Способ вибрационной сейсморазведки Советский патент 1981 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к сейсмораз ведке, использующей непрерывные, ква зигармонические колебания, модулированные по частоте. Известен способ сейсмической разведки, используюгщй для возбуждения колебаний циклическое изменение частоты источника возбуждения. Возбуждаемый сигнал, отраженный на различных сейсмических горизонтах, регистрируют сейсмоприемником с задержкой по времени относительно возбуждаемо го сигнала, тем большей, чем глуб же находится отражающий горизонт. При непрерывном изменении частоты вибрации эта задержка приводит к появлению разницы частот сигнала возбуждения и сигнала отраженной волны, что используется для преобразования непрерывных сейсмических колебаний в импульсную форму при корреляционной обработке. Функция автокорреляции представляет собой симметричный затухаюпщй в обе стороны импульс, максимум энергии которого сосредоточен в центральном экстремуме. Степень затухания боковь1х экстремумов зависит от полосы частот и длительности исходного квазигармонического сигнала. При ограниченном по спектру и длительности возбуждаемом квазигармоническом сигнале автокорреляционная функция имеет значительный уровень боковых экстремумов. Однако наличие боковых экстремумов (в особенности от интенсивных волн-помех) значительно снижает разрешающую способность результирующей записи и зачастую делает невозможным вьщеление слабых волн от более глубоких отражающих границ. Известен также способ сейсморазведки, основанный на возбуждении непрерьшных колебаний вибрацион гым источником, приеме, усилении, управляемой частотной фильтрации и регистрации непрерьшных сейсмических волн. 3 в котором сигнал, поступивший от сейсмоприемника рабочего канала, под вергают управляемой режекторной фильтрации, при которой полоса задержания фильтра постоянно настраивается на частоту работы источника кодеба тй сигналом, поступающим с датчика, например Сейсмоприемника., расположенного на рабочем органе вибратора. При такой фильтрации ослабляется синфазная с работой вибратора составляющая сейсмического сигнала. Колебания, связанные с полезными волнами, задержанными по вре мени в результате распространения в среде, не ослабляются, так как полоса задержания фильтра не совпадает с мгновенной частотой полезного сигнала. Недостатки этого способа следующие. Остронаправленная характеристика применяемого режекторного фильтра позволяет проводить подавление и уменьшение мешающих колебаний только вблизи вибратора, где они имеют минимальный фазовый и временной сдвиг относительно исходного возбуждаемого .колебания. Колебания вблизи вибратора имеют большой динамический диапазон, поэтому процесс фильтрации производят до регистрации, что ; не всегда целесообразно-Но кроме исходных колебаний, возбуждаемых виб ратором, в начальной части сейсмической записи присутствуют интенсивные колебания связанные с волнами, образовавшимися в верхней части разреза, - отраженными, преломленными поверхностями и т.п. Указанный способ не уменьшает уровня этих кол баний, так как они не синфазны с ко лебаниями вибратора. А всем этим колебаниям после корреляционной обр ботки сопутствуют свои боковые экст ремумы на функции взаимной корреля ции, которые являются помехой и значительно понижают разрешающую способность вибрационной сейсморазведки . . Целью изобретения является сниже ние уровня помех путем осуществлени программного регулирования амплитуд непрерывных волн в зависимости от и задержки относительно исходного воз буждаемого колебания. Поставленная цель достигается те что согласно способу вибрационной с сморазведки, основанном на возбуждении непрерывных колебаний:.вибрационным источником, приеме, усилении управляемой частотной фильтрации, перестраиваемой синхронно с частотой вибрации, и регистрации непрерывных сейсмических волн, фильтрацию непрерывного вибросейсмического сигнала выполняют с амлитудно-частотной. характеристикой полосы подавления сигналов, имеющей форму, форме зависимости амплитуд сейсмических волн от их задержки относительно возбуждаемого колебания,-в масштабе частот, определяемом скоростью измене.ния частоты вибрации, а частоту полосы подавления перестраивают сигналом, поступающим с датчика, например, сейсмоприемника, установленного на рабочем рргане вибратора, и задержанным относительно начала возбуждения колебаний на время подхода к сейсмоприемнику канала максимальной по амплитуде волны, например, волны в первых вступлениях. На фиг. 1 и 2 приведены графики, поясняющие пpeдлaгaeмiIй способ. Сущность способа заключается в следующем. Сложный вибросейсмический сигнал подвергают управляемой частотной фильтрации с амплитудно-частотной характеристикой, при которой уровень подавления различных волн, слагающих сложный вибросейсмический сигнал, выбирают в зависимости от рассогласования этих волн по частоте с частотой волны, имеющей максимальную амплитуду. Причем на частоту этой волны настраивают максимум полосы подавления фильтра, для чего задерживают на необходимое время сигнал настройки, поступающлк с датчика, например, сейсмоприемника, установленного на рабочем органе вибратора. При этом для определения параметров фильтра используют зависимости амплитуд волн от их задержек по времени и рассогласования частот, однозначно связанных между собой градиентом изменения частоты возбуждаемого колебания. Связь между зависимостью амплитуд сейсмических волн от времени, градиентом изменения частоты возбуждаемого колебания и зависимостью амплитуды сейсмических волн от рассогласования по частоте, показана на фиг. 1. Кривая 1 показывает -изменение амплитуд сейсмических волн от времени A{t), кривая 2 - градиент изменения частоты 5 возбуждаемого колебания, кривые 3 изменение амплитуд сейсмических волн от величины рассогласования их по частоте (t,rJtAf), где f.