Способ сейсмической разведки Советский патент 1982 года по МПК G01V1/00 

(S) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится к сейсмичес кой разведке и может быть использова но при исследованиях земных недр виб росейсмическими методами для поисков и разведки нефтяных, газовых и рудных месторождений. Известен способ вибрационной сейс моразведки с минимальными корреляционными шумами, согласно которому для повышения отношения сигнал/помеха управляющий сигнал (свип) задается в виде отдельных посылок с изменением частот каждой из них на 1-2 октавы, производится корреляция зарегистрированного сигнала с соответствующей частью свипа, а затем суммирование всех коррелограмм для получения результирующей записи l. Недостаток метода состоит в том, что зачастуй ослабления побочных раз растаний при суммировании не происходит и интересующие разведку глубин ные волны на их фоне не выделяются. Происходит это потому, что избранная комбинация укороченных посылок свипа оказывается неоптимальной для данных сейсмогеологических условий, и поэтому приходится вести многократный перебор посылок, что отрицательно сказывается на производительности труда. Наиболее близок к предлагаемому способ сейсмической разведки, при котором возбуждают и регистрируют колебания среды расстановкой сейсмоприемников. Оптимизация управляющего свип-сигнала осуществляется путем посылки в среду синусоидальных свипсигналов разной формы и длительности, набор которых формируется вычислительным устройством системы, регистрации колебаний в точках приема, их обработки путем корреляции и фильтрации и использования обработанных колебаний после соответствующего отбора для управления вибраторами f2.

. Недостатком этого способа является то, что посылаемые в среду зондирующие свип-сигналы сами по себе являются колебаниями сложной формы и ограниченного частотного состава. В силу этого регистрируемые ответные колебания несут в себе неизбежные частотные и фазовые искажения и поэтому не являются истинной ответной реакцией среды. Кроме того, использование большого набора зондирующих свип-сигналов, а также необходимость обязательного применения трудоемкой процедуры-корреляции существенно ограничивает производительность способа. Ввиду этого оптимизация свипсигнала может производиться только для участков профилей и ее осуществление невозможно для часто следующих пикетов возбуждения.

Цель изобретения - повышение производительности труда за счет сокращения времени на выбор оптимального опорного сигнала.

Поставленная цель достигается тем что при осуществлении способа сейсмической разведки, включающего возбуждение колебаний управляемым вибрационным источником опорных сигналов и регистрацию колебаний среды расстановкой сейсмоприемников, предварительно производят единичное воздействие на среду импульсом длительностью не более 10 мс, регистрируют ответную реакцию среды каналами расстановки, отфильтровывают колебания, зарегистрированные дальними по отношению к источнику каналами, суммируют их, формируют опорнь(й сигнал обращением во времени результирующих колебаний, причем временную протяженность этого сигнала устанавливают не более длительности ответной реакции и сформированным опорным сигналом производят многократное воздействие на среду, причем воздействие может быть осуществлено при помощи интервалов экстремальных значений опорного сигнала указанной длительности.

Способ основан на следующих предпосылках .

Известно, что земная среда обладает избирательными свойствами и поэтому спектры отраженных волн оказываются существенно уже (в 1,5 2 раза) направляемых в землю спектров управляющих (свип) сигналов линейно изменяющейся частоты (ЛИЧ). Это означает, что заметная часть энергии вибраторов не используется. В то же время сужать спектр посылаемых колебаний и тем самым концентрировать энергию вибраторов в узкой полосе частот нежелательно, во-первых, потому, что при переходе от ПВ к ПВ меняются поверхностные условия и тем самым, условия согласования системы опорная плита - грунт, вовторых, сужение спектра ЛИЧ приводит к ухудшению разрешенности и помехоустойчивости регистрации.

Для разъяснения сущности предлагаемого способа представим геологическую среду в виде некоторой линейной системы (4) . Если воздействовать на некоторую линейную систему единичным упругим импульсом d(t), то выходным сигналом на такое воздействие будет одномерное сейсмическое поле H(t), которое можно представить себе в виде свертки сейсмического импульса SpCt) с импульсной сейсмотрассой h(t), т. е. H(t) S (t)f So(t-f-r ) , где время пробега i-oi волны. Для простоты h(t) включает все типы волн: однократные, кратные, дифрагированные и т.д., вызванные воздействием (Г (t)

Очевидно, что волновой процесс H(t) является ответной реакцией среды, т.е. ее импульсной переходной функцией, имеющей соответственно частотную характеристику H(u)). Н(оУ) учитывает также фильтрующие свойства среды в зоне излучения и приема.

Поэтому, если возбуждать источни по закону H{t), то спектр посылаемых колебаний будет cootBeTCTBoaaTb частотной характеристике среды Hlu)) и будет наилучшим образом согласован со средой. Это обеспечивает работу илучателя с наибольшей эффективностью и, тем самым, наилучшее выделение полезных волн.

