Способ сейсмической разведки

Союз СоветскихСоциапистическиаРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 940096(5 )М. Кл. 6 01 Ч 1/00 Ъоудоретвепай комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(51 т) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ 0 1Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано при исследованиях земных недр вибросейсмическими методами для поисков и разведки нефтяных, газовых и рудных месторождений.Известен способ вибрационной сейсморазведки с минимальными корреляционными шумами, согласно которому для повышения отношения сигнал/помеха управляющий сигнал (свип) задается в виде отдельных посылок с изменением частот каждой из них на 1-2 октавы, производится корреляция зарегистрированного сигнала с соответствующей частью свипа, а затем суммирование всех коррелограмм для получения результирующей записи1 1. Недостаток метода состоит в том, щ что зачастую ослабления побочных разрастаний при суммировании не происходит и интересующие разведку глубинные волны на их фоне не выделяются. 2Происходит это потому, что избранная комбинация укороченных посылок свипа оказывается неоптимальной для данных сейсмогеологических условий, и поэтому приходится вести многократный перебор посылок, что отрицательно сказывается на производительности труда. Наиболее близок к предлагаемому способ сейсмической разведки, при котором возбуждают и регистрируют колебания среды расстановкой сейсмоприемников. Оптимизация управляющего свип-сигнала осуществляется путем посылки в среду синусоидальных свипсигналов разной формы и длительности, набор которых формируется вычислительным устройством системы, регистрации колебаний в точках приема, их обработки путем корреляции и фильтрации и использования обработанных колебаний после соответствующего отбора для управления вибраторами21.. Недостатком этого способа является то, что посылаемые в среду зондирующие свип-сигналы сами по себе являются колебаниями сложной Формы и ограниченного частотного состава. В силу этого регистрируемые ответные колебания несут в себе неизбежные частотные и фазовые искажения и поэтому не являются истинной ответной реакцией среды, Кроме того, использование большого набора зондирующих свип-сигналов, а также необходимость обязательного применения трудоемкой процедуры-корреляции существенно ограничивает производительность способа. Ввиду этого оптимизация свипсигнала может производиться только для участков профилей и ее осуществление невозможно для часто следующих пикетов возбуждения. Цель изобретения - повышение производительности труда за счет сокращения времени на выбор оптимальногоопорного сигнала,Поставленная цель достигается тем,что при осуществлении способа сейсмической разведки, включающего возбуждение колебаний управляемым вибрационным источником опорных сигналов и регистрацию колебаний средырасстановкой сейсмоприемников, предварительно производят единичное воздействие на среду импульсом длительностью не более 10 мс, регистрируютответную реакцию среды каналамирасстановки, отфильтровывают колебания, зарегистрированные дальнимипо отношению к источнику каналами,суммируют их, формируют опорный сигнал обращением во времени результирующих колебаний, прицем временнуюпротяженность этого сигнала устанавливают не более длительности ответной реакции и сформированным опорным сигналом производят многократное воздействие на среду, причемвоздействие может быть осуществленопри помощи интервалов экстремальныхзначений опорного сигнала указаннойдлительности.Способ основан на следующих предпосылках.Известно, что земная среда обладает избирательными свойствами ипоэтому спектры отраженных волн оказываются существенно уже (в 1,52 раза) направляемых в землю спектров управляющих (свип) сигналов ли 0096 воздействие будет одномерное сейсмицеское поле Н(1), которое можно представить себе в виде свертки сейсми ческого импульса 5 (В) с импульснойсейсмотрассой п(1), т. е, Н(т.)Е 6(С) % 5 (1+Г), где С- времяпробега 1-о 1 волны, Для простотыЬ(й) включает все типы волн: одно- зО кратные, кратные, дифрагированныеи т.д., вызванные воздействием о(1),Очевидно, что волновой процессН(1) является ответной реакциейсреды, т.е. ее импульсной переходнойФункцией, имеющей соответственночастотную характеристику Н(ы). Н(Ф)учитывает также фильтрующие свойствасреды в зоне излучения и приема.Поэтому, если возбуждать источникпо закону Н(1), то спектр посылаемыхколебаний будет соответствовать частотной характеристике среды Н(в) ибудет наилучшим образом согласовансо средой. Это обеспечивает работу из 45 50 55 5 1 а 15 о нейно изменяющейся частоты (ЛИЧ), Это означает, что заметная часть энергии вибраторов не используется. В то же время сужать спектр посылаемых колебаний и тем самым концентрировать энергию вибраторов в узкой полосе частот нежелательно, во-первых, потому, что при переходе от ПВ к ПВ меняются поверхностные условия и тем самым, условия согласования системы опорная плита - грунт, вовторых, сужение спектра ЛИЧ приводит к ухудшению разрешенности и помехоустойчивости регистрации,Для разьяснения сущности предлагаемого способа представим геологическую среду в виде некоторой линейной системы (4). Бсли воздействовать на некоторую линейную систему единичным упругим импульсом д(г), то выходным сигналом на такое луцателя с наибольшей эффективностьюи, тем самым, наилучшее выделениеполезных волн. Воздействие источника на среду по закону Н(1) равносильно автосвертке Функции Н(С). Очевидно, что при этом будут подчеркиваться существующие в разрезе кратнь 1 е волны. Для того, чтобы избежать этого и, кроме того, ослабить кратные волны, особенно на больших временах регистрации, следует осуществлять управление источником обращенной во времени функцией Н(й), т.