منتدي الجيولوجيين السودانيين
مرحباً ضيفنا الكريم
سنكون سعداء بإنضمامك لأسرة منتدى الجيولوجيين السودانيين
التسجيل لن يستغرق أكثر من دقيقة ومباشر بدون إرسال رسالة فى الإيميل وقد يكون عبر حسابك فى الفيس بوك مباشرةً
إدارة المنتدى

منتدي الجيولوجيين السودانيين


 
الرئيسيةالبوابةالتسجيلدخول
يقول تعالى : (أَنْـزَلَ مِنَ السَّمَاءِ مَاءً فَسَالَتْ أَوْدِيَةٌ بِقَدَرِهَا فَاحْتَمَلَ السَّيْلُ زَبَدًا رَابِيًا وَمِمَّا يُوقِدُونَ عَلَيْهِ فِي النَّارِ ابْتِغَاءَ حِلْيَةٍ أَوْ مَتَاعٍ زَبَدٌ مِثْلُهُ كَذَلِكَ يَضْرِبُ اللَّهُ الْحَقَّ وَالْبَاطِلَ فَأَمَّا الزَّبَدُ فَيَذْهَبُ جُفَاءً وَأَمَّا مَا يَنْفَعُ النَّاسَ فَيَمْكُثُ فِي الأَرْضِ كَذَلِكَ يَضْرِبُ اللَّهُ الأَمْثَالَ)
قال تعالى : (أَلَمْ تَرَ أَنَّ اللَّهَ أَنْزَلَ مِنْ السَّمَاءِ مَاءً فَأَخْرَجْنَا بِهِ ثَمَرَاتٍ مُخْتَلِفاً أَلْوَانُهَا وَمِنْ الْجِبَالِ جُدَدٌ بِيضٌ وَحُمْرٌ مُخْتَلِفٌ أَلْوَانُهَا وَغَرَابِيبُ سُودٌ )
منتدى الجيولوجيين السودانيين منتدى سودانى يعنى بتقديم كل ماهو مفيد فى مجال الجيولوجيا بتخصصاتها المختلفة من مواد علمية دسمة وآخر الأخبار الجيولوجية التى تهم الجيولوجى عموماً والسودانى منهم على وجه الخصوص ،...
منتدى السيرة الذاتية جاءت فكرته كخدمة جديدة يقدمها المنتدى للأعضاء والشركات والمؤسسات والهيئات ذات الصلة بالجيولوجيا بكافة تخصصاتها ... يمكنكم كتابة السيرة الذاتية مباشرةً فى بوست جديد أو إرفاقها فى صيغة ال(doc)...
ترحب ادارة منتدي الجيولوجين السودانين بكل اعضائها املة ان يستفيدو من المواد العلميه الموجوده وان يفيدو ايضا فمرحبا بهم في الدار الجيولوجي السوداني
نزلتم اهلا وحللتم سهلا

شاطر | 
 

 Seismic Refraction Exploration

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
اسدافريقيا



عدد المساهمات : 16
تاريخ التسجيل : 29/02/2012
العمر : 25

مُساهمةموضوع: Seismic Refraction Exploration   2nd ديسمبر 2013, 9:24 pm

________________________________________
الإستكشاف السيزمى الإنكسارى: Seismic Refraction Exploration
فى هذا الجزء سوف نتعرض بالشرح و التفصيل لإحدى الطرق المستخدمة فى الإستكشاف السيزمى و هى الطريقة السيزمية الإنكسارية حيث أن الإستكشاف السيزمى ينقسم إلى قسمين أساسيين و هما طريقتان أساسيتان:
1- الإنكسارية Refraction Seismology : وهذه الطريقة تعتمد على دراسة زمن أولى الموجات وصولاً وربطها بالمسافات بين المستقبلات التي تستقبلها ، أما بقية البيانات فلا نحتاج إليها في الطريقةالانكسارية ، من هذه الطريقة أستطيع التعرف على التغير في الصخور مع العمق ، كما أستطيع معرفة سرعة الموجات خلال مرورها بالأوساط المختلفة حيث تعتمد على معاملات المرونة elastic parameters لهذه الأوساط
2- الانعكاسية Reflection Seismology : وهذه تعتمد على تحليل و دراسة الموجات المنعكسة لتعطينا معلومات عن الطبقات الصخرية التي تمر بها في حين ان الطريقة الانكسارية تعطينا معلومات عن الحدود الفاصلة بين الطبقات ومعاملات المرونة للطبقات
وللطريقة السيزيمة عيوب ومميزات مقارنة بالطرق الجيوفيزيائية الأخرى أيضأً نفس الطريقتين السيزميتين بهما مميزاتمميزات الطريقة السيزمية وعيوبها مقارنة بالطريق الجيوفيزيائية الأخرى.
من مميزات هذه الطريقة:
1- أنها تعطينا تصور عما هو موجود تحت سطح الأرض وبذلك نستطيع من خلالها تحديد العمود الطباقي للمنطقة
2- ولكونها تعتمد على انتشار الموجات في الصخور وحيث أن انتشار هذه الموجات يعتمد على معاملات المرونة للصخر فإننا نستطيع ومن حيث المبدأ تحديد هذه المعاملات
3- وأيضا نستطيع الكشف عن الهيدوركربونات بواسة هذه الطريقة
ومن مساويء هذه الطريقة
1- أنها مكلفة جداً مقارنة بالطرق الجيوفيزيائية الأخرى
2- وتيتطلب تحليل البيانات المستخلصة بهذه الطريقة وقتاً طويلاً بالإضافة إلى حاجة المحللين إلى أجهزة حاسوبية متطورة تكلف مبالغ طائلة
3- أيضاً الأجهزر المستخدمة في تجميع البيانات مكلفة جداً وأغلى من الأجهزة المستخدمة في طريق الجوفيزيائية الأخرى
مقارنة سريعة بين الطريقتين السيزمية : الانعكاسية والانكسارية
من مميزات الطريقة الانكسارية
أننا نحتاج لأقل عدد ممكن من المصادر والمستقبلات ولذلك فهي رخيصة نسبياً في جمع البيانات في حين أن الطريقة الانعكاسية تحتاج لعدد أكبر من المصادر والمستقبلات لذلك فإن جمع البيانات بواسطة هذه الطرقة مكلف جداً
وعند تحليل البيانات فإن تحليل البيانات الانكسارية أسهل من تحليل البيانات الانعكاسية حيث أننا نعتمد في تحليل البيانات الانكسارية على زمن وصول أول موجة في حين أن تحليل البيانات الانعكاسية يعتمد على الجزء المتبقي من الطاقة كما انها تحتاج إلى أجهزة حاسوبية متطورة وعدد كبير من الخبراء لذلك فهي تكلف الكثير ( عالية التكلفة)
أما عن مساويء الطريقة الانكسارية :
1- يجب أن تكون المسافة بين المصدر والمستقبلات كبيرة بعض الشيء حتى نتمكن من استقبال البيانات .. في حين أننا لانحتاج هذه المسافة عندما نجمع البيانات بواسطة الطريقة الانعكاسية
2- أنها لا تعمل إلا إذا كانت السرعة تزداد مع العمق .. في حين أن الطريقة الانعكاسية تعمل في جميع الأحوال
3- ونلاحظ أيضاً أن الطريقة الانكسارية تترجم لنا ماهية الطبقات الموجودة في الأسفل هذه الطبقات من الممكن أن تكون عميقة جداً وغير مستوية .. في حين أن البيانات الانعكاسية يمكن أن تكون مترجمة بسهولة أكثر من ناحية علم الطبقات .

