Физика очага землетрясения.

очага землетрясения. Определение энергии землетрясения. Определение положения сейсмического источника.
Модели

очага. Силовые модели источника. Уравнение нодальных линий. Сейсмический режим. Закон повторяемости Гуттенберга-Рихтера. Графики Беньофа. Фрактальность пространственного распределения очагов землетрясений.
Связь микросейсмичности с флюидодинамическими явлениями. Использование регистрации микросейсмических явлений для определения положения трещин гидроразрыва пласта.

и натурных индикаторов:
определение напряжений по механизмам землетрясений;
определение напряжений по

измерениям в скважинах (гидроразрыв, радиусометрия скважин);
определение палеонапряжений по трещиноватости осадочных горных пород.
Определение полей напряжений по экспериментально определяемым ориентациям главных напряжений. Понятие траекторий главных напряжений (ТГН). Запись уравнений равновесия в форме Ламе-Максвелла; гиперболичность системы уравнений равновесия при заданных ТГН. Определение полей напряжений по заданным ТГН в литосфере произвольной реологии. Уравнения плоской задачи теории упругости, формулы Колосова-Мусхелишвили. Определение голоморфной функции по ее аргументу, оператор Шварца. Определение полей напряжений по заданным ТГН в упругой литосфере.

проходящих волнах. Общие положения межскважинной сейсмики. Использование математического аппарата томографии.

Области применения. Осложняющие эффекты: искривление лучей и анизотропия.

Профильная сейсмическая томография. Томография, использующая форму записи. Томографическое восстановление сейсмических источников. Поверхностно-волновая томография. Дифракционная томография. Эмиссионная томография

Представление сейсмического режима в фазовом пространстве. Динамические системы и их

устойчивость. Аттракторы, их типы и физический смысл. Фрактальная размерность аттракторов. Бифуркации. Инерциальные многообразия. Параметры порядка. Теорема Такенса. Метод Грасбергера – Прокачи оценки размерности аттракторов. Самоорганизованная критичность. Метод клеточных автоматов.
Методы анализа пространственных структур сейсмичности. Метод «ближайшего соседа». Выявление кластеров событий. Энергетический критерий близости. Пространственно – временная взаимосвязь сейсмических событий.
Практическое применение пассивного сейсмического мониторинга для поиска и оптимизации разработки месторождений углеводородов. Требования к системе сейсмического мониторинга. Выявление активных тектонических разломов. Взаимосвязь между сейсмической активностью и параметрами эксплуатации месторождения нефти. Опыт анализа микросейсмов при поиске месторождений газа.

пористостью.
Определение положения импульсных волновых источников.
Изучение связи между пористостью и проницаемостью.
Изучение

связи между поровым давлением и микросейсмической эмиссией.

землетрясения.
Определение энергии землетрясения.
Определение положения сейсмического источника.
Лекция 1

микросейсмического (МС) мониторинга на месторождениях УВ
1980-90-е годы – ряд проектов

по МС мониторингу, в основном в США, крупнейший – Cotton Valley Consortium Project в 1997, начало коммерческих проектов
2000 – е годы – бурный рост проектов по МС мониторингу, в основном в США, около половины – на Barnett Shale, тысячи ГРП с применением МС мониторинга

Гистограмма изменения результатов запросов по ключевому слову «микросейсмичность» в библиотеках SPE и SEG

разных глубинах в двух скважинах:
а) проекция гипоцентров микросейсмических событий

на поверхность земли;
б) трехмерное изображение гипоцентров микросейсмических разрывов вблизи скважины 8-11

Геофоны расположены в скважине

Связь микросейсмичности с трещинами ГРП

на поверхности.
По данным о распространении «облака» индуцированных микросейсмических событий

можно оценить проницаемость коллекторов.

Определение проницаемости по данным микросейсмического мониторинга

системы комплексного многоуровневого мониторинга

use of Advanced Technology
More than 120 km seismic cables

Covers 45 sq. Km.
2500 4-component sensors
Flexible and cost effective acquisition strategy
Seismic source to be operated by standby vessel
Direct access to data
Transmission of data to shore by fiber cable

активных разломов
Определение пространственных и временных параметров естественных деформационных процессов, сопровождающихся

изменением НДС и проницаемости пласта
Определение опасного нарастания техногенной сейсмичности
Различие естественной и техногенной сейсмичности

Вопросы, решаемые пассивным сейсмическим мониторингом на месторождениях углеводородов.

