Устройство для вибросейсморазведки

Устройство для вибросейсморазведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам вибросейсморазведки и позволяет расширить область применения за счет обеспечения возможности проведения сейсморазведки по частному методу . Входной сейсмический сигнал, принятый датчиками, усиливается и преобразуется в цифровые выборки, имеющие мультиплексную форму, приемопреобразовательным блоком и поступает в преобразователь вибросейсмического сигнала , который включает в себя генератор опорного сигнала, формирователь управляющих импульсов, формирователь частотных сейсмограмм и оперативное запоминающее устройство. Формирователь частотных сейсмограмм содержит входной регистр, перемножитель , фильтр низких частот и выходной регистр и выполняет операцию синхронного детектирования: перемножение сейсмического и опорного сигналов линейно нарастающей частоты в перемножителе и низкочастотную фильтрацию в цифровом фильтре. Результат синхронного детектирования представляет собой конечные суммы выборок частотной сейсмограммы, при зтом число суммирования задается периодом частотной сейсмограммы. Значения выборок запоминаются в оперативном запоминающем устройстве и после окончания сеанса автоматически переписываются на магнитный регистратор, 8 ил,: « (Л с

: СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

А1

<.su 4 С 01 V 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4244034/24-25 (22) 15.05.87 (46) 15. 12.88 . Бюл. М 46 (71) Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья . (72) Г.Д.Метерева, В.К.Сагайдачный, Г.П.Евчатов и В.И,Юшин (53) 550.834 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 693287, кл. G 01 V 1/00, 1979.

Станция сейсмораэведочная цифровая "Прогресс-3". Техническое описание.М., 1982, Яд,1, 530,013,ТО. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОСЕЙСМОРАЗВЕДКИ (57) Изобретение относится к устройствам вибросейсморазведки и позволяет расширить область применения за счет обеспечения возможности проведения сейсморазведки по частному методу. Входной сейсмический сигнал, принятый датчиками, усиливается и преобразуется в цифровые выборки, имеющие мультиплексную форму, приемопреобразовательным блоком н поступает в преобразователь вибросейсмического сигнала, который включает в себя генератор опорного сигнала, формирователь управляющих импульсов, формирователь частотных сейсмограмм и оперативное запоминающее устройство.

Формирователь частотных сейсмограмм содержит входной регистр, перемножитель, фильтр низких частот и выходной регистр и выполняет операцию синхронного детектирования: перемножение сейсмического и опорного сигналов линейно нарастающей частоты в перемноямтеле и низкочастотную фильтрацию в цифровом фильтре. Результат синхронного детектирования представляет собой конечные суммы выборок частотной сейсмограммы, при этом число суммирования задается периодом частотной сейсмограммы. Значения выборок запоминаются в оперативном запоминающем устройстве и после окончания сеанса автоматически переписываются на магнитный регистратор. 8 ил.-, 1444687

Изобретение относится к устройствам для вибросейсмораэвецки и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ вибрационны5 ми методами, в основе которых лежит определение сейсмограмм через частотную характеристику среды путем преобразования Фурье.

Целью изобретения является расши- 10 рение области применения устройства.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства для сейсмической разведки; на фиг.2 — функциональная схема формирователя. управляющих импульсов; на фиг.3 и 4 — временные диаграммы работы формирователя управIl н ляющих импульсов в режимах Сеанс и."Перезапись"; на фиг.5 — функциональная схема фильтра низких частот; на фиг.6 — структурная схема блока логики; на фиг.7 — структурная схема приемопреобраэовательного блока; на фиг.8 — функциональная схема оперативного запоминающего устройства. 25

Устройство содержит сейсмические . датчики 1, подключенные к приемопреобраэовательному блоку 2, связанному вторым входом с первым выходом блока 3 логики, второй выход которого соединен с магнитным регистратором (NP) 4, и преобразователь 5 вибросейсмических сигналов, включающий генератор 6 опорного сигнала(ГОС)„ формирователь 7 управляющих импульсов (ФУИ), формирователь 8 частотных

35 сейсмограмм (ФЧС) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 9. ГОС 6 соединен последовательно с ФУИ 7, первый выход которого связан с входом ГОС 6, второй выход — с первым управляющим входом ОЗУ 9, а третий— с управляющим входом блока 3 логики.

