EVALUATION OF ANISOTROPY OF SEISMIC WAVE VELOCITIES IN UPPER PORTION OF THE EARTH CRUST BASED ON REFRACTION-WAVE METHOD AND LABORATORY TESTS OF ROCKS ACQUIRED FROM WELLS UNDER HIGH THERMAL AND PRESSURE CONDITIONS
Abstract
Elastic anisotropy of igneous and metamorphic rocks was determined by pulse ultrasound in a solid-phase device with high pressure modification up to 1.5 HPa. Anisotropy is defined as the velocity of longitudinal waves. The maximum values of the elastic anisotropy coefficient for magmatic and metamorphic rocks were estimated in two mutually perpendicular directions. To study elastic anisotropy in the field and at the laboratory the core samples from wells in the Prispatsk depression of Belarus were selected. First, on the basis of seismic surveys, the anisotropy of elastic waves velocity through the upper portion of the Earth's crust was studied by use of the method of refracted waves.
The anisotropy of elastic waves under high thermobaric conditions was studied on magmatic and metamorphic rock samples acquired from wells in the study area. The metamorphic rocks studied are characterized by high elastic anisotropy. As for magmatic rocks, they have low elastic anisotropy. The anisotropy coefficient for longitudinal wave velocities at up to 1.5 HPa high pressures is -0.6 -2.6% in magmatic rocks and from 6.9% to 13.5% in metamorphic rocks.
Keywords: pulse-ultrasonic method; igneous and metamorphic rocks; elastic anisotropy; velocity; longitudinal waves; high-pressure apparatus; borehole; permeability
References:
1. Баюк Е.И., Воларович М.П., Левитова Ф.М. Упругая анизотропия горных пород при высоких давлениях. – М., Наука, 1982, 170 с.
2. Воларович М.П., Баюк Е.И., Левыкин А.И., Томашевская И.С. Физико- механические свойства горных пород и минералов при высоких давлениях и температурах. – М., Наука, 1974, 223 с.
3. Волынец Л.Н., Воларович М.П., Баюк Е.И. Метод математической обработки экспериментальных значений скорости упругих волн в горных породах при высоких давлениях. – Изв. АН СССР, физика Земли, 1979, № 5, с. 101- 103.
4. Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование (2- е изд. доп. и перераб.). – М., Недра, 1982, 344 с.
5. Гамбурцев Г.А., Ризниченко Ю.В., Берзон И.С. и др. Кор-реляционный метод преломленных волн. – М., Изд. АН СССР, 1952, 240 с.
6. Епинатьева А.М., Александрова Т.А., Баюк Е.И. и др. Прогноз вещественного состава верхней части кристаллического фундамента по величинам граничных скоростей. – Изв. АН СССР, физика Земли, 1980, № 5, с. 42- 55.
7. Невский М.В. Квазианизотропия скоростей сейсмических волн. – М., Наука, 1974, 179 с.
8. Невский М.В. Анизотропия скорости в кристаллическом фундаменте. В кн.: Неоднородность кристаллического фундамента по сейсмическим данным. – М., Наука, 1977, с. 40- 55.
9. Ризниченко Ю.В. О сейсмической квазианизотропии.– Изв. АН СССР, сер. геогр. и геофиз., 1949, 13, № 6.
10. Ризниченко Ю.В. Сейсморазведка слоистых сред. – М., Недра, 1985, 184 с.
11. Савич А.И., Ященко З.Г. Исследование упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическим методом. М., Недра, 1979, 214 с.
12. Сафаров И.Б. Петрофизические модели литосферных плит материков и океанов. – Баку, Элм, 2011, 306 с.
13. Сафаров И.Б., Агаев Х.Б., Шахмарданов К.В. Пример изучения упругой анизотропии осадочных пород при лабораторных условиях и в реальной среде. Международный научно- технический, информационный журнал “Нефть и газ Грузии”. – Тбилиси, 2009, № 25, с. 14- 24.
14. Safarov I. B., Agaev H.B., Shakhmardanov K.B. How to investigate elastic anisotropy of sedimentary rocks in laboratory and real circumference. – Scientific- techical information- international journal ‘GEORGIAN OIL AND GAS’, Tbilisi, 2009, № 25, p. 25- 29.
15. Thomsen L. Understanding seismic anisotropy in eхploration and eхplotation the SEG/ EAGE distinguished instructor short course, Lecture notes, Soc. Eхp l. – Geoph., Tulsa, 2002, № 5, 240 p.
16. Thomsen L. Weak anisotropic reflection. Offset depended reflectivity- Theory and Practice of AVO Analysis / Ed. by Castagna J.P., Backus M.M. SEG Investigations in Geophysics. 1997, v.8, p.103-114.
17. Winterstein D.F., and Paulsson B.N.P. Velocity anisotropy in shale determined from cross hole seismic and vertical seismic profile data. – Geophysics, 1990, 55, p. 470 – 479.