Способ сейсмической разведки Советский патент 1993 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к сейсмическим методам разведки с применением источников колебаний виброимпульсного типа и может быть использовано для разведки нефтяных, газовых и рудных месторождений, а также в инженерных сейсмических исследованиях.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности сейсморазведки за счет подавления корреляционных шумов, что позволяет повысить качество и производительность сейсмической разведки.

Указанная цель достигается тем, что по способу сейсмической разведки, включающему формирование импульсной последовательности из периода исходной последовательности, состоящей Из импульсов прямой и обратной полярности, возбуждения сейсмоисточника сформированной импульсной последовательностью в двух сеансах, регистрацию отраженных сейсмических волн и получение результирующих импульсных сейсмограмм, при этом в пер- . вом сеансе возбуждают сейсмоисточником

однополярные импульсы одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только положительным или отрицательным импульсам сформированной последовательности, а во втором сеансе - в моменты времени,-соответствующие только отрицательным или положительным импульсам последовательности, причем длительность периода исходной последовательности выбирают не менее длительности исследуемой части отклика срзды, дополнительно в периоде исходной последовательности делают пропуски возбуждения, при этом устанавливают число положительных импульсов в периоде равным (q2n+qn)/2, число отрицательных импульсов равным (q -qn)/2, число пропусков возбуждения равйым (q -1)/(q-1), где , - простое число, тип- натуральные числа, закон следования импульсов и пропусков исходной последовательности устанавливают путем генерирования псевдослучайной линейной рекуррентной после- доеательности чисел, преобразования натуральных чисел последовательности, в

(Л

С

00

о ел

N

положительные и отрицательные импульсы при соответствии их квадратичным вычетам и невычетам, при этом числа нуль преобразовывают а пропуски возбуждения, регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов с момента их начала на двух одинаковых временных интервалах, длительностью не менее суммы времени периода исходной последовательности и времени исследуемой части отклика среды, сеансы возбуждения сейсмоисточником импульсов разносят между с бой во времени не t- eaee длительности исследуемой части отклика среды, производят в каждом из сеансов временное сжатие сейсмических сигналов путем синхрониогг накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником кахдпго периода последовательности, длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени возбуждения

периода последовательности и исследуемого отклика среды, во втором сеансе синхронно накапливаемые сигналы предварительно инвертируют, осуществляют корреляцию периода опорного сигнала с синхронно накопленными сейсмическими сигналами или с сейсмическими сигналами, полученными в результате преобразования синхронно накопленных сигналов, при котором сейсмические .сигналы, зарегистрированные в начале первого и второго сеансов на временных интервалах,, равных длительности исследуемого отклика среды, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам синхронно накопленных откликов среды на возбуждение сейсмоисточником каждого из периодов последовательности в первом к втором сеансах, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником последних периодов последовательностей в первом и вт jpuM сеансах, дополнительно суммируют а прямой и инверсией поляр соответственно к сигналам накопления, регистрированным с момента начала каждого периода последовательности в рвом и втором сеансах.

На чертеже представлэны период исходной последоватепьносля 1, импульсные последовательно ти состоящие из одного периода, генериьу.ые сейсмоисточником в первом и втором с зансах, импульсная последователе ность 3. сформированная из двух периодов исходной последовательности, импульсные последовательности 4, состоящие из двух периодов, генерируемые сейсмоисточииксм в первом и втором сеай- сах, положительный единичный импульс 5 исходной последовательности, отрицательный единичный импульс б исходной последовательности; пропуск 7, импульсные последовательности 8 и 9, генерируемые се и с мои сточки ком в первых сеансах; импульсные последовательности 10 и 11, генерируемые сейсмоисточником во вторых- сеансах, временной интервал 12, на котором формируется период как исходной, так и генерируемой сейсмоисточником после0 довательности, временной интервал 13, на который разнесены первый и второй сеансы генерирования последовательностей, временной интервал 14 следования импульсов и пропусков в исходной последовательно5 сти; силовой импульс 15, возбуждаемый сейсмоисточником, и временной интервал 16, соответствующий длительности силового импульса сейсмоисточника.

