Способ вибросейсмической разведки

(5)5 ЗОБ И И Т ИСА КОМУ С ЕЛЬСТВ АВ кретно фровои сеискретности т и энергию внном окне пхменты вступдней энергии учить запись,исмограмме,ится к виб етодом отра льзовано л ионных слеизлуи изости оноче ме я нения еод- сумв со глу но миввввй фаз, кратн емый сигн м меняется марного си сум мир при эт гия) су ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ(57) Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке методом отраженных волн и можетбытьиспользованодля исследования земной коры. Целью изобретения является Изобретение относ рац й сейсморазведке м же лн и может быть испо д яи вания земной коры,Известен способ, основанный на нии монохроматического колебания рении на земной поверхности разн аз излученного и регистрируемых м оматических колебаний,Недостатком этого способа я вляетс нозначность результатов определ бины до отражающих горизонтов. Н значность обусловлена тем, что при ровании монохроматических сигналТм половине периода 2, л своей фазы не меняет, лишь амплитуда (энернала,17215 б 1 А 1 повышение разрешающей способности сей сморазведки. Для этого излучают моно хроматический вибрационный сигна виброисточни ком с частотой1 2 ту- - 1 (т- интервал ди( 3 - целое), записывают ци мостанцией с интервалом дис обрабатывают. определяя скользящем по записи време х Т/21 (и 1 - целое число). В мо лений значение интеграла сре изменяется, что позволяет пол аналогичную импульсной се 1 ил.Известен также способ, основанный на возбуждении монохроматических сигналов, пропускании их через узкополосные фильтры той же частоты Причем сигналы возбуж дают таким образом, чтобы их длительность была меньше времени,.необходимого для возврата энергии от исследуемых объектов. Сейсмические сигналы, отраженные от различных объектов, имеют одну и ту же частоту, но отличные по фазе, т.е. при суммировании образуются сигналы одинаковой частоты, но различные по, амплитуде.Недостатком способа является неоднозначность результатов определения времени прихода волн, отраженных от неоднородностеи, так как при суммировании монохро тических сигналов, различных по амплитуде и по фазе, может образовываться суммар ный сигнал с неизменяющейся амплитудойНаиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на излучениимонохроматических упругих колебаний виброисточником, регистрации упругих колебаний цифровой сейсмостанцией с интерваломдискретности г, причем работа сейсмостанции синхронизирована с работой виброИсточника,Недостатком данного способа является, что корреляционная обработка, успешноприменяемая при возбуждении и регистрации свип-сигналов, оказывается неэффективной при обработке негармоническихсигналов, за счет чего снижается разрешающая способность способа.Целью изобретения является повышение разрешающей способности сейсморазведки.Указанная цель достигается тем, что вспособе, основанном на возбуждении и регистрации монохроматических сигналов,возбуждают монохроматические упругие1колебания с частотой 1 и - - - 1, где т. интервал дискретности цифровой регистрации; 1 3 - ;целое число отсчетов наполупериод Т/2 возбуждаемого монохроматического упругого колебания, определяют энергию зарегистрироваиийх колебанийво временнвм интервале, кратйом величине полупериода Т/2 возбуждаемого монохроматического упругого колебания,повторяют определение энергии в окрестности каждой дискретной точки зарегйстрированного монохраматического колебанияи пееаэнице энергий судят о прйходе. волн,отраженных от неоднородностей в исследуемом среде,Способ основан на использованиистандаргных полевых систем как методомотраженных волн, так и методом общей глубинной точки с применением монохроматических источников возбуждения, Приисследовании получаются и регистрируются монохроматические сигналы одной. и тойже частоты. Перед возбуждением монохроматических упругих колебаний определяют-гР=11где г- интервал дискретности цифровой ре гистрации;М 3 - целое число отсчетов на полупериод Т/2 возбуждаемого монохроматического упругого колебания. Условие выбора частоты монохроматического колебания обусловлено следующими обстоятельствами,Известно свойство монохроматического колебания:1+ и Т/2Е =(А 3 и (со 1 + рЯ бс = С (2).5или1+ л Т/2Е = 3 (А з 3 п (2 л т/Т + р 2 дт = С . (3)где Е - энергия;1 - текущее время;и) 1 - целое число; .А - амплитуда монохроматического колебания;в- круговая частота;р- начальная фаза;Т/2 - к/в - полупериод монохроматического колебания;С = сопзс.20Для выполнения условий равенства (2)или (3) необходимо обеспечить интегрирование монохроматического колебания в интервале 1, т+ пТ/2).Данный интервал интегрирования, имеющий длительность.1 = Т/2, возможен при25 условии, когда частота монохроматического.колебания и интервал дискретности цифровой регистрации т связаны соотношениемТ/2 - (К - 1.)т, . (4)С учетом тогочто 1= /Т, равенство(4). можно записать следующим образом:2 т 1 - 1Например, при т= 0,002 с, частоты могут быть выбраны следующими:при 1=3 1=125 Гц,Е =4 7."8333 Гц,1 = 5 1 = 62,5 Гц и т,д,Для обеспечения приемлемой точностивычисления величины Е и исходя из условийтеоремы Котельникова(т- ) число отсче 14 ттов необходимо выбрать из условия 1)3.После возбуждения частоты возбуждаемыхмонохроматических упругих колебаний определяют энергию зарегистрированных колебаний во временном интервале, кратном. величине полупериода в соответствии с равенством (2).