е, функцией, представленной9"0096Ъ 10 5обратной во времени последователь-ностью ее временных отсчетов, Притаком возбуждении регистрируемая дляпоследующей корреляции и обработкивиброграмма ф будет представлять 5автокорреляцию Функции Ф(с)= Н(С)М/-Н(С), в которой кратные волныбудут ослаблены,Способ реализуют следующим образом.На пункте возбуждения (ПВ) профиля производят единичное воздействиеимпульсом конечной длительности, ноне более 10 мс. Стандартной расстановкой приборов производят регистрацию колебаний и их фильтрациюВЧ-фильтрами для подавления поверхностных волн. Далее колебания поряду дальних относительно источникаканалов расстановки, на которых поверхностные волны по сравнению сближними каналами затухают в наибольшей степени, накапливают со сдвигами, обеспечивающими наилучшее выделение полезных волн, Образуют промежуточную функцию и из ее отсчетовобращением их во времени формируютопорный сигнал, которым и заполняетОЗУ станции,Возможно также и такое преобра- з 0зование, при котором из каждого полупериода ответной реакции формируютимпульс конечной длительности, ноне более 10 мс, с амплитудой, равноймаксимальной амплитуде полупериода.Э 5В этом случае опорный сигнал представляет собой совокупность импульсов конечной длительности, Такоеэкстремальное преобразование обеспечивает воспроизведение исходной функции с точностью не хуже чем 963.При передаче амплитуды каждогополупериода в виде имгульса постоянной величины реализуется вариантзнакового кодирования,Ограничение длительности импульса 1 О мс объясняется тем, что притакой его величине в грунт передается максимум энергии воздействияи при этом частота воздействия на50среду оказывается не менее 10 Гц,что впьлне перекрывает сейсмическийдиапазон. Для каждого конкретного района протяженность опорной функции можно ограничить некоторым отрезком времени, за пределами которого функция в ОЗУ становится равной нулю. 6После формирования опорной функции Й станция переводится в режимсчитывания из ОЗУ функции Й дляуправления вибрационным или кодоимпульсным источником.Корреляция зарегистрированной виброграммы для получения импульснойсейсмограммы (коррелограммы) производится с опорной функцией, котораяв прямом виде специально регистри-,руется на служебной трассе магнитного регистратора,Очевидно,что определение опорногосигнала, частотный состав которогонаиболее приближен к частотной характеристике среды, возможно практически производить на каждом ПВ, таккак затраты времени на его определение не превышают длительности сейсмических колебаний, поскольку всеоперации по Формированию опорногосигнала могут осуществляться в нату- .ральном времени в процессе регистрации единичного воздействия, Такимобразом, предлагаемый способ позволяет автоматически учитывать смену поверхностных и глубинных условий,Возможна и другая модификация способа, заключающаяся в следующем, Заранее для района исследований рассчитывают синтетические сейсмограммы5(й), заносят их в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) станций.При работах на профиле конкретнуюсинтетическую сейсмограмму преобразуют в опорный сигнал и переводятв ОЗУ, откуда поочередно с опорнымсигналом, полученным из ответнойреакции среды, управляют источником.Свертка функций зарегистрированной виброграммы в этом случае производится с функцией 1ф(С) = Е Н( - п)тн) +в=1.и = 0,1,2,3В такой модификации способ обладает наибольшей помехоустойчивостью,так как в суперпозиции импульсоввозбуждения будут наверняка подчеркнуты импульсы, соответствующие отра.жающей границе, на которую ориентируется разведка.Способ позволяет для управленияисточниками применять закон возбуж9400 Составитель Э. ВолконскийРедактор А. Маковская Техред М,Гергель Корректор М. Коста Заказ 4661/67 Тираж 717 Подписное ВНИИЯИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 дения колебаний, наиболее согласованный с частотной характеристикой исследуемой среды, а также осуществлять управление импульсами конечной длительности в обычном или знаковом представлении.Реализация предлагаемого способа позволяет улучшить качество получаемого сейсмического материала, повысить достоверность и эффективность 1 о сейсмической разведки. Формула изобретения151. Способ сейсмической разведки, включающий возбуждение колебаний управляемых вибрационным источником опорных сигналов и регистрацию колебаний среды расстановкой сейсмопри емников, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности труда за счет сокращения времени выбора оптимального опорного сигнала, предварительно произ З водят единичное воздействие на среду импульсом длительностью не более 96 810 мс, регистрируют ответную реакцию среды каналами расстановки, отФильтровывают колебания, зарегистрированные дальними по отношению кисточнику каналами, суммируют их,формируют опорный сигнал обращениемво времени результирующих колебаний,причем временную протяженность этогосигнала устанавливают не более длительности ответной реакции и сформированным опорным сигналом производят многократное воздействие насреду,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что из сформированного опорного сигнала выбирают интервалы экстремальных значений указанной длительности, которыми воздействуют на среду. 1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США й 4037190,кл. 340-15.5, опублик. 19772. Патент США 11 3440599,кл. 340- 15 5, опублик, 1969 (прототип).