Способ вибросейсмической разведки

Способ вибросейсмической разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке методом отраженных волн и может быть использовано для исследования земной коры. Целью изобретения является повышение разрешающей способности сейсморазведки . Для этого излучают монохроматический вибрационный сигнал виброисточником с частотой f 2 r(k - 1 (Г интеРвал Дискретности, k 3 - целое), записывают цифровой сейсмостанцией с интервалом дискретности т и обрабатывают, определяя энергию в скользящем по записи временном окне пх xT/2f (n 1 - целое число). В моменты вступлений значение интеграла средней энергии изменяется, что позволяет получить запись, аналогичную импульсной сейсмограмме, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлик (5!)ю G 01 V 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4456571/25 (22} 11.07.88 (46) 23,03,92. Бюл. М 11 (71) Нижневолжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики (72) В.Б.гаврюшин (53) 550.834(088.8) (56) Патент США М 3066754, кл. 181-5, опублик. 1959.

Телфорд В.М, и др. Прикладная. геофизика. — M.: Недра, 1980. с. 185 — 193. (54) СПОСОБ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ

РАЗВЕДКИ (57) Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке методом отраженных волн и может быть использовано для исследования земной коры. Целью изобретения является

Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке методом отраженных волн и может быть использовано для исследования земной коры, Известен способ, основанный на излучении монохроматического колебания и измерении на земной поверхности разности фаз излученного и регистрируемых монохроматических колебаний.

Недостатком этого способа является неоднозначность результатов определения глубины до отражающих горизонтов. Неоднозначность обусловлена тем, что при суммировании монохроматических сигналов со

Т сдвигом фаз, кратным половине периода —, суммируемый сигнал своей фазы не меняет, при этом меняется лишь амплитуда: (энергия) суммарного сигнала, Ы 1721561 А1 повышение разрешающей способности сейсморазведки. Для этого излучают монохроматический вибрационный сигнал виброисточни ком с частотой f

1 †„-Тв — 1 т(т- интервал дискретности, k >3 — целое), записывают цифровой сейсмостанцией с интервалом дискретности t u обрабатывают. определяя энергию в скользящем по записи временном окне пх х Т/2f (n 1 — целое число). В моменты вступлений значение интеграла средней энергии изменяется, что позволяет получить запись, аналогичную импульсной сейсмограмме, 1 ил.

Известен также способ, основанный на возбуждении монохроматических сигналов, пропускании их через узкополосные фильтры той же частоты.. Причем сигналы возбуждают таким образом, чтобы их длительность была меньше времени, необходимого для возврата энергии от исследуемых объектов.

Сейсмические сигналы, отраженные от раз- 0 личных объектов, имеют одну и ту же частоту, но отличные по фазе, т.е. при суммировании оорааукгтся сигналы одинаковой частоты. рак но различные по, амплитуде.

° вввввй

Недостатком способа является неоднозначность результатов определения времени прихода волн, отраженных от неоднородностей, так как при суммировании монохроматических сигналов, различных по амплитуде и по фазе, может образовываться суммарный сигнал с неизменяющейся амплитудой.

1721561

Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на излучении манохроматических упругих колебаний виброисточником, регистрации упругих колебаний цифровой сейсмостанцией с интервалом дискретности г, причем работа сейсмостанции синхронизирована с работой виброистачника.

Недостатком данного способа является, что корреляционная обработка, успешно применяемая при возбуждении и регистрации свип-сигналов, оказывается неэффективной при обработке негармонических сигHBIloB, за счет чего снижается разрешающая способность способа.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности сейсморазведки.

Указанная цель достигается тем, что в способе, основанном на возбуждении и регистрации монохроматических сигналов, возбуждают монохроматические упругие

1 колебания с частотой f 2-тТ,,— — 1, где г. интервал дискретности цифровой регистрации; k «3 —;целое число отсчетов на полупериод Т/2 возбуждаемого монохроматического упругого колебания, определяют энергию зарегистрироваиийх колебаний во временнвм интервале, кратном величине полупериода Т/2 возбуждаемого монохроматического ynpyroro колебания, повторяют определение энергии в окрестности каждой дискретной точки зарегйстрированного монохроматического колебания и по разнице энергий судят о прйходе. волн, отраженных от неоднородностей в исследуемом среде, Способ основан на использовании стандаргных полевых систем как методом отраженных волн, так и методом общей глубинной точки с применением монохроматических источников возбуждения. При

" исследовании получаютсй и регистрируются монохроматические сигналы одной. и той же частоты. Перед возбуждением монохроматических упругих колебаний определяют . частоту из соотношения

1 Г @=-1 < > где t- интервал дискретности цифровой ре гистрации;

k >3 — целое число отсчетов на полупериод Т/2 возбуждаемого монохроматического упругого колебания.