ФЧС 8 содержит соединенные последовательно входной регистр 10,пере- 45 множитель 11, второй вход которого связан с вторым выходом ГОС 6, фильтр

12 низких частот (ФНЧ) 12 и выходной регистр 13, выход которого соединен с информационным входом ОЗУ 9, причем управляющий и информационный входы входного регистра 10 подключены соответственно к управляющему и информационному выходам приемопреобразовательного блока 2, первый и второй управляющие входы ФНЧ .12 связаны соответственно с вторым и третьим управляющими входами ОЗУ 9 и вторым и третьим выходами блока 3

I логики, управляющий вход выходного регистра 13 объединен с третьим управляющим входом ФНЧ 12 и четвертым управляющим входом ОЗУ 9 и является.. тактовым входом устройства °

ФУИ 7 (фиг,2) содержит последовательно соединенные схему И 14, одновибраторы 15, 16 и 17 и дифференци,рующую цепь 18, причем первый вход схемы И 14 соединен соответственно с R- u S-входами RS-триггеров 19 и

20 и входом "Пуск с кн", второй входс R-входом триггера 20 и с входом одновибратора 21, последовательно соединенного с дифференцирующей цепью

22, выход которой связан с S-входом триггера 19 и первым входом схемы

И 23, подключенной вторым входом к входу одновибратора 21 и выходом— к R-входу RS-триггера 24, S-вход которого связан с выходом одновибратора 16, вход которого соединен с дифференцирующей цепью 25.

ФНЧ 12 (фиг.5) содержит последовательно соединенные сумматор 26, ОЗУ 27 фильтра, регистр 28 ОЗУ, выход которого связан с первым входом регистра 29 фильтра и вторым входом сумматора 26, а также последовательно соединенные счетчик 30 адреса сейсмических каналов (АСК) и селектор 3 1 адреса, выход которого соединен с ОЗУ 27 фильтра, второй вход— с выходом счетчика 32 адреса частотных каналов (АЧК), а третий вход— с входом АЧК 32 и входом регистра

29 фильтра.

Блок 3 логики (фиr.б) содержит последовательно соединенные промежуточный регистр 33, ОЗУ .34 записи и буферный регистр 35, второй вход которого подключен к входу устройства 36 управления воспроизведения, к второму входу промежуточного регистра 33, выходу синхронизатора 37 и первому входу схемы 38 управления

ОЗУ записи, выход которой подключен к второму входу ОЗУ 34 записи. Второй выход синхронизатора 37 связан со счетчиком 39 каналов, а третий выход - со схемой 40 логики записи, второй вход которой соединен с устройством 41 связи.

Приемопреобраэовательный блок 2 содержит последовательно соединенные предварительные усилители 42, коммутатор 43 каналов, основной усилитель 44 и АЦП 45. тарый поступает в блок 3 логики и переводиf устройство в стандартный режим работы с накоплением. На вьио- де Н.Б-триггера 20 вырабатывается сигHAJJI "BKJI, ðåã, Н" (фиг. 3, в), единичное состояние которого отключает ИР 4.

Таким образом, в режиме "Сеанс"

MP 4 не работает.

"Пуск" на выходе одновибратора 15 формируется сигнал, по заднему фронту которого зап.,скается одновибратор

16, и на выход» д .;фференц рующей цепи 25 вырабатывается сигнал "ПускН" (фиг.З,г). Через Зс сигнал с выхода одновибратора 16 запускает одновибратор 17 и RS-триггер 24, на выходе которого формируется сигнал "Старт Н" (фиг.З,д), а на выходе одновибратора 17. — сигнал, длительностью 0,5 с, ;по заднему фронту которого дифференцирующей цепью 18 вырабатывается сигнал "H0M (фиг,З,e).

Одновибраторы 15, 16, 17 и 21 могут быть выполнены, например, на базе микросхем К155АГЗ, каждая из которых представляет собой законченный функциональный узел, за исключением времязадающей цепи, функции которой исполняют внешние резистор и конде нс ат ор .

По сигналу "НОИ" одновременно запускается ГОС 6 н вибрационные установки. Сигналы с сейсмоприемников поступают в приемопреобразовательный блок 2, в котором подвергаются сначала предварительному усилению и

4 фильтрации, а затем преобразованию

40 из непрерывных сигналов в дискретные выборки с дальнейшей их оцифровкой.

Цифровые значения каждой выборки, выраженные двоичным параллельным,ко45 дом с выхода приемопреобразовательного блока 2 поступают на вход ФИС8, на другой вход которого приходят значения опорного сигнала с выхода . ГОС 6..

ФИС 8 выполняет операцию вычисления частотной сейсмограммы, которая заключается в синхронном детектировании вибросейсмического сигнала опорным, для чего производят. перемножение этих. сигналов и низкочастотную фильтрацию результата умножения. Операции синхронного детектирования описывается выражением

Л

1444687

ОЗУ 9 (фиг.8) содержит первый счетчик 46 адреса и второй счетчик

47 адреса, подключенные к коммутатору 48 адреса, выход .которого связан с запоминающим устройством 49.

