Способ регистрации сейсмической информации Советский патент 1992 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к технике сейсмического метода разведки и может быть использовано в конструкциях цифровых сейсмических станций, а также, для организации хранения сейсмической; информации с экономным расходованием ; объема памяти носителей информации.

Известен способ, согласно которому уплотнение сейсмической информации . достигается регистрацией мгновенных значений аналогового сигнала при равенстве нулю его первой производной, а также мгновенных значений сигналов, соответствующих производным аналогового сигнала порядка п .при равенстве нулю его производных порядка п+1,

где Кроме того, дополни- .

тельно регистрируют-мгновенные значе- ния аналогового сигнала и всех его производных от первого до (n-l)-ro порядка при равенстве нулю производных аналогового сигнала порядка п+1, где ,2,3, а также регистрируют значения аналогового сигнала при равенстве нулю его производных порядка n+ If где п-1,2,3.

Недостатками способа являются искажения сейсмической записи, связанс&

4

сл

со

ные с ограничением бесконечного числа членов ряда, через который может быть точно представлена аналоговая сейсмическая запись, конечным числом, значительно меньшим, чем число отсчетов записи при ее дискретизации через интервал дискретизации Дс, и некорректностью операции. аз-ятия производной функции, известной приближенно (сейс- Q мическая запись при наличии помех), вследствие чего результатом дифференцирования является регулязированное, т.е. всегда только приближенное, решение .5

Известен спос рб, согласно которому формируют последовательность сигналов, соответствующих случайным числам, распределенным независимо и равновероятно на временном отрезке, ограни- 20 ценном слева величиной интервала корреляции сейсмограмм от разных пунктов возбуждения., а справа - половиной

25

30

40

длительности сейсмограммы от одного пункта возбуждения, запускают.источники, используя группы из Р сигналов последовательности в качестве задержек запуска источников в Р пунктах возбуждения на каждом из профилен, причем регистрация колебаний от всех Р пунктов каждого профиля возбуждения производится непрерывно (одновременно), а моменты за-пуска источников запоминаются и используются при обработке..35

Недостатком способа является существенное (по крайней мере, в корень из числа накапливаемых сейсмограмм) уменьшение отношений сигнал/помеха по всем типам волн - помех.

Наиболее близким к предлагаемому является способ уплотнения сейсмических данных, предусматривающий индивидуальное стробирование каждой сейсмической трассы, обработку задан- Д5 ного числа выборок для получения прогностической выборки, квантование разности между последующей выборкой и предсказанным значением данной выборки .

Недостатком известного способа является снижение и даже полная потеря его эффективности при нерегулярном характере сейсмической записи, , Целью изобретения является повышение эффективности способа за.счет уменьшения необходимого объема памяти носителя сейсмической информации в 4 раза при сохранении информации

1716459.

в диапазоне временных частот от О до 1/(4Дс) и в диапазоне пространственных частот от 0 до 1/4UX, где &с - интервал дискретизации записи во времени; ДХ - расстояние между пунктами наблюдения в системе наблюдения .

, Поставленная цель достигается группированием сейсмоприемников в каждой точке наблюдения с величиной базы группы не большей 2ДХ, фильтрацией аналогового сигнала, подавляющей энергию частот выше 1/(4Дс), преобразованием аналогового сигнала в цифровой вид, уплотнением информации посредством применения двумерного прямого преобразования Фурье, устранения части диапазона двумерного комплекс ного спектра, заключенного между временными частотами 1/(4&t) и 3/(4Дс), а также пространственными частотами 1/(4iX) и 3/(4ДХ) и использования обратного преобразования Фурье в диапазоне частот от 0 до 1/(4Дс) и от О до 1/(4&Х), после чего уплотненная информация записывается на носитель. Для реализации способа необходимо выполнить следующую последовательность операций.

1.Размеры базы ДХ g- групп приемников в каждой точке наблюдения выбирают соответствующими диапазону &Xg Ј2ДХ. В зависимости от расчлененности и наклона рельефа в точке наблюдения размеры группы и весовые множители для каждого сейсмоприемника группы рассчитывают таким образом чтобы.максимально ослабить энергию пространственных частотных составляющих выше 1/(2ДХ) (реализация функции фильтра антизеркальных частот) и минимально изменить составляющие диапазона спектра от 0 до 1/(4ДХ).

2.TJ аналоговом тракте сейсморе- гистрирующей системы используют фильтр антизеркальных частот во временной области (частота среза такого фильтра обычно равна -1 /(4Дс) .

3.После преобразования аналог- цифра используют уплотнитель информации, .содержащий прямой преобразователь Фурье, уплотнитель комплексного спектра, устраняющий часть диапазона двумерного комплексного спектра, заключенного между временными частотами 1/(4Дс) и 3/(4Дс) и пространственными частотат 1/(4&Х) и 3/(4ЛХ), и обратный преобразователь Лурье.

50

55

Процесс уплотнения сопровождается процедурой подавления явлений Гиббса . в окрестности частот 1((4Ас) и 1/(4iX) . с помощью аподизации. 5

4. Запись уплотненной сейсмограм- мы на носитель информации. .

Вместо пунктов 3 и 4 возможно также выполнение следующей последовательности операций, приводящих к томуЮ же результату, но с большими затратами времени..

1« Производится двумерное прямое Фурье-преобразование и обнуляется часть комплексного спектра, заключен-15 ная между гармоническими составляющими 1/(44с) и 1/(2&t), а также 1/(4&Х) и 1/(24Х). ,

2. С помощью обратного двумерного . преобразования Лурье возвращаются к 20 пространственно-временному виду сейс- . мограммы (разреза), из которой хранению подлежат только нечетные номера , трасс (1,3,5...) и нечетные номера отсчетов.