Условие выбора частоты монохроматического колебания обусловлено следующими обстоятельствами.

Известно свойства монахраматическаго колебания:

c + и Т/2

Е = J (A sin (cut +p}) dt = C (2)

t .5 или

1+ л Т/2

Е = f (А sin (2 л t/Ò + р))2 dt = С . (3)

t где Š— энергия;

t — текущее время;

n) 1 — целое число; .

А — амплитуда монохроматическаго колебания; и)- круговая частота;

p — начальная фаза;.

Т/2 - rd/а — полупериод монахраматическаго колебания;

С = const.

Для выполнения условий равенства (2) или (3) необходимо обеспечить интегриро..вание манахроматическаго колебания в интервале (т. t+ пТ!2).

- Данный интервал интегрирования, имеющий длительность.f = Т/2, возможен при

25 условии, когда частота манохраматическаго .колебания и интервал дискретности цифроВоА регистрации гсвяэаны соотношением

Т/2=(- 1)г. (4)

С учетом тога,,чта f = 1/Т, равенства (4), можно записать следующим образом:

22 k21

Например, при t= 0,002 с, частоты могут быть выбраны следующими: при k=3 f =125 Гц, k =4 f.-8333 Гц, k=5f 625 Гцитд, Для обеспечения приемлемой точности вычисления величины Е и исходя из условий теоремы Котельникова (f — ) число отсче1

4т тов необходимо выбрать из условия k>>3.

После возбуждения частоты возбуждаемых монохроматических упругих колебаний определяют энергию зарегистрированных колебаний во временном интервале, кратном . величине палупериода в соответствии с равенством (2).

Например. если имеется манохраматический сигнал вида при т1> t, (A1sln(e t + p1) при tc t, (5) интеграл вида (2) будет иметь три значения:

1+ л Т/2

3 (A1 sin (а t + р1))2 dt - 0, (6) в интервале времени 0< t < t1- nT/2;

1+ и Т/2

) (А1 Sln(©< +pt)32 dt С, (7)

1721561 в интервале времени t > ti + пТ/2; диаграммы г; е — диаграмма результата определений в соответствии с равенством(10), 1(Ас sin (в t + у с))г дс 4 C p (8) Выделение монохроматическихсигналов (их вступление) определяется следующим обПричем значение интеграла (8) меняет 4 С 5 разом. Возбуждают монохроматические ся от О до С в интервале времени (сс - nT/2, упругие колебания с частотой, равной сс+ пТ/2). Таким образом, измерение знер- р у р д озб аемы

Ы /2 r(k - 1). Определяют временной. интегии Е связано с приходом волн, отраженных вал, кратный полупериод возб монохроматических сигналов. Для рассматот неоднородностей в исследуемой среде.

В случае, когда имеется последователь10 риваемого на диаграмме сл чая для оп е еность монохроматических сигналов Fi ленности принимают т-0,002 с, М = 5. Тог а р 0,002 с, 1=5. Тогда частота монохромэтических сигналов равна

f = 62,5 Гц. Тогда величина полупериода Т/2=

Fq(mt+ pq) = при tt> с:, A1s noit+pi» t® (9) = — = 0,008 с, Таким образом интервал (О . при сг > t;

Fz (N t, + pz) Azs nm t у рс при t

° ° ° ° i > 4 °

2f

+ ) у пРи С > « При и = 1, интервал интегрирования равен

PAisin вt+rpj при ti4t, 0,008 с. В соответствии с равенством (2) в

При интегрировании последовательных 20 каждой дискретной точке определяют энермонохроматических сигналов (сейсмиче- гию Е суммарного монохроматического коской трассы) в соответствием с выражением . лебания. Под каждой дискретной точкой (6) в интервале времени (О, ti) получают-зна- подразумевается определение величины Е чение О. в интервале (с. t > пТ!2) и отнесение этой

В. интервале времени (сс + nT/2, сг - 25 . величины к середине интервала интегриро— nT/2) получают значение Сс, в интервале (tzi вания. Для удобстваможно результатинтег+ nT/2, сз - nT/2) — значение Cz и тд;, в " рирования относить, не к середине интервале (с -с + nT/2, с - nT/2) — значение интервала, а к последнему дискретному зна- .