Счетчики 46 и 47 могут быть выполнены, например, на интегральных микросхемах типа К155ИЕ4 н К155ИЕ5, коммутатор 48 адреса — на К155ЛР1, 10 а запоминающее устройство 49 — на

565 РУ 3.

Устройство для вибросейсморазведкн работает следующим образом.

При проведении сейсморазведочных 15 работ по частотному методу устройство имеет два основных режима работы: режим "Сеанс" и режим "Перезапись".

В режиме "Сеанс" производятся возбуждение вибратором сейсмических ко- Zp лебаний, прием и преобразование вибросейсмических колебаний в цифровую форму, вычисление частотной сейсмограммы и регистрация ее в ОЗУ 9. "ежим "Перезапись" обеспечивает переза- 25 4 лись данных частотной сейсмограммы, накопленных за время проведения сеанса в ОЗУ 9, на магнитную ленту МР 4.

Необходимость предварительной записи полевого материала сначала в ОЗУ 9 30 обусловлена тем, что при производстве работ по частотному методу, длительность сеанса может достигать

200-400 с, при этом полезная информация в виде частотной сейсмограммы представляет собой инфранизкочастотный процесс, спектр которого лежит в полосе частот от О до 1-2 Гц, т.е. объем информации частотной сейсмограммы примерно в 100 раз меньше

-объема информации входных вибросейсмических сигналов. Согласование потока данных с пропускной способностью MP 4 требует буферизации информационного.массива, которая и заключается в накоплении данных частотной сейсмограммы в течение сеанса работы продолжительностью 200-400 с с последующей быстрой (за 2 ч) переза- писью накопленного массива на магнитную ленту, По сигналу ".Пуск. с кн" (фиг.З,а), поступающему. на вход ФУИ 7, одновременно запускаются RS"òðèããåðû 19 и

20 и .одновибратор 15 через схему

И 14. Начинается формирование управляющих сигналов режима "Сеанс", ыа выходе Rs-.òðèããåðà 19 формируется сигнал "Накопление" (фиг.З,б), коЧерез 1с после нажатия кнопки

1444687 6 частота fnxq = 3," Гц, т.е. интервал диокретизацйи составляет около 300 мс .

Так как выборки входных отсчетов по каждому сейсмическому каналу поступают через 2 мс, то на интервале выходных отсчетов укладывается немногим более 150 отсчетов входных вибросейсмических сигналов.

В начале каждого отрезка суммирования, например, по первому сейсмическому каналу в ОЗУ 27 фильтра по адресу первого канала записываются нули, таким образом из ячеек ОЗУ 27 фильтра по этому каналу стирается предыдущий результат суммирования.

Первый результат перемножения с выхода перемножителя 11 поступает на вход сумматора 26 и суммируется со считанной из ОЗУ 27 фильтра, зафиксированной в регистре 28 ОЗУ нулевой информацией. Результат суммирования (первая сумма) записывается в первую ячейку ОЗУ 27 фильтра. Сле« дующее значение произведения по этому каналу суммируется уже с первой суммой, считанной из ОЗУ 27 фильтра, и результат — вторая сумма— записывается в первую же ячейку ОЗУ

27.фильтра по адресу первого канала.

Эта операция повторяется для получения результата конечной суммы по первому каналу (150 входных отсчетов).

;Сумма, являясь очередным отсчетом

:частотной сейсмограммы по первому каналу, переписывается из регистра

28 ОЗУ в регистр 29 фильтра, а в первую ячейку ОЗУ 27 фильтра записываются нули, Время выборки очередного отсчета частотной сейсмограммы определяется счетчиком 32 АЧК, с помощью которого через селектор 31 адреса и

ОЗУ 27 фильтра подключается адрес очередного канала частотной сейсмограммы. Объем памяти ОЗУ 27 фильтра равен 48 двадцатиразрядным словам.

Так как синхронизация всех блоков устройства осуществляется от одного блока 3 логики, то на вход сумматора

25 от перемножителя 11 всегда будет поступать информация именно того канала, чей адрес в это время установлен на адресных шинах ОЗУ 27 фильтра.

1 1

A(t) = — QS{t)b(t) и где A(t) — сигнал частотной сейсмо- 5 граммы;

8(t) — сейсмический сигнал;

b(L) — опорный сигнал; п — чисчо суммирований, необходимое для осуществления низкочастотной фильт— рации.

Опорный сигнал является точной копией сигнала, излучаемого вибратором, представляет собой сигнал с ли15 нейно нарастающей частотой. Генератор ГОС б может быть выполнен, например, как счетчик, работающий на импульсах переполнения накапливающего сумматора ограниченной емкости.

Сейсмический сигнал, поступающий на вход ФЧС 3 на время действия одного канала, запоминается во входном регистре 10, с выхода которого поступает на вход перемножителя 11, на другой вход которого приходит сигнал

ГОС б, Входной регистр 10 и выходной регистр 13 могут быть выполнены, на .пример, на интегральных микросхемах

К561ИР9. Перемножение сейсмического и опорного сигналов осуществляется в перемножителе 11, который может быть выполнен, например, на интегральных микросхемах К561ИП5 с прямыми связями..Результат перемножения поступает на вход ФНЧ 12, Операция низкочастотной фильтрации, выполненная цифровым способом, трудоемка. так как требует значительных аппаратных затрат. Однако специфические 40 особенности частотного метода позволяют использовать простые низкочастотные фильтры, построенные на основе одноинтервальных усреднителей, в которых значения выходных отсчетов 45 получают суммированием входных отсчетов на интервале t действия выходных отсчетов.

Интервал t выходных отсчетов частотной сейемограммы определяется частотой fп„„,-которая представляет собой частоту дискретизации частотной сейсмограммы и задается ее верхней гармоникой, не превышающей для реальн параметров сеанса 1 Гц. По тео- 55 реме Котельникова для такого сигнала частота дискретизации должна быть не ниже 2 Гц. В данном случае принята

Сумматор 26 может быть выполнен на интегральных микросхемах типа 4разрядных полных сумматоров К56 1ИМ1, селектор 3 1 адреса — на интегральных микросхемах типа 2И-2ИЛИ-НЕ серии

К155ЛР1. Для построения ОЗУ 27фильт1444687 ра могут быть использованы интегральные микросхемы 53 7РУ9 — статическое

ОЗУ с органиэацией 2К бит х 8 разрядов. Счетчики АСК 30 и АЧК 32 выпол5 иены на интегральных микросхемах типа К155ИЕ5, К155ИЕ4. Регистры 28 и

29 ОЗУ и фильтра могут быть построены на интегральных микросхемах типа

4-разрядных последовательно-парал- 10 лельных регистров К1561ИР9.

С выхода выходного регистра 13 информация частотной сейсмограммы по всем каналам поступает на вход

ОЗУ 9, где и хранится на время провецения рабочего" сеанса. Емкость

ОЗУ 9 ранна 32К словам. Управление

ОЗУ 9 производится импульсами той же частоты Е кч, что и счетчика 32 АЧК, фильтра 12 низких частот. Последо- 2р вательность импульсов f ö„, формируется отдельным делителем частоты (не гоказан).

По окончании сеанса вибросейсмических работ в ГОС 6 формируется 25 сигнал "Конец сеанса" (фиг.3,ж), который поступает в ФУИ 7 и формирует сигнал "Длина" (фиг,З,з). По этому сигналу заканчивается режим "Сеанс" и автоматически запускается режим

"Перезапись", для чего в схеме ФУИ 7 формируются все необходимые для этого режима сигналы, идентичные сигналам режима "Сеанс" за исключением

"Вкл,рег,Н" (фиг.4,в), который принимает значение логического нуля, 35

reM самым подключая блок.МР4 к работе — записи информации на магнитную ленту.

В режиме "Перезапись" по сигналу !

"Пуск Н" (фиг,4,г) запускается МР4, который представляет собой накопитель на магнитной ленте. На этом этапе в

МР4 осуществляется "привязка" последующей записи к концу последней за.писи для того, чтобы правильно ее разместить. Лента начинает двигаться назад, считывается маркер предыдущей записи и формируется команда на реверс. Затем через 3с формируется сигнал "Старт" по сигналу "Старт Н" (фиг,4,д), приходящему из ФУИ 7.

Процесс записи на магнитную ленту начинается с формирования интерваяа, большего или равного 15,8 мм. После записи интервала записывается инфор- 55 мация заголовка, коды циклического и продольного контроля заголовка и .начинается запись интервала между заголовком и информацией. Этот интервал записывается вплоть до прихода отметки момента (НОМ) . Сигнал отметки момента задержан относительно сигнала "Старт H" на 500 мс.

С приходом сигнала НОМ (фиг.4,с) начинается запись информации частотной сейсмограммы на магнитную ленту.

