АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В СТВОЛЕ ГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ, ПОРОЖДАЕМЫЕ ЕГО УПРУГИМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ В ПОЛЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН УДАЛЕННОГО ИСТОЧНИКА

Аннотация

Анализируются возможности оригинального подхода к построению распределенной системы сейсмического мониторинга на основе стационарной сейсмоакустической трассы распространения зондирующего сигнала. Такая стационарная трасса может быть образована мощным источником низкочастотных вибрационных колебаний, расположенным на земной поверхности, и удаленным от него на десятки (или более) километров пунктом регистрации сигналов. В качестве мощного вибрационного источника предлагается использовать агрегаты гидроэлектростанции, имеющие типичную массу в несколько сотен тонн и создающие в среде земных пород вибрационные сигналы с характерными частотами от единиц до одного-двух десятков герц (включая гармоники), а в качестве пункта регистрации – глубокую скважину, оснащенную необходимыми средствами измерений. Для регистрации низкочастотных продольных волн в толще окружающих скважину земных пород предлагается достаточно простой и эффективный метод, основанный на использовании протяженного ствола скважины как распределенной сейсмической антенны и микрофона, установленного на верхнем срезе скважины. Показано, что напряжения в поле продольной сейсмической волны, воздействуя на ствол скважины, вызывают изменение его диаметра, что приводит, в свою очередь, к возникновению колебаний столба заполняющей ствол жидкости на частотах сейсмических волн, генерируемых источником. Рассмотрена конкретная схема реализации обсуждаемого подхода на примере Нижегородской гидроэлектростанции и удаленной от нее на расстояние около 40 км Воротиловской глубокой скважины. Приведены количественные оценки и экспериментальные данные, демонстрирующие возможности использования соответствующей стационарной трассы.