DE1448725C - Arrangement for suppressing seismic reverberation components - Google Patents

Arrangement for suppressing seismic reverberation components

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DE1448725C
DE1448725C DE1448725C DE 1448725 C DE1448725 C DE 1448725C DE 1448725 C DE1448725 C DE 1448725C
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DE
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seismic
signal
weights
filter
autocorrelation function
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Application number
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German (de)
Inventor
John Parker Dallas Tex. Burg (V.StA.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Description

Y2...Y 2 ...

Y1...
Y0...
Y 1 ...
Y 0 ...

Ym-i Ym-2 Ym-s Ym Ym-i Yμ-2 Ym-i Ym-2 Ym-s Ym Ym-i Yμ -2

m-2m-2

pM + 1pm + 1
1 M + l 1 M + l
00
riAf +1riAf +1
' M'M
00
j-Af + 1 .j-Af + 1.
1 M-I 1 MI
00
ρ M + l ρ M + l
1 1 1 1
00
ΓΜ+1 Γ Μ +1

wobei Y01Y1... Ym dieAutokorrelationsfunktionskoeffizienten der seismischen Aufzeichnung darstellen, Γ%t\, Tt +1 · · ■ Γ 1I+1 die relativen Größen der elektrischen Potentiale sind,./^J} ein vorher bestimmter bekannter Wert ist, BM+1 durch Lösen der Matrixgleichung eindeutig bestimmt und M eine ganze Zahl ist.where Y 01 Y 1 ... Ym represent the autocorrelation function coefficients of the seismic record, Γ% t \, Tt +1 · · ■ Γ 1 I +1 are the relative magnitudes of the electrical potentials,. / ^ J} is a predetermined known value , B M + 1 is determined uniquely by solving the matrix equation and M is an integer.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung M + l Ausgänge (a, b ... M + I) enthält, von denen M Ausgänge (b ... M + I) die eingegebene seismische Aufzeichnung (/(t)) gegenüber einem Ausgang (α) jeweils um ein anderes Vielfaches m einer festen Zeitspanne τ verzögert wiedergegeben, wobei m = 1, 2 ... M ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the delay device contains M + l outputs (a, b ... M + I) , of which M outputs (b ... M + I) the entered seismic recording (/ ( t)) with respect to an output (α) delayed by a different multiple m of a fixed time period τ, where m = 1, 2... M is shown.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (4) eine datenverarbeitende Einrichtung ist.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the control device (4) has a data processing Establishment is.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Unterdrückung der neben den Komponenten der Primärrefiexionen in einer seismischen Aufzeichnung enthaltenen Nachhallkomponenten mit einer eine Vielzahl von zueinander zeitlich verschobenen Aufzeichnungen wiedergebenden Verzögerungseinrichtung, mit einem Autokorrelationsfunktions-Generator, der eine Vielzahl von Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten der seismischen Aufzeichnung liefert, mit einem Steuergerät, das aus den zugeführten Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten eine Vielzahl elektrischer Steuerpotentiale als Filtergewichte erzeugt und die ihrerseits die seismische Aufzeichnung und die zeitlich verschobenen seismischen Aufzeichnungen in ihren Beträgen modifiziert, sowie mit einer die eigentliche Aufzeichnung und die zeitlich verschobenen Aufzeichnungen zusammensetzende Einrichtung.,..The invention relates to an arrangement for suppressing the adjacent components of the Primary reflections in a seismic record contained reverberation components with a A large number of delay devices reproducing recordings that have been shifted in time, with an autocorrelation function generator that generates a large number of autocorrelation function coefficients of the seismic recording supplies, with a control unit, that from the supplied autocorrelation function coefficients a large number of electrical control potentials generated as filter weights and which in turn the seismic recording and the temporally shifted seismic recordings modified in their amounts, as well as with a die actual recording and the device composing the time-shifted records., ..

Bei der Meeresseismologie, bei der in Küstennahe unter Wasser eine Sprengladung zur Detonation gebracht wird, ist es allgemein üblich, die dabei auftretende seismische Störung nachzuweisen und seismische Kurven in Form eines Seismogramms aufzunehmen. Jede seismische Kurve enthält nützliche Informationen über unterirdische Formationen, die jedoch meist durch unerwünschte Charakteristiken der Kurve verdeckt werden. Beispielsweise werden die in der seismischen Kurve enthaltenen primären Reflexionen, mittels deren die senkrecht untereinanderliegenden Formationen beurteilt werden können, von Mehrfachreflexionen überdeckt, so daß die primären Reflexionen unkenntlich werden. Eine dieser in den seismischen Kurven enthaltenen unerwünschten Charakteristiken wird als Wasserecho bezeichnet; hierbei handelt es sich um Mehrfachreflexionen,v die durch starke nahe der Oberfläche liegende Schichten oder Reflektoren verursacht werden. Bei diesen Reflektoren handelt es sich um die Trennfläche zwischen Luft und Wasser und die Trennfläche zwischen dem Wasser und dem Meeresboden. Zwischen diesen Trennflächen bildet sich eine Falle aus, die bewirkt, daß ein innerhalb der Falle erzeugter oder in die Falle von unten eintretender Impuls zwischen den beiden Trennflächen mehrfach nacheinander reflektiert wird, wobei die Zeitintervalle gleich der Hin- und Rückweg-Laufzeit sind und sich das Abklingen der Amplitude nach den Reflexionsbeiwerten der als Reflektoren wirkenden Trennflächen richtet. Infolgedessen enthält eine seismische Kurve, die eine Wasserechocharakteristik aufweist, primäre Reflexionen, die durch zahlreiche Mehrfachreflexionen mit abklingenden Amplituden verdeckt werden. Die Wechselwirkung zwischen dem Impuls bzw. der seismischen Welle und den-starken benachbarten, als Reflektoren wirkenden Flächen wird daher hier Echoeffekt bezeichnet. Weitere Einzelheiten über das Wasserechoproblem in der Meeresseismologie finden sich auf S. 223 bis 261 der Veröffentlichung Geophysics, »Water Reverberation-Their Nature and Elimination«, Bd. XXIV, Nr. 2, April 1959, von M. M.In marine seismology, in which an explosive charge is detonated underwater near the coast, it is common practice to detect the seismic disturbance that occurs and to record seismic curves in the form of a seismogram. Each seismic curve contains useful information about subterranean formations, but most of this information is obscured by undesirable characteristics of the curve. For example, the primary reflections contained in the seismic curve, by means of which the formations lying perpendicular to one another can be assessed, are covered by multiple reflections, so that the primary reflections become unrecognizable. One of these undesirable characteristics contained in the seismic curves is called water echo; This is to multiple reflections, v caused by strong near-surface layers or reflectors. These reflectors are the interface between air and water and the interface between water and the seabed. A trap forms between these separating surfaces, which causes a pulse generated inside the trap or entering the trap from below to be reflected several times in succession between the two separating surfaces The decay of the amplitude is directed towards the reflection coefficients of the separating surfaces acting as reflectors. As a result, a seismic curve exhibiting water echo characteristics contains primary reflections that are obscured by numerous multiple reflections with decaying amplitudes. The interaction between the impulse or the seismic wave and the strong neighboring surfaces acting as reflectors is therefore referred to here as the echo effect. Further details on the water echo problem in marine seismology can be found on pages 223 to 261 of the publication Geophysics, "Water Reverberation-Their Nature and Elimination", Vol. XXIV, No. 2, April 1959, by MM

B a ck u s.B a ck u s.

