Способ сейсмических исследований Советский патент 1993 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к методам прикладной геофизики и может быть использовано в сейсморазведке полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение точности оценки дисперсии фазовой скорости поверхностных сейсмических волн за счет уменьшения влияния сопутствующих помех в виде высших мод в сравниваемых сигналах и снижения требований к точности установки точек приема сигналов.

Высшие моды, поступающие на датчики, преобразуются в осцилляции на соответствующих частотах отсечки. Из-за различия фазовых скоростей основной и высших мод в каждой из 10 точек суперпозиция указанных выше осцилляции происходит хаотически при регулярном сложении двух максимумов основной моды. Усреднение по 10 пространственно разнесенных точкам

приводит к оценке выигрыша в 10 раз, т.е. точность оценки дисперсии фазовой скорости повышается в 3 раза.

Кроме того, в предлагаемом способе снижено требование к точности установки точек приема в результате исключения условия размещения точек приема в интервале длины волны, имеющего принципиальное влияние на точность определения фазовой скорости V по способу-прототипу. Это обусловливает дополнительное повышение точности оценки дисперсии фазовой скорости поверхностных сейсмических волн,

На чертеже представлена блок-схема одного какала устройства, содержащего-не- сколько структурно идентичных каналов.

Устройство, реализующее способ, содержит электродинамический импульсный источник 1, сейсмоприемник 2, предвари-- тельный усилитель 3. Гильберт-преобразо(Л

С

-а

пни iiTI

XI

ватель 4, дифференцирующее звено 5, вычи- атель 6, балансированый усилитель 7, самописец 8,

Способ сейсмических исследований исперсии фазовой скорости осуществляют следующим образом.

С помощью сейсмоисточника 1 излучают сейсмический импульс симметричной формы, который в виде поверхностных воли распространяется в земной,среде, т.е. вдоль поверхности грунта, вызывает в п-эквиди- стантно установленных сейсмоприемниках 2 электрические сигналы. Расстояние ду сейсмоприемниками, измеренное вдоль линии, проходящей через сейсмоисточник 1 по одну от него сторону, определяют по формуле

АХ Л Тимп .

где Vi - минимальная фазовая скорость по- верхностиой сейсмической волны, тимп - длительность сейсмического импульса, измеренная на уровне 0,5 относительно его пикового значения, причем первы й сейсмоп- риемник 2 размещают в неволновой зоне сей- смоисточника 1. Поступающий с выхода каждого сейсмоприемника 2 электрический сигнал усиливают с помощью предварительного усилителя 3, причем уровень усиленного сигнала попадает в рабочий диапазон входных напряжений Гильберт-преобразователя 4. С помощью Гильберт-преобразователя 4 осуществляют следующие операции: разлагают поступивший на его вход сигнал в спектр; поворачивают каждую спектральную компоненту по фазе на 90° и делают обратное Фурье-преобразование от спектра к сигналу. Этот сигнал направляют на вход дифференцирующего звена 5, в котором производят операцию дифференцирования по времени. С его выхода последний поступает на один из входов вычитателя 6, На другой вход вычитателя подают сигнал, поступивший с выхода предусилителя 3 и прошедший через балансировочный усилитель 7, в котором производят компенсацию разницы в уровнях сигнала до и после прохождения блоков4 и5. В блоке 6 производят операцию вычитания преобразованного блоками 4 и 5 сигнала из исходного (с выхода усилителя 3), в результате чего получают сигнал, в осциллограмме которого возникают два резких максимума. Регистрируй высоту первого и второго максимума в каждом из п каналов с помощью n-канального регистратора 8 В первой точке () дисперсия волн не влияет на форму сигнала, поэтому оба максимума результирующего сигнала по высоте равны. В удаленных от источника точках (2 10) дисперсий, искажает форму сигналов, что приводит к расхождению высоты пиков, причем зависимость их высоты от номера точки регистрации определяется характером .дисперсии, т.е. величиной основных дисперсионных параметров: частотой перегиба дисперсионной кривой f0 и .относительным

перепадом скоростей Av/vo.

