Способ сейсморазведки отраженными волнами Советский патент 1989 года по МПК G01V1/00 

151

Изобретение предназначено для использования в сейсморазведке методом отраженных волн для поиска и разведки полезных ископаемых, в особенности месторождений нефти и газа, и позволяет произволить исследования в районах с низкой интенсивностью сигнала и фоном многократных волк - помех высокой интенсивности,

Цель изобретения - повышение эффективности сейсморазведки за счет улучшения отношения сигнал - помеха.

Способ реализуется в следующей последовательности операций. В районе исследований вначале производят опытные наблюдения в интервале 150 м под зоной малых скоростей (ЗМС) при отсутствии ЗМС под дневной поверхностью и на поверхности, В результате получают информацию о скоростях распространения и длинах волн в верхней части разреза, В процессе производственных работ эта информация получается непосредственно из полевых сейсми- чесКих записей, например, с использованием полевого вычислительного комплекса (ПВК).

Комплекс наблюдений включает три вида: наблюдения методом отраженных волн в приповерхностной части на пунктах возбуждения, наблюдения по вертикали и методом общей глубинной точки (МОГТ). Общими условиями для всех трех видов являются одинаковые пара- метры источника колебаний и фильтра при регистрации, длительность регистрации, равная удвоенному времени отражения от целевого горизонта.

Систему возбуждения колебаний вы- бирают стандартным образом с учетом характеристик полезных волн, волн- помех по результатам эксперимента. Параметры источников (источника) и их пространственное расположение вы- бираются такими, чтобы возбужд.аемый сигнал по возможности имел наибольшую интенсивность и наиболее высокочастотный состав.

Для наблюдений методом отраженньк волн на пунктах возбуждения (ПВ) используется плош;адная группа сейсмо- приемников, состоящая из секций, сигнал с каждой из которых регистрируется отдельным каналом сейсмостанции. Регистрация отдельными секциями позволяет в..случае необходимости вводить статические поправки в трассы для каждой секции перед их суммированием

в одну трассу. Параметры площадной группы рассчитываются по известной методике.

На ПВ устанавливают расстановку сейсмоприемников по вертикали (гирлянда сейсмоприемников при разведке в водном бассейне или зонд в скважине) , Эта часть системы наблюдений предназначена для получения фильтра подавления многократных волн и трансформации их энергии в энергию полезных однократных волн с целью повьшхе- ния отношения сигнал - помеха на получаемых сейсмических записях.

Получение сигнала считается уверенным при достижении отношения сигнал- помеха равного и большего 10. Для построения фильтра необходимо надежно вьщелить падаюш;ую волну на фоне отраженных волн на записях регистрации по вертикали. Сигналом в данном случае является падающая волна, а помехой - отраженные волны. Из практики сейсморазведки известно, что величины коэффициентов отражения от горизонтов в геологическом разрезе не превьш1ают 0,2-0,3, следовательно, падающая волна не менее чем в 3-4 раза превосходит по интенсивности отраженные волны. Для уверенного вьщеле- ния падающей волны необходимо получить дополнительное ослабление отраженных волн в 3-4 раза.

Для однородной группы сейсмоприемников характеристика направленности выражается формулой

sin(nj3/2) sin (/3/2) .x

V

1у

п - число сейсмоприемников в группе;

X - расстояние между сейсмоприем- никами в группе, м;

f - частота, Гц;

VK- кажущаяся скорость, м/с.

Из формулы вытекает, что необходимое ослабление отраженных волн в 3 - 4 раза обеспечивается в области промежуточных максимумов на базеЬЭг 0, при п : 5.

Эта область располагается между главньм максимумом (частоты от О до первого минимума f, ;„,„) и первым побочным максимумом (f ), который по величине равен главному максимуму. Частоты, пpинaдлeжaш e главному и

первому побочному максимумам, которым соответствуют величины функции ; Р больше 0,25, необходимо подавить, поскольку на этих частотах практичес- ки не достиг ается ослабления отраженных вола, что мешает достижению положительного эффекта.

Величина области подавления функции Р и значения ее граничных частот зависят от параметров группы L, лх, h, Указанные параметры, а также границы полосового фильтра при регистрации колебаний в зависимости от заданных величин нижней (fj) и верхней (f) границ частотного диапазона ко

лебаний и Vcp определяются следующим образом.

При вьщелении падающих волн на фоне отраженньк

f -Yie.. MHW 2п-йх

f

ПОБ. MQICt

2UX

Количество точек наблюдений определяют по формуле

п -,+

Лх

1 .

L

Если при этом окажется, что

то п приравниваем к 10, так как оптимальное подавление с помощью функции Р при постоянной базе достигается при п 5: 10, а Дх принимаем равным

-Г-. Подставляя --- вместо их, полу-

чим

L 0,36 Ц.