Das Nachhall- oder Echoproblem macht sich in der Meeresseismologie am stärksten bemerkbar, jedoch beschränkt es sich nicht auf dieses Gebiet. Beispielsweise kann das Echoproblem auch bei seismischen Untersuchungen an Land auftreten, wenn das zu untersuchende Gebiet starke oberflächennahe Reflektoren enthält. Eine unter solchen Umständen aufgezeichnete seismische Kurve enthält eine Echocharakteristik analog der Wasserechocharakteristik.The reverberation or echo problem is most noticeable in marine seismology, however it is not limited to this area. For example, the echo problem can also occur with seismic Investigations on land occur when the area under investigation has strong near-surface reflectors contains. A seismic curve recorded under such circumstances contains an echo characteristic analogous to the water echo characteristics.

Der Ausdruck »seismische Kurve« bezeichnet im folgenden ein elektrisches Signal, das eine kontinuierliche Zeitfunktion (analog) aufweist, wie es bei einem elektrischen Signal der Fall ist, das dem AusgangIn the following, the term "seismic curve" denotes an electrical signal that is a continuous Time function (analog), as it is the case with an electrical signal that the output

eines Seismometers entnommen wird, welches für seismische Wellen empfindlich ist, bzw. er bezeichnet ein oder mehrere elektrische Signale, die die kontinuierliche Zeitfunktion digital darstellen. Die digitale Darstellung eines analogen Signals bedingt die Abtastung des analogen Signals an aufeinanderfolgenden Punkten des analogen Signals, wobei diese Punkte durch Zeitabstände entsprechend dem Abtastungsintervall A t getrennt sind. Die abgetasteten Werte werden .dann digital verschlüsselt, so daß man eine digital wiedergegebene seismische Kurve erhält.a seismometer is taken, which is sensitive to seismic waves, or it refers to one or more electrical signals that digitally represent the continuous function of time. The digital representation of an analog signal requires the analog signal to be sampled at successive points of the analog signal, these points being separated by time intervals corresponding to the sampling interval A t . The sampled values are then digitally encrypted so that a digitally reproduced seismic curve is obtained.

Aus der USA.-Patentschrift 2 794 965 ist es bekannt, eine in einem bestimmten Bereich gemessene Funktion mit den in einem anderen Bereich gemessenen seismischen Aufzeichnungen beispielsweise mittels eines Dekonvolutionsfilters in Verbindung zu bringen. Die Wirkungsweise dieses Dekonvolutionsfilters hängt hierbei von dem Rauschanteil in einer gegebenen Aufzeichnung ab. Wenn dann in einer seismischen . Aufzeichnung Reflexionskomponenten (keine Rauschanteile) vorhanden sind, dann erscheint eine Fehleranzeige. Die Filterwirkung in dieser Anordnung be- ■); ruht also darauf, daß ein Rauschteil in der Aufzeichnung vorhanden sein muß. In dieser Anordnung können dann mit Hilfe von Potentiometern genaue Werte eingestellt werden,· die sich nicht verändern, wenn eine Aufzeichnung an das Dekonvolutionsfilter angelegt wird. Hauptziel der Erfindung ist es daher, die Echocharakteristik bzw. die Nachhallkomponenten bei einer seismischen Kurve möglichst weitgehend auszuschalten und so die Auswertbarkeit der Kurve zu verbessern.From US Pat. No. 2,794,965 it is known to associate a function measured in a certain area with the seismic recordings measured in another area, for example by means of a deconvolution filter. The way this deconvolution filter works depends on the amount of noise in a given recording. If then in a seismic. Recording reflection components (no noise components) are present, then an error display appears. The filter effect in this arrangement is ■); therefore rests on the fact that a noise component must be present in the recording. In this arrangement, precise values can then be set with the aid of potentiometers, which do not change when a recording is applied to the deconvolution filter. The main aim of the invention is therefore to eliminate the echo characteristics or the reverberation components in a seismic curve as far as possible and thus to improve the evaluability of the curve.

Bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art zur Unterdrückung der neben den Komponenten der Primärreflexionen in einer seismischen Aufzeichnung enthaltenen Nachhallkomponenten wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Autokorrelationsfunktions-Generator mit dem Steuergerät so verknüpft ist, daß aus der Vielzahl der elektrischen Steuerpotentiale Filtergewichte ableitbar sind, deren Größenbeziehung durch die folgende Matrixgleichung gegeben ist:In an arrangement of the type described at the outset for suppressing the components in addition to the of the reverberation components contained in a seismic record will be achieved according to the invention in that the autocorrelation function generator with the control unit is linked in such a way that filter weights can be derived from the large number of electrical control potentials, their The size relationship is given by the following matrix equation:

Y1 Y 1

To
Yi
To
Yi

Y2---Ym
Y1 ... Y^1
Y 2 --- Ym
Y 1 ... Y ^ 1

Yo ■ ■ ■ Ym-2Yo ■ ■ ■ Ym-2

pM + lpm + l ^m+1^ m + 1 pM+1pm + 1
1 M 1 st
00
Pm+APm + A 00 ^+I^ + I 00 ,If+1 , If +1 00

Y V VY V V

1 JVf-2 rM-3 1I 1 JVf-2 r M-3 1 I.

Ym-I Ym-2 YoYm-I Ym-2 Yo

wobei Y0, Y1 ... YM die Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten der seismischen Aufzeichnung darstellen, rfyXl, Γ$+1 ... If +1 dierelativen Größen der elektrischen Potentiale sind, f^t* ein vorher bestimmter bekannter Wert ist, BM+1 durch Lösen .der Matrixgleichung eindeutig bestimmt und M eine ganze Zahl ist.where Y 0 , Y 1 ... Y M represent the autocorrelation function coefficients of the seismic recording, rfyXl, Γ $ +1 ... If +1 are the relative sizes of the electrical potentials, f ^ t * is a previously determined known value, B M + 1 uniquely determined by solving the matrix equation and M is an integer.

Die Einstellbarkeit der Gewichte der einzelnen verzögerten Wiedergaben der seismischen Aufzeichnung führt also zu einem variablen Bewertungsfilter. Eine kontinuierliche Eingangs-Zeitfunktion, wie sie die seismische Aufzeichnung darstellt, wird in einem Bewertungsfilter in eine kontinuierliche Ausgangs-Zeitfunktion umgeformt, die sich zusammensetzt aus mehreren Werten der Eingangs-Funktion, die jeweils zeitig gegeneinander versetzt und unterschiedlich gewogen sind. Hierbei können bei der erfindungsgemäßen Anordnung auch Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten für den Punkt m = 0 angegeben werden. Da sich die Steuerpotentiale des Steuergeräts und somit die einzelnen Filtergewichte nach der Autokorrelationsfunktion der seismischen Aufzeichnung richten, können nach einmaliger Dimensionierung des Steuergerätes, die durch Berechnung oder durch Versuche möglich ist, beliebig viele seismische Aufzeichnungen mit der erfindungsgemäßen AnordnungThe adjustability of the weights of the individual delayed reproductions of the seismic recording thus leads to a variable weighting filter. A continuous input time function, as shown in the seismic recording, is converted in a weighting filter into a continuous output time function, which is composed of several values of the input function, each of which is offset in time and weighed differently. In the case of the arrangement according to the invention, autocorrelation function coefficients can also be specified for the point m = 0. Since the control potentials of the control unit and thus the individual filter weights are based on the autocorrelation function of the seismic recording, any number of seismic recordings can be made with the arrangement according to the invention after one-time dimensioning of the control unit, which is possible through calculation or experiments

behandelt werden. ' 'be treated. ''

Die Erfindung sowie einzelne Grundlagen zu ihrem leichteren Verständnis werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen erläutert. The invention and individual fundamentals for their easier understanding are below on a Embodiment explained with reference to the drawings.

