Устройства для вибрационной сейсморазведки

Устройства для вибрационной сейсморазведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке. Целью изобретения является повышение производительности и качества сейсмической информации. Устройство содержит сейсмодатчики 1, усилители 2, цифровой преобразователь 3, синхронный детектор 4, вычислитель импульсной сейсмограммы 5 и регистр 6. Синхронно с получением каждого дискретного отсчета частотной сейсмограммы в вычислителе импульсной сейсмограммы 5 генерируют дискретную последовательность косинусоид на интервале времени, не превышающем период следования этих отсчетов, и умножают каждое значение косинусоид на данный отсчет частотной сейсмограммы. Операцию умножения повторяют для каждого отсчета и произведения, соответствующие одним и тем же временам импульсной сейсмограммы, последовательно суммируют. 4 ил.

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 01 V 1/00

ОПИСЛНИК ИЭ0БРЕтЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фис.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4213724/31-25 (22) 23,03,87 (46) 23,05,90. Бюл. Р 19 (71) Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья и Институт геологии и геофизики СО АН СССР (72) В.И.Яшин, М,Б,Вайсбейн, Н.И.Геза и Г.Д.Метерева (53) 550.834(088,8) (56) Патент США N - 2688124, кл, С 01 V 1/00, опублик. 1954, Патент СНА 3065453, кл..Г 01 V 1/00, опублик, 1959.

Вибрационная сейсморазведка на продольных и поперечных волнах. Труды

СНИИГГ и МС, вып. 219, Новосибирск, 1975, с. 37-49. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАПИОННОЙ

СЕЙСМОРАЗВЕДКИ (57) Изобретение относится к вибра„„SU„„1566315 A 1

2 ционной сейсморазведке, Целью изобретения является повышение производительности и качества сейсмической информации. Устройство содержит сейсмодатчики 1, усилители 2, цифровой преобразователь 3, синхронный детектор 4, вычислитель импульсной сейсмограммы 5 и регистр 6. Синхронно с получением каждого дискретного отсчета частотной сейсмограммы в вычислителе

;импульсной сейсмограммы 5 генерируют дискретную последовательность косинусоид на интервале времени, не превышающем период следования этих отсчетов, и умножают каждое значение косинусоид на данный отсчет частотной сейсмограммы. Операцию умножения повторяют для каждого отсчета, и произведения, соответствующие одним и тем же временам импульсной сейсмограммы, последовательно суммируют ° 4 ил.

1566315

Изобретение относится к области вибрационной сейсморазведки и предназначено для преобразования длитель— ных частотно-модулированных колеба5 ний, возбуждаемых вибрационным источником, в импульсную форму.

Цель изобретения — повышение производительности и качества преобразования сейсмической информации. 1О

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для вибрационной сейсморазведки, на фиг.2 — функциональная схема синхронного детектора; на фиг.3 схема генератора косинусоид; на 15 фиг. 4 — схема устройства управления, Устройство содержит сейсмодатчики 1 и усилители 2, подключенные к последовательно соединенным цифровому преобразователю 3, синхронному детек- 26 тору 4, вычислителю 5 импульсной сейсмограммы (ВИС) и регистратору 6, причем цифровой преобразователь 3 управляющими входами соединен со счетчиком 7 сейсмических каналов 25 (счетчик СК), счетчиком 8 каналов частотной сейсмограммы (счетчик каналов ЧС), первым тактовым генератором 9 и генератором 10 эталонного свип-сигнала (ГЭС), выход которого соединен с синхронным детектором 4, содержащим последовательно соединенные перемножитель 11 и фильтр 12 низких частот (ФНЧ), выход которого подключен к входу ВИС 5, содержащего последовательно соединенные генератор 13 косинусоид (ГК), перемножитель 14, сумматор 15, оперативное запоминающее устройство 16 (ОЗУ), регистр 17 выхода и последовательно соединенные второй тактовый генератор 18, устройство 19 управления и счетчик 20 адреса (СА), Синхронный детектор 4 представляет собой последовательно соединенные перемножитель 11 и ФНЧ 12, включающии сумматор 21, ОЗУ 22 фильтра, регистр

23 ОЗУ, регистр 24 частотной сейсмограммы (регистр ЧС), управляющие и адресные входы ОЗУ 22 подключены соответственно к формирователю 25 управляющих импульсов и селектору 26 адреса.

Генератор 13 косинусоид содержит последовательно соединенные счетчик

27 кадров, корректирующий счетчик 28, сумматор 29, регистр 30 и формирователь 31 ординаты косинусоиды, при этом на счетный вход корректирующего счетчика 28 поступает сигнал со счетчика 32 поправок. Устройство 19 управления содержит D-триггер 33, соединенный с интегральной схемой И 34, и инвертор 35.