تسجيل الموجات السيزمية :
حتى الآن عرفنا كيف تنتشر الموجات في باطن الأرض وكيف تتفاعل مع الحدود الفاصلة بين الطبقات... فالبعض منها ينطلق عبر الطبقة الأولى دون أن يتفاعل مع الحد الفاصل، والبعض الآخر ينعكس مرتداً عن الحد الفاصل والبعض الآخر يعبره منكسراً وعائداً إلينا على شكل موجات رأسية. ولكن تسجل هذه الموجات ...؟
من المعلوم أن الموجات تنتشر في جميع الاتجاهات ولكننا لا نستطيع تسجيلها كلها.. ولذلك فإننا نكتفي بتسجيل تلك الموجات التي تصل إلينا على السطح في أماكن محددة نسجل عندها الحركات الأرضية الناشئة عن الموجات التي قمنا بتوليدها وذلك بواسطة ما يسمى بالجيوفونات geophones وسنتحدث عن هذه الأجهزة بالتفصيل لاحقاً. وتسجل الحركات الأرضية الناتجة عن مصدر سيزمى كما في الشكل التالي.      

وفي هذا الشكل يمثل المحور الأفقي التغير في الزمن مع انتشار الموجات ويمثل المحور الرأسى التغير في الطول الموجي. أما الخط المتعرج فهو يمثل الحركة الأرضية ويطلق عليه اسم.Seismogram في الشكل الموجود لدينا نلاحظ أن أول تغير في خط الـ seismogram تم عند 100 ملي ثانية تلاه تغير آخر حدث بعد 150 ملي ثانية هذه التغيرات تدل على بداية استقبال الموجات... ولكن ماهي هذه الموجات ... ؟
فنحن نعلم أن الموجات المباشرة هي أولى الموجات وصولاً إلا أنه وفي بعض الأحيان تكون الموجات الرأسية هي أولى الموجات وصولاً فكيف أستطيع تحديد نوع الموجة المُستقبَلة...؟
من المستحيل معرفة طبيعة الموجة المستقبلة من خلال قراءة واحدة و لذلك نحتاج للعديد من القراءات لتحديد نوع هذه الموجات لذلك نقوم بعمل مجموعة من القراءات المختلفة وفي نفس الوقت وتسجل فى الصورة التالية :


وفي هذا الشكل يمثل المحور الأفقي المسافة بين المصدر والمستقبلات.. ويمثل المحور الرأسي التغير في الزمن مع انتشار الموجات . ويمثل كل خط من خطوط الـ seismogram الحركة الأرضية التي استقبلها المستقبل الموجود عند نفس المكان.
مثال: الخط الموجود على بعد 200 متر من المصدر يمثل الحركة الأرضية التي استقبلها المستقبل الموجود عند 200 متر.. وهكذا.. بعد ذلك قمنا بجمع جميع البيانات التي استقبلناها ووضعناها على الشكل الذي ترونه بالأعلى والذي يعرف باسمshot records
ومن مميزات تسجيل البيانات بهذا الشكل أنه سياعدنا على تحديد زمن أولى الموجات وصولاً بالإضافة إلى المسافات التي نستقبل عندها هذه الموجات . لو نلاحظ أنه كلما ابتعدت المسافة عن المصدر كلما تأخر زمن وصول الموجات .. هذا الاختلاف في الوقت مقابل المسافة يسمى moveout . وإذا كان التغير في الـ moveout كبير فإنه سيظهر على الـ shot records على شكل خط شديد الميل في حين إذا كان التغير صغير فسيظهر على شكل خط بسيط الانحدار . كيف نستطيع تحديد نوع الموجات من الـ shot records ؟؟؟ لاحظ الشكل التالي :

