Способ сейсмической разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

( (.

KБ Г:;г;

) ° и в

f

СоиИ Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 25.11.1970 (№ 1410244/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Прио р,итет—

Опубликовано 19.Х.1971. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 29.XI I.197il

МПК G 01v 1/00

Комитет по делам

«еобретений и открытий

«ри Совете Министров

СССР

УДК 550.834 (088.8) Авторы изобретения

Ф. П. Шепеленко и Д. Ф. Линчевский

Краснодарский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки

Заявитель

СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится к способам сейсморазведки, при которых применяются колебания линейно изменяющейся частоты.

Известен способ вибрационной сейсморазведки, основанный на возбуждении сейсмических сигналов заданной формы, который состоит в суммировании колебаний, частоты, фазы и амплитуды которых обеспечивают разложение в ряд Фурье импульса заданной формы.

Вибратор, установленный на грунте, возбуждает за один цикл сигнал заданной продолжительности, одной частоты и постоянной амплитуды. От цикла к циклу частота вибратора увеличивается на 1 гтрк. При каждом цикле возбу>кденные в грунте сигналы принимаются сейсмопр иемником, установленным непосредственно у вибратора, и сейсмоприемником, расположенным в отдалении.

Принятые от сейсмоприемников сигналы регистрируются на магнитной ленте раздельно.

Количество циклов определяется диапазоном частот, выбранным для изучения сейсмического разреза. Так, например, для полосы частот от 20 до 80 гтрк необходимо провести 60 циклов.

Сигналы, зарегистрированные от сейсмоприемника, расположенного у вибратора, суммируются от всех циклов. Перед суммированием для получения острого суммарного импульса амплитуды и фазы сигналов каждого цикла подбираются опытным путем. Затем с теми же регулировками фаз и амплитуд суммируются сигналы, принятые отдаленным сЕйсмоприемником.

5 Полученная таким образом суммарная Запись имеет вид, сходный с сейсмической Записью, получаемой при взрывных способах сейсморазведки.

Существенным недостатком описанного сво)О соба является принципиальная невозможность сжатия динамического диапазона сейсмиче( ских сигналов по их предварительной записи.

Динамический диапазон промежуточных регистраторов, применяемых для предварительной

)5 записи, как правило, не превышает 50 дб, в то время как динамический диапазон сейсмических сигналов на времени 5 сек составляет

100 — 120 дб. Это существенно ограничивает глубину исследований.

20 Другой недостаток известного способа Состоит в необходимости подбора фаз и амп,)титуд сигналов суммируемых циклов, что услалсняет процесс получения результирующей записи и делает его трудоемким.

25 Целью изобретения является упрощение процесса и сокращение времени обработки с)тгналов с одновременным увеличением глуби)ты исследований сейсмического разреза.

Цель достигается за счет суммирования )>т30 резков линейно изменяющейся частоты и Зы318002 полнения дополнительных операций, обеспечивающих сжатие динамического диапазона амплитуд сейсмических сигналов.

На фиг. 1 показана схема, поясняющая суммирование отрезков колебания линейно изменяющейся частоты; на фиг. 2 — график изменения частоты сигналов сейсмоприемника; на фиг. 3 — развертка суммарного импульса по образующей; на .фиг. 4 — блок-схема для осуществления предложенного способа.

Вибратор 1, установленный на грунте, возбуждает в,последнем упругие колебания, частота которых изменяется во времени по линейному закону: в ® = 2at+ (1) где 2а=

Т, — скорость изменения частоты; в и о — граничные частоты диапазона возбуждаемых колебаний;

Т, — время развертки частоты от о до вг

Сигнал сейсмоцриемника 2, установленного у вибратора, U, (t) =U. соз(аР+в ) (2) и сигнал сейсмоприемника 3, установленного в отдалении, U(t) =Х (У„- cos (a(t — Ф, ) +а (t — tK ) j, (3 (где UB — амплитуда колебаний на выходе) сейсмоприемника 2; U, — амплитуда к-той отраженной (преломленной) волны на выходе сейсмоприемника 3, t, — время пробега к-той волны от вибратора до отражающей (преломляющей) геологической границы и от нее— до сейсмоприемника 3), усиленные сейсмическими усилителями 4, поступают на раздельные входы суммирующего регистратора 5.

Суммирование сигналов производится следующим образом.

Сигнал сейсмоприемника 2, частота которого изменяется по линейному закону — см. уравнение (1), записывается регистратором 5 в виде отрезков равной длительности таким образом, что начало .каждого последующего отрезка совмещено с началом предыдущего.

Эта операция может быть осуществлена с помощью магнитного регистратора барабанного типа. Время полного оборота барабана равно длительности суммируемых отрезков. Суммирование отрезков может производиться как в процессе их записи путем накопления, так и по окончании ра боты вибратора при одновременном считывании всех отрезков с помощью магнитной головки.

Получаемая суммарная запись контролируется в процессе работы вибратора воспроизводящей магнитной головкой, установленной рядом с записывающей.

На фиг. 2 показаны: график изменения частоты сигнала сейсмоприемника 2, время развертки которой Т, разбито íà N участков равной длительности Т, график изменения частоты к-той составляющей сигнала — см. выражение (3) и график изменения частоты суммируемых отрезков этих сигналов.