Устройство работает следующим образом.

В одной из точек геологической среды возбуждается частотно-модулированный зондирующий сигнал, Сейсмические волны, отраженные от неоднородностей геологической среды, воздействуют на сейсмодатчики 1, которые превращают их в электрические сигналы, называемые вибросейсмическими.

Вибросейсмические сигналы усиливаются усилителями ? и поступают на цифровой преобразователь 3, в котором подвергаются преобразованию иэ непрерывных в дискретные выборки этих сигналов, затем выборки мультиплексируются с дальнейшей отцифровкой.

Цифровые значения каждой выборки . вибросейсмических сигналов, выраженные в двоичном параллельном коде, поступают на вход синхронного детектора 4. Синхронный детектор 4 выполняет операцию синхронного детектирования, для чего цифровые выборки вибросейсмических сигналов S(t) = sind(t — р )2

p °

4.1 где р1 = 2- (d текущ1ая частота текущее время 1, р — сдвиг сигнала от начала отсчета, умножают на цифровые выборки свил-сигнала b(t) = sin р(t с последующим выделением нижней боковой полосы и подавлением верхней боковой полосы перемножаемых сигналов. Выходной сигнал синхронного детектора 4 представляет собой супер1 позицию А(с) = X S.cos(2dr,. — e(i. .)

1 11 где S — амплитуда, . — время про1 1 бега -й волны. Этот сигнал и является частотной сейсмограммой.

Перемножение сигналов S(t) и b(t) осуществляется в перемножителе 11.

Сигнал b(t) формируется ГЭС 10 и представляет собой точную копию зондирующего свип-сигнала, Результат перемножения поступает на вход цифрового фильтра 12, осуществляющего операцию низкочастотной фильтрации, Время отрезка суммирования определяется интервалом дискретизации частотной сейсмограммы, частотный диапазон которой лежит в пределах 0-1 Гц, и задается счетчиком 8 каналов. В

1566315 конкретно используемом случае частота дискретиэации сигналов частотной сейсмограммы составляет 3,2 Гц. Так как отсчеты вибросейсмических сигналов

S(t) поступают через интервал 2 мс, то между отсчетами частотной сейсмограммы A(t), поступающими через

301 мс, укладывается немногим более

150 отсчетов входных вибросейсмических сигналов по каждому сейсмическому сигналу.

В начале каждого отрезка суммирования по каждому каналу частотной сейсмограммы в ОЗУ 22 записываются нули, чем обеспечивается сброс результата.

Затем с выхода перемножителя 11 первый результат произведения в данном кадре поступает на вход сумматора 21, где суммируется с нулями, и сумма 71 20 записывается в ячейку ОЗУ 22, Следующий отсчет произведения этого канала суммируется с суммой 21, считанной из ЛЗУ 22 и через резистор 23 ОЗУ по-! анной на вход сумматора 21, а резуль- 25 тат суммирования 2 записывается в те же ячейки ОЗУ 22, Такая операция осуществляется по каждому каналу в течение интервала времени Т = 301 мс (длительность кадра частотной сейсмограммы). В конце кадра 150, как результат суммирования

150 отсчетов входного сигнала S(), который является очередным от- ;етс: частотной сейсмограммы A(t), :: ОЗ»

22 переписывается в регистр 2-.. ЧС и запоминается в нем, На месте сч-.— тянного рез льтата суммирования э

«чейке памяти записываются нули, и в следующем кадре частотной сейсмо- 4р граммы начинается новое суммирование входных сигналов. Так как работа счетчика 7 СК синхронизирована с работой цифрового преобразователя 3, то на вход сумматора 21 всегда посту- 45 пает результат перемножения того канала, чей адрес в это время установлен на шинах ОЗУ 22, и текущая сумма именно этого канала считывается из

ОЗУ 22 на вход сумматора 21, Время считывания конечной суммы и адрес очередного канала сейсмограммы определяются sa счетчиком 8 каналов ЧС, а подключение его к адресным шинам

ОЗУ 22 осуществляется селектором 26 адреса ОЗУ. Объем памяти ОЗУ 22 равен 48 словам, так как запись очередного результата в процессе суммирования производится в те же ячейки памяти, иэ которых был рассчитан результат предыдущего суммирования.

Формирователь 25 управляющих импуль" сов вырабатывает сигналы записи— считывания. Счетчик 7 СК и счетчик 8 каналов СЧ представляют собой делители частоты с разными коэффициентами деления. После операции синхронного детектирования выполняется восстановление импульсной сейсмограммы, которое осуществляется в ВИС 5.

Дискретные значения частотных сейсмограмм в виде цифровых кодов с выхода синхронного детектора 4 поступают на первый вход перемножителя 14, на второй вход которого подаются коды дискретных значений последователь-ности косинусоид с выхода ГК 13. Перемножитель 4 выполнен аналогично перемножителю 11.

