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

1 Р зобретеиие относится к сейсмической развеаке и может быть использовано для поиска и развецки нефтяных, газовьЕХ и р -аных месторожцений при полевых исследованиях вибросейсми- ческим способом. Известен способ вибросейсмической развецки, в котором возбуждают после- цовательную серию вибрационных сейсмических колебаний линейно изменяющейся частоты, принятые колебания регистрируют, осуществляют корреляционную свертку управляющих сигналов с принятыми колебаниями и затем накапливают данные, полученные от несколь- icitx возцействий, управляющие сигналы которых одинаковы для всех возцействий. Накопление осуществляют путем суммирования значений функций корреляции, полученных от отдельных воздействий, либо суммирования вибротрасс и последующего определения функции корреляции поцсуммированной вибротрас . сы 1 . Нецостаток известного способа заклю чается в том, что помехи, образованные побочными максимумами, так называемы корреляционными шумами, ослабляются нецоствточно. Кроме того, используютс управляющие сигналы, ширина спектров которых, как правило, не превышает 1,5-2 октавы, что ограничивает айнами ческую выразительность сейсмической записи и точность разведки Известен также способ вибросей- омической развецки, основанный на возбужцении, регистрации, корреляционной обработке и накоплении серии вибраци- О1шых воздействий линейно изменяющейс частоты, образованных управляющими сигналами, имеющими цля каждого воз- действия различные начальные и конечные частоты и оцнаковые либо различны длительности управляющих сигналов. По торение воздействий осуществляют в оц ной точке либо в разных точках профил и для .нейтрализации побочных максимумов коррелбграмм производят накоплени полученных данных 2 J , Нецостаток известного способа заключается в том, что подбор управляющи сигналов, обеспечивающих подавление побочнь х максимумов коррелограмм и тем caWbiM повышение разрешающей спо собности вибросейсморазвецки, произво дится эмпирически, так как отсутствую аналитические приемы выбора соответрствующих управляющих, сигналов и в св 002 зи с этим требуется многократный перебор параметров. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ вибросейсмической разведки, основанный на возбуждении серии линейночастотно-модулированных колебаний, регистрации сейсмических колебаний, их накоплении и корреляционной обработке СЗ 3. Недостаток известного способа заключается в том, что йесмотря на большой набор разверток, предусмотренный способом, не обеспечивается существенное рас- ширение спектра возбуждаемых колебаний и поэтому остаточный фон корреляционных шумов значителен, что снижает разрешающую способность вибро сейсморазведки и кроме того требует увеличен- ного объема регистрирующей аппаратуры за счет увеличения памяти накопителя. Целью изобретения является повышение точности разведки и производительно- сти работ, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу вибросейсмической разведки, основанному на возбуждении серии линейно- частотно-модулированных колебаний, регистрации сейсмических колебаний, их накоплении и корреляционной обработке, в серии линейно-частотномодулированных колебаний возбуждают дополнительно монохроматические синусоидальные колебания, длительность которых равна длительности линейно-частот но-модулированных колебаний, а частота каждого монохроматического синусоидального колебания определяется соотношениемРк 4 {К-Г/2). где полоса частот линейно-часторно-моцулированного колебания; К - номер монохроматического синусоидального колебания, при этом при обработке сумму коррелограмм зарегистрированных монохроматических сейсмических колебаний умножают на сумму коррепограмм зарегистрированных линейно-частотно-модулирован- ных сейсмических колебаний. На фиг. 1 и 2 изобрая ены зависимости функций. 1 - нормированная к единице aBTOKOpi peпяциo шaя функция (ФАК) линейночастотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала длительностью с частотным циапазоном Д€ 50-70 Гц; 2-амш1ИТ5ганый спектр ФАК ЛЧМ; 3 - нормированная

езультирующая функция, полученная в езультате перемножения ФА К ЛЧМ сиг ала 1 с ФАК мотохроматического синуоицального сигнала с частотой Гц той же алительности и амплитупы, что и g ЛЧМ сигнал; 4 - амплитуцный спектр функций 3; 5 - нормированная результирующая функция, полученная в результате перемножения ФАК ЛЧМ сигнала 1 с суммой автокорреляционных функций, вычис- 10 ленных последовательно от пвух монохроматических сигналов с частотами и 2 ® алительности и ампли.уаы, что и ЛЧМ сигнал; б - амплитудныйсп9ктрфункиий 5; 7-шкала времени;:. . is 8 - фрагмент распределения коэффициен- . тов отражений (импульсная реакция среды); 9- фрагмент результирующей коррелограммы (сейсмограммы), соответствующий известному способу цля распрецеле- 20 НИН коэффициентов отражения 8; 10 фрагмент трассы результирующей коррепограммы ОЛЯ коэффициентов отражений 8 соответствующий предлагаемому способу; 11 - шкала времени; 12 - шкала ампли- 25 туи. ..