Для получения острого суммарного импуль5

Зо

65 са должно удовлетворяться условие:

AET и f Т вЂ” целые чи.сла, (4)

Т вЂ” длительность отрезков; h F — изменение частоты вибратора за время Т; fi= (0t на2я, чальная частота диапазона возбуждаемых колебаний.

На фиг. 3 показана развертка по образующей импульса, полученного в результате суммирования отрезков сигнала сейсмоприемника 2 при выполнении условия (4) на суммирующем регистраторе бара банного типа.

Максимумы огибающей импульса Г(1) нахоТ дятся в точках t=0 (или t=T) и t= — и про2 порциональны числу суммируемых отрезков.

Между двумя основными максимумами кривой расположено N — 2 побочных максимума, амплитуды которых одинаковы и равны примерно амплитуде сигнала и не зависят от N.

Таким образом, отношение амплитуды основного максимума к амплитуде побочного возрастает с увеличением числа суммируемых отрезков. Ширина основного максимума на нулевом уровне обратно пропорциональна диапазону возбуждаемых в грунте частот. Максимум суммарного импульса к-той волны смещен во времени относительно импульса, полученного в результате суммирования отрезков сигнала вибратора.

Предлагаемый способ сейсмической разведки имеет по сравнению с известным ряд преимуществ. Возбуждение непрерывных колебаний линейно изменяющейся частоты, запись и одновременное суммирование принятых сигналов позволяют получить результирующую запись непосредственно по окончании работы ви братора. Кроме того, за счет использования колебаний линейно изменяющейся частоты с параметрами, удовлетворяющими условию (4), отпадает необходимость подбора опытным путем фаз и амплитуд суммируемых отрезков сигнала. Преимущества предлатаемого способа особенно сильно проявляются при многоканальном приеме сейсмических сигналов.

При известном способе сейсмической разведки сжатие динамического диапазона сейсмических сигналов производится следующим образом.

Сейсмический сигнал, представляющий собой сумму волн, отраженных (преломленных) различными геологическими границами и регистрируемых удаленным от вибратора сейсмоприемником 3, путем перемножения с сигналом сейсмоприемника 2, расположенного у вибратора, преобразуется в сумму колебаний с разностными частотами, пропорциональными временам отражений. Сжатиединамического диапазона амплитуд составляющих полученной суммы (пропорциональных амплитудам соответствующих отражений) производится путем ее дифференцирования с помощью дифференцирующей цепи, Продифференциро318002 ванные колебания разностных частот анализируются.

По предлагаемому способу сейсмической разведки продифферекцированные колебания разностных частот с помощью однополосного модулятора преобразуются в колебания с линейным законом изменения частоты .и затем суммируются.

Сигналы сейсмопр иемников 2 и 8 (см. фиг. 4), усиленные усилителями 4, поступают на входы перемножителя б (например, балансного кольцевого модулятора). Сигнал с выхода перемножителя, представляющий собой сумму колебаний с разностными,и суммарными частотами, поступает на вход фильтра нижних частот 7, подавляющего колебания с суммарными частотами. Отфильтрованные колебания разностных частот подаются на вход ди фференцирующей,цепи 8 (например, дифференцирующего усилителя), изменяющей амплитуды колебаний .разностных частот пропорционально их частотам. Выходной сигнал дифференцирующей цепи, представляющий собой преобразованную сумму колебаний разностных частот, поступает на один из входов однополосного модулятора 9, на другой вход которого подается сигнал вибратора от сейсмоприемника 2.

Выходной сигнал однополосного модулятора в виде колебаний линейно изменяющейся частоты поступает на вход суммирующего регистратора 5. Одновременно на другой вход суммирующего регистратора подается через усилитель 4 сигнал сейсмоприем ника 2.

Порядок ди фференцирования колебаний разностных частот дифференцирующей цепью выбирается в соответствии с необходимым ослаблением амплитуд сильных сигналов относительно амплитуд слабых.

В результате дифференцирования динамический диапазон регистрируемых сейсмических сигналов уменьшается (сжимается) до величины, позволяющей записать их на регистра5 торах с ограниченным диапазоном записи.

Таким образом, предлагаемый способ сейсмической разведки, основанный на суммировании отрезков колебаний линейно изменя@щейся частоты, при выполнении условия (4)

19 позволяет: упростить процесс обработки вибросейсмических сигналов; увеличить глубину исследований при использовании вибра циойных источников сейсмических сигналов; получить,результирующую запись непосредственНо

15 по окончании работы вибратора; контролировать качество сейсмической записи в процессе ее получения.

Предмет изобретения

Способ сейсмической разведки путем возбуждения в грунте вибратором колебаний линейно изменяющейся частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки записи, сигналы, принятые сейсмоприемниками, установленными у вибратора и удаленными от .него, раздельно записывают в виде отрезков, которые суммируют на одном ,регистраторе в течение всего времени работы вибратора; сигнал удаленного от вибратора сейсмоприемника после усиления перемножают с сигналом от сейсмоприемника, установленного вблизи вибратора, подвергают низкочастотной фильтрации, затем дифференцируют и вновь перемножают с сигналом сейсмоприемника, установленного вблизи вибратора, и записывают полученный сигнал и сигнал От сейсмоприемника, установленного вблизи вибратора, на суммирующем регистраторе.

318002

Редактор Т. Орловская Заказ 7637 Изд. ¹ 1391 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Областная типография Костромского управления по печати

Составитель Е. Соколинский

Техред Л. Евдонов

Корректоры Е. Усова и О. Тюрина