كما ذكرنا سابقاً أن الموجات المباشرة ستكون أولى الموجات وصولاً عند المستقبلات القريبة من المصدر. وتظهر هذه الموجات على shot records بطول موجي عالي ويكون الـ moveout لها كبير وثابت .
في المثال الموجود لدينا يمتد الخط المستقيم الممثل Direct arrival حتى مسافة 275 متر من المصدر . وبعد 275 متر يظهر لدينا خط ، الطول الموجي له قصير بعض الشيء والـ moveout صغير وثابت وميل هذا الخط أقل بكثير من ميل خط الـ Direct arrival أيضاً يوضح لنا الـ shot records أن آخر الموجات وصولاً وعند جميع النقاط هي الموجات المنعكسة reflected arrival ..ونلاحظ أن الـ moveout للـ reflected arrival غير ثابت حيث يساوي صفر عند المصدر وتقترب قيمته من الـ direct arrival على بعد مسافات كبيرة من المصدر.
وعند رسم العلاقة بين زمن أولى الموجات وصولاً مع المسافات بين المصدر والمستقبلات يطلق على الشكل اسم travel-time curves ويظهر على الصورة التالية:    
                             
                              مسار الموجات و علاقة الزمن – المسافة للطبقات الأفقية
لتوضيح هذه العلاقة نفرض وسط تحت سطحى مكون من وسطين كل منهما له خواص مرونة منتظمة و متجانسة. يفصل الوسط الأعلى عن الوسط الأسفل سطح أفقى بينى عند عمق h. السرعة الطولية P-wave الخاصة بالموجات السيزمية فى الطبقة العليا هى V1 و فى السفلى V2 حيث أن V2 أكبر من V1 . تتولد موجة سيزمية عند النقطة S على السطح و تنتقل الطاقة للخارج منها فى جبهات نصف كروية (صدر أو جبهة الموجة Wavefront ) و تكون أجهزة الإستقبال Geophones موضوعة عند النقطات B – C – D على بعد مسافات x من S (أنظر الشكل ص 10 من هذه المحاضرة).
إذا كانت x صغيرة فإن أول موجة تصل عند B تكون تلك التى تنتقل أفقيا بسرعة .V1 و لكن عند مسافة أكبرفإن الموجة التى إتخذت مسارا غير مباشر تنتقل إلى أسفل و على طول الطبقة الثانية ذات السرعة الأعلى ذات السرعة V2 و إلى أعلى لتصل أولا وذلك بسبب الوقت المكتسب فى الإنتقال خلال الطبقة ذات السرعة الأعلى الذى يعوض المسار الأطول.
عندما تصطدم الجبهات الموجية (wavefronts ) الكروية الصادرة من S بالسطح الفاصل الذى تتغير عنده السرعة فإن الطاقة سوف تنكسر إلى الوسط الأسفل أو تنعكس إلى الوسط الأعلى طبقا لقانون Snell . و سنتناول العلاقات الرياضية التى تحكم إنتشار هذه الموجات خلال هذا الوسط كما يلى:
1- Pre-Critical incidence قبل السقوط الحرج
• أى عندما تكون زاوية السقوط أقل من الزاوية الحرجة

Snell’s Law:

حيث أن P تمثل معامل الشعاع (ray parameter) و هو ثابت لكل شعاع.


2- Critical incidence السقوط الحرج
• أى عندما تكون زاوية السقوط تساوى الزاوية الحرجة

When rP = 90° iP = iC the critical angle

حيث تنتشر الطاقة المنكسرة إنكسارا حرجا خلال السطح العلوى للوسط الثانى ذات السرعة السيزمية الأعلى و ينتشر متجها إلى أعلى فى الوسط العلوى عند زاوية حرجة iC.


4- Post critical incidence
• أى عندما تكون زاوية السقوط أكبر من الزاوية الحرجة

The angle of incidence > iC, No transmission, just reflection



الطبقات الأفقية
إن أبسط و أفيد طريقة لتمثيل بيانات الإنعكاس هو رسم زمن أول وصول First arrival Time مقابل المسافة X بين نقطة التفجير S و نقطة التسجيل و ذلك فى حالة مايكون تحت السطح مكونا من طبقات متجانسة و منفصلة كما يبنه الشرح و المثال التالى:

1- حالة وسطين أفقين: Two-layers horizontal Interface
دعنا نحدد العلاقة بين الزمن – المسافة للموجات السيزمية لوسطين لها سرعتان V1 و V2 على الترتيب و الوسطين مفصولين عند عمق h بواسطة سطح عدم إستمرارية أفقى كما هو مبين بالشكل التالى. نلاحظ أن زمن وصول الموجة المباشرة التى تنتقل من نقطة التفجير إلى جهاز التسجيل بالقرب من سطح الأرض و زمن الموجة المنكسرة التى تصل إلى السطح البينى عند العمق h و تتركه بزاوية الحرجة و تأخذ مسارا يتكون من ثلاث أجزاء S-B و B-C و C-C' يمكن تحديد هذا الزمن معبرا عنه بالمسافة الأفقية التى يقطعها نستفيد من العلاقات التالية:


يبين هذا الشكل منحنى Travel time curve للموجات المباشرة Direct waves و الموجات المنكسرة Refracted waves و الموجات المنعكسة reflected waves . لاحظ أن الموجات السيزمية المنكسرة تبدء فى الوصول بعد المسافة الحرجة Critical distance Xc و تتقدم فى زمن الوصول على الموجة المباشرة Direct waves عند Crossover distance Xco . . نستطيع تحديد المكان الذي ستظهر فيه الموجة الرأسية Head wave بواسطة معاملين مهمين:
المعامل الأول هو cross-over distance (xc) و هى تمثل تلك المسافة التي تكون عندها الموجات الرأسية Head wave أولى الموجات وصولاً first arrival .
المعامل الثاني هو zero-offset time (to) وهو قيمة الزمن الذي تكون عنده الموجات الرأسية Head wave هي أولى الموجات وصولاً .

من هنا نبدء فى عرض المعادلات الرياضية البسيطة التى تمثل العلاقة بين زمن وصول الموجة السيزمية و سرعتها من ناحية و وبين عمق السطح الفاصل أو عمق الطبقة من ناحية أخرى.

Direct waves

تبين هذه العلاقة بين زمن وصول الموجة السيزمية T و المسافة بين مصدر الموجة و أجهزة التسجيل x علاقة خط مستقيم ميله يساوى 1/v1 و الجزء المقطوع من المحور الرأسى تساوى الصفر يمر بنقطة المصدر .
Refracted waves (Head waves)

تبين هذه العلاقة بين زمن وصول الموجة السيزمية T و المسافة بين مصدر الموجة و أجهزة التسجيل x علاقة خط مستقيم ميله الخط المستقيم يساورى 1/V2 و الجزء المقطوع من محور الرأسى Intercept Time تساوى:


ومنه يمكن أن نحسب قيمة h1 سمكل الطبقة الأولى و هو فى نفس الوقت عمق الطبقة الثانية وذلك بمعلومية V1 و V2 وقيمة الجزء المقطوع من المحور الرأسى.

طريقة أخرى لحساب قيمة سمكل الطبقة الأولى و هو فى نفس الوقت عمق الطبقة الثانية وذلك بمعلومية V1 و V2 وقيمة مسافة العبور Crossover Distance (Xco) و هى المسافة التى بعدها تصل الموجات المنكسرة Refracted waves تصل أولا و عندها يتساوى زمن وصول الموجة المباشرة Direct Wave و الموجة المنكسرة Refracted wave .

و لذا فإن


ومنه فإن العمق يساوى:

Depth


2- حالة ثلاثة أوساط أفقية: Three-layers horizontal Interface

1- حالة ثلاثة أوساط أفقية: Three-layers horizontal Interface

Head wave from top layer 3:
طبقات لايمكن كشفها بالمسح السيزمى الإنكساري:

1- طبقات ذات سرعات منخفضة:
من المهم أن نذكر أن حساب الأعماق إلى الطبقات التحت سطحية بإستخدام المعادلات الرياضية السابقة و الخاصة بالموجات السيزمية الإنكسارية تكون سارية فقط فى الحالات التى تكون فيها الطبقات المتوالية فى العمق لها سرعات متوالية فى الإزدياد.
ولكن إذا كانت هناك طبقة فى التتابع لها سرعة سيزمية أقل من التى تعلوها، لايمكن كشفها بالتسجيل السيزمى الإنكسارى على الإطلاق لأن الموجات التى تدخل مثل هذه الطبقات من أعلى تنحرف دائما فى الإتجاه إلى أسفل، كما هو مبين بالسطح البينى بين الطبقات V1 و V2 فى الشكل التالى. و بذلك لا يمكن أن تنتقل أفقيا خلال الطبقة و تبعا لذلك لن يوجد جزء له ميل عكسى V2 على منحنى الزمن – المسافة. يتسبب وجود مثل هذه الطبقات خطأ فى تفسير العمق للطبقات السفلى حيث تبدو الطبقات التى تسفلها أكثر عمقا عن الحقيقة. حيث يعتمد قيمة Intercept time للطبقة الثالثة على سمك و السرعة السيزمية للطبقة الثانية.
2- خطأ مماثل يمكن أن يحدث إذا كان سمك الطبقة التى لها سرعة متوسطة بين تلك الطبقة التى تعلوها والطبقة التى تحتها صغيرة أو تباين السرعة بينها وبين الطبقة التى تحتها يكون غير كاف . و فى هذه الحالة لا يمكن تسجيل أول وصول First arrival من الطبقة الثانية لأن الوصول من الطبقات ذات السرعات V1 و V3 يكون مبكرا عند جميع مسافات الإستقبال.
الطبقات المائلة:
فى حالة الطبقات مائلة تكون الأسطح الفاصلة بين الطبقات عبارة عن أسطح ما ئلة ففى الجزء التالى سنرى كيف ستؤثر هذه الأسطح على ملاحظاتنا الانكسارية refraction observations ..؟ لاحظ الشكل التالي

               

هنا يوجد لدينا halfspace عالي السرعة تحت طبقة منخفضة السرعة ... والسطح الفاصل بين الـ halfspace والطبقة عبارة عن سطح مائل، واتجاه الميل من اليسار إلى اليمين .لاحظ انه وفي هذا المثال وضعنا المصدر على يسار الشكل أي فوق الجزء الأعلى من الميل ..







