Способ сейсмической разведки

Способ сейсмической разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: сейсмическая разведка полезных ископаемых на континентальном шельфе методом отраженных и преломленных волн. Сущность изобретения: по способу , включающему разделение геологического обьекта на глубинные этажи, определение наибольшей частоты сейсмических сигналов, приходящих с каждого этажа , возбуждение и цифровую регистрацию с рассчитанными шагами квантования для каждого глубинного этажа, повышают точность исследования при приеме для каждого глубинного этажа путем выбора длины базы группирования сейсмоприемников по формуле j Aj/4sino: , где Х -длина волны наибольшей частоты сейсмического сигнала для i-ro этажа: а - угол наклона фронта приходящей волны. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 V 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCPi .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Ф

I»

1» » (21) 4854316/25 (22) 20.04,90 (46) 07.01,93. Бюл, Nò 1 (71) Севастопольский приборостроитель. ный институт (72) Т.Г.Лазебник (73) Т.Г.Лазебник (56) 1. Шерифф P., Гелдарт Л. Сейсморазведка, M, .Мир, 1987, Т. 1, и. 5.3.8, п.5.54.

2, Авторское свидетельство СССР . N - 1323989, кл, G 01 V 1/00, 1986. (54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ (57) Использование: сейсмическая разведка полезных ископаемых на континентальном шельфе методом отраженных и преломленИзобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых на континентальном шельфе методом отраженных и преломленных волн, включая возбуждение, прием и регистрацию сейсмических сигналов в цифровом виде.

Известны способы повышения отношения сигнал/помеха на этапе приема сильно зашумленных сигналов, реализованные в сейсмокосах, используемых в промышленной сейсморазведке. В отечественных сейсмокосах широко используется способ группирования приемников или смешивания сигналов от приемников, расположенных на базе в несколько десятков метров (1).

Недостаток в данном случае состоит в том, что группирование на базе большой протяженности приводит к потере высокочастотных компонентов в принимаемом сейсмосигнале и снижению, таким образом, разрешающей способности, которая могла

„„5U„„1787274 А3 ных волн. Сущность изобретения; по способу, включающему разделение геологического объекта на глубинные этажи, определение наибольшей частоты сейсмических сигналов, приходящих с каждого этажа, возбуждение и цифровую регистрацию с рассчитанными шагами квантования для каждого глубинного этажа, повышают точность исследования при приеме для каждого глубинного этажа путем выбора длины базы группирования сейсмоприемников по формуле l 4/4 sin й, где 4 — длина волны наибольшей частоты сейсмического сигнала для i-го этажа; a — угол наклона фронта приходящей волны. 4 ил. бы быть достигнута. Для получения высокой разрешенности записи в современных зарубежных системах перешли к базам группирования с размерами до нескольких метров.

Однако при большой протяженности сейсмокос число приемных каналов.довольно ве- 3 лико и в отдельных сйстемах доходит- до ЬЭ

1024 каналов. Недостатком в данном случае является значительная потребность матери- ф, альных затрат, связанных с хранением и последующей обработкой большого объема информации.

Наиболее близким техническим реше. нием, выбранным в качестве прототипа, является способ сейсмической разведки, по которому геологический объект разбивается на глубинные этажи.Для каждого этажа производят расчет системы возбуждения и приема, определяют аппаратурные средства приема и регистрации. Шаг квантования по времени Лt устанавливают в соответствии

1787274 мени (hti) и по пространству (Лх ), как предлагается в прототипе. Для увеличения отношения сигнал/помеха на этапе приема в сейсморазведке выполняют операцию

5. группирования. Достигаемое усиление в каждом случае зависит от статических составляющих звукового поля и от количества приемных каналов в группе, Увеличение отношения сигнал /помеха и ропорционал ь10 но VA, При этом сйгналы на приемниках должны коррелировать между собой, а помеха — нет. Однако при расположении приемников в сейсмокосах в линию увеличение п в каждой группе приводит к увеличению

Лt 1/(44), а шаг прострайственной дискретизации

Л х выбирают с учетом:минимальных размеров зон Френеля. Количество точек наблюдения для каждого глубинного этажа одинаково. При этом прием и регистрацию ведут на каждом глубинном этаже или отдельными станциями,.или выполняют соответствующие переключения приемных систем на входе сейсмостанции. Данный способ позволяет избежать большой избыточности при регистрации и хранении сейсмосигналов.