F i g. 1 zeigt eine seismische Aufzeichnung, die mit der erfindungsgemäßen Anordnung behandelt werden kann;F i g. 1 shows a seismic record treated with the arrangement according to the invention can be;

F i g. 2 ist eine Blockdarstellung desjenigen Teiles der Anordnung, mit dem die Steuerpotentiale für die Filtergewichte erzeugt werden;F i g. 2 is a block diagram of that part of the arrangement with which the control potentials for the Filter weights are generated;

F i g. 3 zeigt die filternde Verzögerungseinrichtung mit den einstellbaren Gewichten;F i g. 3 shows the filtering delay device with the adjustable weights;

F i g. 4 ist eine Kurve, die der seismischen Aufzeichnung nach der F i g. 1 nach Unterdrückung der Periodizitäten entspricht.F i g. 4 is a graph following that of the seismic record according to FIG. 1 after suppression of the periodicities.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur Unterdrückung der Echocharakteristik bzw. der Nachhallkomponenten in einer seismischen Aufzeichnung bedient man sich eines linearen Filters, dessen Impulsantwort, d. h. dessen Ausgangszeitfunktion als Antwort auf einen eingangsseitigen Einheitsimpuls so ausgelegt wird, daß seine Frequenzcharakteristik der > Echocharakteristik invers ist. Wie vorstehend erwähnt, kann man ein solches Filter wegen seiner Beziehung zum mathematischen Faltungssatz auch »inverses Faltungsfilter« nennen.With the arrangement according to the invention for suppressing the echo characteristics or the reverberation components a linear filter is used in a seismic recording whose impulse response, d. H. its output time function as a response to a unit pulse on the input side as follows is designed so that its frequency characteristic of the> echo characteristic is inverse. As mentioned above, one can also call such a filter "inverse" because of its relation to the mathematical convolution theorem Call the convolution filter «.

Die seismische Kurve bzw. das Signal, das während des Zeitintervalls nachgewiesen wird, währenddessen, eine Reflexion von einer tiefliegenden Schicht erwartet wird, weist eine sich wiederholende Wellenform (Periodizität) auf, die teilweise durch den Echoeffekt und zusätzlich durch das Verhalten des gesamten seismischen Systems (Seismometer, Verstärker, Registriergerät usw.) hervorgerufen wird. Die seismische Auf- zeichnung kann daher als Funktion f(t) betrachtet werden, die durch die Impulsantwort g(t) unter der Oberfläche gefaltet mit idem Nachhalleffekt k(t) und der Funktion h{t) des gesamten seismischen Systems entsteht.The seismic curve or signal detected during the time interval during which a reflection from a deep layer is expected has a repetitive waveform (periodicity) that is partly due to the echo effect and additionally due to the behavior of the entire seismic system (Seismometer, amplifier, recorder, etc.). The seismic recording can therefore be viewed as a function f (t) , which arises from the impulse response g (t) folded under the surface with the reverberation effect k (t) and the function h {t) of the entire seismic system.

Nimmt man an, daß die oberflächennahen Reflektoren durch eine parallele Bettung gekennzeichnet sind, und daß die Reaktion bzw. Antwort h(t) des gesamten seismischen Systems eine minimale Phase hat, dann ist das lineare Filter zur Unterdrückung des Nachhalleffektes und zur Herabsetzung des Einflusses des seismischen Systems gemäß der Erfindung einzig von der Autokorrelationsfunktion der seismischen Aufzeichnung bestimmt. Dies gilt nicht nur dann, wenn die unterirdische Formation nur eine einzige tiefliegende Schicht umfaßt, sondern auch dann, wenn die tiefliegenden Schichten regellos aufeinanderfolgen, was den tatsächlichen Verhältnissen bei der Anwendung der Reflexions-Seismologie nahekommt.Assuming that the near-surface reflectors are characterized by a parallel bedding, and that the response h (t) of the entire seismic system has a minimal phase, then the linear filter is used to suppress the reverberation effect and to reduce the influence of the seismic system according to the invention is determined solely by the autocorrelation function of the seismic record. This applies not only when the subterranean formation comprises only a single deep layer, but also when the deep layers follow one another at random, which comes close to the actual conditions when using reflection seismology.

Es wurde angenommen, daß die Eigenfunktion des gesamten seismischen Systems eine minimale Phase hat. Wenn dies nicht der Fall ist, kann man gegebenenfalls den bekannten Einfluß des seismischen Systems durch die übliche inverse Filterung beseitigen, bevor die Autokorrelationsfunktion der Aufzeichnung abgeleitet wird. Vernachlässigt man die Funktion /i(i) des Systems, dann hat das zur Unterdrückung der Echocharakteristik zu verwendende Filter eine Impulsfunktion k'(i), wobei die Faltung von k'(t) mit /c(i) zu einer Diracschen Deltafunktion <5(i) führt. Es ist alsoIt was assumed that the eigenfunction of the entire seismic system has a minimal phase. If this is not the case, the known influence of the seismic system can optionally be eliminated by the usual inverse filtering before the autocorrelation function of the record is derived. If the function / i (i) of the system is neglected, the filter to be used to suppress the echo characteristic has an impulse function k '(i), where the convolution of k' (t) with / c (i) to a Dirac delta function < 5 (i) leads. So it is

= J = J

fc(r) k'(t - τ) di .fc (r) k '(t - τ) di.

Wenn die Funktion h(t) eine minimale Phase hat, wird sie durch die Funktion des entsprechenden Filters eliminiert.If the function h (t) has a minimum phase, it is eliminated by the function of the corresponding filter.

Das seismische Signal/(i), gefaltet mit der Impulsfunktion des Filters, ergibt also ein Ausgangssignal, mit dem sich die unterirdische Formation am besten abschätzen läßt, die durch die Impulsfunktion g(t) unter der Oberfläche, d. h. die aus den Reflexionen entstehende Zeitfunktion als Antwort auf einen Impuls, dargestellt wird.The seismic signal / (i), convoluted with the impulse function of the filter, gives an output signal with which the underground formation can best be estimated, the time function resulting from the reflections under the surface through the impulse function g (t) in response to an impulse.

