Способ сейсмической разведки

Реферат

 

Изобретение относится к сейсмическим методам исследования среды, а именно к методам обнаружения и локализации в исследуемой толще различных объектов и неоднородностей, отличающихся по своим свойствам от окружающей среды. Технический результат - повышение разрешающей способности и надежности обнаружения. Сущность изобретения: в первую из заданных точек на площадке над исследуемым участком среды устанавливают пару сейсмический излучатель - сейсмический приемник, подают один или более раз на сейсмический излучатель сигнал излучения, принимают, накапливают и регистрируют накопленные сигналы, переизлученные неоднородностями cреды. После этого перемещают зондирующую пару излучатель - приемник в следующую заданную точку наблюдения и повторяют процедуры излучения и приема сигналов последовательно во всех заданных точках площадки наблюдения. Полученную многоканальную сейсмограмму подвергают оптимальной фильтрации и затем вычисляют по ней оценки энергии сигналов, переизлученных из каждого узла заданной сетки опроса внутри среды, и по результатам обработки полученных данных судят о наличии в исследуемом участке среды неоднородностей и их конфигурации.

Изобретение относится к сейсмическим методам исследования среды, а именно к методам обнаружения и локализации в исследуемой толще различных объектов (неоднородностей), отличающихся по своим свойствам от окружающей среды.

Известен способ сейсмической разведки, включающий возбуждение сейсмических колебаний искусственными источниками, регистрацию сигналов сейсмоприемниками, распределенными на поверхности, и использование полученных сейсмограмм для извлечения информации о строении исследуемой среды (см., например, В. И. Мешбей. Сейсморазведка методом общей глубинной точки. Москва, "Недра", 1973, 152 с.).

Недостатки известного способа связаны с тем, что он ориентирован главным образом на прослеживание границ между слоями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ сейсмической разведки, включающий многократное излучение и прием сейсмических сигналов в заданных точках наблюдения, накопление переизлученных неоднородностями среды сигналов и суждение по результатам обработки полученных данных о наличии в исследуемом участке среды неоднородностей и их конфигурации (см. Гурвич И.И., Боганик Г.Н. "Сейсмическая разведка", Москва, Недра, 1980 г., с. 126-129, 287, 309-311, 317, 302-321).

Недостатками способа являются то, что они также ориентированы на прослеживание в среде границ между слоями и на выявление крупномасштабных неоднородностей при невысокой разрешающей способности.

Техническая задача изобретения - повышение разрешающей способности и надежности обнаружения в исследуемой среде объектов, излучающая способность которых мала или вовсе отсутствует, и получение информации о конфигурации таких объектов.

Для достижения поставленной технической задачи в способе сейсмической разведки, включающем многократное излучение и прием сейсмических сигналов в заданных точках наблюдения, накопление переизлученных неоднородностями среды сигналов и суждение по результатам обработки полученных данных о наличии в исследуемом участке среды неоднородностей и их конфигурации, излучение и прием сейсмических сигналов осуществляют установленной над исследуемым участком среды парой сейсмический излучатель - сейсмоприемник, задают координаты сетки опроса среды, рассчитывают времена пробега волн, обеспечивающие фокусировку суммарного зондирующего луча на каждом узле сетки опроса среды, и при обработке полученных данных вычисляют оценки энергии волн, переизлученных из узлов данной сетки опроса среды.

Способ сейсмической разведки осуществляют следующим образом. На площадке наблюдения над исследуемым участком среды задают координаты М пунктов регистрации. Размещают единственную пару сейсмический излучатель - сейсмический приемник в первой из заданных точек наблюдения (m = 1,2,...,M) и выполняют один или более (r = 1,2,...,R) циклов излучения, накопления и регистрации сигналов, переизлученных неоднородностями внутри среды. Затем передвигают пару излучатель-приемник в следующую заданную точку площадки и повторяют описанную процедуру излучения и приема сейсмических сигналов до тех пор, пока не получат многоканальную сейсмограмму, включающую накопленные сейсмические записи со всех М заранее намеченных пунктов на площадке регистрации. После этого приступают к обработке полученной многоканальной сейсмограммы, которая сводится к оптимальной согласованной фильтрации сейсмограммы для усиления переизлученных сигналов, близких по форме к первичному излученному сигналу, и к сравнительной оценке энергии волн, переизлученных каждым узлом сетки опроса внутри среды. Для этого вначале задают координаты (Xi, Yj, Zk) точек зондирования среды (сетку опроса). На основании априорной скоростной модели среды блок управления рассчитывает времена пробега волн и энергию переизлученных сигналов.

Если в каждой из m (m = 1,2,...,M) заданных точек наблюдения излучатель R раз возбуждает сигнал f(t), то отфильтрованную согласованным фильтром с оператором Lf сейсмограмму, включающую М трасс с записями накопленных сигналов, можно представить (для стационарной линейной среды) в виде суммы сигналов, переизлученных всеми (i,j,k) узлами сетки опроса: Начальный отсчет шкалы времени на m-ой трассе совпадает с моментом излучения сигнала в m-ой точке.

