Способ сейсмической разведки

(5)5 0 0 ИЗОБР ПИСАН НИЯ К ПАТЕН сится к скопаем етодом ключая сейсми ейсмической ых на контитраженных и озбуждение, еских сигнаГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) 1. Шерифф РГелдарт Л. Сейсмораэведка, М,. Мир, 1987, Т. 1, и. 5.3,8, п.5.54.2, Авторское свидетельство СССР(54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ(57) Использование: сейсмическая разведкаполезных ископаемых на континентальномшельфе методом отраженных и преломленл, Йт 1ьский приборостроитель Изобретение отно разведке полезных и нентальном шельфе м преломленных волн, в прием и регистрацию лов в цифровом виде.Известны способ ния сигнал/помеха н зашумленных сигнал сейсмокосах, использ ной сейсморазведке. мокосах широко и группирования прие ния сигналов от при ных на базе в несколь Недостаток в данном что группирование на женности приводит к ных компонентов сейсмосигнале и сниж разрешающей спасо ы повышения отношеа этапе приема сильно ов, реализованные в уемых в промышлен- В отечественных сейсспольэуется способ мников или смешиваемников, расположенко десятков метров Я случае состоит в том, базе большой протяпотере высокочастотв принимаемом ению, таким образом, бности, которая могла 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 1 Л/4 вп а, где Л - длина волны наибольшей частоты сейсмического сигнала для 1-го этажа; а - угол наклона фронта приходящей волны. 4 ил. бы быть достигнута. Для получения высокой разрешенности записив современных зарубежных системах перешли к базам группирования с размерами до нескольких метров, Однако при большой протяженности сейсмокос число приемных каналов.довольно ве лико и в отдельных сйстемах доходит-до ЬЭ 1024 каналов. Недостатком в данном случае 4 является значительная потребность матери- фЬ, альных затрат, связанных с хранением и последующей обработкой большого объема информации.Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ сейсмической разведки, по которому геологический объект разбивается на глубинные этажи.Для каждого этажа производят расчет системы возбуждения иприема, определяют аппаратурные средства приема и регистрации. Шаг квантования пб времени Л устанавливают в соответствиимени (Лт) и по пространству ( Ьх), как предлагается в прототипе. Для увеличения отношения сигнал/помеха на этапеприема в сейсморазведке выполняют операцию 5. группирования. Достигаемое усиление вкаждом случае зависит от статических составляющих звукового поля и от количества приемных каналов в группе, Увеличение отношения сигнал /помеха и ропорционал ь но/й, При этом сйгналы на приемникахдолжны коррелировать между собой, а помеха - нет. Однако при расположении приемников в сейсмокосах в линию увеличение п в каждой группе приводит к увеличению Ь 11/(41 в),а шаг прострайственной дискретизации Л х выбирают с учетомминимальных 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 сигналах с верхних границ высокочастотные составляю щие, при 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 группирования 1 путем включения в группу дополнительных приемников.Способ осуществляется в следующейпоследовательности операций.Геологический обьект разбивается наглубинные этажи, и для каждого этажарассчитывается свой шаг квантования по вре 15 20 вуют выражению( 4 зи а 4 30 где Л - длина волны наибольшей частотысейсмического сигнала для 1-го этажа; а - угол наклона фронта приходящей волны, Для пояснения этого выражения напомним, что принимаемый сейсмосигнал можно расЗ 5 сматривать как стационарный случайныйпроцесс, который представляется суперпозицией гармонических колебаний различной частоты и амплитуды, Гармоники, изображенные на фиг. 1, могут рассматри ваться как гармоники одной из частот, со ставляющих суперпозицию. Гармоникиприходят на два разнесенных в пространстве приемных канала, Из фиг. 1 видно, что при сложении одинаковых гармонических составляющих двух сигналов усиление этих составляющих наблюдаетсялишь в том случае, если сдвиг по фазе между данными составляющими не превышает четверти периода (Т/4) или четверти длины волны 50 ( А /4). Увеличение фазового сдвига приводит кпотере 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), э"под некоторым углом а (см. фиг. 2), то сдвиг Ь между сигналами на крайних приемниках в группе определяетсявыражением Л =1 зп а,Для того, чтобы не терять частотные составляюс максимальными частотами сигналов Ь, поступающих от соответствующих глубинныхэтажей, согласно выражению. их баз 1, 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 1 которых