Um die Filterfunktion zu schätzen, die erforderlich ist, um eine optimale Beurteilung der unterirdischen Formationen zu ermöglichen, wird die Autokorrelationsfunktion des seismischen Signals längs des Zeitintervalls verwendet, innerhalb dessen primäre Reflexionen erwartet werden. Der Ausdruck »Autokorrelation« wird hier im gleichen Sinne verwendet, wie in Gleichung (0.424) auf Seite 5 der Veröffentlichung mit dem Titel »Extrapolation, Interpolation, and Smoothing of Stationary Time Series with Engineering Applications von Norbert Wiener (1949); für reale Daten gilt die Autokorrelationsfunktion wie folgt: ti+ τ In order to estimate the filter function required to enable optimal assessment of the subterranean formations, the autocorrelation function of the seismic signal is used along the time interval within which primary reflections are expected. The term “autocorrelation” is used here in the same sense as in equation (0.424) on page 5 of the publication entitled “Extrapolation, Interpolation, and Smoothing of Stationary Time Series with Engineering Applications by Norbert Wiener (1949); for real data the autocorrelation function applies as follows: ti + τ

y(mr)=y J /(i)/(t-mr)dt. (1)y (mr) = y J / (i) / (t-mr) dt. (1)

IlIl

Hierin ist Y(mr) die Autokorrelationsfunktion, Il bis (ti + T) das Zeitintervall des seismischen Signals f(t), in welchem interessierende primäre Reflexionen zu erwarten sind, τ das Abtastintervall der Autokorrelationsfunktion, m = 0, 1, 2 ... M, d. h. die Zahl der Abtastpunkte, Μτ die maximale Verzögerungszeit in der Korrelationsfunktion, die gewöhnlich weniger als 0,10 T beträgt. Y (mr) is the autocorrelation function, Il to (ti + T) is the time interval of the seismic signal f (t) in which primary reflections of interest are to be expected, τ the sampling interval of the autocorrelation function, m = 0, 1, 2 .. .M, ie the number of sampling points, Μτ the maximum delay time in the correlation function, which is usually less than 0.10T.

Sobald die Autokorrelationsfunktion für ein bestimmtes seismisches Signal festgelegt ist, kann man einen einzigartigen Satz von Filtergewichten erzeugen, wobei diese Gewichte einen a{M + I)-Punkt-Verzögerungsleitungsfilter beschreiben, der die gewünschte Impulsfunktion fc'(i) aufweist. Die Filtergewichte sind durch die folgende Matrixgleichung gegeben:Once the autocorrelation function is established for a particular seismic signal, one can generate a unique set of filter weights, which weights describe an a {M + I) -point delay line filter that has the desired momentum function fc '(i). The filter weights are given by the following matrix equation:

Hierin sind Y0, Y1 ... Ym die Autokorrelations-Here Y 0 , Y 1 ... Y m are the autocorrelation

funktions-Koeffizienten, die durch Gleichung (1) für m = 0, 1 ... M definiert sind; die Indizes des Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten entsprechen den betreffenden Werten von m; function coefficients defined by equation (1) for m = 0, 1 ... M; the indices of the autocorrelation function coefficient correspond to the respective values of m;

pM+l ttM+1 j-Λί+Ι pM+1 pM + l ttM + 1 j-Λί + Ι pM + 1

1 M + l) 1M J-" JW-I ·■··■« 1 1 M + l) 1 M J- "JW-I · ■ ·· ■« 1

sind die Filtergewichte, und der Index M+l zeigt an, daß M+l Gewichte vorhanden sind, und daß die Matrix eine quadratische M + 1-Matrix der Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten ist;are the filter weights, and the subscript M + 1 indicates that there are M + 1 weights and that the Matrix an M + 1 square matrix of the autocorrelation function coefficients is;

ΓμΧ\ = 1, BM+l ist ein Teil der Lösung der Matrixgleichung (2) und entspricht physikalisch der mittleren Energie des durch die Filterung f(t) erzeugten Ausgangssignals, wobei der M+1-Punkt-Verzögerungsleitungsfilter die durch die Matrixgleichung (2) beschriebenen Gewichte aufweist. ΓμΧ \ = 1, B M + l is part of the solution of the matrix equation (2) and physically corresponds to the mean energy of the output signal generated by the filtering f (t) , where the M + 1 point delay line filter is the one defined by the matrix equation ( 2) has the weights described.

Die unbekannten Größen in Gleichung (2) sind die FiltergewichteThe unknown quantities in equation (2) are the filter weights

7-1M + I rAf+l rAf+l 1 M » *■ M-I > 1I 7-1M + I rAf + l rAf + l 1 M » * ■ MI> 1 I

und die Ausgangsleistung BM+1. Jedoch sind diese Größen durch Gleichung (2) eindeutig definiert, und durch die Lösung dieser Gleichung werden diese Größen identifiziert.and the output power B M + 1 . However, these quantities are clearly defined by equation (2), and solving this equation identifies these quantities.

Die durch Gleichung (2) definierten Filtergewichte werden unter der Annahme abgeleitet, daß die Impulsfunktion g(i) unter der Oberfläche über die Zeitspanne E1 bis (I1 + T) im wesentlichen »weiß« ist, was bedeutet, daß in der unterirdischen Formation selbst keine starke Periodizität vorhanden ist und daß die vorherrschende Ursache der Echocharakteristik in dem seismischen Signal in der oberflächennahen Schichtung zu suchen ist. Daher wird die Autokorrelationsfunktion benutzt, um die Filtergewichte abzuleiten, die erforderlich sind, um die unterirdische Impulsfunktion oder Reaktion g(t) aus dem seismischen Signal f(t) »zurückzugewinnen«.The filter weights defined by equation (2) are derived assuming that the momentum function g (i) subsurface over the period E 1 to (I 1 + T) is essentially "white," meaning that in the subterranean Formation itself does not have a strong periodicity and that the predominant cause of the echo characteristic is to be found in the seismic signal in the stratification near the surface. Therefore, the autocorrelation function is used to derive the filter weights required to "recover" the subsurface momentum function or response g (t) from the seismic signal f (t).

Mit Hilfe der folgenden fekursiven Gleichungen kann die Matrixgleichung (2) in einem kleinen Bruchteil der Zeit gelöst werden, die man bei Anwendung der üblichen Verfahren zum Lösen von Matrixgleichungen benötigen würde.With the help of the following herbal equations, the matrix equation (2) can be converted into a small fraction the time that can be solved using the usual methods of solving matrix equations would need.

ri=iri = i

B1=Y0 B 1 = Y 0

für m = O,for m = O,

für m = 1, 2, 3 ... M,for m = 1, 2, 3 ... M,

rim + 1 pm' ι rtm + I rim rim + 1 pm 'ι rtm + I rim

gG -* ff - 1 ~Γ -1I Jm - - * ff - 1 ~ Γ - 1 I J m

Y1 Y 1 Y2 Y 2 Y1 Y 1 YoYo Y1 Y 1 Y2 Y 2 Y1 Y 1 Y0 Y 0

Ym-i Ym-3 ■ · ■ Y1 Ym-i Ym-3 ■ · ■ Y 1 Ym-i Ym-x · · ■Ym-i Ym-x · · ■

^m^ m i-Af+li-Af + l
1 M + l 1 M + l
#M + 1#M + 1
rAf+lrAf + l
y M y M
OO
rAf + lrAf + l
^M-I^ M-I
OO
If+1 If +1 OO pM + ipm + i OO

für m = 1, 2"'.. .M und g = 2, 3 .. .M + 1,'
Γ/ = 0 für s = 1, 2 .:. M + 1,
for m = 1, 2 "'.. .M and g = 2, 3 .. .M + 1,'
Γ / = 0 for s = 1, 2.:. M + 1,

(2) Bm = MM_, (1 - (ΓΓ)2) für m = 2, 3 . .·: M +. 1. (8)(2) B m = M M _, (1 - (ΓΓ) 2 ) for m = 2, 3. . ·: M +. 1. (8)

Der vorstehende Satz von Gleichungen (3) bis (8) beschreibt einen rekursiven Prozeß, mittels dessen die Filtergewichte p^+i .. .· Γ^ΧΙ treppenförmig vomThe preceding set of equations (3) through (8) describes a recursive process by which the filter weights p ^ + i ... · Γ ^ ΧΙ in a staircase from

ηη ηη

Die Gleichungen (3) bis (8) beschreiben die mathematischen Operationen zum Gewinn der gewünschten Gewichte. Diese Operationen werden wie folgt durchgeführt: Equations (3) through (8) describe the mathematical operations to obtain the desired ones Weights. These operations are performed as follows:

Zuerst "wählt man T1 1 = 1, wobei B1 = Y0. First "one chooses T 1 1 = 1, where B 1 = Y 0 .

Dann setzt man m = 1 und wendet Gleichung (5) an:Then set m = 1 and apply equation (5):

1 M 1 st r-M+i . . .r-M + i. . .
1 M + l 1 M + l
... m... m = M,= M, M + 1-NiveauM + 1 level
rlrl ηη ... m... m = 2= 2 ηη ... m... m = 1= 1 zweites Niveausecond level ... m... m = 0= 0 erstes Niveaufirst level

T* -T * -

Aus Gleichung (6) erhält manFrom equation (6) one obtains

wenn gemäß Gleichung (7)if according to equation (7)

7 8 . ,7 8. ,

Ausgangspunkt T1 1 = 1 aus aufgebaut werden.Nach stehend ist dieser »Aufbau«-Vorgang schematisch dargestellt.Starting point T 1 1 = 1 can be built up from. This "build-up" process is shown schematically below.

um einen konstanten Wert verändern, wobei jedoch die gewünschte Beziehung erhalten bleibt.change by a constant value while maintaining the desired relationship.

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung wird der oben beschriebene rekursive Prozeß mit Hilfe eines Digitalrechners durchgeführt, um die Filtergewichte zu ermitteln. Dem Digitalrechner werden als Eingangsdaten die Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten Y0, Y1 .... YM zugeführt. Da die Werte von -T1 1 und B1 festgelegt sind, brauchen sie dem Eingang des Rechners nicht zugefügt zu werden, doch werden sie in das Rechnerprogramm eingearbeitet. Der Rechner wird so programmiert, daß er die durch die Gleichungen (3) bis (8) beschriebenen mathematischen Operation mit den dem Rechner zugeführten Daten durchführt.In a preferred embodiment of the invention, the recursive process described above is carried out with the aid of a digital computer in order to determine the filter weights. The autocorrelation function coefficients Y 0 , Y 1 .... Y M are fed to the digital computer as input data. Since the values of -T 1 1 and B 1 are fixed, they do not need to be added to the input of the computer, but they are incorporated into the computer program. The computer is programmed to perform the mathematical operation described by equations (3) through (8) on the data supplied to the computer.

Nachdem die (M + 1)-Gewichte bestimmt worden sind, werden sie in einem Verzögerungsleitungsfilter der in Fig. 3 gezeigten Art verwirklicht. Die Gewichte sind als Widerstände 7 dargestellt, deren Widerstandswerte gemäß den Werten der GewichteAfter the (M + 1) weights have been determined, they are put into a delay line filter of the type shown in Fig. 3 is realized. The weights are shown as resistors 7, their resistance values according to the values of the weights

i-iM+l rM+l njf+li-iM + l rM + l njf + l

1I I1I 1 II 1 I. · ■ ■ 1 M + l · ■ ■ 1 M + l

in Beziehung zueinander stehen. Daher beschreiben die Gewichte die relativen Amplitudenmaßstabswerte, die durch den Filter bei dem seismischen Signal /(£) angewendet werden. Bei dem hier behandelten Beispiel sind die Gewichte gegenüber dem Gewicht TmX1 normalisiert, da dieses definitionsgemäß gleich 1 ist.are related to each other. Therefore, the weights describe the relative amplitude scale values applied by the filter to the seismic signal / (£). In the example dealt with here, the weights are normalized with respect to the weight TmX 1 , since this is equal to 1 by definition.

Dem Filter nach F i g. 3 wird als Eingangssignal das analoge seismische Signal/(i) zugeführt, und am Ausgang des Filters erscheint ein analoges Signal, das von der Echocharakteristik befreit ist.The filter according to FIG. 3, the analog seismic signal / (i) is supplied as an input signal, and An analog signal appears at the output of the filter, which has been freed from the echo characteristic.

Gemäß F i g. 3 umfaßt der Verzögerungsleitungsfilter eine Verzögerungsleitung 5 mit Abtastpunkten α, 6... M+l. Diese Abtastpunkte sind durch Abständet getrennt. An jeden Abtastpunkt ist ein Widerstand? angeschlossen, der seinerseits mit einem Summierungsnetzwerk 6 verbunden ist. Die Widerstandswerte der Widerstände? sind aufeinander entsprechend den GewichtenAccording to FIG. 3, the delay line filter comprises a delay line 5 with sampling points α, 6 ... M + l. These sampling points are separated by distances. There is a at each sampling point Resistance? connected, which in turn is connected to a summing network 6. The resistance values the resistances? are on top of each other according to the weights

=0.= 0.

1515th

20-20-

2525th

T1 2 und ri sind als Gewichte des zweiten Niveaus definiert und dienen dazu, die Gewichte des dritten Niveaus zu definieren, wie es vorstehend bei (9) dargestellt ist.T 1 2 and ri are defined as the weights of the second level and serve to define the weights of the third level, as shown above at (9).

Dann setzt man m — 2 und erhält aus Gleichung (5)Then we set m - 2 and obtain from equation (5)

- 3 _ - Σ1 = 1 Ύ9Γ\ - 3 _ - Σ 1 = 1 Ύ 9 Γ \

B2 ergibt sich aus Gleichung (8) wie folgt: B 2 results from equation (8) as follows:

. B2 = B1 (1 - (Γ2)2).
Nunmehr wird Γ3 definiert. Aus Gleichung (6)
. B 2 = B 1 (1 - (Γ 2 ) 2 ).
Now Γ 3 is defined. From equation (6)

erhält manyou get

T2 3 = Γ2 + Γ3 Γ2 T 2 3 = Γ 2 + Γ 3 Γ 2

3535

4040

r3r0 2==ir 3 r 0 2 == i

Hierin ist T0 2 = 0.Herein T 0 2 = 0.

Man erkennt, daß Gewichte Γ/ mit gleichen oberen und unteren Indizes stets gleich 1 sind, d.h. F5 5= 1.It can be seen that weights Γ / with the same upper and lower indices are always equal to 1, ie F 5 5 = 1.

