СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ Советский патент 1971 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к спосогбам сейсморазведки, при которых применяются колебания линейно изменяющейся частоты.

Известен способ вибрационной сейсморазведки, основанный на возбуждении сейсмических сигналов заданной формы, который состоит в суммировании колебаний, частоты, фазы и амплитуды которых обеспечивают разложение в ряд Фурье импульса заданной формы.

Вибратор, установленный на грунте, возбуждает за один .цикл сигнал заданной продолжительности, одной частоты и постоянной амплитуды. От цикла к циклу частота вибратора увеличивается на 1 гц. При каждом цикле возбужденные в грунте сигналы принимаются сейсмоприемником, установленным непосредственно у вибратора, и сейсмоприемником, расположенным в отдалении.

Принятые от сейсмоприемников сигналы регистрируются на магнитной ленте раздельно. Количество циклов определяется диапазоном частот, выбранным для изучения сейсмического разреза. Так, например, для полосы частот от 20 до 80 гц необходимо провести 60 циклов.

Сигналы, зарегистрированные от сейсмоприемника, расположенного у вибратора, суммируются от всех циклов. Перед суммированием для получения острого суммарного импульса амплитуды и фазы сигналов каждого

цикла подбираются опытным путем. Затем i с теми же регулировками фаз и амплитуд с |ммируются сигналы, принятые отдаленным сбйсмоприемником.

Полученная таким образом суммарная |апись имеет вид, сходный с сейсмической $аписью, получаемой при взрывных способах сейсморазведки.

Существенным недостатком описанного ci oсоба является принципиальная невозможность сжатия динамического диапазона сейсмических сигналов по их предварительной запиЬи. Динамический диапазон промежуточных peij-nстраторов, применяемых для предварителы ой

записи, как правило, не превышает 50 дб, время как динамический диапазон сейсмиЦеских сигналов на времени 5 сек составляет 100-120 дб. Это существенно ограничивает глубину исследований.

Другой недостаток известного способа состоит в необходимости подбора фаз и амп итуд сигналов суммируемых циклов, что усло/княет процесс получения результирующей и делает его трудоемким.

Целью изобретения является упрощение процесса и сокращение времени обработки сигналов с одновременным увеличением глубиры исследований сейсмического разреза. Цель достигается за счет суммирования Ьтполнения дополнительных операций, обеспечивающих сжатие динамического диапазона амплитуд сейсмических сигналов.

На фиг. 1 показана схема, поясняющая суммирование отрезков колебания линейно изменяющейся частоты; на фиг. 2 - график изменения частоты .си гналов сейСмоприеМНика; да фиг. 3 - развертка суммарного импульса по образующей; на ф.иг. 4 - 1блок-.схема для осуществления предложенного способа.

Вибратор /, установленный на грунте, возбуждает iB .последнем упругие колебания, частота которых изменяется во времени по линейному закону:

w(,t)(1)

где2а- «2-ь)|

Гв

- скорость изменения частоты;

СО и (02-граничные частоты диапазона возбуждаемых колебаний;

Гв - время развертки частоты от coi до со2

|Сигнал сейСмодриемНИка 2, установленного у вибратора,

{/в ()t/BCOs(a 2+ajZ),(2)

и сигнал ;ей€моприемника 3, установл-енного в отдалении,

«7()1к УК (-K. ) -bu)i(), (3 (где UB - амплитуда колебаний на выходе) сейсмоприемника 2; UK -амплитуда к-той отраженной (преломленной) волны на выходе сейсмоприемника 3, t -время пробега к-той волны от вибратора до отражающей (преломляющей) геологической границы и от нее - до сейсмоприемника 5), усиленные сейсмическим-и усилителями 4, поступают на раздельные входы суммирующего регистратора 5.

Суммирование сигналов производится следующим образом.

Сигнал сейсмоприемника 2, частота которого изменяется по линейному закону -см. уравнение (-I), записывается регистратором 5 в виде отрезков равной длительности таким образом, что начало калсдого последующего отрезка совмещено с началом предыдущего. Эта операция может быть осуществлена с помощью магнитного регистратора барабанного типа. Время полного О:борота барабана равно длительности суммируемых отрезков. Суммирование отрезков может производиться как в процессе их записи путем накопления, так и по окончании вибратора при одновременном считывании всех отрезков с помощью магнитной головки.

Получаемая суммарная запись контролируется в процессе вибратора воспроизводящей магнитной головкой, установленной рядом с записывающей.

На фиг. 2 показаны: график изменения частоты сигнала сейсмоприемника 2, время развертки которой Г в разбито на N участков равной длительности Т, график изменения частоты к-той составляющей сигнала - см. выражение (3) и график изменения частоты суммируемых отрезков этих сигналов.

са должно удовлетворяться условие:

А СТ

-;- И/iT-целые чи:сла,(4)

Т - длительность отрезков; Af-изменение

частоты вибратора за время Т; f.-- -на2я

чальная частота диапазона возбуждаемых колебаний.