Сущность изобретений заключается в том, что перемножение функции во временной области приводит к изменению амплитудного спектра результирующей зо функции.

На основании математического моделирования получены условий, при которьГх происходит симметричное безразрывное расширение результирующего амплитудного спектра при сохранении его первона- . мальвой формы. Частота монохроматичесг ких сигналов выбирается из ряда

; Л(К-7/), (1/

де Д - частотный диапазон ЛЧМ сигнаа; К - 1 - 4 - количество монохроматиеских сигналов с различными постоянныи частотами, составляющими вместе с ЧМ cHnianoM комбинированную серию.

Данное условие подбора частоты монороматических сигналов обеспечивает безразрывное симметричное расширение вдвое и более раз зависимости от К результирующего амплитудного спектра по отнощению к исходному спектру ЛЧМ сигна- 50 па.

Отклонение при выборе частот монохроматических сигналов от формулы (1) привоаит к разрыву амплитудного спектра или к существенному «измененшо его фор- 55 мы, что в свою очередь отрицательно сказывается на уменьшении корреляционных шумов и разрешающей спосойюсти;.

При осуществлении предлагаемого спо , соба с учетом эффекта поглощения и рассеяния упругих волн частота монохроматических гнгнапоп в комбинированной серии выбираются также на основании OI мулы (1), но за полосу частот можно приниматьэффективную щирину амплитудного спектра интересующих геофизика отраженных сигналов.

Применение ЛЧМ сигнала в комбинаци с одним монохроматическим сигналом Г позволяет симметрично без разрывов расширить результирующий амплитуцный спектр 4 корреляционной функции 3 в два раза по отнощении к амплитудному спектру 2 ФАК отдельного ЛЧМ сигнала. Расширение спектра привело к уменьшению корреляционных шумов у результирующей функции 3 по отнощению к ФАК 1.

Применение в комбинированной серии воздействий ЛЧМ сигнала и двух монохроматических сигналов с частотами Р и 2 привело к расширению амплитудного спектра результирующей функции 6 в 4 раза по отнощению к амплитудному спект ру и соответственно к еще большему уменьшению корреляционных шумов у .результирующей функции 5 по сравнению с корреляционными шумами ФАК 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Выбирают частотный диапазон, в котором необходимо достичь требуемой разрещенности сейсмической записи. Определяют частотный диапазсш, в котором вибраторы работают наиболее стабилыю. По формуле (1) находят частоту монохроматического сигнала, обеспечивающего безразрывное расщирение спектра ЛЧМ сигнала. Если первого монохроматического сигнала недостаточно для расширения спектра до требуемых размеров, то по формуле (1) определяют значение частоты второго монохроч. матического сигнала и так далее до получения необходимой ширины спектра.

На профиле устанавливаютодин, либо группу вибраторов и возбуждают сейсмические волны выбранным ЛЧМ сигналом. Повторяют ЛЧМ воздействия одинаковой длительности и соответствующие им коррелограммы суммируют (накапливают). Затем в среду направляют одно четыре воздействия монокр(Мъ атических ; синусоидальных колебаний той же д빫 тельности.