Для реализации способа сейсмической

0 разведки используют общеизвестные технические средства.

Способ сейсмической разведки осуществляется следующим образом.

Производят одновременный запуск ге5 нераторов управляющих сигналов, установленных на сейсмоисточнике и системе регистрации сейсмических колебаний. Генератор управляющих сигналов задает программу работы сейсмоисточника. При

0 помощи генератора управляющих сигналов- формируют период исходной последовательности и на его основе образовывают импульсные последовательности, состоящие из целого числа периодов исходной по5 следовательности. В периоде исходной последовательности формируют импульсы положительной и отрицательной полярности и делают пропуски возбуждения. При этом число положительных импульсов в пе0 риоде задают равным (q2n+qn)/2, число отрицательных импульсов равным (q2n-qn)/2, число пропусков возбуждения равным (q2n-1)/(q-1), rfleq p , - простое число, тип- натуральные числа,

5 Закон следования импульсов и пропусков исходной последовательности устанавливают путем генерирования псевдослучайной линейной рекуррентной последовательности чисел, преобразования натуральных

0 чисел последовательности в положительные и отрицательные импульсы при соответствии их квадратичным вычетам и невычетам, при этом числа нуль преобразовывают в пропуски возбуждения . Для

5 генерирования псевдослучайной линейной рекуррентной последовательности чисел в конечном поле Галуа GF(q) находят неприводимый полином вида х3-ах2-Ьх-с 0, на основании которого для заданного q строят соответствующее ему рекуррентное уравнение

Sj-i+b Sj-2+c Sj-з, где Sj, Sj-k - вычисляемый и предшествующие во времени элементы. Для вычисления элементов последовательности задают значения ее начальных условий, например, , .

На основании данного рекуррентного уравнения генерируют линейную псевдослучайную рекуррентную последовательность чисел. Длительность временного интервала, на котором формируют период исходной последовательности, выбирают не менее длительности исследуемой части отклика среды. На основании полученного периода исходной последовательности формируют импульсную последовательность, используемую для управления сейсмоисточ- ником. Возбуждение сформированной им- пульсной последовательности производят в двух сеансах, которые разносят между собой на временной интервал не менее длительности исследуемой части отклика среды. В первом сеансе возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только положительным или отрицательным импульсам сформированной последовательности, а во втором сеансе - в моменты времени, соответствующие только отрицательным или положительным импульсам последовательности.

Регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов возбуждения с момента их начала на двух одинаковых временных интервалах длительностью не менее суммы времени периода исходной последовательности и времени исследуемой части отклика среды. В каждом из сеансов выполняют временное сжатие сейсмических сигналов путем синхронного накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником каждого периода последовательности, длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени возбуждения периода и исследуемого отклика среды, при этом во втором сеансе синхронно накапливаемые сигналы предварительно инвертируют. Для получения результирующих импульсных сейсмограмм осуществляют корреляцию периода опорного сигнала с синхронно накопленными сейсмическими сигналами. В качестве опорного сигнала используют период исходной последовательности.

Получение результирующих импульсных сейсмограмм можно осуществить путем корреляции периода опорного сигнала с сейсмическими сигналами, полученными в результате преобразования синхронно накопленных сигналов, при котором сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале первого и второго сеансов на временных интервалах, равных длительности

5 исследуемого отклика среды, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам синхронно накопленных откликов среды на возбуждение сейсмоисточником каждого из перио0 дов последовательности в первом и втором сеансах, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником последних периодов последовательностей D первом и втором сеансах,

5 дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности соответственно к сигналам накопления, зарегистрированным с момента начала каждого периода последовательности в первом и втором сеансах.

