DE1102420B

DE1102420B - Verfahren zum Bestimmen des Maechtigkeitsverlaufes ausgedehnter Lagerstaetten

Info

Publication number: DE1102420B
Application number: DEP20170A
Authority: DE
Inventors: Dr Leo Ruprecht
Original assignee: PRAKLA GmbH
Current assignee: PRAKLA GmbH
Priority date: 1958-02-19
Filing date: 1958-02-19
Publication date: 1961-03-16

Description

Verfahren zum Bestimmen des Mächtigkeitsverlaufes ausgedehnter Lagerstätten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Ergiebigkeit von Erzlagerstätten, insbesondere durch die Bestimmung der Mächtigkeit auf Grund reflexionsseismischer Untersuchungen.
Es ist bekannt, daß Lagerstätten durch seismische Verfahren erforscht und kartenmäßig festgehalten werden. Man geht dabei so vor, daß durch eine kleine Sprengung an der Erdoberfläche eine künstliche Bodenerschütterung verursacht wird, deren Ausbreitung bzw. Reflexion oder Refraktion an tiefer liegenden Unstetigkeitsstellen der Erde durch ein Seismogramm festgehalten wird.
Eine Sprengung kann als stoßartige Erregung mit einem theoretisch unendlich breiten Frequenzband aufgefaßt werden. Dieses Frequenzspektrum wird beim Lauf der Schallwellen durch die Schichten so weit gefiltert, daß die mit den Geophonen empfangenen Echos überwiegend aus niedrigen Frequenzen (etwa 0 bis 50 Hz) bestehen. Die höheren Frequenzen werden beim Lauf der Schallwellen durch die Erdschichten weitgehend absorbiert. Bei den üblichen seismischen Verfahren ist die Messung der höheren Frequenzen nicht notwendig. Oft stören höhere Frequenzen die Messung, da sie durchweg nicht Reflexionen anzeigen, sondern höherfrequente Anteile anderer Wellen, wie z. B. Oberflächenwellen, Windstörungen usw., sind.
Sie werden daher in seismischen Apparaturen durch Filter gedämpft.
Die von einer Erzader hervorgerufenen reflektierten seismischen Impulse sind in bekannter Weise von den Unterschieden der Schallgeschwindigkeit und Dichte oberhalb und unterhalb der Grenzschichten abhängig.
Die Güte der Reflexion hängt bekanntlich aber auch davon ab, wie groß die unterhalb der reflektierenden Schichten liegenden Pakete sind. Es werden ja nicht nur von der Oberseite der reflektierenden Schicht Schallstrahlen reflektiert, sondern es findet auch an der Unterseite eine Reflexion statt, so-daß bei relativ dünnen reflektierenden Schichten die von der Oberseite reflektierten Strahlen mit den von der Unterseite reflektierten Strahlen in Interferenz treten und sich bei unendlich dünnen Schichten auslöschen. Haben die reflektierenden Schichten geometrische Abmessungen, bei denen die Dicke der Schichten zwischen Null und etwa einer während der Messung benutzten Wellenlänge schwankt, so ist die Stärke der Reflexionen ein Maß für die Größe der Interferenz und damit wiederum für die Dicke der reflektierenden Schichten.
Die Reflexionskonstante wird damit eine Funktion der Mächtigkeit der zu untersuchenden Schicht, wenn die zur Messung benutzte Wellenlänge in der Größenordnung der zu untersuchenden Schichtdicke, aber etwas größer als diese ist. Dabei wächst die Reflexionskonstante vom Wert Null bei unendlich dünnem Reflexionspaket bis zu einem Grenzwert, der erreicht wird, wenn die Mächtigkeit der Schicht gleich der für die Messung benutzten Wellenlänge ist.
Ist die Mächtigkeit größer als die Wellenlänge, so ist die Reflexionskonstante unabhängig von der Mächtigkeit der reflektierenden Schicht.