н

Для вертикальной расстановки сей- смоприемников получаем

L Y Lilib E6l fjf)

4 f

В

Дх

У

4t,

п -.+

Дх

1

,если ---- 9,

Изобретение предназначено для использования в сейсморазведке методом отраженных волн для поиска и разведки полезных ископаемых, в особенности месторождений нефти и газа. Способ позволяет производить исследования в районах с низкой интенсивностью сигнала и фоном многократных волн высокой интенсивности. Цель изобретения - повышение эффективности сейсморазведки за счет повышения отношения сигнал-помеха. Для этого в способе сейсморазведки отраженными волнами, основанном на возбуждении, регистрации колебаний в совокупности различно удаленных от пункта возбуждения точек, расположенных в приповерхностной части геологического разреза, а также во внутренних точках среды, последовательном перемещении пунктов возбуждения и регистрации вдоль профиля и фильтрации сейсмических записей, регистрацию проводят в течение времени, вдвое превышающего время отражения от целевого горизонта, в пункте возбуждения в приповерхностной части и в N точках по вертикали с шагом ΔХ B диАпАзОНЕ глубиН H₁≤H≤H₁+L от дневной поверхности, где:H₁=*01CH_ист+λ, если (H_ист+λ)≥H_змс, H_змс, если (H_ист+λ)*98 H_змс, где H_ист, H_змс - глубина источника и мощность ЗМС, λ=V_ср/F_пр , L=V_ср(1,6F_в-F_н)/(4F_в^.F_н), 98ДХ=V_ср/4F_в, N=L/ΔХ+1, если L/ΔХ≥9, L=0,36V_ср/,F_н, ΔХ=L/9, N=10, если L/ΔХ*989, F_пр, F_н, F_в - соответственно, преобладающая частота, нижняя и верхняя границы полосы частот колебаний, V_ср - средняя скорость в среде, регистрируют колебания в диапазоне частот F_н≤F ≤2F_в-F_н, причем, дополнительную фильтрацию сейсмических колебаний производят обратным фильтром, который рассчитывают по результату выделения падающих волн на регистрациях вертикальной расстановкой, результирующий временной разрез составляют из записей, полученных в пункте возбуждения.

Учитывая, что значения фильтров в сейсмостанциях указываются на уровне макс функция Р совместно с фильтром должны обеспечивать подав- ление в четыре раза, находим значение функции Р как 0,25 : 0,7 0,3571. Частоту, соответствующую этому значению (0,7707 f, ct

равниваем fu

мин

08 Р«

f ц - 0,8 f, , .

Это нижняя граница рабочего диапазона частот. Для подавления отражен- ных волн со стороны верхних частот с крутизной не менее 18 дБ/октаву необходимо вьшолнить условие

f f 1 no6 макс 6

I -.

Следовательно, верхняя граница рабочего диапазона частот равна , С учетом приведенных формул получаем

А,х

YiL

«В

Определим базу (п-1)4,х

L учитывая, что

V p-uxfj, ь - - -,. . IM

Отсюда

т VtE.(1i6f6r fH.) 4 Ц.

в противном случае п 10;

L 0,36 н

их -д-.

Полоса частот фильтра при регистрации должна определяться вьфажением

fb f 2f« - fu

И - J в И - База наблюдений по вертикали должна располагаться под ЗМС (а при ее отсутствии под дневной поверхностью)

на расстоянии от источника не менее X. Это необходимо, чтобы включить в состав падающей волны все элементарные волны, испытавшие отражения от подощвы ЗМС (или от дневной поверхности) . На расстоянии меньшем 7 от источника происходит процесс формирования возбужденного сигнала,поэтому регистрацию колебаний необходимо вести вне этой зоны.

В водных бассейнах, где глубина воды не менее 9 +L, наблюдения по вертикали можно производить на кажд.ом ИВ. Там, где требуется бурение скважин, наблюдения на каждом ПВ прсизвоДить нецелесообразно. Диаметр существенной площадки отражения в приповерхностной части составляет 200-400 м, поэтому в качестве минимапьного расстояния между наблюдательньми скважи715

нами можно применять к 200-300 м (оптимальное расстояние подбирается экспериментальным опробованием), Для расчета фильтра сейсмических трасс, зарегистрированных на пунктах в окрестности 100-150 м от скважины, используются регистрации, выполненные в данной скважине.

Источник может быть одиночньп 1 или групповым, взрывным или невзрывиьв-. поверхностным или norp TKeHHbiM, Pei Hc рация колебаний как в приповерхностной части, так и по вертикали производится в течение временИ5 не менее чем двое прерывающего время рег истра цяи отр.лж( от целевого горизонта. Этим обеспечивается регистрация полных отражений падаю1цей волны от целевых т оризоптов. Падающая волна включает элементарные волны, отраженные от всех горизонтов (з том числе от самого глубокого), достигшие самых резких отражаюищх границ в приповерхностной части разреза, отразившиеся от них и направиБцшеся вниз.