Jetzt werden die Gewichte T1 3, T2 3 und T3 3 des dritten Niveaus ermittelt und zur Bestimmung der Gewichte des vierten Niveaus benutzt. Der Prozeß wird gemäß den Gleichungen (3) bis (8) fortgesetzt, bis die M 4-1 -Gewichte in der bei (9) dargestellten Weise aufgebaut sind.The weights T 1 3 , T 2 3 and T 3 3 of the third level are now determined and used to determine the weights of the fourth level. The process continues in accordance with equations (3) through (8) until the M 4-1 weights are constructed as shown at (9).

Gleichung (8) gibt die mittlere Ausgangsleistung BM+1 des Signals wieder, das mit Hilfe des Verzögerungsfilters erzeugt wird, das die durch Gleichung (2) beschriebenen Gewichte erhält, wobei zwischen den Abtastpunkten des Filters die Abstände τ vorhanden sind.Equation (8) gives the mean output power B M + 1 of the signal which is generated with the aid of the delay filter which is given the weights described by equation (2), the distances τ being present between the sampling points of the filter.

Wenn die Ausgangsleistung ΒΜ+1 anzeigt, daß die Amplitude des Ausgangssignals nicht genügend groß ist, um eine sichtbare Anzeige zu ermöglichen, kann man das Ausgangssignal verstärken, oder man kann alternativ jedes Gewicht mit einem positiven Wert A vervielfachen, wodurch das Ausgangssignal mit dem Faktor A verstärkt wird. Das Gewicht Γ$ t ί ist das Bezugsgewicht, auf das die übrigen GewichteIf the output power Β Μ + 1 indicates that the amplitude of the output signal is not large enough to allow a visual indication, one can amplify the output signal, or alternatively one can multiply each weight with a positive value A , whereby the output signal with the Factor A is amplified. The weight Γ $ t ί is the reference weight to which the other weights

4545

50 riAf + l rAf.+l 1I ' i2 j 50 riAf + l rAf. + L 1 I ' i 2 j

M + lM + l

i + li + l

pM+l γτΜpM + l γτΜ

bezogen werden, und daher kann man alle Gewichte bezogen. Bei der Verzögerungsleitung 5 kann es sich um einen Satz von elektrischen Verzögerungsschaltungen handeln, bei denen jeweils eine Verzögerung τ zwischen den Abtastpunkten auftritt, oder man kann eine magnetische !Trommel verwenden, auf der das seismische Signal /(t) aufgezeichnet ist. Ein solches Verzögerungsleitungsfilter, das zweckmäßig im Rahmen der Erfindung benutzt werden kann, ist in F i g. 3 der Veröffentlichung mit dem Titel Geophysics, »Magnetic Delay Line Filtering Techniques«, BdXX, Nr. 4, Oktober 1955, §.'745 bis 765 von Jones u. a. dargestellt.and therefore all weights can be obtained. The delay line 5 can be be a set of electrical delay circuits, each of which has a delay τ occurs between the sampling points, or a magnetic drum can be used on which the seismic signal / (t) is recorded. One such Delay line filter which can be suitably used in the context of the invention is shown in FIG F i g. 3 of the publication entitled Geophysics, "Magnetic Delay Line Filtering Techniques", BdXX, No. 4, October 1955, § 745 to 765 of Jones et al. shown.

Gemäß Fig. 2, wo ein funktionelles Blockdiagramm der Einrichtung zum Gewinnen der vorstehend besprochenen Filtergewichte dargestellt ist,Referring to Fig. 2, where is a functional block diagram the device for obtaining the filter weights discussed above is shown,

209 640/54209 640/54

9 ίο9 ίο

wird eine Sprengladung bei 1 zur Detonation gebracht, an dem Punkt, an welchem m — 2, usw. In dem erwähnum in dem zu untersuchenden Gebiet eine seismische ten USA.-Patent ist jedoch nicht ein Autokorre-Störung hervorzurufen. Die auf diese seismische lationsfunktions-Koeffizient für den Punkt angegeben, Störung zurückzuführenden mechanischen Schwin- an welchem m = 0. Dieser Koeffizient wird dadurch gungen werden mit Hilfe einer linearen Anordnung 5 gewonnen, daß man das Gerät nach F i g. 4 dadurch von Seismometern nachgewiesen und in entsprechende abändert, daß man einen zusätzlichen Kanal verelektrische Signale verwandelt. Es sei bemerkt, daß wendet, und zwar derart, daß das Ausgangssignal des am Standort jedes Seismometers ein einzelnes Seismo- Detektors 102 mit sich selbst multipliziert, integriert meter oder eine Gruppe von Seismometern vorhanden und dann als weiterer Punkt in die Tabelle 113 aufsein kann, um eine dem betreffenden Standort ent- io genommen wird. Auf diese Weise erhält man gemäß sprechende einzelne seismische Kurve zu erzeugen. Gleichung (1) der vorliegenden Beschreibung und unteran explosive charge is detonated at 1, at the point at which m - 2, etc. In the mention of a seismic US patent in the area under investigation, however, an auto-correct fault is not to be caused. The mechanical vibration at which m = 0. This coefficient is obtained with the aid of a linear arrangement 5, that the device according to FIG. 4 detected by seismometers and changed accordingly by converting an additional channel into electrical signals. It should be noted that applies in such a way that the output signal of an individual seismometer 102 at the location of each seismometer multiplies by itself, integrates meter or a group of seismometers is present and can then appear as a further point in table 113, to be taken from the relevant location. In this way, one obtains the generation of a speaking single seismic curve. Equation (1) of the present description and below

Vor dem Ableiten der Autokorrelationsfunktion Benutzung des abgeänderten Geräts nach F i g. 4Before deriving the autocorrelation function, use the modified device of FIG. 4th

eines seismischen Signals ist es zweckmäßig, die des genannten USA.-Patents einen Satz von M +1- of a seismic signal, it is expedient to use a set of M + 1-

Geräuschkomponenten aus dem Signal zu entfernen. Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten für das seis-Remove noise components from the signal. Autocorrelation function coefficients for the se-

Zu diesem Zweck wird die seismische Störung mit 15 mische Signal/(i).For this purpose, the seismic fault is mixed with 15 signal / (i).

Hilfe einer linearen Seismometeranordnung nach- Bei dem Ausgangssignal des Autokorrelationsfunkgewiesen und gemäß F i g. 2 mit Hilfe des Aggre- tiöns-Generators 3 handelt es sich somit um einen gats 2 verarbeitet, so daß ein einziges seismisches Satz von Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten, die geräuschfreies Signal/(i) erzeugt wird. Bei dem Aggre- durch Gleichung (1) beschrieben sind,
gat 2 handelt es sich um ein bekanntes mehrkanaliges 20 Bei dem Digitalrechner 4, mittels dessen die Filter-Verarbeitungsgerät für seismische Daten, das es gewichte ermittelt werden, kann es sich um einen ermöglicht; die Geräusche bzw. das Rauschen auszu- Digitalrechner der Bauart IBM 7074 handeln, der schalten. einen peripheren Rechner IBM 1401 zum Erzeugen
With the aid of a linear seismometer arrangement according to the autocorrelation radio output signal and shown in FIG. 2 with the aid of the aggregation generator 3, a gats 2 is thus processed, so that a single seismic set of autocorrelation function coefficients, the noise-free signal / (i), is generated. In the case of the aggregate described by equation (1),
gat 2 is a well-known multi-channel 20. The digital computer 4, by means of which the filter processing device for seismic data, which weights it can be determined, can be one; the noises or the noise to act digital computer of the type IBM 7074 that switch. an IBM 1401 peripheral computer for generating