В зависимости от требуемой точности данных о дисперсии фазовой скорости на местности выбирают то или иное значение горизонтальной базы L, на которой предпо5 лагается размещение измерительных точек, содержащих п сейемоприемников. Измерения начинают с режима калибровки, когда все сейсмоприемники 2 размещают в пер- вой точке, удаленной на 0,3 Ах от источ0 ника. Коэффициент усиления усилителей 6 устанавливают таким, чтобы в первой точке обеспечивалось равенство по высоте обоих максимумов в осциллограмме результирующего сигнала в каждом канале на выходе

5 блоков 8. Затем сейсмоприемники 2 устанавливают в цепочку: 1-й на расстоянии 0,3 Ах, 2-й на расстоянии 1,ЗА х, 3-й 2,ЗАх и т.д. вдоль по линии, проходящей через источник. Коэффициент усиления уси0 лителей 3 подбирают из условия нормализации уровня сигналов на всех точках регистрации и необходимости его трехсиг- мального превышения над шумами, причем для компенсации спада уровня

5 сигналов на удаленных точках коэффициент усиления увеличивают с возрастанием номера точки. Из набора величин Uimax(xi) и U2max(xl) - первого и второго максимумов результирующего сигнала в каждой из п то0 чек регистрации с помощью метода наименьших квадратов с использованием связей, даваемых эмпирическими формулами, определяют основные дисперсионные параметры fo и Av/vo.

5 Предлагаемый способ сейсмических исследований имеет дополнительные технико-экономические преимущества: он не требует одновременности измерения фаз в разнесенных в пространстве точках и ис0 пользует более грубые характеристики сигнала при не худшем результате оценки; способ базируется на применении импульсного режима работы, более употребительного в инженерной сейсморазведке, чем

5

режим с непрерывным СВИП-сигналом; предлагаемый способ, используя импульсный- режим, дает возможность иметь экспресс-данные о среднем значении групповой скорости распространения поверхностных сейсмических волн, о примерном числе возбуждаемых источником высших мод на основе оценки количества импульсов, приходящих на удаленные от источника приемники. Следовательно, он более доступен и прост в части технической реализации.

Формула изобретения Способ сейсмических исследований, основанный на регистрации поверхностных волн в n-пространственно разнесенных точках земной поверхности, обработке сейсми- ческих записей, заключающейся о определении значения частоты перегиба дисперсионной кривой основной моды f0 и отношения разности максимального и минимального значении фазовой скорости A к скорости на частоте перегиба дисперсионной кривой фазовой скорости основной моды v0, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности оценки за счет уменьшения влияния помех, с помощью электродинамического импульсного .сейсмоисточника генерируютсейсмический импульс симметричной формы, регистрируют сейсмические сигналы в точках, расположенных на прямолинейном профиле на расстояний Д Х-друг от друга, с установкой ближайшей к сейсмоисточнику точки приема в его неволновой зоне, причем п выбирают в интервале , а расстояние ДХ определяют из неравенства ДХ Vi Гимп , где Гимп - длительность сейсмического импульса, измеренная на

уровне 0,5 относительно его пикового значения, в каждой точке приема последовательнопроизводятГильберт-преобразование принятых сигналов, дифференцирование преобразованных сигналов по времени и вычитание полученных сигналов из исходных принятых сигна- лов, а дисперсию фазовой скорости поверхностных сейсмических волн оценивают по усредненным значениям частоты перегиба fo и отношениям Д v/v0, определяемым из соотношений

0

де UlMaKC(X|)H и2маКс(Х)значенияпеРвого

и второго максимумов, отсчитываемых в направлении развертки на осциллограмме

результирующих после указанных преобразований сигналов в 1-й точке приема;

XL Xi - соответственно расстояние от электродинамического импульсного сейс- моисточника до первой и 1-й точек приема

сигналов, 2 i п.

1

Использование: прикладная геофизика, сейсморазведка верхней части разреза. Сущность изобретения: электродинамическим импульсным источником возбуждают колебания симметричной формы, упругие колебания регистрируют-в точках приема эквидистантно, расположенных вдоль линии профиля, сейсмические записи подвергают последовательно Гильберт-преобразованию, дифференцированию по времени и вычитанию из исходных до преобразования, и по величине максимумов преобразованных сигналов определяют из эмпирических соотношений значение частоты перегиба дисперсионной кривой фазовой скорости основной моды и величину отношения разницы максимальной и минимальной фазовой скорости основной моды к фазовой скорости на частоте перегиба дисперсион- ной кривой фазовой скорости основной моды. 1 ил.

у у 7 v у, j у - / ////;/

3