Способ вибрационной сейсморазведки Советский патент 1991 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к геофизической разведке и может быть использовано для поисков и разведки нефтяных, газовых и рудных месторождений вибросейсмическим способом, а также при вибрационном просвечивании Земли.

Цель изобретения - повышение производительности труда и увеличение разрешающей способности,

Способ осуществляют следующим образом.

Задается априорно функция частотной развертки и функция амплитудной модуляции. Функции частотной развертки при постоянной амплитуде соответствует спектр корреляционного импульса I N(co) I или I Ni(f) I2. Амплитудная модуляция задается функцией А(о) или Ai(t).

Вибратор с заданным таким образом режимом работы возбуждает колебания, которые регистрируются, подвергаются корреляционной обработке, в результате чего

Os

4 О

Ю

ю

получают корреляционный импульс на кор- релог рамме K(t),

По двум выбранным коррелограммам вычисляют функцию автокорреляции (ФАК) и взаимной корреляции (ФВ К) и далее определяют соотношение сигнал - помеха и его величину используют при выборе параметров свип-сигнала.

Спектр ФАК линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала приближенно имеет вид прямоугольника, высота которого равна квадрату амплитуды свип-сигнала, деленной на скорость частотной развертки f (t)df(t)/dt, где f(t) - функция (закон) частотной развертки.

Спектр зарегистрированной коррелог- раммы вследствие различного затухания разночастотных составляющих вибросейсмического сигнала отличен от прямоугольника.

Наибольшая разрешенность коэффициентов отражения на коррелограмме будет в том случае, когда спектр корреляционного импульса, с достаточной степенью точности определяющийся по ФАК коррелограммы, будет прямоугольным, т.е. наиболее широ- кимг в данной полосе частот и выровненным, при условии, что сигнал превышает помеху в заданное число раз. Спектр корреляционного импульса можно выровнить (в исходной полосе частот ) с помощью обратной фильтрации, причем в идеале должен получиться прямоугольный спектр. Но прямоугольный спектр - и у исходного корреляционного импульса (ФАК свип-сигнала), так что этот обратный фильтр является одновременно фильтром сжатия, выбеливающим спектр в заданной полосе частот, и формирующим фильтром.

Фильтр сжатия - Hc(ftJ ) (в частотной области) компенсирует изменение формы спектра корреляционного импульса, имеющего первоначально прямоугольный спектр, и приводит его практически к исходному виду. Это выравнивание, осуществляемое при обработке, можно сделать и другим путем, послав в среду такой свип- сигнал, который в результате распространения в среде, регистрации и т.д. дает в итоге корреляционный импульс с прямоугольным спектром. Поскольку Нс( G)) выравнивает спектр корреляционного импульса, то посылаемый в среду вибрационный сигнал должен иметь спектр, равный

VlHc(o)t . Очевидно

Нс(«) V|OAKK(t)| /( ФАК K(t) +R2), (1)

где ФАК K(t) - спектр ФАК зарегистрированной коррелограммы K(t);

R - регуляризирующий член, определяемый известным способом с учетом соотно- шения сигнал - помеха, оцениваемого по функции взаимной корреляции двух трасс.

Таким образом, задача получения коррелограммы с наибольшей разрешенно- стью в заданной полосе частот сводится к формированию свип-сигнала с такой функцией частотной развертки, чтобы этот свип- сигнал имел спектр, равный заданному

15

У|НсИ.

Решение задач определения режима работы вибратора по заданному спектру известно, причем

IS (бо)

2 гг А (о)) 2 STiT

(2)

где iS(ftji) I - спектр корреляционного им- пульса;

А(СУ)- амплитудная модуляция сигнала; ft(t) - скорость частотной развертки сигнала, спектр которого S(tw);

ш (t)2 л f (t), причем для ЛЧМ-сигнала f (t)const(f макИмин)/Т и A(w )const C.

В рассматриваемом случае желаемым, заданным спектром должен быть спектр обратного фильтра сжатия Hc(w).

Поэтому по коррелограмме с помощью формулы (1) вычисляют обратный фильтр Нс(о)(илиНс(т)).

Подставляя Нс(со) в левую часть формулы (2) вместо IS(o) I2, найдем функцию частотной развертки f(t) (U (t)/2 л искомого вибрационного сигнала. Для этого задаем из априорных соображений А(со) (например, А( w)C) и интегрируем (2), имея в виду, что для монотонной функции f(t) существует ей обратная t(f), так что f (tH/tr(f):

( lHic(f)ldt. О)

где fMHH - начальная частота развертки;

Hic(f)- функция Hc(w) в масштабе частот f.