Es ist woanders ein Verfahren bereits beschrieben des Programms für den Rechner IBM 7074 umfaßt, worden, das es ermöglicht, das Rauschen dadurch 25 Bei den Eingangsdaten, die dem IBM-Rechner zugezu unterdrücken, daß seismische Wellenzüge mit führt werden, handelt es sich um die mit Hilfe des Hilfe einer linearen Seismometeranordnung abgetastet Generators 3 gewonnenen digital verschlüsselten Autowerden und daß als Ausgangssignal ein geräuschfreies korrelationsfunktions-Koeffizienten. Das Programm seismisches Signal erzeugt wird, das der Wirkung nach für den IBM-Rechner erhält man dadurch, daß man die durch ein in der Mitte der Anordnung vorgesehenes 30 Gleichungen (3) bis (8) in der Fortrand-Sprache nieder-Seismometer »gesehen« wird. Es sei bemerkt, daß schreibt und die Resultate auf IBM-Karten 866 424 man auch andere Verfahren zum Erzeugen eines anordnet, welche dann dem peripheren IBM-Rechner geräuschfreien seismischen Signals anwenden kann, 1401 zugeführt werden, um das Programm zu erzeu- und zwar einschließlich der einkanaligen Verarbei- gen. Die digital verschlüsselten Werte von l\ und B1 tungsverfahren. Ferner sei bemerkt, daß die Benutzung 35 werden ebenfalls in das Programm aufgenommen, eines Verarbeitungsgeräts zum Ausschalten der Ge- Auf diese Weise dient der IBM-Rechner 7074 dazu, räuschkomponenten aus dem Signal/(i) vor dem die durch Gleichung (2) definierten Filtergewichte Ableiten der Autokorrelationsfunktion des Signals zu ermitteln.It is elsewhere a method already described includes the program for the computer IBM 7074, has been that allows the noise by 25 For the input data zugezu suppress the IBM computer that seismic wave trains with leads are, it is the with the aid of the generator 3 scanned with the aid of a linear seismometer arrangement and that the output signal is a noise-free correlation function coefficient. The program seismic signal is generated, the effect according to the IBM computer is obtained by reacting seen by a valve provided in the middle of the assembly 30 equations (3) to (8) in the advancing edge language down seismometer "" will. It should be noted that writing and placing the results on IBM cards 866 424 other methods of generating one which can then be applied to the IBM peripheral computer noise-free seismic signal are supplied 1401 to generate the program, including the single-channel processing. The digitally encrypted values of the I \ and B 1 processing method. It should also be noted that the uses 35 are also included in the program, a processing device for turning off the signal. In this way, the IBM computer 7074 serves to extract noise components from the signal / (i) before the one defined by equation (2) Determine filter weights deriving the autocorrelation function of the signal.

für die Erfindung ohne kritische Bedeutung, jedoch Es sei jedoch erwähnt, daß man auch anderefor the invention without critical importance, but it should be mentioned that one also other

erwünscht ist. . 40 Digitalrechner benutzen kann, um die Filtergewichteis desired. . 40 digital computers can use to set the filter weights

Das geräuschfreie seismische Signal/(i), das mit zu bestimmen, z. B. den IBM-Rechner 704, den IBM-Hilfe des bekannten Verfahrens gewonnen wird, wird ' Rechner 1620, den Rechner 225 der General Electric auf einem Magnetband aufgezeichnet und dem Ein- oder den Digitalrechner 1604 der Firma Control gang des Autokorrelationsfunktions-Generators 3 zu- Data. Die Verfahren zum Programmieren dieser geführt. 45 Rechner zur Durchführung der arithmetischen Ope-The noise-free seismic signal / (i), which has to be determined, e.g. B. the IBM computer 704, the IBM using the known method is obtained, 'computer 1620, the computer 225 of General Electric recorded on a magnetic tape and the input or digital computer 1604 of the company Control gang of the autocorrelation function generator 3 to- Data. The procedures for programming this are guided. 45 calculators for performing the arithmetic operations

Zusätzlich kann bei dem seismischen Signal vor rationen gemäß Gleichung (2) oder gemäß den Gleidem Zuführen des Signals/(i) zum Eingang des chungen(3) bis (8) sind jedem Fachmann bekannt. Generators 3 insbesondere dann, wenn die Gesamt- Die Erfindung wurde bis jetzt in Verbindung mit funktion h(t) des seismischen Systems nicht eine einem analogen seismischen Signal f(t) beschrieben, minimale Phase aufweist, einen reziproken Filter 50 das einem Seismometerausgang oder einer Magnetanwenden, um die Wirkung der Funktion h(t) des bandaufzeichnung entnommen wird, wobei aus die-. Systems zu beseitigen. sem Signal die zugehörige AutokorrelationsfunktionIn addition, in the case of the seismic signal, rations according to equation (2) or according to the equations supplying the signal / (i) to the input of the steps (3) to (8) are known to anyone skilled in the art. Generator 3 in particular if the overall The invention has so far not been described in connection with function h (t) of the seismic system has an analog seismic signal f (t) , minimum phase, a reciprocal filter 50 that a seismometer output or a Applying a magnet to the effect of the function h (t) of the tape record is taken, taking from the-. System to eliminate. sem signal the associated autocorrelation function

Ein geeigneter Generator 3 zum Gewinnen der mit Hilfe des erwähnten abgeänderten Geräts ent-Autokorrelationsfunktion des seismischen Signals /(£) wickelt wird. Hieran darf jedoch keine Einschränkung ist in dem USA.-Patent 2 794 965 beschrieben. In 55 erblickt werden, denn das analoge seismische Signal dem genannten USA.-Patent, auf das hier Bezug ge- kann mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers in die nommen wird, ist in F i g. 4 ein Gerät beschrieben, digitale Form umgesetzt, auf einem Magnetband mittels dessen die Autokorrelationsfunktion ermittelt > aufgezeichnet und danach als Eingangssignal einem werden kann; eine Beschreibung des Geräts ist in ?' Digitalrechner zugeführt werden, z. B. dem IBM-Spalte 6, Zeilen 15 bis 66, gegeben. Das seismische 60 Rechner 7074, damit die Autokorrelationsfunktions-Signal wird als reproduzierbare Aufzeichnung 100 Koeffizienten Y ermittelt werden können. Hierbei aufgezeichnet, und die Autokorrelationsfunktions- ist das als Eingangssignal verwendete seismische Koeffizienten werden in Form der Tabelle 113 dar- Signal ein digitales Signal, oder es handelt sich um gestellt. Die Abstände zwischen den Detektoren 102, mehrere digitale Signale, die seismische Wellen reprä- 103 usw. bestimmen das Abtastintervall τ. Bezüglich 65 sentieren, welche am Standort eines Seismometers der Gleichung (1) der vorliegenden Beschreibung be- nachgewiesen werden.A suitable generator 3 for obtaining the de-autocorrelation function of the seismic signal / (£) with the aid of the aforementioned modified device is wound. However, there must be no restriction to this, as described in US Pat. No. 2,794,965. 55 , because the analog seismic signal of the aforementioned USA patent, to which reference can be made here with the aid of an analog-digital converter, is shown in FIG. 4 describes a device, converted in digital form, on a magnetic tape by means of which the autocorrelation function can be determined > recorded and then be used as an input signal; a description of the device is in? ' Digital computers are supplied, e.g. B. the IBM column 6, lines 15 to 66 given. The seismic 60 calculator 7074 so that the autocorrelation function signal is recorded as a reproducible record 100 coefficients Y can be determined. Recorded here, and the autocorrelation function- is the seismic coefficients used as input signal are shown in the form of table 113- signal is a digital signal, or it is a. The distances between the detectors 102, several digital signals, the seismic waves represent 103 etc. determine the sampling interval τ. With regard to 65 sent, which are verified at the location of a seismometer of equation (1) of the present description.