отдачи Рейда
Модель прерывистого скольжения
Новообразованные разломы
Фазовые переходы
Роль флюидов

диполь – пара сил с моментом
Силовой квадруполь – две пары

сил без момента
Три пары сил

знаков первых вступлений для трещин отрыва и сдвига.
Распределение знаков первых

вступлений S-волн для диполя с моментом и двух диполей без моментов
Сетка Вульфа

поверхности на плоскость основного меридиана.
Окружность сетки называют ее ОСНОВНЫМ МЕРИДИАНОМ
Точки,

в которых сходятся все меридианы, называются ПОЛЮСАМИ СЕТКИ

Диаметр , проходящий через полюса сетки, называется ОСЬЮ СЕТКИ

Диаметр , перпендикулярный к оси сетки, называется ЭКВАТОРОМ СЕТКИ

Методика построения сетки Вульфа
Построение линий меридианов
Линия меридиана представляет собой дугу окружности, которая проходит через полюса и точку А, лежащую на пересечении экватора и прямой, соединяющей один из полюсов с точкой на основном меридиане, отстоящую от другого меридиана на величину, равную долготе искомого меридиана.

очага землетрясения.
Сила (интенсивность) землетрясения – характеристика воздействия сейсмических волн в

баллах. XII-балльная шкала Рихтера (модифицированная шкала Меркалли).

определяется по записям сейсмических волн. По определению


где A – максимальная

амплитуда в мм записи сейсмометра с собственным периодом колебаний 0.8с, усилением 2800 и коэффициентом затухания 50:1.
Различают магнитуду, определяемую по поверхностным волнам, по объемным волнам, локальную магнитуду.

сек, Δ – эпицентральное расстояние в град., h – глубина

очага



Энергетический класс – логарифм сейсмической энергии в очаге землетрясения, выраженной в джоулях.

дилатансия, λ,μ – коэффициенты Лямэ, ε – деформация
E=VW
V – объем

очага lgV=a+bM
L – длина разлома V~L3 M=c+dlgL

волн энергии к общей энергии деформации, обычно около 1%
Скорость распространения

разлома (скорость вспарывания)
Сброшенные напряжения
Сейсмический момент

среде

(s –волны, secondary waves, shear waves)

возможно и в случае произвольной (не плоской) волны. Для этого

представим решение уравнения в виде суммы двух частей:

одна из которых представляет решение для волны, в которой не происходит изменения объема, так что

а для другой выполняется условие
Подставим сумму в уравнение движения и применим к обеим частям уравнения операции rot и div, получим два уравнения одинакового вида

u0 – функция только координат, ω – циклическая частота колебаний

в волне. Тогда


- волновые векторы продольной и
поперечной волн

тела

Т.к. вектор нормали направлен по оси z, получаем

откуда по закону

Гука


Второе из уравнений, в силу независимости всех величин от y, дает



получаем

Т.е. вектор смещения лежит в плоскости, перпендикулярной к поверхности и проходящей через направление распространения волны.

возникают волны Лява. Эти волны – чисто поперечные: в них

имеется только одна компонента смещения y, упругая деформация в волне Лява представляет собой чистый сдвиг. Смещения в слое (индекс 1) и в полупространстве (индекс 2) описываются выражениями

смещения в слое распределены по косинусу, а в полупространстве экспоненциально убывают с глубиной

волны от источника до приемника волны от эпицентрального расстояния.


Эпицентральное

расстояние – это угол с вершиной в центре шара, которым изображается Земля, и сторонами, образованными радиус-векторами источника и приемника

S волн
По разности времен первых вступлений на нескольких станциях

Сизов И.А., Цветков В.М. Основы геомеханики.
Браун Д., Массет А. Недоступная

Земля.
Болт Б. В глубинах Земли.
Жарков В.Н., Трубицин В.П. Физика планетных недр.
Рихтер Ч. Элементарная сейсмология.