0 Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример Способ сейсмической разведки осуществляют, когда сформиро5 ванная импульсная последовательность 1 содержит один период исходной последовательности, состоящий из 13 импульсов и пропусков возбуждения, Производят одновременный запуск генераторов управляющих

0 сигналов, установленных на сейсмоисточни- ке и системе регистрации сейсмических колебаний. Генератор управляющих сигналов формирует период исходной последовательности 1, состоящий из 13 импульсов и

5 пропусков. Для этого при выбран неприводимый полином X +2Х+2, на основании которого строят рекуррентное уравнение Sj S|-2+Sj-3. Задавая начальные условия , в генераторе управляю0 щих сигналов формируется q-ичная псевдослучайная последовательность: 0010111 220121. Учитывая, что числа 1 в данной последовательности являются квадратичными вычетами, а числа 2 - квадратичными невы5 четами, сформированную последовательность преобразовывают в последовательность 1, состоящую из шести положительных импульсов 5, трех отрицательных импульсов 6 и четырех пропусков 7 возбуждения. Амплитуды импуль0 сов 5 и 6, а также интервалы 14 следования импульсов и пропусков в исходной последовательности 1 устанавливают одинаковыми, Сформированный период последовательности имеет следующую идеальную периодиче5 скую автокорреляционную функцию ... 9 О О О 0000009....

Длительность периода 12 исходной последовательности 1 выбирают не менее дли- тельное™ исследуемой части отклика среды 13 путем соответствующего задания интерала 14 следования импульсов и пропусков их количества в периоде последовательноти. Формируемую импульсную последоваельность образовывают из одного целого ериода исходной последовательности 1, а е генерирование сейсмоисточником однотороннего действия производят в двух се- нсах возбуждения 8 и 10 в виде последовательностей 2, разнесенных на временной интервал 13 не менее длительности исследуемой части отклика среды. В первом сеансе 8 возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы 15 одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только положительным импульсам в сформированной последовательности 1, а во втором сеансе 10 возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы 15 одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только отрицательным 6 импульсам в сформированной последовательности 1. Длительность 16 силового импульса 15, возбуждаемого сейсмоисточником в первом 8 и втором 10 сеансах, устанавливают исходя из необходимой энергии в единичном импульсе и его спектрального состава. Возбужденные сейсмические сигналы сейсмоисточником в первом 8 и втором 10 сеансах проходят через среду и регистрируются системой регистрации. При этом регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов с момента их начала на временном интервале, равном по длительности сумме временных интервалов 12 и 13, соответствующих длительности периода исходной последовательности и времени исследуемой части отклика среды.

Получение результирукщих импульсных сейсмограмм возможно выполнить по двум вариантам.

В первом варигмте для получения результирующих импульсных сейсмограмм производят накопление сейсмических сигна- лов, вызванных возбуждением сейсмоисточником импульсных последовательностей в первом и втором сеансах, Длительность накапливаемых сигналов равна сумме временных 12 и 13, соответствующих времени возбуждения периода последовательности и исследуемого отклика среды. Зарегистрированные сейсмические сигналы во время второго сеанса возбуждения синхронно накапливают инвертированными. При этом сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале первого и второго сеансов на временных интервалах, каждый из которых равен длительности временного интервала 13 исследуемой части отклика среды, дополнительно суммируют соответственно в прямой

и инверсной полярности к сейсмическим сигналам откликов среды на возбуждение сейсмоисточником последовательностей 2 в первом и втором сеансах, т.е. к сигналам.

зарегистрированным с момента окончания возбуждения каждой из последовательностей 2 и находящимся на временном интервале 13, равном длительности исследуемой части отклика среды, а сейсмические сигналы

0 откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником последовательностей 2 в первом и втором сеансах, то есть сигналы, зарегистрированные с момента окончания последовательностей 2 на временном интер5 вале 13, равном длительности исследуемой части отклика среды, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности соответственно к сигналам накопления, зарегистрированным с момента начала по0 следовательностей 2 в первом и втором сеан- сах, Полученные в результате такой обработки сейсмические сигналы коррелируют с периодом опорного сигнала, представляющим исходную последовательность 1.