На фиг. 3 показана развертка по образующей импульса, полученного в результате суммирования отрезков сигнала сейсмоприемника 2 пр.и выполнении условия (4) на суммирующем регистраторе барабанного типа.

Максимумы огибающей импульса V(t) находятся в точках 0 (или .t и пропорциональны числу суммируемых отрезков. Между двумя основными максимумами кривой расположено N - 2 побочных максимума, амплитуды которых одинаковы и, равны примерно амплитуде сигнала и не зависят от N.

Таким образом, отнощение амплитуды основного максимума к амллитуде побочного возрастает с увеличением числа суммируемых отрезков. Ширина основного максимума на нулевом уровне обратно пропорциональна диапазону возбуждаемых в грунте частот. Максимум суммарного импульса /с-той волны смещен во времени относительно импульса, полученного в результате суммирования отрезков сигнала вибратора.

Предлагаемый способ сейсмической разведки имеет по сравнению с известным ряд преимуществ. Возбуждение непрерывных колебаний линейно изменяющейся частоты, запись и одновременное суммирование принятых сигналов позволяют получить результирующую запись непосредственно по окончании работы

Q BHi6paTOpa. Кроме,того, за счет использования колебаний линейно изменяющейся частоты с параметрами, удовлетворяющими условию (4), отпадает необходимость подбора опытным путе.м фаз и амплитуд суммируемых отрезков

5 сигнала. Преимущества предлагаемого способа особенно сильно проявляются при многоканально.м приеме сейсмических сигналов.

При известном способе сейсмической разведки сжатие динамического диапазона сейсмических сигналов производится следующим образом.

Сейсмический сигнал, представляющий собой сумму волн, отраженных (преломленных) различными геологическими границами и регистрируемых удаленным от вибратора сейсмоприемником 3, путем перемножения с сигналом сейсмоприемника 2, расположенного у вибратора, преобразуется в сумму колебаний с разностны.ми частотами, пропорциональными временам отражений. Сжатие динамического диапазона амплитуд составляющих полученной суммы (пропорциональных амллитудам соответствующих отражений) производится путем ее ди|фференцирования с помощью

ванные колебания разностных частот анализируются.

По предлагаемому способу сейсмической разведки продифференцированные коле бания разностных частот с помощью однополосного модулятора преобразуются в колебания с линейным законом изменения частоты .и затем суммируются.

Сигналы сейсмоприемников2и5 (см.фиг.4), усиленные усилителями 4, поступают на входы перемножителя 6 (например, балансного кольцевого модулятора). Сигнал с выхода перемножителя, пр едставляющий собой сумму колебаний с разностными и суммарными частотами, поступает на вход фильтра нижних частот 7, подавляющего колебания с суммарными частотами. Отфильтрованные колебания разностных частот подаются на вход дифференцирующей щепи 8 (например, дифференцирующего усилителя), изменяющей амплитуды колебаний разностных частот пропорционально их частотам. Выходной сигнал дифференцирующей цепи, представляющий собой преобразованную сумму колебаний разностных частот, поступает на один из входов однополосного .модулятора 9, на другой вход которого подается сигнал вибратора от сейсмоприемника 2. Выходной сигнал одно полосного модулятора в виде колебаний линейно изменяющейся частоты поступает на вход суммирующего регистратора 5. Одновременно на другой вход суммирующего регистратора подаегся через усилитель 4 сигнал сейсмоприемника 2.

Порядок дифференцирования колебаний разностных частот дифференцирующей цепью выбирается в соответствии с необходимым ослаблением амплитуд сильных сигналов относительно амплитуд слабых.

В результате дифференцирования динамичЬский диапазон регистрируемых сейсмическ1 х сигналов уменьшается (сжимается) до вел}1чины, позволяющей записать их на регистр торах с ограниченным диапазоном записи.

Таким образом, предлагаемый способ сейсмической разведки, основанный на суммировании отрезков колебаний линейно изменя1Ьщейся частоты, при выполнении условия (4) позволяет: упростить процесс обработки ви|ёросейсмических сигналов; увеличить глубийу исследований при использовании вибращиойных источников сейсмических сигналов; получить результирующую запись непосредственно по окончании работы вибратора; контролировать качество сейсмической записи в процессе ее получения.

Предмет изобретения

Способ сейсмической разведки путем воабуждения в грунте вибратором колебаний линейно изменяющейся частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки записи, сигналы, принятые сейсм(рприемниками, установленными у вибратора и удаленными от него, раздельно зап-исывают |в виде отрезков, которые суммируют на регистраторе в течение всего времени работы вибратора; сигнал удаленного от вибратора сейсмоприемника после усиления перемнож ют с сигналом от сейсмоприемника, установленного вблизи вибратора, подвергают низкочастотной фильтрации, затем диффёренцирук1т и вновь перемножают с сигналом сейсмопр емника, установленного вблизи вибратора, и записывают полученный сигнал и сигнал От сейсмоприемника, установленного вблизи вибратора, на суммирующем регистраторе. гТ Фиг (N-I}Tf TTg П ,

/