За время существования каждо о очередного значения частотной ейсмограммы А. на входе перемножит ля 14

КГ 13 вырабатывается последовательно

m дискретных значений косинусоид С;„

С;, = cosL2dt; (!д1,) — g((jDc) j, (где t; = const, j = О, 1, 2, ... m, 1, — ШЯГ) или с учетом того, что величина 2at, представляет собой,1гновенную :я-.-."оту зондирующего сигналя м).= 2at. в момент времени t = t;,.то значения косинусоид можно представить как

С = cos (ы;41 j — o(.D (. 211

Эти значения косинусоид умножаюч-ся ня очередной, например пергьп . от-счет частотной сейсмогряммi, обо эуя совокупность произведений, которую назовем первым ковариантом импульсно. сейсмограммы. Эта совокупность произведений через сумматор 15 поступает ня запись в ячейки ОЗУ 16, С поступлением следующего отсчета частотной сейсмограммы синхронно с выработкой каждого дискретного значения С; производится опрос ячеек памяти ОЗУ 16, из которых извлекаются ранее накопленные значения первого коварианта

К,, j = О, 1, 2... m и в освободив1J 1 шиеся ячейки записываются обновленные значения второго коварианта К21, К = О, 1, 2... m. Обновленное значение j-го коварианта К " образуют пу1) тем суммирования в сумматоре 15 предыдущего значения коварианта К,1 °, 1-1 считанного иэ ОЗУ 16, и произведения

i-го отсчета частотной сейсмограммы

1566315

А„ С(запись в 0-ю ячейку

А .С

tf

1-ю

l1

1 !1

ОЗУ16

К,о

Г1

А С.

А .С

1 1I

j-ю

m-ю

К

1j

К

1 Ф

К, = А С + К, запись в 0-ю ячейку ОЗУ16

К = А С + К !

1 11 11

21 11

1-ю

+ К

i J 1j

Kzm = A2 С2Ф + KIN

)-ю

m-ю

25 вому каналу, при этом окончательный результат получается после прихода и-го отсчета А 1

Такая же послед раций осуществляет тами частотной сей овательность опеся со всеми отсчесмограммы по перКо

К вЂ” А„, А,„

С Ito K(II I)tt

+ К!

11 + К (!1-1) !

К .1о к„„

j-ю

А„

П) (rt-1) .

С + К

A II С !1!11+ К (Р-t)III

К тп-ю

А на 3-е дискретное значение ).-го обратного свин-сигнала С;.

Последовательность операций, выполняемых ВИС 5, включающим перемно5

При поступлении второго отсчета

А2 по первому каналу выполняются опе15 рации

Последовательность дискретных значений К, j = О, 1, 2... m представляет собой восстановленную импульсную 40 сейсмограмму по первому каналу. Аналогичным образом осуществляется обработка по всем 48 сейсмическим кана.лам, В процессе восстановления импульс- 45 ной сейсмограммы перебор адресов

ОЗУ 16 осуществляется СА 20. Так как при выполнении любого коварианта перебор адресов начинается с нулевой ячейки, то перед вычислением производится сброс СА 20 импульсом "СИ кан". Переключение адресов осуществляется передним фронтом импульсов тактового генератора 18. После просчитывания 1024 входных импульсов на выходе СА 20 формируется импульс

55 сброса устройства 19 управления. Первый триггер 33, запускаясь импульсом

"СИ кан," и сбрасываясь импульсом житель 14, сумматор 15, ОЗУ 16 и

ГК 13, можно представить в следуюц!ем виде. При поступлении с регистра 24

ЧС первого отсчета А1, например, по первому каналу выполняются операции запись в О-ю ячейку ОЗУ16

If 11

1-ю

1 сброса от СА 20, управляет интегральной схемой 34, которая пропускает в работу тактовые импульсы (ТИ), формируемые тактовым генератором 18, Второй триггер делит на два импульсы тактового генератора 18 и формирует управляющие импульсы записи — считывания для ОЗУ 16. С выхода этого же триггера 33 формируются импульсы, поступающие на счетный вход СА 20.

Генерирование m дискретных значений косинусоид С " производится

I)

ГК 13, схема которого приведена на фиг.3,Вычисление импульсной сейсмограммы осуществляется в реальном масштабе времени при проведении вибросейсмического сеанса. Один раз в начале сеанса в ГК 13 заносится начальное значение частоты рабочего диапазона, Занесение производится в счетчик 27 кадров. В течение сеанса счетчик 27

1566315

10 кадров суммирует число кадров в сеансе, для чего на счетный вход сложения поданы импульсы сброса кадров

"СИ кадр." от счетчика 8 каналов ЧС, таким образом осуществляется привяз5 ка к текущим значениям частоты эон— дирующего сигнала при вычислении очередного коварианта импульсной сейсмограммы, Так как процессом вычисления ковариантов по 48 каналам одного кадра значение счетчика 27 кадров не изменяется, тем самым выполняется условие t = const при вычислении импульс15 ной сейсмограммы.