5 Во втором варианте для получения результирующих импульсных сейсмограмм производят регистрацию сейсмических сигналов на временном интервале длительностью не менее времени возбуждения

0 периода последовательности и исследуемо-- го отклика среды в первом и втором сеансах. Зарегистрированные сейсмические сигналы во время второго сеанса возбуждения синхронно накапливают инвертированны5 ми к сейсмическим сигналам, зарегистрированным во время первого сеанса. Накопленные сейсмические сигналы после двух сеансов возбуждения коррелируют с периодом опорного сигнала, представляю0 щим импульсную последовательность 1, а сигналы корреляционного преобразования, выделенные на трех временных интервалах, длительность каждого из которых paeffa периоду возбуждаемого сигнала, синхронно

5 накапливают на временном интервале, длительностью не менее исследуемого отклика среды.

Выделенные по первому и второму вариантам примера сейсмические сигналы

0 будут неосложнены корреляционными шумами и содержат полную энергию принятых сигналов,

П р и м е р 2. Способ сейсмической разведки осуществляют, когда сформиро5 ванная импульсная последовательность 3 содержит два периода исходной последова- тель.ности 1. Период исходной последовательности состоит из 13 импульсов и пропусков возбуждения. Производят одновременный запуск генераторов управляющих

сигналов, установленных на сейсмоисточ- нике и системе регистрации сейсмических колебаний. Генератор управляющих сигналов, аналогично описанному в первом примере, формирует период исходной последовательности 1 и генерирует импульсную последовательность 3, состоящую из двух целых периодов исходной последовательности.

Возбуждение сейсмоисточником одностороннего действия сформированной импульсной последовательности 3 производят в двух сеансах 9 и 11 в виде последовательностей 4, разнесенных на временной интервал 13 не менее длительности исследуемой. части отклика среды. В первом сеансе 9 возбуждают сейсмоисточником однополяр- ные импульсы 15 одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только положительным импульсам 5 в сформированной последовательности 3, а во втором сеансе 11 возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы 15 одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствую. щие только отрицательным импульсам 6 в сформированной последовательности 3. Длительность 16 силового импульса 15, возбуждаемого сейсмоисточником в первом и втором сеансах 9,11, устанавливают исходя из необходимой энергии в единичном импульсе и его спектрального состава. Возбужденные сейсмические сигналы сейсмоисточником в первом и втором сеансах 9,11 проходят через среду и регистрируются системой регистрации. При этом регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов 9, 11 с момента их начала на двух одинаковых временных интервалах, равных двум периодам 12 сформированной последовательности и времени 13 исследуемой части отклика среды. Получение результирующих импульсных сейсмограмм возможно выполнить по двум вариантам.

В первом варианте для получения результирующих импульсных сейсмограмм производят в первом и втором сеансах 9,11 временное сжатие сейсмических сигналов путем накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником каждого периода последовательности. Длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени возбуждения периода последовательности и исследуемого отклика среды, Зарегистрированные сейсмические сигналы во время второго сеанса накапливают инвертированными. При этом сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале первого и

второго сеансов на временных интервалах,

равных длительности исследуемого отклика среды, дополнительно суммируют соответственно в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам синхронно нэкоп- 5 ленных откликов среды на возбуждение сей- смоисточником каждого из периодов последовательности в первом и втором сеансах, т.е. суммирование указанных сигналов осуществляют к сигналам накопления.

0 находящимся в конце интервала накопления на временном интервале, равном длительности исследуемого отклика среды, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником

5 последних периодов последовательностей 4 в первом и втором сеансах, т.е. сигналы, находящиеся на временном интервале 13, равном длительности исследуемого отклика среды, и начинающихся с момента оконча0 ния возбуждения последовательностей 4, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности соответственно к сигналам накопления, зарегистрированным с момента начала каждого периода последо5 вательности в первом и втором сеансах, при этом полученные в результате такого преобразования сейсмические сигналы коррелируют с периодом опорного сигнала, представляющим период исходной после0 довательности 1.