Тем самым создают комбинированную серию воздействий апя каждой частоты F возможно повторение монохроматических возаействий и соответствующее накопление коррелограмм. Сумму коррепограмм монохроматических сигналов перемножают с суммой коррелограмм ЛЧМ сигналов и получают результирующую импульсную сейсмограмму. Пр этом общее количество лЧМ и монохроматических возаействий в комбинирован-.ной серии (фиг, 2), буцет меньше общего числа накоплений ЛЧМ известных возаействий, выбранного цля данных сейсмологических условий. В случае, когца. накапливают вибро- граммы, результирующую импульсную сейсмограмму получают спеауюшим образам. Осуществляют корреляционную-сверт ку управляющего ЛЧМ сигнала с соответствующей накопленной виброграммой, которую перемножают с суммарной коррелограммой, полученный в результате сумм I ровёшия отаельных коррепсграмм, обраэованных цля каждой монохроматической час тоты Г(. Такие отдельные коррелограммы получают в результате корреляционной свертки управляющих монохроматических сигналов для каждой частоты Р)ц с соответствующими виброграммами. Для получения результирующей импульсной сейсмограммы возможен иной порядок регистрации и последующей обработки полевых данных. В этом случае виброграммы от отдельных монохроматических воздействий с различными моночастотами накапливаются на один носитель, образуя одну результирующую вибро грамму. Одновременно складываются управляющие сигналы монохроматических воздействий с различными частотами образуя единый управляющий сигнал. Далее производится корреляционная свертка единой виброграммы с единым управляюшим сигналом и образуется коррелограммал которая в дальнейшем перемножается с коррелограммой, полученной возбуждением ЛЧМ сигнала. Предложенньй способ особенно полезен в связи с тем, что он может быть применен с узкополосными управляющими сигналами, применение которьпс из-за высоко го уровня корреляционных шумов и не компактяости основого максимума весьма огрешичено. В то же время узкополосные управляющие сигналы могут быть наилучшим образом согласованы с частотной характеристикой среды, и поэтому обеспе чить повышение информативности получаемых материалов и увеличение глубинно сти разведки при ограниченной мощности вибратора. Пример. Для реализации способа выбран линейно-частотно-глазулированный сигнал со спектром 2 в области частот 50 - 70 Гц и функции автокорреляции 1. По формуле (1) определена частота первого монохроматического, которая равна Ю Гц. Последовательно проведено излучение ЛЧМ сигнала в диапазоне частот 50-7О Гц длительностью 8си монохромати еского сигнала с частотой 10 Гц также длительностью 8 с. Вычислены корреляционные функции каж-, дого из зарегистрированных сигналов с соответствующими виброграммами. Полученные корреляционные функции перемножены и образована результирующая импульсная сейсмограмма 10, которая в значительно большей мере приближается к исходному распределению коэффициентов отражения 8, чем известная импульсная сейсмограмма 9. Для образования известной виброграм- мы, а затем результирующей синтети- ческой коррелограммы 9 используют комбинированный управляющий сигнал (комбиразвертка), состоящий из двух отдельных ЛЧМ сигналов одинаковой амплитуды и длительности, равной 8 с, и нулевым интервалом между ними длительностью 4 с. Частотный диапазон первого ЛЧМ сигаала составляет 5О-65 Гц, второго 55-70 Гц, так что суммарный частотный диапазон комбиразвертки составляет 5О70 Гц. Амплитуды и длительности серии сигналов предлагаемого способа равны амплитудам к длительностям ЛЧМ сигналов в омбиразвертке, поэтому имеет место равенство суммарной энергии управляющих сигналов в предлагаемом и известном способах, однако пиковая мощность отраженных сигналов 1О в предлагаемом способе в 3-4 раза вьпые чем у извест- ного. При использовании предлагаем мго способа имеется возможность сократить число воздействий в комбинированной ерии при накоплении на каждом пикете возбужаення по крайней мере в два раза. Это позволяет сушественно увелиить производительность труда за счет р ретщния количества накоплений, повыив прн этом информативность н достоерность получаемой информации. Прн применения комбиразверткн ocTaeiv я значительный уровень корреляцновных УМОЁ, что в условиях интерференцнр

710561008

отраженных сигналов привоаит к слабойПоложительный эффект достигачг-

разрешенноети отельных сигналов ися за счет расширения спектра ре-

практически невозможно выделить после-зультирующего сигнала и уменьшения

ауюшие более слабые отражения на вре-общего количества излучаемых колеКФенах 1,1 и 1,15 с.5 баний.

СПОСОБ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ, основанный на возбуждении серии линейно-частотно -модулированных колебаний, регистрации сейсмических колебаний, их накоплении и кор реляционной обработке, отличаюш и и с я тем, что, с целью повьпиения точности разведки и производительности работ, в серии линейно-частотно- юду- лированных колебаний возбуждают допол нительно монохроматические синусоидальные колебания, длительность которых ; равна длительности линейно-частотномодулированных колебаний, а частота каждого м6нохр 1атвческ( синусоШвльнрго колебания определяется соот ношением f.,uf(), к @ где л - полоса частот линейно-частотно(Л модулированного колебания; К - номер модохроматического ринусовдальиого колебешня, при этом при обработке сумму коррелог рамм зарегнст{И(рованных монохроматических колебаний умножают на сумму коррелограмм зарегистрированных .линейноСП частотно-мЬдулированных сейсмических Ot) колебаний

I

Q 10 W 50 70 90 т JJ/V

010 W 50 10 80

m

Q10 W 50 10 90 110 fA

ОЛ

1