В начале действия каждого канала импульсом "СИ кан." зналение счетчика 27 кадров переписывается в корректирующий счетчик 28, который служит

20 для внесения поправки, обусловленной учетом параметра o(31 j . Учет осуществляется вычитанием импульсов во время вычисления коварианта импульсной сейсмограммы, в конкретном случае 25 каждого 38-ro импульса ТИ. Формирование 38-го импульса ТИ производится счетчиком 32 поправок., который представляет собой делитель частоты на

38. Сброс счетчика 31 поправок и регистра 30 производится импульсом

"СИ кан."

Выход корректирующего счетчика 28 подключен к входам А сумматора 29, На вход сумматора 29 поступает предыдущее значение суммы, которое было зафиксировано с выхода сумматора 29 в регистре 30. Значение суммы в регистр 30 заносится спадом импульсов ТИ. С выхода регистра 30 значение суммы, которое является аргументом косинуса, поступает на адресные входы формирователя 31 ординаты косинусоиды. Таким образом, на выходе ГК 13 формируются m ординат косинусоид, поступающих на перемножитель 14. С приходом следующего импульса "СИ кан.", сопровождающего

1 выборку А. частотной сейсмограммы

1 данного вибросейсмического канала, работа ГК 13 повторяется.

Вывод значений импульсной сейсмограммы иэ ОЗУ 16 осуществляется на регистратор 6 через регистр 17 выво55 да, при этом в качестве регистратора 6 может быть выбран магнитный носитель, электростатическое печатающее устройство или дисплей.

Положительный эффект изобретения обусловлен тем, что устройство не требует дополнительных затрат производственного времени на вычисление импульсной сейсмограммы, так как позволяет производить первичную обработку — синхронное детектирование и вторичную обработку — вычисление импульсной сейсмограммы вибросейсмических сигналов одновременно, в реальном масштабе времени. Это повышает производительность преобразования регистрируемых данных импульсной сейсмограммы. Повышение качества сейсмических данных происходит за счет возможности оперативного определения кондиционности полевого материала с корректировкой последующей полевой методики.

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство для вибрационной сейсморазведки, содержащее сейсмические каналы, каждый из которых включает сейсмоприемник, соединенный с усилителем, подключенным к последова тельно соединенному цифровому преобразователю, первому перемножителю и фильтру низкой частоты, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика каналов частотной сейсмограммы, третий вход — с выходом счетчика сейсмических каналов и первым управляющим входом цифрового преобразователя, четвертый вход — с вторым управляющим входом цифрового преобразователя, выходом первого тактового генератора, входами счетчика сейсмических каналов, счетчика каналов частотной сейсмограммы и генератора эталонного свип-сигнала, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя, а также вычислитель импульсной сейсмограммы и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства и качества сейсмической информации, вычислитель импульсной сейсмограммы содержит последовательно соединенные генератор косинусоид, первый вход которого связан с вторым выходом счетчика каналов частотной сейсмограммы и является первым входом вычислителя импульсной сейсмограммы, второй перемножитель, второй вход которого связан с выходом фильтра низкой частоты и является вторым входом вычислителя импульсной .

1566315

Рие.2

От

От сейсмограммы, первый сумматор, оперативное запоминающее устройство, регистр вывода, а также последовательно соединенные второй тактовый гене5 ратор, устройство управления и счетчик адреса, первый выход которого соединен с вторым входом оперативного запоминающего устройства, третий и четвертый входы которого соединены ,соответственно с вторым и третьим выходами устройства управления, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика адреса, установочный вход которого соединен с установоч- 15 ным входом устройства управления и вторым входом генератора косинусоид, который связан с первым выходом счетчика каналов частотной сейсмограммы и является третьим входом вычислителя импульсных сейсмограмм, выход которого соединен с регистратором, с вторым входом первого сумматора и выходом регистра вывода, установочный вход которого соединен с первым выходом устройства управления и третьим входом генератора косинусоид, который содержит последовательно соединенные счетчик кадров, корректирующий счетчик, второй сумматор и регистр, выход которого соединен с входом формирователя ординаты косинусоиды и вторым входом сумматора, а управляющий вход— со счетным входом счетчика поправок, установочный вход которого соединен с установочными входами корректирующего счетчика и регистра, а выход— со счетным входом корректирующего счетчика.

1566315

Иа 16

Составитель А.Иноземцев

Техред Л.Олийнык

Корр ек тор В. Гир няк

Редактор В.Данко

Заказ 1220 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101