Способ сейсмической разведки Советский патент 1983 года по МПК G01V1/00 

(5) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

1

Изобретение относится к сейсмической разведке с вибрационными источниками возбуждения упругих колебаний и может быть использовано при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, при изучении строения Земли о

Известен способ сейсмической разведки , включающий вибрационное йозбуждение упругих колебаний постоянной частоты, амплитуды и однократно меняющейся фазы в начальной части излучаемого сигнала ,

Недостатком способа является использование сигнала с одной постоянной частотой и одноразовым изменением фазы,не позволяющими добиться высокого соотношения сигнал/помеха и раэрешенности записи в условиях интенсивных промышленных помех.

Известен также способ сейсмической разведки, согласно которому возбуждаемые сейсмические сигналы представляют собой продолжительные колебанил постоянной частоты и амплитуды, фаза которых, неоднократно изменяется на противоположную по псевдот, случайному закону, причем первое изменение фазы происходит в начальной части излучаемого си гнала | 2,

Недостатки способа - низкие помехоустойчивость и разрешенность за писи, обусловленные использованием одного монохроматического сигнала при возбуждении, регистрацией в нестационарном режиме колебаний и необходимостью применения операции взаимной корреляции при обработке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сейсмической разведки, основанный на возбуждении вибратором серии монохроматических сиг- налов, их регистрации и обработке. При этом регистрация колебаний осуществляется от времени начала вибровозбуждения до времени, равного сумме длительности возбу цденного сигнала и времени регистрации наиболее глубокого отражающего горизонта в им пульсном режиме После суммирования всех зарегистрированных сейсмограмм с определенными фазовыми сдвигами получают запись, эквивалентную записи полученной от линейно-частотномодулированного сигнала с любым наперед заданным амплитудным спектг. ром З К недостаткам способа относятся малая детальность разведки и низкое соотношение сигнал/помеха, связанные с возбуждением только монохроматичес ких сигналов без резких изменений тех или иных их характеристик в процессе одной посылки, регистрацией в интервал времени, равном сумме длительности возбуждаемого сигнала и времени регистрации наиболее глубокого отражающего горизонта и соответ ствующем преимущественно нестационар ным колебаниям среды, сложностью определения для таких отрезков сигнало требуемых фазовых сдвигов для эффективного сложения. Цель изобретения - увеличение соотношения сигнал/помеха и детальности разведки о Поставленная цель достигается тем что согласно способу сейсмической разведки, основанному на возбуждении вибратором серии монохроматических сигналов, их регистрации и обработке перед возбуждением определяют соотношение сигнал/помеха, время возбужд ния каждого, сигнала в серии монохромг тических сигналов выбирают равным сумме не менее и не-более 6-кратно го времени регистрации наиболее глубокого отражающего горизонтаи удвоенного времени, соответствующего чис лу периодов наиболее низкочастотного монохроматического сигнала в серии, обратно пропорционального определенному соотношению сигнал/помеха, при этом в момент времени, равный половине времени возбуждения монохро матического сигнала, проводят одноразовое изменение фазы сигнала на од ну и ту же величину для каждого из сигналов асерии монохроматических сигналов, причем регистрацию начинают в момент времени, не меньший 2 и не превышающий 3 времен регистрации наиболее глубокого отражающего горизонта, заканчивают регистрацию одновременно с окончанием монохроматического сигнала, а длительность возбуждения и регистрации для каждого из монохроматических сигналов в одной серии задают постоянной. Сущность предлагаемого способа заключается в возбуждении колебаний монохроматическими сигналами, каждый из которых в один и тот же момент времени от начала вибровозбуждения, соответствующий стационарным колебаниям среды, резко изменяет фазу на одну и ту же известную величину. Регистрация колебаний осуществляется в интервале времени, соответствующем как стационарным колебаниям среды с двумя различными по величине фазами, так и нестационарным колебаниям среды, вызванным изменением фазы. Наличие отрезков записи, соответствующих стационарным колебаниям среды, и возможность.их продления на любую длительность существенно упрощает определение требуемых фазовых сдвигов для эффективного сложения колебаний с разными частотами„ Способ осуществляют следующим образом. Но начала работ, исходя из возможностей используемой аппаратуры, поставленной геологической задачи, требуемой глубинности изучения разреза и априорных сведений о среде, намечают минимальную и максимальную частоты монохроматических сигналов в серии, шаг по частоте между ними и величину изменения фазы. По результатам опытных работ эти данные уточняют и определяют соотношение сигнал/нерегулярная помеха о. А/а на отрезке времени Дц 1/f , где А - максимальная амплитуда монохроматического сигнала с минимальной частотой f в серии; а - средняя амплитуда нерегулярной помехи на отрезке At, равном периоду колебания на частоте f. Используя полученное соотношение р , рассчитывают интервал времени b.t, необходимь|й для регистрации такого отрезка монохроматического стационарного колебаний с минимальной частотой Гдд, в пределах которого накопление по времени обеспечивает необходимое амплитудное соотношение сигнал/нерегулярная помеха Р (не менее 2-А), причем , а , где К - коэффициент пропорциональности; N - число периодов монохроматического стационарного колебания с частотой f. Для типичных по средним амплитудам микросейсмических и промышленных помех в сейсморазведке величина N составляет обычно от 1- до 10-20. Поскольку u,t - фиксированная величина для всех монохроматических сигналов в серии, числов периодов на времени Дt и соответственно отношение си гнал/помеха р(после суммирова ния в пределах этого времени) возрастают для всех сигналов в сравнении с сигналом с минимальной частотой f Поэтому значение ( выбирают минимально возможным для уверенного выде ления сигнала с частотой f,. на фоне нерегулярных помех. Затем в определенных точках земно поверхности осуществл; ют серию вибро воздействий, состоящую из набора монохроматических сигналов. Вибратор . каждой частоте возбуждает монохро матический сигнал длительностью, рав ной сумме -6-кратного времени регис рации йТ самым удаленным от вибратора сейсмоприемником наиболее глубоко го отражающего горизонта, подлежащего изучению по условиям геологической задачи, и удвоенного времени д1 числа периодов наиболее низкочастотного монохроматического сигнала в се-зо рии, обратно пропорционального ис(од ному соотношению сигнал/помеха. Общу длительность вибровозбуждения удобно выразить в виде 2 (CuT+u t) , где С - постоянная (С 2), определяющая увеличение времени вибровозбуждения до такого момента, когда колебания среды, регистрируемые сейсмоприемниками, примут установившийся стационарный характер о Значения С должны составлять для всевозможных ситуаций от 2 до 3 и быть строго фиксированными для каждо серии монохроматических сигналов. Дл неизвестного района величина С может быть принята равной Зо Однако для повышения производительности работ она должна быть уточнена. На времени CuT+At от начала вибро воздействия каждого монохроматического сигнала, строго соответствующем половине общей длительности одного монохроматического сигнала, осу ществляют одноразовое изменение его фазы на заранее определенную и уточненную величину, одинаковую для всех сигналов. Регистрацию колебаний проводят от момента времени СДТ, соответствующего 2-3 временам регистра1636 ции наиболее глубокого отражающего горизонта, до момента времени 2-(С ЛТ+ ), соответствующего окончанию вибровозбуждения. Обработку полученных записей выполняют, используя преимущественно фазовое детектирование, дифференцирование и суммирование в интервале времени (от начала вибровозбуждения) от СдТ+ut до 2 CAT+,t, суммирование по времени и частотам с фазовыми сдвигами для разных частот в гнтервалах времени от СдТ до СДТ+ut и от ;2CikT+ it до 2(), взаимную корреляцию Е интервале времени от CAt до 2(). Учитывая станционарный характер колебательного процесса в интервале времени от СДТ до , эта часть сейсмограммы может быть продлена на любой интервал времени, что обеспечит в дальнейшем ее высокую помехоустойчивость. Это же относится к записи на интервале времени от 2САТ+Д1 до 2(CM+At), отличающейся от записи на первом участке только измененной фазой. Для совокупности точек возбуждения и регистрации строят затем временные разрезы Полученные наборы сейсмограмм и разрезов обрабатывают как независимо, так и в совокупности. Наличие зарегистрированных колебаний в стационарном монохроматическом режиме с двумя различными по величине фазами позволяет в результате по.следующей обработки получить надежную информацию о коэффициентах отражения в среде с аысоким отношением сигн&л/помеха, а также сведения о фазовых характеристиках среды. Наличие зарегистрированных ко лебаний в нестационарном режиме, вызванных одноразовым изменением фазы каждого монохроматического сигнала в серии, позволяет в результате последующего фазового детектирования, диффэренцирования и суммирова-, ния получить информацию об исследуемой среде с высокой степенью деталиности, Этой же цели служит совместная обработка всех полученных материалов. Положительный эффект достигается за счет повышения соотношения сигнал/помеха и детальности разведки, а также повышения производительности работ при одновременных наблюдениях в стационарном и нестационарном режимах возбуждаемых колебаний. 7 Формула изобретения Способ сейсмической разведки, ос нованный на возбуждении вибратором серии монохроматических сигналов, их регистрации и обработке, о т ли чающийся тем, что, с целью увеличения соотношения сигнал/помеха и детальности разведки, перед возбуждением определяют соотношение сигнал/помеха, время возбуждения каждого сигнала в серии мо ноХчроматических сигналов выбирают равным сумме не менее и не более 6-кратного времени регистрации наиболее глубокогр отражающего горизонта и удвоенного времени, соответствующего числу периодов наиболее низкочастотного монохроматического сигнала в серии, обратно пропорционального определенному соотношению сигнал/помеха, при этом в момент времени, равный половине времени возбуждения монохроматичес38кого сигнала, проводят одноразовое изменение фазы сигнала на одну и ту же величину для каждого из сигналов в серии монохроматических сигналов, причем регистрацию начинают в момент времени, не меныиий 2 и не превышающий 3 времен регистрации наиболее глубокого отражающего горизонта, заканчивают регистрацию одновременно с окончанием возбуждения монохроматического сигнала, а длительность возбуждения и регистрации для каждого из монохроматических сигналов в одной серии задают постоянной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США № 32882 3, кл-. 181-112, опублик, 1966. 2, Патент США N 328915, кл. 3 0-155, опублик 1966. 3, Патент США № , кл. 3 0-155s опублик. 1975 ( прототи п.).