Первая процедура обеспечивает подавление энергии той части диапазона частот,-которая приводит к появлению низкочастотных зеркальных частот при хранении информации с дискретностью 2i.t и 2ДХ; Вторая процедура обеспечивает полное сохранение .всей полезной части первоначальной информации, но..

25

30

в объеме памяти, в 4 раза меньшем обычного. При этом максимально допус тимая погрешность кодирования информации, равная 3 дБ, достигается для гармоник, равных 1/(8&t) и 1/(8ДХ),-/ При восстановлении информации посредством добавления к комплексному спектру пустого множества (нулей) прогрешностью в 3 дБ будут характеризоваться частотные составляющие, равные 1/(4&t) и 1/(4&Х), т.е. хранение информации в уплотненном виде не сопровождается никакими потерями полезной ее части в диапазоне частот от 0 до 1/(4&с) и от 0 до 1/Ч4ДХ).

В общем случае разуплотнение ин- . формации может быть произведено в.любое число раз, например п Ь0 - по / временной координате и т,0 - по про- етранс/гвенной. В этом случае разу- плотненная сейсмограмма будет состоять из (nH-l)N трасс, где -N - число трасс уплотненной сейсмограммы, с .; расстоянием 2Д.Х/ (т+1) между трассами и числом отсчетов на каждой трассе,

. . 5

5

0 .

459

равным (п+1)К, где К - число отсчетов на уплотненной трассе, с расстоянием между отсчетами, равным 2&t/(n+1). I Дня-этого в комплексный спектр помещают пК комплексных нулей между гармоникой 1/(4u.t) и следующей за ней и mN комплексных нулей между пространственной гармоникой .1/(4ДХ) и следующей за ней.

Для фильтрации уплотненной (разуплотненной) сейсмической записи расчитывается оператор фильтра с интервалами дискретности 2&t/(n+1) и 2&Х/(т+1) соответственно и с верхними граничными частотами по пропусканию, не превышающими 1/(4&t) и 1/(4ЛХ). При свертке оператора с сейсмограммой, содержащей (m+1)N к(п-М)К отсчетов, количество операций типа умножение - сложение для случая уменьшается по сравнению с неуплотненной информацией в Г 24-г(т-и)раз а для случая увеличивается в 22(ггнпМраз,

5

I

Данный способ уплотнения информации может быть использован для повышения точности корреляции осей син- фазносги. Для этого на этапе обработ- ки производят двумерное прямое Фурье- преобразование уплотненной сейсмической информации, в комплексный спектр помещают пК () комплексных нулей между гармоникой 1/() и следующих за ней где К - число отсчетов на уплотненной трассе, а также mN ()- комплексных нулей между пространственной гармоникой 1/(4ДХ) и следующей за ней, где N - число трасс в зарегистрированной сейсмограмме, после чего с помощью обратного двумерного преобразования Фурье получают сейсмо- грамку, состоящую из (m+1)N трасс с расстоянием 2&Х/(т-И) между/ними, числом дискретов на каждой трассе, равным (п-Н) К, и расстоянием между дискретами, равным 2&t/n+1).

Для обеспечения фильтрации уплотненной (разуплотненной) сейсмической записи производят расчет оператора фильтра с интервалами дискретности

2&с/(п+1) и 2ДХ/(тп-И), , .mfeO, с верхними граничными частотами по

пропусканию, не пр.евьппающими 1/(4ut) и 1/(4йХ) соответственно, и сворачивают ого с сейсмограммой, содержащей (m+1)N(m+1)K отсчетов, при этом количество операций типа умножение -

сложение для случая уменьшается по сравнению с неуплотненной информацией в 2 раз, а для случая 22(n +rib4-e

увеличивается в

траз.

Формула изобретения ,

Способ регистрации сейсмической информации, включающий группирование «Q сейсмоприемников, находящихся внутри базы приема на расстоянии Д X друг от . друга, фильтрацию в аналоговом тракте сейсморегистрирующей системы, подавляющую энергию частот выше 1/(44с), где Д€ - интервал дискретизации записи по времени, преобразование аналог -. цифра и запись данных на носителе информации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффектив- Q

ности способа путем уменьшения необходимого объема памяти носителя в 4 раза при сохранении информации в диапазоне временных частот от 0 до 1/(4&с) и в диапазоне пространственных частот от 0 до 1/(4ДХ), величину базы группы приемников ДХ г выбирают не большей 2К АХ, после преобразования аналог - цифра производят уплотнение информации применением двумерного прямого преобразования Фурье и устранения части диапазона двумерного комплексного спектра, заключенного между временными частотами 1/(4Д.с) и 3/(4Дс) и пространственными частотами 1/(4ДХ) и 3/(4iX), после чего используют обратное преобразование Фурье в диапазоне частот от 0 до 1 / C 4ut) и от 0 до 1Я4&Х).

Изобретение относится к технике сейсмического метода разведки и может. быть использовано в конструкциях цифровых сейсмических станций, а также ; для организации хранений сейсмической информации с экономным расходованием объема памяти носителя информации. Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет уменьшения необходимого объема памяти носителя сейсмической информации в 4 раза при сохранении информации в диапазоне временных частот от 0 до 1/(4&с) и в диапазоне пространственных частот от 0 до 1/(4ЬД), где &с - . интервал дискретизации записи во времени; йХ - расстояние между пунктами наблюдений в системе наблюдения. Способ включает в себя двумерное преобразование Фурье-записи, дискретизиро- ванной по временной и пространственной координатам, устранение части диапазона двумерного комплексного. е спектра с помощью цифровой фильтрации и обратное преобразование Фурье фильтрованного спектря. § (Я

Редактор А.Лежнина

Составитель С.Колесов

Техред д. Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 610

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д; 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное