Vertikālā seismoakustiskā profilēšana ģeotehniskos urbumos

          Vertikālā seismoakustiskā profilēšana (VSP) mazdziļumos ģeotehniskajos urbumos tiek izmantota dažādu problēmu risināšanai – mazo ātrumu zonas statikās korekcijas iegūšanai tradicionālajos naftas un gāzes seismiskajos pētījumos, atstarojumu sasiešanai mazdziļumā KDP seismiskajos apgabalos, elastības moduļu un prognozējamās augsnes stiprības un deformācijas īpašības detalizētu griezumu iegūšanai.

         Parasti vibrāciju uztveršanai izmanto daudzkanālu (8-24 kanālu) pjezoelektrisko sensoru. Darbs tiek veikts ar impulsa trieciena avotu (veseri). Zemā gruntsūdeņu līmenī urbums ir pārklāts ar polietilēna cauruļu kolonnu ar diametru 100-105 mm ar pretvārstu kolonnas apakšā. Šajā gadījumā urbumu var piepildīt ar ūdeni līdz zemes virsmai, pasargāt no sabrukšanas un izmantot atkārtotiem novērojumiem. Avota attālums no mutes ir 3-6 m. Aprēķinātie ierakstīšanas parametri var būt šādi: paraugu ņemšanas ātrums 100-200 μs, rādījumu skaits 1000-2000, ierakstīšanas ilgums 100-400 ms. Tradicionāli attālums starp hidrofona kanāliem zondē ir 1 m. Ja nepieciešami detalizētāki dati, piemēram, ar soli 0,25 m, tiek veiktas 4 ierosinājumu sērijas, zondei pārvietojoties pa 25 cm katru reizi augšup pa urbumu. Pēc tam zondi izstiepj pilnā garumā no sākuma pozīcijas +1m un tiek veiktas sekojošas 4 ierosinājumu un reģistrācijas sērijas. Apstrādes programma sastāda kopsavilkuma VSP seismogrammu ar soli starp uztvērējiem 25 cm.Ar šādu dziļuma intervālu uz vertikālā hodogrāfa iespējams iegūt elastīgo viļņu ātruma posmu, pietuvojoties detalizācijas pakāpei līdz konusa penetrometra (CPT) posmiem.

VSP posmi ar pakāpienu starp seismiskajām pēdām 25 cm, iegūti urbumā 35 m dziļumā avota vietā pie akas galviņas (pa kreisi) un 6 m attālumā no akas galviņas (pa labi)

Gareniskā viļņa ātrumu nosaka tiešā (lejupjošā) viļņa pirmie pienākumi. Lai ar pietiekami augstu precizitāti noteiktu bīdes viļņa ātrumu posmā, ko attēlo irdens kvartāra un morēnas augsnes biezs slānis ar ūdeni piesātinātos akās, ar vienkāršu metodi var izmantot pjezohidrofona spiediena sensoru reģistrēto hidroviļņu ātrumu, neizmantojot trīskomponentu zondes.

VSP sekcija iegūta, reģistrējot svārstības urbumā, izmantojot 8 kanālu zondi ar pjezoelektriskiem spiediena sensoriem. Uztvērēju solis ir 1 m, sitiena punktu (SP) attālums no akas galvas ir 5 m. Līdz ar pirmajiem tiešā garenviļņa pienākumiem tiek fiksēts zemas frekvences zema ātruma hidroviļņs.

Uz VSP pamata iegūti augšņu fizikālo un mehānisko parametru grafiki

Negareniskā vertikālā seismiskā profilēšana

Negareniskā VSP sistēmu, kas izgatavota pa lineāru profilu, izmantojot vairākus dažādus šāvienu punktus, var pārveidot par negarenisku VSP zonu sistēmu ar profilu izvietojumu pa vairākām telpiski izvietotām šāvienu punktu atrašanās vietas līnijām.  Šajā gadījumā izmantotā datu iegūšanas un apstrādes programma ģenerē telpiski koordinētas diskrētas elastīgo viļņu ātruma vērtības gar līknes seismiskiem stariem. Uz šāda parauga pamata var iegūt vertikālus un horizontālus ātrumu griezumus uz patvaļīgi dotām plaknēm, kas atspoguļo elastīgo viļņu ātrumu telpisko griezumu augsnes masā.

Negareniskā VSP izpildes shēma

Konturēšanas piemērs, pēc 3D VSP datiem, dekonsolidācijas zona karsta iežos un blīva dolomīta slāņa robežas vertikālās plaknēs, kas attālinātas no akas 8, 10 un 12 m attālumā (no kreisās uz labo pusi). )


Ātruma griezumi tika aprēķinātas, pamatojoties uz VSP ne-garengriezuma datiem, ko sniedza Krievijas Zinātņu akadēmijas (Perma) Kalnrūpniecības institūta Aktīvās seismiskās akustikas nodaļa, Urālu filiāle.

        Avotu attalums no urbuma priekšgala līdz 64 m. Ierosmes impulsa uzkrājumu skaits  ir 3. Šāvienu punkti atrodas pa trim paralēlām līnijām, no kurām viena iet gar  urbumu, otra atrodas 15 m attālumā no urbuma galviņas, un trešais attalums ir 30 m. Attālums starp punktiem katrā rindā ir 4 m. Ieraksta paraugu ņemšanas ātrums 200 µs un paraugu skaits 2000, ieraksta garums 400 ms.

Izmantojot šo novērošanas sistēmu, ir iespējams iegūt elastīgo viļņu ātrumu sadalījumu urbuma tuvumā, kam ir apgrieztas piramīdas forma ar pamatni uz novērojamās virsmas. Tuvojoties urbumam, palielinās pētāmās teritorijas dziļums, bet samazinās tās šķērseniskie izmēri horizontālajā plaknē.