In dieser Tatsache liegt bereits begründet, daß die Dicke von Erzadern mit den normalen reflexionsseismischen Verfahren nicht festgestellt werden kann, da einmal bei tiefliegenden Adern die durch die Explosion verursachte Erregung bereits fast aller höherfrequenten Anteile durch natürliche Filterung durch die obenliegenden Schichten beraubt ist, zum anderen die Erzschicht meistens wesentlich dünner als die Wellenlänge der zur Messung kommenden Schallwellen ist und damit die Reflexionskonstante verschwindend klein ist.
Bei dem reflexionsseismischen Verfahren zum Bestimmen des Mächtigkeitsverlaufes ausgedehnterLagerstätten nach der Erfindung, deren Mächtigkeit an einer bestimmten Stelle, z. B. durch eine Bohrung, bekannt ist, werden die niederfrequenten Anteile der reflektierten Wellen durch Filter unterdrückt und die höherfrequenten Anteile sehr hoch verstärkt. Dabei wird die zur Messung benutzte Frequenz so gewählt, daß deren Wellenlänge in der Größenordnung der Mächtigkeit der zu untersuchenden Schicht liegt. Durch vergleichende Bestimmung der Reflexionskonstanten kann die Mächtigkeit der zu untersuchenden Schicht ermittelt werden. Zweckmäßig wird die für die im Gelände fortschreitende Vermessung benutzte Frequenz der jeweiligen Mächtigkeit der Schicht fortlaufend angepaßt.
Äus den Seismogrammen werden also alle tieffrequenten Anteile herausgefiltert und die nur noch schwach erscheinenden höherfrequenten Reflexionen sehr verstärkt, wobei die durch die Filterstellung-ausgewählte Frequenz eine Wellenlänge in der Größenordnung der Dicke der Erzschicht an deren dickster zu erwartender Stelle besitzt. Wenn die Schallgeschwindigkeit in einem Erz z. B. v=5000 m/sec beträgt und für die Auswertung eine Reflexionsfrequenz von f = 250 Hz angenommen wird, so beträgt die Wellenlänge t = vif 20m. Bei dieser Frequenz ist also die Reflexionskonstante eine Funktion der Schichtdicke bis zu 20 m und ermöglicht somit die Bestimmung der angetroffenen Schichtdicke.
Als Maß für die Reflexionskonstante dient die Amplitude der reflektierten Schwingung. Durch Vergleichsmessung an einer Bohrung kann zunächst die reflektierte Amplitude für eine bestimmte Schichtdicke und daraus die Reflexionskonstante ermittelt werden. Auf Grund einer derartigen Eichmessung läßt sich die Schichtdicke über ein größeres Gebiet durch verschiedene getrennte seismische Untersuchungen recht gut erfassen.
Sollte die Mächtigkeit der reflektierenden Schicht an einer Stelle z. B. größer werden als die zur Untersuchung benutzte Wellenlänge, wird eine etwas niedrigere Meßfrequenz ausgefiltert und damit ausgewertet. Dieser Fall gibt sich dadurch zu erkennen, daß die Reflexionskonstante den Grenzwert erreicht hat. Durch eine Anschlußmessung erhält man dann den neuen Zusammenhang zwischen reflektierter Amplitudengröße und Reflexionskonstante. Damit können die Messungen fortgesetzt werden.
PATENTANSPRtJCHE: 1. Verfahren zum Bestimmen des Mächtigkeitsverlaufes ausgedehnter Lagerstätten, deren Mächtigkeit an einer bestimmten Stelle (Bohrung) bekannt ist, mittels seismischer Reflexionsmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß die niederfrequenten Anteile der Reflexionswellen durch Filterung unterdrückt, die höherfrequenten Anteile sehr hoch verstärkt werden und eine Frequenz zur Vermessung benutzt wird, deren Wellenlänge in der Größenordnung der Mächtigkeit der zu untersuchenden Schicht liegt, und daß die Interferenzen an Ober- bzw. Unterseite der zu untersuchenden Schicht und die Wirkung auf den reflektierten Schallstrahl durch vergleichende Bestimmung der Reflexionskonstanten die Bestimmung der Mächtigkeit der zu untersuchenden Schicht ermöglichen.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur im Gelände fortschreitenden - Vermessung benutzte Frequenz der jeweiligen Mächtigkeit der Schicht fortlaufend angepaßt wird.