Воздействие источника на среду по закону H(t) равносильно автосвертке функции H(t). Очевидно, что при этом будут подчеркиваться существующие а разрезе кратные волны. Для того, чтобы избежать этого и, кроме того, ослабить кратные волны, особенно на больших временах регистрации, следует осуществлять управление источниj OM обращенной во времени функцией H(t), т.е. функцией, представленной 5 обратной во времени последовательностью ее временных отсчетов. При таком возбуждении регистрируемая дл последующей корреляции и обработки виброграмма Ф(1) будет представлять автокорреляцию функции Ф(1) Н( t)( t), в которой кратные вол будут ослаблены. Способ реализуют следующим образом. На пункте возбуждения (ПВ) профи ля производят единичное воздействие импульсом конечной длительности, но не более 10 мс. Стандартной расстановкой приборов производят регистрацию колебаний и их фильтрацию ВЧ-фильтрами для подавления поверхностных волн. Далее колебания по ряду дальних относительно источника каналов расстановки, на которых поверхностные волны по сравнению с ближними каналами затухают в наибол шей степени, накапливают со сдвигами, обеспечивающими наилучшее выделение полезных волн. Образуют проме жуточную функцию и из ее отсчетов обращением их во времени формируют опорный сигнал, которым и заполняет ОЗУ станции. Возможно также и такое преобразование, при котором из каждого полупериода ответной реакции формирую импульс конечной длительности, но не более 10 мс, с амплитудой, равно максимальной амплитуде полупериода. В этом случае опорный сигнал представляет собой совокупность импульсов конечной длительности. Такое экстремальное преобразование обеспе чивает воспроизведение исходной фун ции с точностью не хуже чем 9б. При передаче амплитуды каждого полупериода в виде импульса постоян ной величины -реализуется вариант знакового кодирования. Ограничение длительности импульса 10 мс объясняется тем, что при такой его величине в грунт передается максимум энергии воздействия и при этом частота воздействия на среду оказывается не менее 10 Гц, что вполне перекрывает сейсмический диапазон. Для каждого конкретного района протяженность опорной функции можно ограничить некоторым отрезком времени, за пределами которого функция в ОЗУ становится равной нулю. 6 После формирования опорной функции Н станция переводится в режим считывания из ОЗУ функции Н для управления вибрационным или кодоимпульсным источником. Корреляция зарегистрированной виброграммы для получения импульсной сейсмограммы (коррелограммы) производится с опорной функцией, которая в прямом виде специально регистри-. руется на служебной трассе магнитного регистратора. Очевидно,что определение опорного сигнала, частотный состав которого наиболее приближен к частотной характеристике среды, возможно практически производить на каждом ПВ, так как затраты времени на его определение не превышают длительности сейсмических колебаний, поскольку все операции по формированию опорного сигнала могут осуществляться в нату ральном времени в процессе регистрации единичного воздействия. Таким образом, предлагаемый способ позволяет автоматически учитывать смену поверхностных и глубинных условий. Возможна и другая модификация способа, заключающаяся в следующем. Заранее для района исследований рассчитывают синтетические сейсмограммы S(t), заносят их в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) станций. При работах на профиле конкретную синтетическую сейсмограмму преобразуют в опорный сигнал и переводят в ОЗУ, откуда поочередно с опорным сигналом, полученным из ответной реакции среды, управляют источником. Свертка функций зарегистрированной виброграммы в этом случае производится с функцией I ( Ф(1) (t - тТн) ). + - (m 4- 1 где m - число чередующихся посылок; m 0,1,2,3 В такой модификации способ обладает наибольшей помехоустойчивостью, так как в суперпозиции импульсов возбуждения будут наверняка подчеркнуты импульсы, соответствующие отражающей границе, на которую ориентируется разведка. Способ позволяет для управления источниками применять закон возбуж7 э дения колебаний, наиболее согласованный с частотной характеристикой исследуемой среды, а также осуществлять управление импульсами конечной длительности в обычном или знаковом представлении. Реализация предлагаемого способа позволяет улучшить качество получаемого сейсмического материала, повысить достоверность и эффективность сейсмической разведки. формула изобретения 1. Способ сейсмической разведки, включающий возбуждение колебаний управляемых вибрационным источником опорных сигналов и регистрацию колебаний среды расстановкой сейсмоприемников, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда за счет сокращения времени выбора оптимального опор ного сигнала, предварительно производят единичное воздействие на среду импульсом длительностью не более б 10 мс, регистрируют ответную реакцию среды каналами расстановки, отфильтровывают колебания, зарегистрированные дальними по отношению к источнику каналами, суммируют их, формируют опорный сигнал обращением во времени результирующих колебаний, причем временную протяженность этого сигнала устанавливают не более длительности ответной реакции и сформированным опорным сигналом производят многократное воздействие на среду. 2, Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что из сформированного опорного сигнала выбирают интервалы экстремальных значений указанной длительности, которыми воздействуют на среду. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № i 037190, л. .5, опублик. 1977. 2.Патент США № , л. .5, опублик. 19б9 (проотип) .