и оценки объемной плотности пород, вскрытых скважинами на участке исследований, проводятся геофизические исследования скважин (ГИС) методами каротажа естественной радиоактивности пород — гамма каротаж (ГК) и плотностного каротажа — гамма-гамма каротаж (ГГК-П).

Метод гамма каротажа (ГК) выполняется с целью уточнения литолого-стратиграфического строения массива пород, уточнения литологических границ по разрезам скважин по значениям естественной радиоактивности пород. Измерения проводятся скважинной аппаратурой радиоактивного каротажа «КУРА – 2М» по стандартной технологии каротажных исследований.

Сейсмотомография результаты3

Распредления изолиний пористости по профилю по данным межскважинной сейсмотомографии

Метод плотностного каротажа ГГК-П применяется с целью изучения плотностных свойств пород (измерение объемной плотности пород в условиях естественного залегания в массиве околоскважинного пространства). Исследования методом ГГК-П проводятся скважинной двухзондовой, прижимной аппаратурой плотностного каротажа «ПАРК – 1М», позволяющей измерять значения объемной плотности пород в радиусе 200 мм от ствола скважины. Диапазон измерения значений объемной плотности данной аппаратурой  составляет 1 – 4.5 г/см3, с относительной погрешностью 2%.

Методика и технология обработки и интерпретации материалов скважинных исследований

Обработка скважинных сейсмических данных «просвечивания» и ВСП проводится на ПЭВМ по специальным программам.

Для регистрации и обработки сейсмических данных нами используется следующее программное обеспечение:

—  Geode (MGOS) — для регистрации данных;

— Pickwin (Pick First Breaks or Dispersion Curves) – для первичной обработки полевого сейсмического материала;

— Plotrefa (Refraction Analysis) — для построения сейсмотомографического разреза и широкого анализа полученных данных;

— Firstomo – для построения томографических разрезов;

— AutoCAD 2015 –  для построения карт фактического материала и прогнозных карт;

— Surfer 11 – для построения обобщенных томографических разрезов.

В результате томографической обработки получается массив данных кинематических характеристик (значения скоростей продольных и поперечных волн) в объеме изучаемой среды, т.е. строятся объемные скоростные модели участка исследований соответствующих типов упругих волн. Полученные модели являются основой для расчета моделей физических параметров и упругих свойств пород изучаемого массива на основе корреляционных зависимостей. Уравнения корреляционных зависимостей и методика оценки физико-механических свойств пород приводятся в описание результатов работ.

Обработка каротажных диаграмм проводится программой «Geofisicsofis» и заключается в формировании планшетов диаграмм естественной радиоактивности пород и объемной плотности с последующей литолого-стратиграфической увязкой диаграмм с разрезом скважин. Результаты исследований ГИС представляются в паспортах скважин.

Физическое состояние массива пород по данным межскважинной сейсмоакустической томографии

Физико-механические параметры пород, которые определяются по данным ВСП, не смотря на то, что метод является объемным, дают представление о свойствах массива только вблизи околоскважинного пространства и не позволяет оценить степень изменчивости свойств пород и структурное строение в пространстве всего изученного массива.  Исследования методом межскважинной сейсмоакустической томографии, проведенные по схеме объемных 3d измерений, позволяют оценить строение массива пород, его пространственную изменчивость физических свойств пород. Основой для оценки строения и состояния изучаемого массива пород являются кинематические параметры упругих колебаний – значения скорости продольных и поперечных волн. Особенность, закономерность распределения значений скоростей упругих волн в массиве характеризует как структурное строение, так и физическое состояние массива пород в межскважинном пространстве.

По результатам сейсмотомографических исследований строятся объемные скоростные модели участка работ по значениям скоростей продольных и поперечных волн. Построенные скоростные модели являются основой для расчета моделей основных физико-механических параметров массива пород. Расчет моделей среды по упругим свойствам пород – динамических модулей упругости (Юнга) и сдвига, а также по объемной плотности и пористости проводятся по тем же уравнениям корреляционной зависимости, которые были использованы в расчетах по данным ВСП.

ВСП2

Исходное волновое поле межскважинного сейсмического “просвечивания” между двумя скважинами

Структура волновых полей сейсмического «просвечивания» геологической среды между скважинами, а также характер томографических разрезов, особенности распределения значений скоростей продольных и поперечных волн их соотношения и рассчитанные упругие и физические свойства пород в разрезах позволяет определить основные закономерности структурного строения и физического состояния массива пород.

Сейсмотомография результаты1

Сейсмотомографические горизонтальные сечения по скоростям поперечных волн

С помощью комплекса геофизических исследований околоскважинного и межскважинного пространства (гамма-каротаж, плотностной каротаж, вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП), сейсмотомография) устанавливается современное распределение зон разуплотненных и относительно плотных пород и оценивается строение, состояние и физико-механические свойства массива горных пород на участке исследований.

  • строятся детальные геолого-геофизические разрезы по скважинным исследованиям методами ГК и ГГК-П, которые характеризуют современное литолого-стратиграфическое строение массива пород на участке исследований;
  • строится сейсмогеологическая модель участка исследований и рассчитываются физико-механические свойства пород в массиве околоскважинного пространства по участку исследований;
  • строятся объемные модели скоростей упругих колебаний, их соотношения, объемной плотности пород, пористости, динамических модулей упругости и сдвига. По моделям оценивается пространственная изменчивость физических свойств пород в массиве.