Например. если имеется монохроматический сигнал видаприц с;1(м ) - Аз(,т+ л,) прит (5)интеграл вида (2) будет иметь три значения:в интервале времени 111+ пТ/2; диаграммы г; е - диаграмма результата определений в соответствии с равенством(10),ХА 1 3 и (щ+ р 1)2 й С 0 (8) Выделение монохроматических сигналов(их вступление) определяется следующим обПричем значение интеграла (8) меняет 5 разом. Возбуждают монохроматические ся от 0 до С в интервале времени ц - пТ/2,упругие колебания с частотой, равной 11+ пТ/2. Таким образом, измерение знер- Р у р д озб аемыхЫ /2 тй - 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 последователь 10 риваемого на диаграмме сл чая для оп е еность монохроматических сигналов Е 1 ленности принимают 7-0,002 с, М = 5. Тог ар 0,002 с, 1=5. Тогда частота монохроматических сигналов равна 1 = 62,5 Гц, Тогда величина полупериода Т/2= Е 1(Ш+ Р 1) =11 рит 1 т: А 1 зпгд 1+ ф 1 при тс; (9) 15 = 2= 0,008 с, Таким обРазом интервал(О приь 2 т;:1 ., А 2 зпил+ гр 1 при ьт;, интегрирования равен и Т/2 и:0,008 с.1 в 421 Е(.): У . при 1При и = 1, интервал интегрирования равенАФп в 1+ф 1 при т 14 т, 0,008 с. В соответствии с равенством (2) вПри 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, с 1 получают зна- подразумевается определение величины Е чениеО. в интервале (1. тпТ 2 и отнесение этойВ интервале времени (11 + пТ/2, т 2- 25 .величины к середине интервала интегриро - пТ/2 получают значение С 1, в интервале (т 2 вания. Для удобства можно результат интег+ пТ/2, тз - пТ/2 - значение С 2 и тд;, в " рирования относить, не к середине интервале (ти + пТ/2, 11 - пТ/2 - значение интервала, а к последнему дискретному знаС 1.чению. интервала (так. как это делается вВ интервалах времени, где наблюдает приводимом на диаграмме г примере), В ся приход монохроматических колебаний, рассматриваемом примере диаграммы в и г значение интеграла последовательности в интервале времени (О; .11 значение энер- колебаний имеет переменную величину, гии суммарного монохроматического колеЭти временныеинтервалытаковы: . бания равно О. В интервале 11, 11+ Т/2 для колебания Е 1(в 1 о 1) 35 энергия увеличивается от О до Св интерва(т 1 - пТ/2. И + пТ/2)," ., ле (т 2, 12 +Т/2 - от С 1 до С 2, в интервале (1 з. для Е 2(в 1, ср 1 . 1 з+ Т/2 - от С 2 до Сз и в интервале(т 4, ц+(т 2 - и Т / 2 Л 2+ и Т/2; +Т/2 энергия уменьшается от Сз до,С 4. Точдля Е(в 1, у;) ки, где энергия начинает менять свои значе(ц - пТ/2, т 1+ пТ/2, .40 ния,точно соответствуют временам прихода .монохроматических волн 11, т 2, С помощьюТаким 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 т 1; 12, вии с равенствами: 1 з и тд; б - диаграмма монохроматических 50 для и четных составляющих сигналов, отраженных от 1+ото к неоднородностей на временахь,12, 1 з ит 4; в Х Х А 1 з 1 п(мт.+9)ф - диаграмма суммарного монохроматического сигнала, зарегистрированного на по- -1 при 1 верхности наблюдений; г - диаграмма 55 .Ф О при 11- пТ/211+ пТ/2,(10) результата интегрирования в соответствии с равенством (6) суммы монохроматических сигналов вида (9); д - диаграмма Результата " " . + импульсного преобразования временной"( ф -1 1=1.Чер Заказ 952 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5 КНТ Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина С приа-пТ/4 т11+ пТ/4;ф С при Ъ - пТ/4та + пТ/4, (11В случае выполнения процедуры в соответствии с равенством (10) результат имеетвид, приведенный на временной диаграммее, При выполнении операций в соответствиис равенством (11) результат будет аналогичным диаграмме г.При стандартных способах сейсмической разведки регистрируют совокупностьимпульсных отраженных сигналов, На чертеже приведена временная диаграмма,где зарегистрирован приход импульсныхсигналов на временах ц с амплитудой А 1 "=1,0; т 2-А 2 0,5;тз-Аз О,Зим-А 4 1,0. В.результате применения существующей методики уверенное выделение волн возможно лишь на временах 0 и Ы. Волны навременах 12 и тз из-за интерференции выделить невозможно, Интервал прихода волнна временах тг и тз равен периоду импульсного сигнала Т,При регистрации монохроматическихколебаний, отраженных от неоднородностей и зарегистрированных на тех же.време. нах т 1, 12, тзи и и имеющих теже амплитудыА 1, А 2, Аз и А 4, образуется суммарный монохроматический сигнал, диаграмма в, где выделить поступление отдельных волнневозможно,Преимуществом предложенного способаявляется возможность получения при использовании монохроматических вибросигналов разрешенных записей, на которых выделяются вступления отраженных волн, аналогичные записям с использованием 5 импульсных источников, что невозможно сприменением корреляционной методики обработки гармонических сигналов. Это повышает разрешающую способность сейсморазведки.10 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей 20 способности сейсморазведки, частота упругих колебаний определяется соотношением1- где л Ю - целое числоотсчетов на полупериод Т/2 возбуждаемых 25 колебаний, во временном интервале и 1/21,где и 1 - целое число, определяют энергию зарегистрированных колебаний последовательно в окрестности каждой дискретной точки записи колебаний и по разности энер гий судят о приходе волн, отраженных отграниц раздела в исследуемой среде,