Недостатком способа является то, что . базы групп в процессе приема не меняются, что не позволяет одинаково хорошо принимать сигналы, отраженные от границ на разной глубине залегания. При большой базе теряются присутствующие в игналах с верхних границ высокочастотные составляю- 25 щие, и ри малой не достигается . достаточного увеличения отношения. сигнал/помеха для импульсов, отраженных от глубоко залегающих слоев и, следовательно, ослабленных. И в том, и в другом случае снижается точность проводимых исследований.

Заявляемый способ проявляет новые технические свойства, заключающиеся в осуществлении приема сейсмосигналов с разных геологических этажей таким образом, что принимаемый от верхних отражающих границ и подаваемый на регистрацию сигнал сохраняет высокочастотные составляющие, что позволяет на последующих этапах обработки получить тонкую структуру исследуемой среды, а для принимаемых сигналов от глубоко залегающих границ, где отраженный зондирующий импульс сущест-. венно ослабляется средой, выполняется группирование, повышающее отношение сигнал/помеха, что приводит к. усилению полезного сигнала и повышению точности исследования на больших глубинах. Данные технические свойства достигаются тем, что с увеличением шага пространственной дискретизации Ь х предлагается увеличивать базу груп1тирования 1 путем включения в группу дополнительных приемников.

Способ осуществляется в следующей последовательности операций.

Геологический обьект разбивается на глубинные этажи, и для каждого этажа l рассчитывается свой шаг квантования по вре15

20 вуют выражению! (4 sin ад

30 где Ai — длина волны наибольшей частоты сейсмического сигнала для 1-го этажа; а— угол наклона фронта приходящей волны, Для пояснения этого выражения напомним, что принимаемый сейсмосигнал можно расЗ5 сматривать как стационарный случайный процесс, который представляется суперпозицией гармонических колебаний различной частоты и амплитуды. Гармоники, изображенные на фиг. 1, могут рассматри40 ваться как гармоники одной из частот, со ставляющих суперпозицию. Гармоники приходят на два разнесенных в пространстве приемных канала, Из фиг. 1 видно, что при сложении одинаковых гармонических составляющих двух сигналов усиление этих составляющих наблюдается лишь в том случае, если сдвиг по фазе между данными составляющими не превышает четверти периода (Т/4) или четверти длины волны

50 (il /4). Увеличение фазового сдвига приводит к потере этих составляющих при сложении. Если фронт волны приходит к группе приемных. каналов не параллельно базе (когда на приемниках сдвиг по фазе между

55 сигналами отсутствует), а"под некоторым углом а (см. фиг. 2), то сдвиг Ь между сигналами на крайних приемниках в группе определяетсявыражением Л =l sill а .Для того, чтобы не терять частотные составляюс максимальными частотами сигналов f>, поступающих от соответствующих глубинных этажей, согласно выражению. их баз I, что, в свою очередь, приводит к потере высокочастотных составляющих в спектре сигнала при группировании и, следовательно, к уменьшению разрешающей способности проводимых исследований, Чтобы не было потерь, предлагается с каждого глубинного этажа проводить прием группами, длины баз li которых определяются верхними частотами полос принимаемых сигналов с выделенных глубин и соответст.1787274 щие сигнала при сложении в этом случае, необходимо, как видно из фиг. 1, чтобы для каждой (Л-й) частотной составляющей выполнялось условие

Л & или, ото то же самое, < — — -.

4 4 э!и а

Так как самая короткая длина волны А у составляющей верхней частбты среза полосы сигнала, приходящего с выделенной глубины i, то она и определяет размер базы группирования для каждого конкретного этажа.

Рассмотрим пример, поясняющий, каким образом достигается положительный эффект при использовании совокупности всех признаков изобретения. Предложим, что в геологическом объекте выделено пять глубинных этажей (ki, ki+t) (см. фиг. 3), определены диапазоны частот, приходящие с каждого глубинного этажа, и временные интервалы их прихода на приемники. Соответствие между глубинами, частотами и временными интервалами, а также длинами волн верхних частотных составляющих в данном примере следующие; (ko, k)); 10 — 100 Гц; (to, tt); А = 15 м; (k>, k2); 10-70 Гц; (t1, t2); Л =- 21,4 м; (k2, k3), 10 — 50 Гц; (t2, l3); Л =30 м; (кз, k4); 10-30 Гц; (t3, t4); А = 50 м; (k4, kg); 10 — 15 Гц; (t4 tg); it, = 100 м.