Сначала эта информация считывается из ОЗУ 9, затем поступает в блок 3 логики. В блоке 3 логики информация разделяется на байты и в формате С1 поступает на МР4. Пере"àïèñü информации из ОЗУ на магнитный регистратор осуществляется за время, меньшее

2с.

Управление работой всех блоков устройства в обоих режимах "Сеанс" и "Перезапись" осуществляется блоком 3 логики, который выполняет следующие основные функции: формирование потока информации с целью упорядоченной ее записи на магнитную ленту и обработку воспроизводимой с магнитной ленты информации.

Блок 3 логики работает следующим образом.

Информация с ОЗУ 9 поступает в промежуточный регистр 33 и запоминается в нем на время действия одно" го канала. Далее информация поступа- ет в ОЗУ 34 записи, где происходит запись и хранение этой информации.

Запись и считывание из ОЗУ 34 записи производится при помощи схемы управления ОЗУ 38 записи, генерирующей адрес ячейки, в которой размещается информация. Из ОЗУ 34 записи информация поступает на шины записи буферного регистра 35. Информация с буферного регистра 35 поступает в

МР4..Синхронизация работы всех узлов блока осуществляется синхронизатором

37, который вырабатывает серию тактовых импульсов. Частота тактовых импульсов меняется в зависимости от .скорости. движения магнитной ленты для сохранения постоянной плотности записи. Синхронизатор 37 вырабатывает 16 главных импульсов ГИО-ГИ15, которые делят период следования сейсмических каналов на 16 тактов, при этом импульс ГИО используется в к»честве импульса переключения сейсмических каналов, а импульс ГИ13 осуществляет занос сейсмической информации во входной регистр ФЧС8. Формирование импульсов синхронизации для

9 приемопреобразовательного блока 2 производится в счетчике 39 каналов, в котором также вырабатывается импульс ССМ, определяющий временное положение служебных каналов в кадре и отделяющий сейсмическую информацию от вспомогательной.

Связь блока 3 логики и ФУИ7 осуществляется устройством 41 связи, которое принимает сигналы управления от ФУИ7 и через схему 40 логики записи передает их íà МР4.

Таким образом изобретение обеспечивает возможность проведения вибросейсморазведки по частному методу, который позволяет применять простые и.надежные дебалансные вибраторы.

Возможность использования таких вибраторов приводит к повышению производительности нефтегазопоисковых работ в условиях бездорожья и низких температур Западной Сибири. Кроме того, дебалансные источники дают возможность возбуждать наряду с продольными и поперечные волны..Формула из обретения

Устройство для вибросейсморазвед .. ки, содержащее сейсмические датчики, подключенные к первому входу приемопреобразовательного блока, связанного вторым входом с первым выходом блока логики, второй выход которого соединен с магнитным регистратором, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены пре444б87 1О

J образователь вибросейсмических сигналов, включающий оперативное запоминающее устройство, подключенное выходом к информационному входу блока . логики, соединенные последовательно генератор опорного сигнала и формирователь управляющих импульсов, первый выход которого соединен с входом

1О генератора опорного сигнала, второй выход связан с первым управляющим входом оперативного устройства, а третий выход — с управляющим входом блока логики, и формирователь час15 тотных сейсмограмм, содержащий соеI иненные последовательно входной реис тр, пер емножит ель, второй вход которого связан с вторым выходом генератора, опорного сигнала, фильтр щ низких частот и выходной регистр, выход которогo соединен с информационным входом оперативного запоминающего Устройства, причем управляющий и информационный входы входного ре25 гистра подключены соответственно к управляющему и информационному выходам приемопреобразовательного блока, первый.и второй управляющие входы фильтра низких частот связаны соот 30 ветственно с вторым и третьим управляющими входами оперативного запоминающего устройства и вторым и третьим выходами блока логики, управляющий вход выходного регистра объединен с третьим управляющим входом фильтра низких частот„ четвертым управляющим входом оперативного запоминающего устройства и является внешним тактовым входом устройства.

144468 1

Пускс кк

1444687

8 .8 ю рег.и" ь „Пуск H"

dii C/mpmH

Ю „ЮО)Ч"

w 8decg сеато я ДюимаГ а Дяииа1

Ю Юакжимею б . 8 и ре . h "

t „ÏóÑÕ h а /7уск с лж

О„Накопцтель"

1444 б87

0m 1

/ 10

1444687

Редактор. А.Лежнина

Заказ 6502/44

Тираж 772

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Алешин

Техред М. Ходанич

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113033, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Корректор Л. Пилипенко

Подписное