وكما أخذنا في الأمثلة السابقة ، فإنه ومع زيادة السرعة مع العمق ستتولد لدينا الموجات الرأسية عند الحد الفاصل بين الطبقتين بمرورها من خلال الطبقة الثانية ثم عودتها إلى الطبقة الأولى واستقبالها على السطح .في الشكل التالي وضحنا خطوط الـRaypaths الممثلة للموجات الرأسية Head wave بأربعة خطوط حمراء
                         
 
تخيل لو أننا زرعنا الجيوفونات تحت سطح الأرض من المصدر بموازاة السطح المائل ( كما هو موضح بالخط الأسود المتقطع ) فإن البيانات التي سنستقبلها من هذه الجيوفونات ستظهر كما لو كان السطح الفاصل أفقي أو مستوي غير مائل flat boundary لذلك فإن أوقات الوصول للموجات الرأسية من المصدر وحتى الخط الأسود المتقطع سيمثل وقت وصول الموجات الرأسية كما لو كان السطح أفقياً .
وبما أننا لا نستطيع وضع الجيوفونات في باطن الأرض عند الخط المتقطع فإنها ستضطر لقطع مسافة زائدة ( ممثلة بالخط الأزرق ) حتى تصل إلينا على السطح
لاحظ أيضاً أن المسافة بين المصدر والجيوفون (offset) التي نستقبل عندها الموجات الرأسية على سطح الأرض ستختلف إذا كان السطح الفاصل بين الطبقات عبارة عن سطح مائل عنه مما إذا كان السطح أفقي لذلك وعند مقارنتنا بين زمن وصول الموجات الرأسية عندما يكون الـ boundary أفقياً بزمن وصول الموجات الرأسية عندما يكون boundary مائل فإننا سنجد أن الموجات الرأسية الصادرة عن الـ boundary ستصل متأخرة بعض الشيء بالإضافة إلى كونها أبعد في الـ offset .. و هناك فرق في الزمن بين وصول الموجات الرأسية من الـ boundary المائل إلى سطح الأرض والـ boundary الأفقي إلى السطح
ويمكننا حساب هذا الفرق في الزمن عند كل جيوفون بمعرفة عمق الطبقة، والمسافة بين الجيوفون والمصدر x ، ومقدار الزيادة في الـ raypath ورمزنا له بالرمز d وبقسمة هذه المسافة على السرعة V1 ستعطينا مقدار الزيادة في مدة رحلة الموجات الرأسية .. والمعادلة موجودة في الشكل الموضح بالأعلى.
لاحظ أن الفرق في الزمن يزداد مع زيادة المسافة بين الجيوفون والمصدر . فمثلاً لو حسبنا الفرق عند الجيوفون الأول فكانت القيمة س مثلاً فإن هذه القيمة ستزداد عند انتقالنا للجيوفون الثاني الأبعد عن الجيوفون الأول من المصدر .


لذلك يمكننا أن نتوقع أن الـ travel-time curve للسطح المائل سيكون عبارة عن خط مستقيم ..وسيظهر كما في الشكل التالي

                           

نلاحظ أن الخط الأخضر الممثل للموجات المباشرة لم يتأثر بميل السطح الفاصل ومثل الخط الأحمر الداكن الموجات الرأسية الصادرة عن السطح المائل ، ويمثل الخط الأحمر الفاتح الموجات الرأسية التي ستصل إلى الخط المتقطع . وكما ذكرنا سابقاً لاحظ زيادة المسافة offset مع زيادة الزمن أو بالأصح الفرق في الزمن بين الموجتين ..
ومما سبق نلاحظ التالي
1- أننا لا نستطيع أن نلاحظ ميل السطح الفاصل بين الطبقات من خلال شكل الـ travel-time curve حيث لاحظنا مدى شبهه بشكل الـ curve ما إذا كان السطح أفقي
2- أنه يمكننا حساب سرعة الطبقة الأولى بحساب ميل الخط الممثل للموجات المباشرة
3- وإذا أردنا حساب سرعة الطبقة الثانية بحساب ميل الخط الممثل للموجات الرأسية فستنجد أن السرعة منخفضة بعض الشيء ، بالإضافة إلى ذلك إذا استخدمنا هذه السرعة لحساب عمق السطح الفاصل فإننا سنحسب العمق تحت المستقبلات في حين أنه يختلف عن العمق تحت المصدر.





ماذا لو وضعنا المصدر فوق أعمق نقطة من الجزء المائل للسطح الفاصل بين الطبقات ..
كما في الشكل التالي

                 

لاحظ الخط الأحمر الممثل لانتشار الـ ray paths الخاص بالموجات الرأسية .وكما فعلنا في المرة السابقة سنقارن تأثير السطح المائل على الـ observed travel times مع ملاحظاتنا لو كان السطح أفقي أو مستوي . لاحظ أن طول خط الـ ray paths سيكون أقصر عند السطح المائل وسيزداد طوله لو كانت السطح أفقي وسيظهر شكل الـ travel-time curve للتركيب السابق كما في الشكل التالي

وعند ترجمتنا للمعلومات الظاهرة في الـ curve سنلاحظ التالي ..
1- أننا لانستطيع معرفة ما إذا كان السطح الفاصل مائل أو مستوي ، وذلك من خلال شكل الـ travel-time curve
2- أنه يمكننا حساب سرعة الطبقة الأولى بحساب ميل الخط الأخضر الممثل للموجات المباشرة
3- وإذا أردنا حساب سرعة الطبقة الثانية بحساب ميل الخط الممثل للموجات الرأسية فسنجد أن السرعة too large ، بالإضافة إلى ذلك إذا استخدمنا هذه السرعة لحساب عمق السطح الفاصل فإننا سنحسب العمق تحت المستقبلات في حين أنه يختلف عن العمق تحت المصدر .. وبذلك سيكون العمق أصغر من العمق الحقيقي hr ...