определяются верхними частотами полос принимаемых сигналов с выделенных глубин и соответстщие сигнала при сложении в этом случае, необходимо, как видно из фиг. 1, чтобы для каждой (Л-й) частотной составляющей выполнялось условиеЛили, ото то же самое,- .4 4 эи аТак как самая короткая длина волны А у составляющей верхней частОты среза полосы сигнала, приходящего с выделенной глубины , 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 (Кь Ь+1) (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;(3(4, 3(5); 10 - 15 Гц; (т 4, ъ 5), Х = 100 м,В течение каждого временного интервала (т, т+1 ) дискретизация сигнала по времени должна выполняться с шагом Л 11/(4 Ь,), Пространственную дискретизацию, определяемую по формуле Лх Л/(4 зпа), рассчитаем при условии, что а не превышает 30. При этом величины Ь х должны быть кратными величине шага д между приемными каналами в сейсмокосе, Пусть д = 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 :(й 4, с 5) Л х= 100 м=50 м.Так как шаг между каналами в сейсмокосе в данном случае составляет 6,25 м, то размеры вычисленных баз для этажа (Ео, Ь) позволяют расположить на базе длиной 7,5 м не более одного приемного канал (т.е,группирование не выполняется). Для этажа(К 1, Кг) на базе 10,7 м также располагаетсялишь один приемный канал, Для следующего этажа на базе 15 м группируются два5 канала, на базе 25 м - четыре канала, дляпоследнего этажа на базе 50 м можно группировать" восемь каналов, Усиление по сигнал/помехе, которое достигается в данномслучае, приблизительно оценивается вели 10 чиной Юп, Тогда усиление для этажа (с 2, сз)составит l 2, для этажа (Ез, Ц усилениебудет 2, а для этажа (4, Е 5) Г 2, Таким,образом, положительный эффект способадостигнут. Для сигналов с этажей (Мо, М 1) и15 (11, 12) при заданных условиях группирование выполнить нельзя, так как можно потерять верхние частоты в спектрахпринимаемых сигналов,Предлагаемый способ сейсмической20 разведки может быть реализован с помощью устройства, блок-схема которогоприварена на фиг. 4.Устройство содержит приемный канал1, усилитель 2 сигналов, перестраиваемый25 режекторный фильтр 3, аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 4, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 6,микропроцессор (МП) 7, буферное ОЗУ 8.30 Выход приемного канала 1 соединен свходом усилителя 2, выход которого подключен к входу фильтра 3, Сигналы с выходафильтра 3 подаются на вход АЦП 4, выходкоторого подключен к входу ОЗУ 5, Выходы35 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 бортапроисходит перезапись из ПЗУ в ОЗУ управляющей программы устройства, а также сборта передаются параметры, которые определяют номера и количество суммируе 45 мых каналов при группировании для всехглубинных этажей. Прием сигналов осуществляется следующим образом, В каждомканале 1 сигналы, принятые сейсмоприемниками, усиливаются усилителем 2 и через50 фильтр 3 подаются на вход АЦП, где преобразуются в цифровой код, который запоминается и хранится в ОЗУ 5 до появленияследующего значения сейсмической информации, Оцифровка очередного значения вы 55 полняется АЦП по команде с борта,подаваемой с частотой, определяемой вели-.чиной ЛтьМикропроцессор в соответствиис программой обработки суммирует значения сигналов, хранящихся в ОЗУ 5, от задан1787274 8 1-я приеини Реэулвтетгруппирсвания 7ных каналов и размещает в буферном ОЗУ 8 результаты, подготавливая их для передачи на борт. При переходе на новый глубинный 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 наибольшей частоты сейсмических сигналов; приходящих с каждого этажа, расчет для каждого глубинного этажа, шага квантования по времени Ьт1/4 Аь где й - наиббльшая частота сейсмического сигнала для 1-гоглубинного этажа, и по пространству Ьх 2/з 1 па, где А-длина волны наи- . большей частоты сейсмического сигнала для 1-го этажа, а - угол наклона фронта . приходящей волны, возбуждение, приемгруппами сейсмоприемников, цифровую 5 регистрацию с рассчитанными шагамиквантования й и Ьх для каждого глубинного этажа и обработку принимаемых сигналов,отличающийсятем,что,сцелью повышения отношения сигнал/помеха на 10 этапе приема и повышения точности исследования при приеме, для каждого глубинно-го этажаопределяют длину базы группирования сейсмоприемников 1 по выражению1511 Ь/4 зи а1787274 й, й х иг Составитель Т,ЛазебникТехред М.Моргентал . Корректор А.Обруча Редактор ри ГКНТ СССР Ужгород, ул. Гагарина, 101 изводственно-издательский комбинат "Патен каз 273 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж, Раушская йаб 4 Ю