В процессе последующей обработки эта М - канальная сейсмограмма используется для оценки энергии волн, переизлученных узлами заданной сетки опроса среды. При этом на основании априорной скоростной модели блок управления рассчитывает времена пробега волн mijk, обеспечивающие последовательную фокусировку суммарного зондирующего луча группы из М каналов на каждом узле сетки опроса, и вычисляет оценки энергии вторичных (переизлученных) волн. По полученной совокупности оценок судят о наличии в исследуемой среде неоднородностей и их конфигурации. Для оценки энергии переизлученных сигналов по отфильтрованной сейсмограмме в блоке управления вычисляют экспериментальные оценки отношения сигнал/помеха: здесь: m = 1,2, . . . ,M - номер пункта размещения сейсмического излучателя и сейсмоприемника; n = 1,2,...,N - номер отсчета внутри временного окна, в котором усредняются оценки энергии переизлученного сигнала, N - размер окна; Xi, Yj, Zk - координаты (i,j,k) узла сетки опроса; - запись на m-ом канале отфильтрованной сейсмограммы, содержащей переизлученные волны; Lf - оператор оптимального согласованного фильтра; f(t) - сигнал излучения, синтезированный блоком управления; r = 1,2,...,R - номер излучения в данном пункте m; mrijk - аддитивная помеха: mijk - временные поправки, определяемые временем распространения сигнала от сейсмического излучателя в точке m к (i,j,k) узлу (и от (i,j,k) узла к m-ому сейсмоприемнику соответственно); mijk - коэффициенты затухания амплитуд прямого и переизлученного сигнала; ijk - коэффициент переизлучения.

Вычисленная совокупность оценок энергии переизлученных волн {SNRijk} отражает картину распределения в среде неоднородностей, являющихся источниками вторичного излучения. Если в ближайшей окрестности опрашиваемой точки размещается неоднородность, то сфокусированный на этой точке суммарный зондирующий луч создаст переизлученную сферическую волну, энергия которой превысит энергию волн, переизлученных соседними точками. Если же в данной точке нет явных нарушений сплошности, то сфокусированные лучи просто разойдутся и энергия вторичного сигнала, переизлученного данной точкой, окажется сравнительно невелика. По совокупности полученных таким образом оценок энергии переизлученных сигналов { SNRijk} судят о наличии в исследуемом участке среды неоднородностей и их конфигурации.

Предложенный способ позволяет повысить разрешающую способность и надежность обнаружения объектов, излучающая способность которых мала или вовсе отсутствует, и отличающихся по своим свойствам от вмещающей породы, и получить объемное изображение таких объектов за счет двойной фокусировки излучающей и приемной сейсмических групп на точках опроса внутри среды, накопления и оптимальной фильтрации принимаемых сигналов.

Надежность обнаружения, точность и качество картирования неоднородностей в сильной степени зависят от достоверности априорной скоростной модели. Совмещение координат установки излучателя и сейсмоприемника позволяет использовать при обработке прямые и переизлученные волны, распространяющиеся по одной и той же траектории, благодаря чему повышается вероятность правильного обнаружения и точность картирования объектов за счет уменьшения погрешностей, связанных с априорной неопределенностью скоростной модели. Использование одного излучателя и одного приемника, перемещаемых по площадке наблюдения, вместо многоэлементной площадной группы излучателей и приемников принципиально упрощает и удешевляет исследования и повышает эффективность метода. Кроме того, в данном способе отпадает необходимость решения целого ряда сложных проблем, связанных с обеспечением строгой идентичности параметров многих излучателей и сейсмоприемников, жесткой взаимной привязки моментов возбуждения многих излучателей группы. Единой естественной точкой отсчета времени и взаимной привязки каналов на обрабатываемой сейсмограмме является фактический момент излучения сигнала в каждом пункте размещения пары излучатель-приемник.

Формула изобретения

Способ сейсмической разведки, включающий многократное излучение и прием сейсмических сигналов в заданных точках наблюдения, накопление переизлученных неоднородностями среды сигналов и суждение по результатам обработки полученных данных о наличии в исследуемом участке среды неоднородностей и их конфигурации, отличающийся тем, что излучение и прием сейсмических сигналов осуществляют установленной над исследуемым участком среды парой сейсмический излучатель - сейсмический приемник, задают координаты узлов сетки опроса среды, рассчитывают на основании скоростной модели среды времени пробега волн, обеспечивающие фокусировку суммарного зондирующего луча на каждом узле сетки опроса среды и при обработке полученных данных вычисляют оценки энергии волн, переизлученных из узлов заданной сетки опроса среды.