السؤال الآن : هل من Travel Time Curves السابقة يمكننا أن يكون لدينا فكرة عن كون الطبقات مائلة أو مستوية ؟ الإجابة لا
     فكيف يمكننا حل هذه المشكلة حتى نستطيع الكشف عن وجود الطبقات المائلة.. ؟
تخيل لو كانت الطبقات أفقية كما في الشكل التالي

                             

ووضعنا مجموعة من الجيوفونات في خط مستقيم كما هو موضح في الرسم بالأسهم السوداء
بعد ذلك وضعنا المصدر على يسار الجيوفونات وقمنا بأخذ البيانات .. ثم نقلنا المصدر إلى يمين الجيوفونات وسجلنا البيانات .. وعند مقارنتنا للبيانات المسجلة عن يمين ويسار المستقبلات، فكيف تتوقع أن يكون شكلها..؟.
بما أن الطبقة أفقية.. والمسافات بين المصدرين والجيوفونات متساوية .. فنتوقع أن يكون شكل البيانات كالتالي

                             

لاحظ كيف ظهرت البيانات متشابهة لكون الطبقة أفقية وبالتالي فإن عمق السطح الفاصل بين الطبقتين ثابت في جميع النقاط .

ماذا لو قمنا تطبيق التجربة السابقة على أسطح مائلة كما في الشكل التالي

                           

تذكر أنه وعندما يكون المصدر على يمين المستقبلات فإنه وإذا أردنا حساب سرعة الطبقة الثانية بحساب ميل الخط الممثل للموجات الرأسية فسنجد أن السرعة منخفضة بعض الشيء ، بالإضافة إلى ذلك إذا استخدمنا هذه السرعة لحساب عمق السطح الفاصل فإننا سنحسب العمق تحت المستقبلات في حين أنه يختلف عن العمق تحت المصدر ..
وعندما يكون المصدر على يمين المستقبلات فإنه وإذا أردنا حساب سرعة الطبقة الثانية بحساب ميل الخط الممثل للموجات الرأسية فسنجد أن السرعة too large ، بالإضافة إلى ذلك إذا استخدمنا هذه السرعة لحساب عمق السطح الفاصل فإننا سنحسب العمق تحت المستقبلات في حين أنه يختلف عن العمق تحت المصدر .. وبذلك سيكون العمق أصغر من العمق الحقيقي hr           وسيظهر شكل البيانات كما في يلي
                               

بذلك يمكننا معرفة ما إذا كانت الحدود الفاصلة بين الطبقات مائلة أو مستوية بوضع المصادر في اتجاهين فإذا ظهرت البيانات متماثلة فهذا يدل على أن الأسطح مستوية أما لو ظهرت مختلفة عن بعضها فهذا يدل على أن الحدود الفاصلة غير مستوية ..
لكن ماذا لو كانت لدينا ثلاثة طبقات والأسطح الفاصلة بينها غير مستوية كما في الشكل التالي  
               

     سيكون الشكل كالاتي
                   

_________________                                              


الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
علي فايد



عدد المساهمات : 27
تاريخ التسجيل : 09/03/2012
العمر : 31
الموقع : بورتسودان

مُساهمةموضوع: رد: Seismic Refraction Exploration   30th ديسمبر 2013, 7:32 pm



طرق التنقيب السيزمي

‎1- تصنيف طرائق التنقيب السيزمي :
يمكن تقسيم أعمال التنقيب السيزمي الحديث بموجب دلائل أساسية إلى عدد من الاتجاهات :
1- حسب أبعاد التسجيلات المستخدمة في دراسة الوسط :
أ - المسح السيزمي أحادي البعد 1D .
ب - المسح السيزمي ثنائي الأبعاد 2D .
ج - المسح السيزمي ثلاثي الأبعاد 3D أو الحجمي .
ء - المسح السيزمي رباعي الأبعاد 4D أو المراقبة السيزمية .

2- حسب نوع الأمواج :
أ - طريقة الأمواج الانعكاسية .
ب- طريقة الأمواج الانكسارية .
ج- منحني التسجيلات السيزمية البئرية .
ء- البروفيلات السيزمية العمودية VSP .
ه- الاستظهار بين الآبار .

3- درجة التغطية المستخدمة في التسجيل ( عدد مرات تكرار تتبع الحدود ) :
آ- طريقة التغطية الأحادية
ب- طريقة التغطية المكررة

4- نموذج الأمواج :
آ- طريقة الأمواج الطولية
ب- طريقة الأمواج العرضية SH
ج – طريقة الأمواج الحجمية الناتجة عن الزلازل
ء- المسح السيزمي متعدد الأمواج
ه- طريقة الأمواج السطحية R,L

5- مجال تردد الأمواج المستعملة :
آ- أقل من 20 HZ المسح السيزمي باستخدام الترددات المنخفضة .
ب- 10 - 100 HZ المسح السيزمي باستخدام الترددات المتوسطة .
ج- 100 - 1000 HZ المسح السيزمي باستخدام الترددات العالية .
ء- 1 - 10 KHZ المسح السيزمي باستخدام الأمواج الصوتية .
د- أكثر من 10 KHZ المسح السيزمي باستخدام الأمواج فوق الصوتية .