В течение каждого временного интервала (ti, ti+q ) дискретизация сигнала по времени должна выполняться с шагом

Л t 1/(44). Пространственную дискретизацию, определяемую. по формуле Лх Л/(4з(па), рассчитаем при условии, что а не превышает 30 . При этом величины Ь х должны быть кратными величине шага d между приемными каналами в сейсмокосе, Пусть d = 6,25 м, а длина сейсмокосы 3000 м. Рассчитаем для каждого выделенного этажа величины Лх и в соответствии с формулой предлагаемого способа базы групп приемных каналов I: (ko, kq) Л х = 12,5 м I = 7,5 м; (k),k2) Л х=18,75м 1=10,7м; (4<2, k3) Л х =.25 м I = 15м; (з.k4) Л х=50м I=25м; (k4, kg) Л х= 100 м =50м.

Так как шаг между каналами в сейсмокосе в данном случае составляет 6,25 м, то размеры вычисленных баз для этажа (ko, k<) позволяют расположить на базе длиной

7,5 м не более одного приемного канал (т.е. группирование не выполняется). Для этажа (kt, k2) на базе 10,7 м также располагается лишь один приемный канал, Для следующего этажа на базе 15 м группируются два

5 канала, на базе 25 м — четыре канала, для последнего этажа на базе 50 м можно группировать"восемь каналов, Усиление по сигнал/помехе, которое достигается в данном случае. приблизительно оценивается вели10 чиной Vn, Тогда усиление для этажа (k2, k3) составит 2, для этажа (k3, Ц усиление будет 2, а для этажа(k4, kg) УГ2, Таким .. образом, положительный эффект способа достигнут. Для сигналов с этажей (ko, kt) и

15 (kt, k2) при заданных условиях группирование выполнить нельзя, так как можно потерять верхние частоты в спектрах принимаемых сигналов.

Предлагаемый способ сейсмической

20 разведки может быть реализован с помощью устройства, блок-схема которого приварена на фиг. 4.

Устройство содержит приемный канал

1, усилитель 2 сигналов, перестраиваемый

25 режекторный фильтр 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 6, микропроцессор (МП) 7, буферное ОЗУ 8.

30 Выход приемного канала 1 соединен с входом усилителя 2, выход которого подключен к входу фильтра 3, Сигналы с выхода фильтра 3 подаются на вход АЦП 4, выход которого подключен к входу ОЗУ5, Выходы

35 ОЗУ 5 и ПЗУ 6 соединены с входами МП 7, выходы которого соединены с входами буферного ОЗУ 8.

Работает устройство следующим образом, 40 Предварительно по команде с борта происходит перезапись из ПЗУ в ОЗУ управляющей программы устройства, а также с борта передаются параметры, которые определяют номера и количество суммируй45 мых каналов при группировании для всех глубинных этажей. Прием сигналов осуществляется следующим образом. В каждом канале Iсигналы,,принятые сейсмоприемниками, усиливаются усилителем 2 и через

50 фильтр 3 подаются на вход АЦП, где преобразуются в цифровой код, который запоминается и хранится в ОЗУ 5 до появления следующего значения сейсмической информации. Оцифровка очередного значения вы55 полняется АЦП по команде с борта, подаваемой с частотой, определяемой вели-. чиной Л?ьМикропроцессор в соответствии с программой обработки суммирует значения сигналов, хранящихся в ОЗУ 5, от задан1787274

1-Ю приемник

2-В прнееик

Фиг. !

Фиг. g

7 ных каналов и размещает в буферном ОЗУ

8 результаты, подготавливая их для передачи на борт. При переходе на новый глубин- . ный этаж по команде с борта в программе обработки мейяются номера каналов, их количество и прием продолжается.

Формула изобретения

Способ сейсмической разведкй, включающий разделение геологического объекта на глубинные этажи, определение наибольweA c 0t е е х lH 0s; приходящих с каждого этажа, расчет для каждого глубинного этажа, шага квантования по времени Дt 1/4 fi, где fl — наиббльшая частота сейсмического сигнала для

1-гоглубинного этажа, и по пространству Ьх « 2/зЬа, где 4-длина волны наибольшей частоты сейсмического сигнала для l-го этажа, а — угол наклона фронта . приходящей волны, возбуждение, прием группами сейсмоприемников, цифровую

5 регистрацию с рассчитанными шагами квантования At uhx для каждого глубинного этажа и обработку принимаемых сигналов. отличающийся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/помеха на

10 этапе приема и повышения точности исследования при приеме, для каждого глубинного этажа l определяют длину базы группирования сейсмоприемников li по выражению

li Skf 4з!и а.

1787274

Фиг. 3

Фяг. 4

Составитель Т.Лазебник

Техред M.Моргентал . Корректор А.Обручар

Редактор

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

Заказ 273 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская йаб.; 4/5