Способ сейсмической разведки Советский патент 1984 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области сейсмической разведки и может быть использовано для поиска и разведки нефтяных, газовых и рудных месторождений при полевых исследозанияк вибросейсмическим способом. Известен способ сейсмической разведки, в котором возбуждают и регистрируют импульсы сжатия,, затем возбуждают и регистрируют импульсы разряжения, причем амплитуды возбужденных импульсов уменьшаются пропор ционально времени, обращают одну из записей на 180° и суммируют их. Результаты суммирования записывают вос производимым способом и коррелируют с последовательностью возбужденных импульсов 13 . Недостаток известного способа заключается в том, что в результате корреляционной свертки зарегистрированной виброграммы с управляющим сигналом образуются помехи - корреляционный шум. Наличие помех сущест венно снижает динамический диапазон регистрации. Для ослабления контроля корреляционного шума необходимо специально подбирать амплитуды импульсов, что приводит к уменьшению энергии, направленной в грунт и уменьшению отно шения сигнал/помеха. Кроме того,изме нение амплитуд импульсов требует при менения специальных устройств управл НИН механическими источниками либо строгого дозирования взрывчатых неществ. Известен способ сейсмической разведки,, основанный на возбуждении,, регистрации, корреляционной обработке и накоплнении серии вибрационных воздействий линейно-частотно-модули™ рованных (ЛЧМ) колебаний, образованных управляющи ми сигналами, имеющими для каждого воздействия различные начальные и конечные частоты и одинаковые либо различные длительности управляющих сигналов. Повторение воздействий осуществляют в одной точке либо в разных точках профиля и для нейтрализации корреляционного шума проводят накопление полученных данных 2 . Недостаток известного способа заключается в том, что подбор управляющих сигнгшов, обеспечивающих подавление корреляционного шума, произ водится эмпирически, так как отсутсвуют аналитические приемы выбора соответствующих управляющих сигналов, и в связи с этим требуется многократный перебор параметров. Наиболее близким техническим решением является способ сейсг шческой разведки, включающий возбуждение колебаний серией воздействий, состоящих из двух разнесенных во времени последовательностей разнонаправленных воздействий с равными амплитудами и интервалами их следования в каждой последовательности, при этом полярности воздействий удовлетворяют условию равенства чисел разнополярных произведенений одинаковых по номеру воздействий в обоих последовательностях, их регистрацию, взаимную корреляцию виброграмм с соответствующими управляющими сигналами и суммировании коррелограмм З . Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает оперативного управления спектром возбуждаемых колебаний, поскольку использует импульсное воздействие на среду. Целью изобретения является повышение точности сейсмической разведки за счет увеличения отношения сигнал/помеха при излучении колебаний в соответствии со спектральными характеристиками среды и снижении корреляционных шумов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сейсмической разведки, включающему возбуждение колебаний серией воздействий, состоящих из двух разнесенных во времени последовательностей разнонаправленных воздействий с равными амплитудами и интервалами их следования в каждой последовательности, при том полярности воздействий удовлетворяют условию равенства чисел раэнополярных произведений одинаковых по s номеру воздействий в обоих последова- тельностях,их регистрацию,взаимную ; корреляцию виброграмм в соответствии с управляющими сигналами и суммиро- , вание коррелограмм, спектральный состав последовательностей воздействий согласуют со спектральными характеристиками среды, а каждое воздействие составляют из линейно-частотномодулированных колебаний, ширина полос которых одинакова, причем средние частоты одноименных по номеру воздействий в обоих последовательностях также одинаковы. На чертеже изображен фрагмент последовательностей колебаний. На чертеже обозначено: первая последовательность 1; вторая последовательность 2 -f временный интервал 3 меяоду последовательностями; воздействие 4 линейно-частотно-модулированных; (ЛЧМ| колебаний, неинверси.рованное по фазе (условно положительное воздействие/, воздействие 5 ЛЧМ колебаний, инверсированный по фазе на угол ЗГ относительно положительного воздействия (условно отри- , цательное воздействие) ,,серия б воздействий;воздействия 7-11 ЛЧМ-колебани неинверсированные по фазе,воздействие 12 ЛЧМ-колебаний, инверсированное по фазе. Сущность изобретен я заключается в том, что разные частотные диапазоны воздействий 4, 5, 7-12 в последовательностях 1 и 2 позволяют сформировать суммарный сигнал, соответствующий частотной характеристике исследуемой среды, а равенство частотных характеристик одноименных воздействий позволяет сформировать последовательности с минимальными корреляционными шумами, так как полярности воздействий устанавливают в соответствии с условием равенства числа произведений одинаковых по номеру, но разных по полярности воздействий. Способ осуществляется следующим образом. Проведению полевых наблюдений предшествует оценка энергии, необходимой для получения отражений от наиболее глубоких горизонтов. Определяют минимально необходимое число серий 6 воздействий и количество воз действий 4, 5, 7-12 в серии. Затем возбуждают сейсмические волны разнесенными во времени воздействиями ЛЧМ колебаний. Полосу частот всех воздей: ствий,их длительности и амплитуды уста навливают одинаковыми.Общий диапазон частот выбирают исходя из сейсмогеологических особенностей разреза, стремясь к тому, чтобы он соответствовал спектрам основных отражающих горизон тов. Если спектры заранее неизвестны то проводят воздействие на среду еди ничным импульсом, регистрируют ответ ную реакцию среды и по ее параметрам формируют опорный сигнал. В связи с тем, что в предложенном способе сейсмические волны возбуждают воздействиями ЛЧМ-колебаний, управление спек ром возбуждаемых колебаний осуществляется оперативно путем надлежащего выбора начальной и конечной частот воздействий ЛЧМ-колебаний. Продолжительность отдельных воздействий опре деляют исходя из потребности в энергии, которая необходима для получения отражений от наиболее глубоких разведуемых горизонтов. По сравнению с импульсными воздей ствиями число вибрационных воздейстВИЙ может быть существенно меньшим, чем число единичных воздействий в серии, так как каждому воздействию соответствует большая энергия, посылаемая в грунт, нежели энергия единичного воздействия. Исходя из этого общая продолжительность воздействия может быть такой же, либо меньшей, чем при импульсных воздействиях, что позволит ускорить и снизить стоимость обработки сейсмического профиля. Полученные виброграмг ы от первой последовательности коррелируют с управляющим сигналом этой же последовательности, а виброграммы от второй последовательности коррелируют с управляющим сигналом той же последовательности. Затем полученные коррелограммы суммируют и получают ре|зультирую1дую импульсную сейсмограмму. Конкретный пример реализации предложенного способа. Разведка производится в условиях, когда спектры oTJpaженных сигналов составляют 14-44 Гц. Для рассматриваемой ситуации выбираем управляющий сигнал, параметры которого пояснены на чертеже. Длительность воздействий 4, 7-11 ЛЧМ-колебаний инверсированных по фазе воздействий 5 и 12 устанавливают одинаковой и равной 1,2 с, а временные интервалы между воздействиями в последовательностях 1 и 2 выбирают минимально возможными, которые можно реализовать, например 0,4 с. Длительность первой и второй последовательности устанавливают одинаковой и равной, например б с, а временной интервал между последовательностями 3 выбирают не меньший, чем время распространения отре1женных волн до наиболее глубокого разведуемого тражающего горизонта и обрано к дневной поверхности. В рассматриваемом случае это время составляет 5,8 с. Таким образом, продолжительность одной последовательности составит (1,2 4 )+ (0,4- 3 ) 6 с, так как одна последовательность содержит четыре воздействия и три интервала мезкду ними, а продолжительность одной серии 6 воздействий составит 6 + б + + 5,8 17,8 с, так как одна серия содержит две последовательности и один интервал времени между ними, равный 5,8 с. Амплитуды всех воздействий (положительных и отрицательных } устанавливают равными. Полярности воздействий должны удовлетворять условию равенства числа произведений одинаковых по номеру, но раз ных по полярности воздействий. Поэтому полярности воздействий выбирают так, как показано на чертеже. В пергвой последовательности первое по порядку место занимает воздействие 7 ЛЧМ-колебаний, а во второй последовательности первое по порядку место занимает воздействие 9 ЛЧМ-колебаний. Поскольку оба воздействия положительны, то и произведение их будет положительное. В первой последовательности второе по порядку место занимает воздействие ЛЧМ-колебаний, а во второй последовательности второе по порядку место занимает воздействие 10 ЛЧМ-колебаний, поскольку оба воздействия положительны, произведение их будет тоже положительное. В первой последовательности третье по порядку место занимает воздействие 8 ЛЧМ-колебаний, а во второй последовательности третье по порядку место занимает воздействие 12 ЛЧМ-колебаний. Поскольку сомножители, имеют противоположные знаки - произведени их будет отрицательное. В первой по . следовательности четвертое по поряд ку место занимает воздейстие 5 ЛЧМколебаний, а во второй последовател ности четвертое по порядку место за нимает воздействие 11 ЛЧМ-колебаний Поскольку сомножители имеют противо положные знаки - произведение их будет отрицательное. Следовательно, при таком выборе полярности воздействий получается равенство числа произведений одинаковых по номеру, но разных по полярности, т.е. два положительных произведения и два от рицательных. Спектральный состав воздействий ЛЧМ-КОлебаний каждой последовательности {который определяется их начальными и конечными частотами f устанавливают не меньшим, чем спектральный состав отраженных сигналов от разведуемых горизонтов, причем одинаковые номера воздействий каждой последовательности имеют равные полосы и средние частоты. В рассматриваемом случае спектральный -состав интересующих разведку горизонтов составляет 14-44 Гц. Поэтому начальные и конечные часто ты воздействий; выбирают с учетом этих данных. Например, для воздейст вий 7 и 9 ЛЧМ-колебаний начальная частота составит 14 Гц, конечная 36 Гц, а средняя частота будет равна 25 Гц.- Для воздействий 4 и 10 ЛЧМ-колебаний соответственно 16-38 и 27 Гц. Для воздействий 8 и 12 ЛЧМколебаний начальная, конечная и средняя частоты составят 18-40 и 29 Гц. Для воздействий 5 и 11 ЛЧМ-колебаний 22-44 и 33 Гц. Такой выбор начальных и конечных частот воздействий обеспечит выполнение условия: одинаковые номера воздействий обеих последовательностей должны иметь равные полосы и средние частоты. При работе на профиле сейсмические волны возбуждают сериями воздействий, состоящими из двух последовательностей 1 и 2. Вначале существляют возбуждение воздействий первой последовательности и регистрируют колебания, вызванные ею. Вторую последовательность возбуждают через интервал времени не меньший, чем время распространения отраженных волн до наиболее глубокого разведуемого отражающего горизонта и обратно к дневной поверхности. Для рассматриваемого примера этот интервал времени составляет 5,8 с. Все воздействия ЛЧМ-колебаний имеют одинаковую длительность и амплитуды. Полученные виброграммы каждой последовательности коррелируют со своими управляющими сигналами, коррелограммы обеих последовательностей суммируют и получают результирующую импульсную сейсмограмму. Положительный эффект достигается за счет сокращения-количества воздействий, повышения соотношения сигнал-помеха.

СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ, включающий возбуждение колебаний серией воздействий, состоящих из двух разнесенных во времени последовательностей разнонаправленных воздействий с равными амплитадами и интервалами их следования в каждой последовательности, при этом полярности воздействий удовлетворяют условию равенства чисел разнополярных произведений одинаковых по номеру воздействий в обоих последовательностях, их регистрацию, взаимную корреляцию виброграмм с соответствуквдими управляющими сигналами и суммирование коррелограмм, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности сейсмической разведки за счет увеличения отношения сигнал/помеха при излучении колебаний в соответствии со спектральными характеристиками среды и снижением корреляционных шумов, спектральный состав последовательностей воздействий согласуют со спектральными характе(Л ристиками среды, а каждое воздействие составляют из линейно-частртномодулированных колебаний, ширина полос которых одинакова, причем средние частоты одноименных по номеру воздействий в обоих последовательностях также одинаковы. со О5 ел со