2-  طريقة التنفيذ :
ينفذ المسح 1D في الأبحاث البئرية حيث يتم وضع منبع الطاقة أو اللواقط على خط يسمى البروفيل العمودي ينطبق على محور البئر . يتمثل هدف هذه التسجيلات في دراسة توزع بارامترات الوسط على طول البروفيل ( محور البئر ) .
كذلك فإن المسح السيزمي 2D يعتمد على إجراء التسجيلات على طول البروفيلات حيث يتم توزع المنابع واللواقط على سطح الأرض أو بالقرب منها في آبار سطحية أما هدف الدراسة فيتمثل في تحديد هندسية الحدود الفاصلة وتوزع خصائص الوسط في مستوى وكأنه عمودي على السطوح العاكسة ويمر من خط التسجيل ( البروفيل ) ويسمى هذا المستوى بالمستوى الشعاعي لأنه يضم المسارات الشعاعية لانتشار الأمواج . عند تسجيل الأمواج بشكل متصالب مع امتداد مستوى سطح الإنعكاس أو الإنكسار المغطى بوسط متجانس فإن هذا المستوى يكون عمودياً ويشكل مستوياً لمقطع سيزمي ، وفي غير هذه الحالة فإن المقطع الناتج يكون شبه عمودي فقط .
يعتمد مبدأ المسح السيزمي 3D على تنفيذ نظام التسجيل المساحي وأحياناً فراغي ، ويستعمل عادة التوزع المساحي للواقط على سطح الأرض ( أو بالقرب منه ) ويتوافق مع ذلك عدد من نقاط التوليد المتوضعة على المساحة المدروسة , يتمثل هدف الدراسة في هذه الحالة في تحديد البنية الحجمية ثلاثية الأبعاد للوسط : الهندسية الفراغية للحدود العاكسة والكاسرة والتوزع الحجمي للخصائص الفيزيائية للوسط .
المسح السيزمي رباعي الأبعاد 4D أو ما يسمى المراقبة السيزمية ويتمثل في الدراسة الدورية زمنياً ( مكررة زمنياً ) بمساعدة المسح ثلاثي الأبعاد 3D المكرر بدور ( يتعلق بالمهمة الجيولوجية الموضوعة ) يتراوح من عدة أيام حتى عدة شهور أو سنوات وتخصص مثل هذه الدراسة والأبحاث لمعرفة ودراسة جيوديناميكية الوسط – تغير البناء الحجمي - التوزع الفراغي للخصائص الفيزيائية للوسط ولازالت هذه الدراسات تتطور يوم بعد يوم وبشكل متسارع وخاصة في مجال مراقبة عمليات استثمار المكامن ( دراسة حركة التقاء الغاز والنفط ، النفط والماء ) .

3- المسح السيزمي ثلاثي الأبعاد 3D :
المسائل التي يتم حلها بالمسح السيزمي 3D . طرق ومراحل حل هذه المسائل :
يستخدم المسح السيزمي 3D في مجال النفط والغاز لحل المسائل الثلاثة الرئيسية التالية :
1- البحث عن مكامن توضع النفط والغاز وتحديد امتدادها .
2- تقييم الاحتياطي للمكامن من الفحوم الهيدروجينية .
3- دراسة ديناميكية المكمن خلال عملية استثماره ( مثل مراقبة خط التقاء الغاز – النفط أ و النفط – الماء ) .
إن حل هذه المسائل مبني على حل المسائل الجزئية الخاصة التالية :
1- تشكيل الصورة الحجمية للوسط ، والتي تحدد الوضع الفراغي للجسم المدروس – الرقائق ، الطبقات ، الكتل ، الفوالق ، وغير ذلك من أشكال البنى الجيولوجية .
2- الحصول على معطيات عن الخصائص الفيزيائية للجسم المدروس ، أي التوزع الفراغي للمعاملات ( البارامترات ) الفيزيائية في الوسط الجيولوجي .
3- دراسة المحتوى المادي للتشكيلات الجيولوجية ، خصائصها الخزينة ومحتواها من النفط والغاز .
4- الحصول على معطيات عن اتجاهات الانتظام الفراغي لعنـاصر النظام ( الشقوق ، الطبقات ، الفوالق ، مناطق الإجهاد العالية " الضغط العالي " ... ) ، مركبات الوسط الجيولوجي والخصائص الكمية لهذا النظام .
يتم حل هذه المسائل المذكورة أعلاه على أساس تسجيل المعطيات والمعالجة الرقمية بالكومبيوتر والتفسير للحقل الموجي والزمني متعدد الأبعاد .
وتتغير أهداف البحث والعمل باختلاف مراحل التنقيب الجيولوجي والصناعي ، وتتحدد هذه الأهداف بموجب تعليمات استخدام المسح السيزمي 3D الفراغي من قبل الجهات العلمية والتقنية .

