УДК 550.834(26) + 534.22 + 551.462.8

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ СЕЙСМИЧЕСКИХ И ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ШЕЛЬФЕ В РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТНЫХ ДИАПАЗОНАХ

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

Аннотация. Основная цель статьи – исследование информативности морских технологий, основанных на возбуждении акустических сигналов в водной среде в широком частотном диапазоне: от единиц герц до нескольких сотен килогерц. Исходными данными для исследований послужили экспериментальные материалы морской сейсморазведки, сейсмоакустики и гидролокации бокового обзора, полученные на отдельных участках шельфа Российской Арктики. Используемые методы, основанные на возбуждении в водной среде контролируемых по параметрам сигналов, разделены на три большие группы по преобладающим частотам: низкочастотные (единицы и десятки герц); среднечастотные (сотни герц до первых килогерц); высокочастотные и сверхвысокочастотные (до сотен килогерц), которые соответственно составляют основу морской сейсморазведки, сейсмоакустики и гидролокации. Впервые в одной работе объединены разные по практическим приложениям, но близкие по физической сути методы исследований. Это позволяет обозначить существующую проблему необходимости комплексного междисциплинарного изучения сложных природных объектов на разных уровнях детальности и наметить пути ее решения. Авторы полагают, что наиболее значимые научные «прорывы» возможны именно на междисциплинарных стыках при взаимном методологическом обогащении разнородного инструментария, и приводят примеры для каждого из трех частотных диапазонов. Большинство рассмотренных в статье результатов экспериментальных исследований, получены при непосредственном участии авторов и представляют практическую ценность для развития методологии комплексного геофизического изучения осадочного чехла на разных уровнях детальности с получением объективной картины о строении и свойствах сложных объектов в недрах шельфа.

Ключевые слова: морская сейсморазведка, шельф, нефть, газ, сейсмические атрибуты, сейсмоакустика, гидроакустика, придонные осадки, бентос.

https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-4

Цитирование: Ампилов Ю.П., Терехина Я.Е., Токарев М.Ю. Прикладные аспекты сейсмических и гидроакустических исследований на шельфе в различных частотных диапазонах // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 1. С. 33–49. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-4

Литература

Ампилов Ю.П. Поглощение и рассеяние сейсмических волн в неоднородных средах. М.: Недра, 1992. 158 с.

Ампилов Ю.П. Опыт построения объемной геологической модели с использованием данных 3D-сейсморазведки на примере Штокмановского ГКМ // Вестн. ЦКР. 2010. № 1. С. 7–16.

Ампилов Ю.П. Сейсморазведка на российском шельфе // Offshore [Russia]. 2015а. № 2. С. 26–33.

Ампилов Ю.П. Сопоставление альтернативных технологий широкополосной морской сейсморазведки // Технологии сейсморазведки. 2015б. № 2. С. 77–85.

Ампилов Ю.П., Безматерных Е.Ф., Маловицкий Я.П., Облогина Т.И. Новые возможности изучения земной коры по характеристикам поглощения сейсмических волн // Докл. АН СССР. 1990. Т. 310, № 6. С. 1331–1334.

Ампилов Ю.П., Владов М.Л., Токарев М.Ю. Технологии морской сейсморазведки в широком частотном диапазоне: Проблемы и возможности // Сейсмические приборы. 2018. № 4. С. 42–65.

Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972. 424 с.

Владов М.Л., Бричева С.С., Стручков В.А., Токарев М.Ю. Оценка возможностей лабораторных измерений упругих свойств неконсолидированных осадков с использованием электроискрового источника упругих волн и пьезоэлектрических приемников давления // Технологии сейсморазведки. 2016. № 3. С. 114–122.

Калинин А.В., Калинин В.В., Пивоваров Б.Л. Сейсмоакустические исследования на акваториях. М.: Недра, 1983. 204 с.

Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975. 648 с.

Скнаря А.В. Гидролокация. М.: Изд-во МГУ, 2010. 120 с.

Терехина Я.Е., Токарев М.Ю. Количественный анализ гидроакустических данных для картографирования абиотических компонент подводных ландшафтов // Геофизика. 2018. № 3. С. 154–160.

Токарев М.Ю., Гайнанов В.Г., Кульницкий Л.М., Колюбакин А.А. Способ сейсмических исследований на акваториях и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2592739, 27.07.2016 г.

Ampilov Yu.P. Geological modelling and oil & gas reserves assessment with the use of the CMP seismic method: From seismic interpretation to modelling and assessment of oil and gas fields // EAGE Publ. BV. The Netherlands, 2010а. P. 139–187.

Ampilov Yu.P. Principles of multidimensional analysis of seismic attributes: From seismic interpretation to modelling and assessment of oil and gas fields // EAGE Publ. BV. The Netherlands. 2010b. P. 77–137.

Ampilov Yu.P. Problems of using modern seismic technology on the Russian shelf // Geomodel 2015 – 17th Scientific-practical conference on oil and gas geological exploration and development. 2015. P. 355–359.

Ampilov Yu.P., Baturin D.G. Latest marine geophysical technologies for comprehensive study of natural hydrocarbon reservoirs and monitoring // SPE Russian oil and gas exploration and production technical conference and exhibition. 2012. P. 2056–2063

Fromyr E., Pharez S.J., Ampilov Yu. A ghost-free solution for marine seismic asquisition // St.-Petersburg 2012 – Geosciences: Making the most of the Earth's resources. EAGE, 2012.