Ci. чению. интервала (так. как это делается в

В интервалах времени, где наблюдает- 30 приводимом на диаграмме r примере). В ся приход монохроматических колебаний, рассматриваемом примере диаграммы в и г значение интеграла последовательности в интервале времени (0; .сс) значение энер колебаний имеет переменную величину, гии суммарного монохроматического колеЗти временныеинтервалытаковы: . бания равно О. В интервале (ti. ti + Т/2) для колебания Гс(в t pq) - 35 энергия увеличивается от О до С„в интерва(сс - nT/2, сс + пТ/2)," ., ле (tz, сг +Т/2) - от Ci до Сг, в интервале (сз. для Fz(N ргС-, . Сз+ Т/2) — от Сг до Сз и в интервале (t4, ц+ (сг - n Т / 2,сг+ и Т/2); +Т/2) энергия уменьшается от Сз до.Сф. Точдля Fi(а t, p;) . ки, где энергия начинает менять свои значе(» - пТ/2, с; + nT/2), ., 40 ния,точно соответствуют временам прихода . монохроматических волн t1, сг. С помощью

Таким образом, условие (7) характери- специальных импульсных преобразований зует наличие прихода монохроматического временную диаграмму г можно привести к сигнала, отраженного от неоднородностей виду. изображенному на диаграмме д. в исследуемой среде. 45 Существо способа практически не измеНа. чертеже представлены временные. няется, если вместо измерений энергии сигдиаграммы : а —.диаграмма суммарного им- налов в соответствии с -равенством (2) пульсного сейсмического сигнала, отражен- измерять аналоги этих энергий в соответстного от неоднородностей на временах с1; сг, вии с равенствами:

t3 и Q; б — диаграмма монохроматических 50 для и четных составляющих сигналов, отраженных от t +n T z к неоднородностей на временахс,сг, сз иск; в f Х А! з фс +p)dt =— диаграмма суммарного монохроматического сигнала, зарегистрированного на поверхности наблюдений; г — диаграмма 55 gf 0 прис;-пТ/2 < t-< ti+ nT/2,(10) результата интегрирования в соответствии с равенством (6) суммы монохроматических сигналов вида (9); д — диаграмма результата " " . + импульсного преобразования временной =1

1721561 ь г, Ьг Ю. j д, ау д,* в

Л цл$ с>

c„3, 2

Составитель А.Алешин

Техред M. Моргентал

Редактор А.Мотыль гл

Корректор С.Черни

Заказ 952 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

С при а - пТ/4 t > t1 + пТ/4; ф С при tt - пТ/4 < t < ti+ пТ/4, (11)

В случае выполнения процедуры в соответствии с равенством (10) результат имеет вид, приведенный на временной диаграмме е, При выполнении операций в соответствии с равенством (11) результат будет аналогичным диаграмме г.

При стандартных способах сейсмической разведки регистрируют совокупность импульсных отраженных сигналов. На чертеже приведена временная диаграмма, где зарегистрирован приход импульсных сигналов на временах t> с амплитудой А1

=1,0; tz-Az 0,5:тз-Аз 0,Зиад-Ао 1,0. Врезультате применения существующей методики уверенное выделение волн возможно лишь на временах t> .и Ы. Волны на временах tz u ta из-за интерференции выделить невозможно, Интервал прихода волн на временах tz и тз равен периоду импульсного сигнала Т.

При регистрации монохроматических колебаний, отраженных от неоднородностей и зарегистрированных на тех же.време. нах ц, tz, зита и имеющих теже амплитуды

А1, Az, Аз и А4, образуется суммарный монохроматический сигнал, диаграмма в, где выделить поступление отдельных волн невозможно.

Преимуществом предложенного способа является возможность получения при использовании монохроматических вибросигналов разрешенных записей, на которых выделяются вступления отраженных волн, аналогичные записям с использованием

5 импульсных источников, что невозможно с применением корреляционной методики обработки гармонических сигналов. Зто повышает разрешающую способность сейсморазведки.

Формула изобретения

Способ вибросейсмической разведки, основанный на возбуждении монохроматических упругих колебаний виброисточником, 15 синхронизированной с ним регистрации упругих колебаний цифровой сейсмостанцией с интервалом дискретности к и обработке полученных данных, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей

20 способности сейсморазведки, частота упругих колебаний определяется соотношением

1 — где k :3 — целое число отсчетов на .полупериод Т/2 возбуждаемых

25 колебаний, во временном интервале и 1/2f, где и 1 — целое число, определяют энергию зарегистрированных колебаний последовательно в окрестности каждой дискретной точки записи колебаний и по разности энер30 гий судят о приходе волн, отраженных от границ раздела в исследуемой среде.