Во втором варианте для получения результирующих импульсных сейсмограмм производят в каждом из сеансов 9 и 11 временное сжатие сейсмических сигналов пу5 тем синхронного накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником каждого периода последовательности. Длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени

0 возбуждения периода 12 последовательности, и исследуемого 13 отклика среды. Зарегистрированные сейсмические сигналы во время второго сеанса синхронно накапливают инвертированными, накопленные сей5 смические сигналы после двух сеансов коррелируют с периодом опорного сигнала. представляющим исходную последовательность 1, а сигналы корреляционного преобразования, выделенные на трех временных

0 интервалах, длительность каждого из которых равна периоду возбуждаемого сигнала, синхронно накапливают на временном интервале длительностью не менее исследуемого отклика среды.

5

Формула изобретения

Способ сейсмической разведки, основанный на формировании импульсной последовательности из периода исходной

последовательности, состоящей из импульсов прямой и обратной полярности, возбуждении сейсмоисточника сформированной импульсной последовательностью в двух сеансах, регистрации отраженных сейсмических волн и получении результирующих импульсных сейсмограмм, при этом в первом сеансе возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только положительным или отрицательным импульсам сформированной последовательности, а во втором сеансе - в моменты времени, соответствующие только отрицательным или положительным импульсам сформированной последовательности, причем длительность периода исходной последовательности выбирают не менее дли- тельности исследуемой части отклика среды, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности г сейсморазведки за счет подавления корреляционных шумов, в периоде исходной последовательности дополнительно делают пропуски возбуждения, при этом устанавливают число положительных импульсов в периоде (q2n+qn)/2, число отрицательных импульсов (g2n-qn)/2. число пропусков возбуждения (q -1)/(q-1), где , - простое число, тип- натуральные числа, з.акон следования импульсов и пропусков исходной последовательности устанавливают путем генерирования псевдослучайной линейной рекуррентной последовательности чисел, преобразования натуральных чисел последовательности в положительные и отрицательные импульсы при соответствии их.квадратичным вычетам и невычетам, при этом числа нуль преобразовывают в пропуски возбуждения/регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов с момента их

начала на двух одинаковых временных интервалах длительностью не менее суммы времени периода исходной последовательности и-времени исследуемой части отклика

среды, сеансы возбуждения сеймоисточни- ком импульсов разносят между собой во времени не менее длительности исследуемой части отклика среды, производят в каждом Из сеансов временное сжатие сейсмических сигналов путем синхронного накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником каждого периода последовательности, длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени

возбуждения периода последовательности и исследуемого отклика среды, во втором сеансе синхронно накапливаемые сигналы предварительно инвертируют, осуществляют корреляцию периода опорного сигнала с синхронно накопленными сейсмическими сигналами или с сейсмическими сигналами, полученными в результате преобразования синхронно накопленных сигналов, при котором сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале Первого и второго сеансов на временных интервалах, равных длительности исследуемого отклика среды, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам синхронно накопленных откликов среды на воз-. буждение сейсмоисточником каждого из периодов последовательности в первом и втором сеансах, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением

сейсмоисточником последних периодов последовательностей в первом и втором сеансах, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности соответственно с сигналами накопления, зарегистрированными с момента начала каждого периода последовательности в первом и втором сеансах.

Использование: сейсморазведка с источниками виброимпульсного типа, разведка нефтегазовых и рудных месторождений, инженерные исследования. Сущность изобретения: генерирование кодоимпульсной последовательности с определенным числом положительных и отрицательных возбуждений, а также пропусков, закон следования и число которых подобраны таким образом, что функция автокорреляции кодовой последовательности характеризуется наибольшей разрешенностью и низким уровнем корреляционных шумов. 1 ил.