Gaynanov V.G., Tokarev M.U., Zverev A.S. Offshore seismoacoustic survey technology – From two frequency profiling to multichannel systems // 3rd EAGE St.-Petersburg International conference and exhibition on geosciences – Geosciences: From new ideas to new discoveries. April 2008. DOI: 10.3997/2214-4609.20146893

Isaenkov R., Ponimaskin A.I., Tokarev M.J. Processing workflow for the dynamic interpretation of very-high-resolution P-wave seismic data // Near surface geoscience 2016 – Second applied shallow marine geophysics conference. 2016. DOI: 10.3997/2214-4609.201602154

Long A. A bigger picture view of separated wavefields and marine broadband seismic // First Break. June 2017. V. 35, N 6. P. 81–86.

Oshkin A., Fokin I., Tikhotsky S., Vladov M., Bershov A. Seismoacoustic raying for the survey of concrete and masonry structures // Geophysics 2014 – 10th EAGE International scientific and practical conference and exhibition on engineering and mining geophysics. 2014. DOI: 10.3997/2214-4609.20140370

Terekhina Y.E., Tokarev M. Integrated acoustic and sampling data for seabed mapping in Kandalaksha Bay the White Sea // Near surface geoscience 2014 – First applied shallow marine geophysics conference. 2014. DOI: 10.3997/2214-4609.20142131

Tokarev M., Kuzub N., Pevzner R., Kalmykov D., Bouriak S. High resolution 2D deep-towed seismic system for shallow water investigation // First Break. April 2008. V. 26, N 4.

Veeken P.C.H., Priezzhev I., Shmaryan Leo E., Shteyn Yan I., Barkov A.Y., Ampilov Yu.P. Nonlinear multitrace genetic inversion applied on seismic data across the Shtokman field, offshore northern Russia // Geophysics. 2009. V. 74, N 6. SEG; DOI: 10.1190/1.3223314

Сведения об авторах

АМПИЛОВ Юрий Петрович – доктор физико-математических наук, профессор, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1. Тел.: +7 (916) 144-99-86. E-mail: ampilovy@gmail.com

ТЕРЕХИНА Яна Евгеньевна – научный сотрудник, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1. E-mail: ya.terekhina@sc-lmsu.com

ТОКАРЕВ Михаил Юрьевич – кандидат технических наук, заместитель декана, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1. E-mail: mjtokarev@gmail.com

APPLIED ASPECTS OF DIFFERENT FREQUENCY BANDS OF SEISMIC AND WATER ACOUSTIC INVESTIGATIONS ON THE SHELF

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

*ampilovy@gmail.com

Abstract. The article focuses on the study of the information value of offshore technologies based on generation of acoustic signals in water in a wide frequency band: from one-digit Hz to hundreds of KHz. The initial data for the studies were the experimental materials of marine seismic exploration, seismic acoustics and side-scan sonar, obtained in selected areas of the Russian Arctic shelf. The article analyzes applied methods based on the excitation of controlled sources. Authors differentiate them by dominant frequencies as follows: low frequency (digits and double-digits Hz); mid-frequency (hundreds Hz to the first KHz); high and super high frequency (up to several hundreds KHz), which form the basis of offshore seismic surveys, seismoacoustics and sonar detection. For the first time ever this article incorporates research methods which differ by practical application, but are similar in the physical sense. This fact indicates that there is a need for integrated multi-disciplinary study of complex natural bodies at different levels of detail and development of solution approaches for this problem. Authors believe that crucial scientific breakthroughs are feasible exactly at the joint edge of different disciplines providing exchange of methodologies and toolware applied by cross-experts. The authors also provide examples for each of three frequency intervals. The majority of experimental study results given in the article was obtained with direct involvement of the authors. They present a practical value in the context of development of an integrated geophysical sedimentary mantle study methodology at different levels of detail aimed at creation of unbiased image of the structure and properties of complex shelf bodies.

Keywords: marine seismic surveys, shelf, oil, gas, seismic attributes, seismoacoustics, sonar hydrolocation, benthonic sediments, benthos.

About the authors

AMPILOV Yury P. – Dr. Sci. (Phys. and Math.), professor, Lomonosov Moscow State University. Moscow, Russia. Tel.: +7 (916) 144-99-86. E-mail: ampilovy@gmail.com

TEREKHINA Yana E. – science researcher, Lomonosov Moscow State University. Moscow, Russia. E-mail: ya.terekhina@sc-lmsu.com

TOKAREV Mikhail Yu. – Cand. Sci. (Tech.), deputy dean, Lomonosov Moscow State University. Moscow, Russia. E-mail: mjtokarev@gmail.com

Cite this article as: Ampilov Yu.P., Terekhina Ya.E., Tokarev M.Yu. Applied aspects of different frequency bands of seismic and water acoustic investigations on the shelf, Geofizicheskie Protsessy i Biosfera (Geophysical Processes and Biosphere), 2019, vol. 18, no. 1, pp. 33–49 (in Russian). https://doi.org/10.21455/gpb2019.1-4

English version: Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2019, vol. 55, iss. 7. ISSN: 0001-4338 (Print), 1555-628X (Online). https://link.springer.com/journal/volumesAndIssues/11485