СПОСОБ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ С ИМПУЛЬСНЫМИ ПОВЕРХНОСТНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ Советский патент 1994 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области сейсмической разведки полезных ископаемых, в частности нефти и газа, и может применяться, когда колебания возбуждаются импульсными поверхностными источниками.

Целью изобретения является упрощение технологии полевых работ и снижение их трудоемкости.

На фиг.1 изображена схема полевых работ; на фиг.2 - эпюры импульсов до и после обработки.

Обозначения на чертеже следующие: сейсмокоса 1, сейсмоприемники 2, сейсмостанция 3, группа 4 сейсмических источников приемник звуковых колебаний, микрофон 5. Эпюры (фиг.2): исходные 6 сейсмические импульсы, суммарный сигнал 7 от несинхронно сработавших источников, суммарный сигнал 8 после обработки.

Способ осуществляется следующим образом.

В заданном направлении прокладывают сейсмический профиль, на котором размещают сейсмическую косу 1, устанавливают сейсмоприемники 2, подсоединяют их к косе 1, а саму косу подключают к сейсмостанции 3.

До начала осуществления способа производят поочередное многократное возбуждение сейсмических колебаний и звуковых импульсов источниками сейсмических колебаний.

При каждом срабатывании замеряют промежуток времени между подачей сигнала на срабатывание источника и моментом срабатывания. По достаточно представительной выборке (общее число срабатываний всех источников не менее десяти) определяют выборочное стандартное отклонение момента срабатывания источника
S_t=, где T_i - промежуток времени между подачей сигнала и срабатыванием источника;
МТ_i - оценка математического ожидания (среднего значения) промежутка времени Т_i для всей выборки;
n - число срабатываний.

Из методов обработки эксперимента известно, что отклонение промежутка времени Т_i от математического ожидания МТ_i на величину более 3S_t маловероятно. Совместная вероятность отклонения Т на эту величину у двух соседних источников, причем у ближнего к микрофону - в сторону увеличения Т_i, а у дальнего от микрофона - в сторону уменьшения Т_i , равна
Р₁ = 0,25 х 0,003 = 0,75˙10^-3.

Если в группе одиннадцать источников, то при одном срабатывании вероятность указанного отклонения Т_i хотя бы у одной из десяти пар соседних источников равна Р₁₀ = 10Р₁ = 7,5 ˙ 10^-3. Иначе говоря, такое отклонение наступит один раз при 120 групповых срабатываниях источников. Если расстояние между пунктами возбуждения 50 м, то такое отклонение наступит 1 раз на 6 пог. км сейсмических профилей МОГТ.

По величине S_t назначают интервал между источниками в группе δ_П/(3-6)S_t ˙ V_3B. при S_t = 0,003 или 0,005 с, δ_x ≥ 3-6 м или 5-10 м, что соответствует применяемым на практике интервалам δ.

Коэффициент (3-6) выбран из условия, при котором звуковой импульс от любого ближнего к микрофону источника достигнет микрофона быстрее, чем звуковой импульс от любого дальнего источника. Вероятность этого события для коэффициента равного 3 составляет 0,997, а при коэффициенте равном 6 составляет 0(9). При таком выборе коэффициента обеспечивается безусловно точное восстановление последовательности срабатывания источников в группе, что необходимо для установления времени их срабатывания, а, следовательно, и осуществления способа. Если коэффициент менее 3, то в значительном числе случаев восстановление последовательности срабатывания источников невозможно.

Таким образом, расстояние между источниками ограничено снизу. Максимальное же расстояние определяется задачей исследований. Так при глубинном сейсмическом зондировании Земли для подавления помех с граничными значениями спектра колебаний f_мин = 2 Гц и f_макс = 10 Гц, кажущиеся скорости которых распределены в диапазоне V_kмин= 1000 м/с и V_kмакс = 6000 м/с необходимо взять число источников в группе
N = + 1 = + 1 = 31, а расстояние между источниками
δx = = ==100 [м], где К - волновые числа,
K_макс= , K_мин= ,
На этапе опытных работ, кроме измерения Т_i определяют интенсивность звуковой волны 1 с помощью шумомера и вычисляют (выборочное стандартное отклонение) относительной интенсивности звуковой волны S_J по всей выборке.

Определение S_J необходимо для расчета минимального удаления микрофона от группы источников. Это связано с тем, что интенсивность звуковой волны убывает пропорционально удалению от источника и принимаемые микрофоном звуковые импульсы будут более интенсивными от ближних источников. Но поскольку операция взаимной корреляции сейсмических колебаний с последовательностью звуковых импульсов предполагает, что интенсивность последних одинакова в пределах среднеквадратичного разброса относительных интенсивностей S_J, то микрофон должен быть удален от источников на такое расстояние, при котором звуковой импульс от ближайшего и самого дальнего из источников отличался бы на величину не превышающую S_J. Если искомое расстояние от микрофона до ближайшего источника равно R_мин, интервал между источниками в группе δ_x, а количество источников равно m, то следует что относительная интенсивность звуковой волны на удалении R от ближайшего источника равна
I₁^отн = I(R)/I а от самого удаленного -
I₂^отн = I(R + (m - 1) δ_x)/I_o . Изменение относительной интенсивности принимаемых микрофоном звуковых импульсов от ближайшего в дальнего источников составляет
ΔI^отн= Iо1

Оба решения тождественны, но поскольку отрицательные значения R_минимеют смысл удаления микрофона в противоположную сторону профиля на расстояние, определяемое от дальнего к нему источника, то будем использовать только решение с положительными значениями R_мин. Для m = 11, δ_x = 10, S_J/I_o =0,05 получим минимальное удаление R_мин ˙R_мин≈100 м.