Для получения информации о скоростях используют систему наблюдений МОПЧ Параметры МОГТ (количество сей смоприемников и их шаг в г руппе-, шаг группд вынос ПБ, кратность и т.д.) выбираются стандартным образом Трас сь на ПЗ слуткат для составления результирующих временных разрезов с на них отсутствует эффект схождения I од о г р а ф о в о т р а ж е н н ых в ол н ,

Результирующий временной разрез to используется для передачи и-конт- родя коррелядаи волн на фрагментах, разрезов скан-анализа для получения информации о скоростях волн фрагмент скан-анализа фильтр пот обратным фильтром, В результате получают набор временных фрат ментов скан- анализа, свободных от доь-шнирующих многократньк волн. Имея времена t и скорости распространения волн, по- лучаенны е способом сейсморазведки отраженными волнами, рассчитывают глубины залегания oтpaжaюIЩ x горизонтов в калздой точке всех профилей площади, на основе которых строят разрезы и карты, освещающие глубинное строение исследуемой территории.

Положитапьный эффект сейсморазведки достиг ается за счет того, что способ поставляет полную информацию (и ампли гу.удньй J i-; фазовый спектры) о

20

5

А098

распространяющейся в среду (падающей) волне для построения обратног о фильтра, что исключает необходимость предположений и догадок о характере фазового или амплитудного спектра сигнала, как это делается в известных способах, кроме того, в состав падающей волны вводится весь класс элеQ ментарных многократных волн, йспытав- иих хотя бы один акт отражения от подошвы ЗМС (или от дневной поверхности) 5 поэтому специальный обратный фильтр, свертываюп(ий указанную падаюг 1Цую вапну в единичный импульс, повышает соотношение сигнал-помеха не олько за счет подавления многократных ззолн, HOj главным образом, за счет трансформации энергии многократньк волн в энерт ию однократных, предлагаемый способ подавляет мнох ократ- ные волны и увеличивает отношение сИ1 нгщ-помеха в отличие от МОГ и МОГТ даже при отсутствии различий в эффективных, в кажз,тцихся скоростях и в частотном состава однократных и 1 ократных волн. Очищение разреза от многократнь х волн и одновременное сжатие сигнала приводят к повышению разрежающей способности, а увеличение отношения сигнал-помеха - к увеличению глубинности сейсморазведки. Кроме того, предлагаемый способ в отличие от МОГ и МОГТ для .временного разреза не требует .удалений ГГВ-ПП,, тем более таких больших, как в МОГ и МОГТ, поэтому разрешающая способность в предлат аемом способе увеличивается еще и за счет отсутствия эффекта схожд,ения годографов отраженных волн. Удвоенное время регистрации обеспечивает полноту использования энергии многократных волк ,для трансформации ее в энергию одно г кратных волн.

Специальным фильтром обрабатывают все записи, после чего записи на ПВ и по вертикали используют для составления временного разреза, а записи МОГТ - .для получения информации о ско- РОСТ.ЯХ, Имея времена и скорости волн, рассчитывают глубины залегания г ори- зонтов,

Положительный эффект выражается в сокращении количества поисковых и

- разведочных скважин, необходимых для исследования территорий на предмет наличия месторождения нефти и газа и j.TpyrHX полезных ископаемых, так как

30

15

0

50

1513409

повышение разрешенности и отношения сигнал-помеха на сейсмозаписях приводит к повышению достоверности глубинных построений.

Формула изобретения

гд

Способ сейсморазведки отраженными волнами, основанньй на возбуждении, регистрации колебаний в совокупности различно удаленных от пункта возбуждения точек, расположенных в приповерхностной части геологического разреза, а также во внутренних точках среды, последовательном перемещении пунктов возбуждения и регистрации вдоль профиля, фильтрации сейсмических записей, определении скорости волн по записям, зарегистрированньм на различных удалениях от пункта возбуждения, расчете глубин залегания отражаюш;их горизонтов по. временам t и скоростям волн, отличающий с я тем, что, с целью повышения эф- фективности сейсморазведки за счет улучшения отношения сигнал-помеха, дополнительно производят регистращ ю в течение времени, вдвое превьш1ающего время отражения от целевого горизон- та, в пункте возбуждения в приповерхностной части ив п точках по вертикали с шагом Лх в диапазоне глубин Н Н г Н,+ L,oT дневной поверхнос

если (Н.,.-)

«ct

Н 35 5МС

где Н

«змс. если (Hj,tt+) -

10 Н и Н-...- глубина источника и

IHf т МС

малых

мощность зоны скоростей ЗМС

со

ЧР f

пр

Vce.(Ii§ uifBl. . fe-fn

vcf.. fe

-L- +

ДХ

1,

если

т;; -

в случае, если -- 9,

цХ

ТО п

10;

,36-f

fflp ,f и f - соответственно преобладающая частота, нижняя и верхняя границы полосы частот колебаний;

Vep - средняя скорость в среде, регистрируют колебания в диапазоне частот f f 2fg-f, причем фильтрацию сейсмических колебаний производят деконволюционной функцией, обратной сумме записей вертикальной paccf- тановки с предварительно вычтенным из них фоном восходящих волн, полученной путем сложения записей по направлению падающих волн в окне от момента первого вступления волн до момента времени, после которого падающие волны становятся соизмеримыми с нерегулярным шумом, временной разрез tfl составляют из записей, полученных на пунктах возбуждения колебаний.