Частотная развертка f(t) находится обращением функции t(f), изменяющейся в пределах 0-Т при изменении f в .пределах

fmihrfMaKC.

Вибрационный сигнал с частотной разверткой f(t) и амплитудой С, возбужденный вибратором и т.д., дает в итоге на коррелограмме корреляционный импульс с выровненным спектром. С ним и проводится

вторая производственная серия вибрационных воздействий.

Если в первой серии возбуждать нелинейно-частотно-модулированный сигнал, тогда фильтр Не (м), вычисленный согласно (1) по результатам посылки такого НЧМ-сиг- нала, будет компенсировать одновременно искажающее действие среды и невыровнен- ность спектра первоначального вибрационного сигнала. Последнее делать не следует из соображений целесообразности, если далее вычислять f(t) по (3). При использовании в первой серии воздействий НЧМ-сигнала по (1) вычисляют Нс( а)). Если lN(ft) |2 - спектр корреляционного импульса этого НЧМ-сигналз, то получают НС(ГУ) Ы )l I М(ю)Г (4)

Это равенство следует из того, что в спектральной области обратный фильтр есть обратная величина спектра:

Hc(w ) - обратная величина частотной характеристики среды;

Нс (со) обратная величина произведения частотной характеристики среды и спектра корреляционного импульса, кото- рый равен в данном случае функции автокорреляциивибросейсмическогоНЧМ-сигнала |М(о) |2.

Амплитуда сигнала берется постоянной, т.е. A(w )C. Очевидно, задавая из ка- ких-то априорных соображений А( о)) в первой серии и сохраняя А( w) во второй серии воздействий, а также подставляя (4) в (3), получают

t(f) H4 . {5)

4 fMMHA2, (f)

u

где Ai(f) - аналог А( ш) в масштабе частот f; Ni(f) - соответствует N(w), Hic (f)-Hc ((О).

Управление частотной разверткой и амплитудной модуляцией возможно на вибраторах, оснащенных специальными блоками управления.

Для вибраторов, отрабатывающих только ЛЧМ-сигналы, обратный фильтр аппроксимируется ступенчатой ломаной, что соответствует нескольким (по числу ступенек) комбинируемым свип-сигнэлам.

Эффективность .предлагаемого способа связана с повышением разрешающей способности за счет расширения спектра возбуждаемых вибрационных колебаний.

Формула изобретения

1.Способ вибрационной сейсморазведки, основанный на возбуждении серии виб- рационных воздействий с априорно заданным законом изменения частоты и амплитуды, регистрации, накоплении и корре- ляционной обработке сейсмических колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и увеличения разрешающей способности, в последующих вибрационных воздействиях используют закон частотной развертки, равный обратной зависимости по отношению к выражению

t( (f)fdt, V ГнинA2, (f)

где Ni(f) - спектр априорно заданного воздействия;

Ai(f)- функция амплитудной модуляции априорно заданного воздействия;

Н1С (f) спектр обратного фильтра сжатия для полученной коррелограммы;

Тмин - минимальное значение частоты f частотного диапазона возбуждаемых колебаний.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что возбуждение производят линейно- частотно-модулированными сигналами со стыкующимися частотными диапазонами, причем подынтегральную функцию аппроксимируют ступенчатой ломаной, каждая ступень которой соответствует одному сигналу.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что возбуждение производят нелинейно-частотно-модулированными сигналами со стыкующимися диапазонами, причем подынтегральную функцию аппроксимируют стыкующимися кусками кривой.

Изобретение относится к геофизической разведке и может быть использовано для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых вибросейсмическим способом, а также при вибрационном просвечивании Земли. Цель изобретения - повышение производительности труда и увеличение разрешающей способности вибросейсморазведки. Способ основан на возбуждении одного или нескольких нелинейно частотно-модулированных или несколь- ких линейно-частотно-модулированных вибросейсмических сигналов со специальным образом заданными параметрами регистрации и корреляционной обработки виброграмм. Функции частотной развертки одного или нескольких комбинируемых сигналов определяются на основе предварительнойпосылкизаданного частотно-модулированного сигнала, регистрации виброграмм и вычислений по предложенной зависимости. Это позволяет при вибрационных воздействиях с полученной таким образом функцией частотной развертки получить сейсмическую запись оптимальной разрешенности и избавиться от перебора параметров вибрационных сигналов при опытных работах. 2 з.п. ф-лы. Ј