Дополнительное условие выбора расстояния R_макс состоит в том, чтобы время распространения звуковой волны в атмосфере от источника до микрофона не превышало длительности записи Т_з сейсмостанцией
R_макс < Т_з˙V_зв, в частности при Т_з = 5 с, V_зв = 330 м/с, R_макс < 1650 м.

Определение среднеквадратических отклонений моментов срабатывания источников в группе S_t и интенсивности звуковой волны S_J осуществляется для каждого источника в каждый раз, как изменяют марку заряда или резко меняют климатические условия (перебрасывают источники в другую климатическую зону). Поэтому измерение среднеквадратических отклонений времени срабатывания источников и интенсивности звуковой волны является обязательным элементом способа, но не на каждой точке наблюдений.

На пункт возбуждения доставляют группу источников 4, которые располагают вдоль профиля с интервалом между источниками, равным δ_x . Микрофон 5 устанавливают по профилю на расстоянии от ближайшего источника составляющем R с таким расчетом, чтобы переставлять его вновь только после нескольких перемещений источников с одного пункта возбуждения на другой. Источники 4 соединяют боевой магистралью с пультом управления (не показан), приводя тем самым всю полевую систему в исходное состояние.

По команде оператора сейсмостанции 3 подается с пульта управления сигнал на срабатывание источников 4.

При срабатывании группы источников, установленных на грунте, возбуждают в нем механические колебания, а создаваемые источниками звуковые импульсы распространяются в атмосфере, достигая микрофона 5. Первый импульс, приходящий в микрофону 5, создан ближайшим к нему источником, второй импульс - вторым источником и т.д., а последний - последним источником.

Звуковые импульсы регистрируются служебным каналом сейсмостанции в виде последовательности острых пиков. Гул, низкочастотные шумы и другие возможные помехи ослабляются в процессе приема известными способами.

При идеально синхронной группе источников груповые импульсы должны поступать к микрофону с равными интервалами времени, составляющими δ_t= δ_x/V_3B.

В этом случае корреляция последовательности звуковых импульсов и сейсмических колебаний не нужна и не приводится, поскольку применяемые временные задержки сводят последовательность всех импульсов в один, поскольку первоначально они и не были рассогласованы во времени.

Однако, у реальной группы источников всегда имеется разброс моментов срабатывания и введенные временные задержки трансформируют последовательность звуковых импульсов, поступающих к микрофону, в последовательность импульсов, соответствующих моментам срабатывания источников. Трансформированная последовательность звуковых импульсов коррелируется с сейсмическими колебаниями и сжимает первоначально "размытый" суммарный сейсмический импульс, повышая его интенсивность на сейсмограммах и сокращая длительность.

При заданной среднеквадратической ошибке S_ом определения момента вступления звуковой волны, равной 3 мс, источники в группе должны устанавливаться по отношению друг к другу с точностью не менее
δx = S_Ом·V_3В= 0.3 [м].

В результате обратной фильтрации (взаимной корреляции сейсмотрасс с оператором фильтра) сводят рассредоточенный сигнал 7, представляющий сумму единичных сигналов 6 с временными сдвигами в суммарный нуль-фазовый сигнал 8, который и требовалось получить.

Использование предлагаемого способа позволит проводить сейсморазведочные работы с группированием несинхронно срабатывающих источников.

В результате применения способа улучшаются условия проведения работ, поскольку не требуется выносить микрофон в сторону от профиля.

Возможность работы с несинхронизированными источниками повышает производительность труда.

Изобретение относится к области сейсмической разведки полезных ископаемых, в частности нефти и газа, и может применяться, когда колебания возбуждаются импульсными поверхностными источниками. Цель изобретения - упрощение технологии полезных работ и снижение их трудоемкости. Способ включает одновременное возбуждение звуковых импульсов и сейсмических колебаний группой поверхностных источников, расположенных на линии профиля, прием сейсмических колебаний сейсмоприемниками и звуковых импульсов микрофоном, одновременную регистрацию их сейсмостанцией и совместную обработку сейсмических колебаний и звуковых импульсов, микрофон располагают на линии профиля, а интервал между источниками определяют по формуле δ_x≥ (3-6)V_зв·S_t, где V_зв - скорость звука в атмосфере, S_t - стандартное среднеквадратичное отклонение моментов срабатывания источников. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ С ИМПУЛЬСНЫМИ ПОВЕРХНОСТНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ, включающий одновременное возбуждение звуковых импульсов и сейсмических колебаний линейной группой поверхностных источников, прием сейсмических колебаний сейсмоприемниками и звуковых импульсов приемником звуковых колебаний, одновременную регистрацию их сейсмостанцией и совместную обработку сейсмических колебаний и звуковых импульсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии полевых работ и снижения их трудоемкости, приемник звуковых колебаний располагают на линии, проходящей через группу источников, причем интервал между источниками определяют по формуле
δx ≥ (3-6)V_зв˙S_t ,
где V_зв - скорость звука в атмосфере;
S_t - среднеквадратичное отклонение моментов срабатывания источников в группе,
а максимальное удаление R_макс приемника звуковых колебаний от самого дальнего из источников выбирается из условия
R_макс < Т_з · V_зв
где Т_з - длительность записи сейсмостанцией. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что минимальное удаление R_минприемника звуковых колебаний от ближайшего источника определяют по формуле
R_мин≥ - δx ,
где m - число источников в группе;
S_J/I₀ - коэффициент вариации интенсивности звуковой волны в атмосфере. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом работ измеряют среднеквадратическое отклонение моментов срабатывания источников в группе. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед началом работ измеряют коэффициент вариации интенсивности звуковой волны в атмосфере.