4- بعض الفروق بين المسح الثنائي والثلاثي الأبعاد:
أ- تقع مجموعة الاقنية ونقاط التوليد في المسح الثنائي الأبعاد على خط واحد ،بينما تشغل في المسح الثلاثي الأبعاد مساحة معينة .
ب- نتحدث في المسح الثنائي عن المسافة بين نقاط التوليد، بينما نتحدث في المسح الثلاثي عن خطوط التوليد العمودية أو المائلة على خطوط الاستقبال.
ج- تستقبل تشكيلات اللواقط في المسح الثلاثي انعكاسات من اتجاهات وزوايا مختلفة.
د- تكون التغطية في المسح الثنائي على شكل نقاط عمق مشتركة خطية (CDP)، بينما تشغل في المسح الثلاثي مساحة ثنائية البعد على شكل خانة أو خلية والتي تحدد الدقة الفراغية للمسح، ويتم تصميم الخانة تبعا للنسبة S/N ولعوامل أخرى.

5 - البروفيلات الاهتزازية العمودية (Vertical Seismic Profiles ) :
إن البروفيلات الاهتزازية العمودية ( VSP ) لها نفس المستقبلات و المصادر لمسوحات الـ (check-shot) لكنها ذات نتائج أفضل ، متضمنة صور تحت سطحية .
يتطلب هذا التصوير مواقع أكثر للمستقبلات و آثار مسجلة لفترات أطول لالتقاط الانعكاسات ذات الوصول المتأخر .
إن نظام (Zero-Offset VSP ) و الـــذي هو أول تقنية مقدمة و فيه يتوضع المصدر فوق المستقبل في الآبار العمودية ، كما أن نتائج التصوير تكون محدودة للمنطقة حول البئر ، لكن صور الـ( VSP ) تكون ذات دقة تمييز أكبر من صور المسح السطحي .



وقد طورت لاحقاً تشكيلات أخرى من الـ( VSP ) ، إن تقنية نظام (offset VSP ) حصل عليها بتحريك موقع المصدر إلى مسافة أبعد قليلاً أو أوفست من رأس البئر ، و بذلك يكون التصوير لحجم أكبر للمنطقة التحت سطحية .




في صور المسح السطحي يمكن أن تفقد ميزات جيولوجية هامة أو تكون غامضة .
إن دقة التمييز العالية للـ( VSP ) تسمح للفريق بإيجاد الفوالق و توضيح البنيات و التنبؤ بالحدود الستراتيغرافية بعيداً عن البئر .
أن الصور المأخوذة بعيداً عن البئر تدل على عدة عوامل : انحراف البئر و عمق الطبقة و الغطاء الجانبي الممتد بشكل عام إلى 20% أو أكثر من عمق البئر .
تستخدم الشركات العاملة أيضاً الـ(offset VSP ) لتحديد صلاحية بداية نقطة تمييل الآبار بهدف الوصول إلى المناطق الأكثر خزنية أو عندما تفقد الآبار الأصلية أهدفها المقصودة .



مسوحات الـ( VSP ) الأخرى تتضمن : ( walkaway VSP and walk-above VSP ) حيث أن تقنية (Walkaway VSP ) تستخدم نظام استقبال يتضمن عدداً من المستقبلات متوضعة فوق عند أعماق مختلفة لكنها محددة ، بينما بشكل أساسي يتحرك موقع المصدر على طول الخط اعتباراً من البئر . تولد هذه التقنية بشكل نموذجي صور سيزمية بتغطية جانبية تقريباً من 25% إلى 50% من عمق البئر .
و بضم هذه النتائج من الأوفست المتعدد أو الـ(Walkaway VSP ) تحرَّك هذه الصور السيزمية عالية الدقة إلى مجال الـمسح ثلاثي الأبعاد 3D .




أما للحصول على الصور السيزمية حول الآبار المائلة أو الأفقية فإنه يتم تنفيذ تقنية (walk-above VSP ) و التي تسمى أيضاً بـ vertical-incidence VSP و اختصاراً (VIVSP) .
في هذه التقنية يتوضع المصدر عمودياً فوق المستقبل و يتحرك مع كل موقع جديد للمستقبل ، كما أنه بهذه التقنية يستطيع العاملون قياس تغيرات السرعة الجانبية و الصورة تحت البئر لتحديد خصائص الطبقات و الفوالق بشكل تام .




تتطلب تقنية (walk-above VSP ) معرفة دقيقة للبئر و مواقع المصدر على طول الوقت خلال المسح .
مسح الـ( VSP ) الأكثر تفصيلاً هو المسح بجوار الملح ، حيث يتوضع المصدر فوق القبة الملحية و يوضع المستقبل في مواقع متعددة في البئر و التي تكون قريبة من القبة الملحية .

 تسجل أزمان الوصول الاهتزازية و تجمع مع المعلومات المطلوبة الأخرى مثل : الموقع الدقيق لكل من المصدر و المستقبل ، السرعة ضمن الملح و الصخر المحيط ، و المسافة إلى أعلى القبة الملحية .
نتائج المعالجة لتركيب بروفيل القبة الملحية تمكن العامل من تحديد المسافة الجانبية من البئر إلى الملح ، و يستطيع أيضاً تقديم معلومات حول شكل القبة الملحية ، و تساعد في البحث عن مصائد الهيدروكربونات على طول جوانب القبة الملحية .

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
Seismic Refraction Exploration
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1
 مواضيع مماثلة
-
» Geology & Geophysics in Oil Exploration

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
منتدي الجيولوجيين السودانيين  :: قسم المياه الجوفية-
انتقل الى: