Оставьте заявку
на бесплатную консультацию
Метод Резонансно-Акустического профилирования, методика работ и основные принципы обработки получаемых результатом защищены патентом США № 6199016 B1 от 06 марта 2001 года.
Ссылка на сайт разработчика метода РАП: http://www.geoacoustic.com/russian.html
Метод РАП относится к категории геофизических методов, изучающих и использующих для получения информации естественные физические поля. Это ставит его в разряд методов с небольшой себестоимостью, так как позволяет обходиться без громоздких источников возбуждения.
Метод использует для получения информации собственное акустическое поле Земли, а именно – поле акустического резонанса, возникающее в толщах горных пород под влиянием различных внешних факторов. Внешними факторами являются источники сейсмической активности земной коры, механические колебания, возникающие в результате напряжений земной толщи, движения планет и многое другое. Под влиянием вышеперечисленных внешних факторов в слоистой толще возникают поперечные упругие колебания.
Поперечные упругие волны возникают только в телах, в которых возможны упругие деформации сдвига. Существование поперечных поверхностных волн является следствием взаимодействия продольных и (или) поперечных упругих волн при отражении этих волн от плоской границы между различными средами. Границей между средами могут быть поверхности ослабленного механического контакта между средами, обусловленные:
-резкой сменой литотипов пород изучаемого разреза
-прослоями различного генезиса (углистыми, глинистыми, слюдистыми и т.п.)
-перерывами в осадконакоплении
-интрузивными и экструзивными контактами
-тектоническими нарушениями
-границами раздела «осадочный чехол — кристаллический фундамент» и «рыхлые отложения — осадочный чехол.
Чем слабее контакт – тем большая возможностью взаимного перемещения соседних слоев, и, следовательно – больше амплитуда возникающих собственных колебаний.
В результате поверхностные волны локализуют энергию возмущений, созданных на поверхности, в сравнительно узком слое. Именно это свойство поверхностных волн приводит к резонансным явлениям. Также любая упругая среда характеризуется тем, что резонансные эффекты в ней проявляются и тогда, когда изначально там не было свободных поверхностей, а затем они появились, например, в результате возникновения и развития трещин. В случае среды «граница твердого тела и жидкости» возникает незатухающая поверхностная волна, что характеризуется повышением амплитуды колебаний.
Возможно искусственное усиление амплитуды принимаемых собственных колебаний (приведение акустического датчика в состояние резонанса) путем механического его возбуждения, при этом мощность источника возбуждения не имеет особого значения. При возбуждении в датчике наводятся акустические колебания широкой полосы частот, которые, при совпадении с частотами собственных акустических колебаний подповерхностных объектов, вызывают усиление их амплитуды. Как правило, для возбуждения достаточно обыкновенного молотка. Частота колебаний обратно пропорциональна мощности колеблющегося «слоя».
Под «слоем» понимается толща горных пород, находящаяся между поверхностью наблюдений и поверхностью «ослабленного механического контакта» (ОМК). Нижеследующая иллюстрация поясняет основные принципы и поисковые объекты метода РАП:
Записав и проанализировав суммарный акустический сигнал, можно вычислить его спектральные характеристики и выделить резонансные частоты колебаний, каждая из которых соответствует мощности соответствующего слоя, то есть – глубине залегания поверхности ослабленного механического контакта, при этом большей глубине залегания соответствует более низкая частота собственных акустических колебаний.
Результаты наблюдений, как правило, представляются как растровое изображение амплитуд преобразованного в спектральный вид акустического сигнала. Однако, поскольку наличие механически ослабленных поверхностей не всегда определяется разницей в физических свойствах породных комплексов, контактирующих по данной поверхности, это порой приводит к определенным недоразумениям при попытках их истолкования с позиций традиционной геологии и геофизики. Поэтому — однозначная геологическая интерпретация полученных материалов возможна только при наличии информации о геологическом строении района.
Таким образом, основным поисковым объектом для метода РАП являются участки повышенной трещиноватости и пористости, расслоения (обводнения) пород разреза, что и служит основной предпосылкой для его применения для решения поставленных задач.
Пример интерпретации геомеханического РАП-разреза и типы аномальных объектов, выделяемых методом, на примере одного из профилей, можно увидеть на рисунке ниже.
Аномальная зона типа «1» — область, без ярко выраженной слоистости. Как правило, соответствует верхней части рыхлых четвертичных отложений, сложенной песками, супесями и суглинками.
Аномальная зона типа «2» — линейные зоны локальных повышений амплитуд спектров акустических сигналов. В большинстве случаев соответствуют поверхностям ослабленного механического контакта, обусловленными прослоями пород, либо зоной контакта пород различного литологического состава.
Аномальная зона типа «3» — локальные зоны понижений амплитуд спектров акустических сигналов. Соответствуют участкам увеличения мощности рыхлых четвертичных отложений, возникающих за счет разрушения верхней части подстилающих пород.
Аномальная зона типа «4» — линейные зоны повышений амплитуд спектров акустических сигналов, прослеживающиеся по значительной части профиля наблюдений. В большинстве случаев соответствуют зонам контакта пород различного литологического состава. Могут быть обводнены.
Аномальная зона типа «5» — область максимальных (в пределах расчетных глубин) повышений амплитуд спектров акустических сигналов. В подавляющем большинстве случаев соответствуют зонам максимального разуплотнения (обводнения) пород разреза.
Чтобы показать, как различаются одни и те же типы аномальных объектов в полной и в локальной компоненте спектров, ниже представлена иллюстрация по локальной компоненте:
Как видно по иллюстрации, по локальной компоненте гораздо четче и однозначнее определяется положение и глубины залегания поверхностей ослабленного механического контакта, то есть – прослоев и границ контакта различных пород.
В соответствии с вышеуказанным и производится истолкование результатов РАП по полученным цветотеневым геомеханическим разрезам.