- текущая частота исходного колебания. Линии, параллельные кривой 2, представляют собой графики изменения частоты регулярных волн, а точки пересечения их .с осью времен - задержку этих волн относительно исходного колебания, значения, найденные по кривой в этих точках-, определяют амплитуды колебаний каждой из волн. Из сопоставления кривых 1 и 2 видно, что отличие волн, составляющих сложный виб росейсмический сигнал, по амплитуде и частоте колебаний относительно исходного колебания сохраняется постоянным и определяется задержкой волн относительно исходного колебания. Построив зависимость амплитуды колебаний волн (с различными задержками) относительно значений их мгновенных частот для любого времени например t, получают амплитудно-час тотную характеристику волн, слагающи сложный вибросейсмический сигнал, к торая и является искомой характерис тикой фильтра, например, режекторного. Осуществление такой фильтрации с перемещением полосы подавления фильтра соответственно значению частоты исходного колебания (кривая-2). приводит к программному регулированию амплитуд волн по закону, определяемому кривой 1. Такое программное регулирование амплитуд позволяет уменьшить мгновенный динамический диапазон регистрируемых непрерывных вибросейсмических волн и понизить уровень боковых экстремумов взаимнокорреляционной функции от подавляемых волч-поме на результирующей сейсмической запис Указанный положительный эффект получают следующим образом. Амплитуды сейсмических волн закономерно уменьшаются в зависимости от времени их регистрации. Закон изменения амплитуды A(t) зависит от конкретных сейсмогеологических условий и может выражаться, например кривой 1, как показано на фиг. 2. Кривая 2 представляет возможный характер затухания функции взаимной корреляции между сигналом вибрации и квазигармоническим колебанием, заре гистрированным на времени t. Из cov 7 поставления кривой 1 и 2 видно, что боковые экстремумы достигают значительного уровня, который может приближаться к уровню полезного сигнала и в некоторых случаях превышать его. Подвергая вибросейсмический сигнал до корреляции управляемой частотной фильтрации с амплитудно-частотной характеристикой, обратной закону изменения сейсмического сигнала от времени регистрации (кривая 1), осуществляют тем самым программную регулировку, приводящую амплитуды непрерывных волн к кривой 3. Боковые экстремумы после корреляции определяются уровнем амплитуд центральных экстремумов, выраженных также кривой 3. А уровень боковых экстремумов от сигнала на времени t.определяется кривой 4. Из сопоставления зависимостей 3 и 4 видно, что соотношение полезный сигнал - помеха (под помехой подразумеваются боковые, экстремумы) значительно возросло по сравнению с соотношением сигнал помеха, определяемым кривыми 1 и 2. После корреляционной обработки амплитуды волн (кривая З) можно восстановить до уровня, определяемого кривой 1. Подъем уровня боковых экстремумов происходит по той же зависимости и, в частности, для сигнала на времени t. уровень, определяемый кривой 4, поднимается до уровня, определяемого кривой 5. Из сопоставления зависимостей ,2 и 5 видно, что происходит значительное увеличение соотношения сигнал - помеха. При этом понижается уровень амплитуды регистрируемого непрерывного вибросигнала, так как амплитуды всех волн нормируются к амплитудам волн, имеющих меньшую интенсивность. Формула изобретения Способ вибрационной сейсморазведки, основанный на возбуждении непрерывных колебаний вибрационным источником, приеме, усилении управляемой частотной фильтрации, перестраиваемой синхронно с частотой вибрации,и регистрации непрерывных сейсмических волн, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня помех путем осуществл ения программного регулирования амплитуд непрерьшных волн в зависимости от их задержки относительно исходного колебания. фильтрацию непрерывного вибросейсмического сигнала выполняют с амплитуд но-частотной характеристикой полосы подавления сигналов, имеющей форму, обратную форме зависимости амплитуд сейсмических волн от их задержки относительно возбуждаемого колебания в масштабе частот, определяемом ско ростью изменения частоты вибра ции, а частоту полосы подавления перестра ивают сигналом, поступающим с датчика, например, сейсмоприемника, установленного на рабочем органе виб78ратора, и задержанным относительно начала возбуждения колебаний на время подхода к сейсмоприемнику канала максимальной по амплитуде волны, например, волны в первых вступлениях. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3015036, кл. 340-15, опублик. 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 622021, кл. С 01 V 1/00, 1978(прототип) .