findet sich der Detektor 102 an dem Punkt, an Wenn das seismische Signal/(i) digital dargestelltthe detector 102 is at the point when the seismic signal / (i) is digitally represented

welchem m= 1 ist; der Detektor 103 befindet sich wird, wird das in dem Analog-Digital-Wandler be-which m = 1; the detector 103 is located, this is loaded in the analog-to-digital converter

nutzte Abtastungsintervall mit Λ t bezeichnet, und die Zahl der Abtastpunkte längs des Signals ist gleich N; auf diese Weise ist es Zeitintervall des seismischen Signals tx bis J1 + I) als N t definiert. Bei dem Abtastintervall τ der Autokorrelationsfunktion handelt es sich gewöhnlich um ein ganzes Vielfaches von Λ t. used sampling interval denoted by Λ t , and the number of sampling points along the signal is equal to N; In this way, the seismic signal time interval t x to J 1 + I) is defined as N t. The sampling interval τ of the autocorrelation function is usually a whole multiple of Λ t.

Das am Ausgang des IBM-Rechners 7074 erscheinende digital verschlüsselte Signal für die Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten Y kann dann dem Eingang des Rechners zugeführt werden, und zwar mit Hilfe des schon erwähnten Programms, um die Filtergewichte Γ zu ermitteln. Nachdem diese Filtergewichte bestimmt worden sind, kann man sie zusätzlich iii das Programm des Rechners aufnehmen, um das als Eingangssignal ziigeführte digital verschlüsselte Signal/(i) zu verarbeiten, wie es in Fi g. 3 funktionell durch den Verzögerungsleitungsfilter dargestellt ist.The digitally encrypted signal for the autocorrelation function coefficients Y appearing at the output of the IBM computer 7074 can then be fed to the input of the computer using the program already mentioned in order to determine the filter weights Γ. After these filter weights have been determined, they can also be added to the computer program in order to process the digitally encrypted signal / (i) shown as an input signal, as shown in FIG. 3 is represented functionally by the delay line filter.

In Fig. 1 ist ein analoges seismisches Signal/(i) wiedergegeben, das mit Hilfe des bekannten mehrkanaligen Verfahrens bearbeitet wurde. Um die Geräuschkomponenten zu beseitigen, wurde eine Schein-Reziprokgeschwindigkeitsdurchlaßbreite von 0 + 2 ms Neigung/Zeile verwendet.In Fig. 1 an analog seismic signal / (i) reproduced, which was processed using the well-known multi-channel method. About the noise components To eliminate it, an apparent reciprocal velocity pass width of 0 + 2 msec became Slope / line used.

Das Zeitintervall beträgt bei dem Signal (J1 bis C1 + T) etwa 1,5 see. In der folgenden Tabelle I sind die Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten Y angegeben, die aus dem Signal über dessen Zeitintervall für das Abtastintervall von τ = 4 Millisekunden abgeleitet wurden, wobei M einer Zahl von 79 Abtastpunkten entspricht.The time interval for the signal (J 1 to C 1 + T) is about 1.5 seconds. In the following table I the autocorrelation function coefficients Y are given, which were derived from the signal over its time interval for the sampling interval of τ = 4 milliseconds, where M corresponds to a number of 79 sampling points.

Tabelle ITable I.

Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten 12 Autocorrelation Function Coefficients 12

Tabelle I, FortsetzungTable I, continued

mm YY /Jl/ Jl YY 55 5252 141410141410 6666 -196431-196431 5353 5442854428 6767 -135854-135854 5454 -36449-36449 6868 81848184 IOIO 5555 96339633 6969 5009050090 5656 143517143517 7070 -38540-38540 5757 178493178493 7171 -117865-117865 5858 1016510165 7272 -42623-42623 T CT C , 59, 59 -249512 -'-249512 - ' 7373 154985154985 1D 1 D 6060 -340807-340807 7474 272186272186 61·61 · -144048-144048 75 .75. 150471150471 6262 181764181764 76 ·76 · -135900-135900 6363 346811 ■346811 ■ 7777 -327589-327589 2020th 6464 219701219701 7878 ■ -241088■ -241088 : 65: 65 -46337-46337 7979 3409034090

mm YY mm YY 00 422751422751 2626th —99953-99953 11 240392240392 2727 102567102567 2 .2. -99730-99730 2828 284328284328 33 -307561-307561 2929 231811231811 44th -233407-233407 3030th -47989-47989 55 -14287-14287 3131 -310206-310206 66th 107900107900 32 ■32 ■ -308715-308715 77th 5325053250 3333 -55972-55972 88th -47741-47741 3434 197326197326 99 -25690-25690 3535 237250237250 1010 130508130508 3636 8104681046 .11.11 236924236924 3737 -66233-66233 1212th 121459121459 .38.38 -62922-62922 1313th -163893-163893 '39'39 3731237312 1414th -363490 "-363490 " 4040 6417564175 1515th -261084-261084 41 ·41 · -63718-63718 1616 6007760077 4242 -223476-223476 .. /17.. / 17 309990309990 4343 -206247-206247 1818th 279583279583 4444 3386933869 1919th 3998039980 45 '45 ' , 309868, 309868 2020th -152734-152734 4646 347179347179 2121 -144892-144892 4747 9577095770 2222nd -13796-13796 4848 -217906-217906 2323 5326753267 4949 -321381-321381 2424 -25999-25999 5050 -160386-160386 2525th -134422-134422 5151 6425664256

In der nachstehenden Tabelle II sind die Filter-25 gewichte aufgeführt, die aus den in Tabelle I angegebenen Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten gewonnen wurden.Table II below lists the filter weights derived from those given in Table I. Autocorrelation function coefficients were obtained.

30 Tabelle II 30 Table II

FiltergewichteFilter weights

~m~ m p»+l
' M + l-m
p »+ l
'M + lm
IJlIJl j-iM + 1
1 M + l-m
j-iM + 1
1 st + lm
0'0 ' 1,000001.00000 '26'26 -0,00355-0.00355 11 -0,11310-0.11310 2727 . 0,00183. 0.00183 22 0,276160.27616 2828 0,034510.03451 33 0,574770.57477 2929 0,033820.03382 44th 0,407490.40749 ' . 30'. 30th -0,00736-0.00736 55 0,21105;0.21105; 3131 0,016050.01605 66th 0,25461 '0.25461 ' 3232 0,01187 .0.01187. 77th 0,213660.21366 33 .33 -0,04832-0.04832 88th 0,065380.06538 3434 -0,01936-0.01936 99 0,068670.06867 3535 -0,05082--0.05082- 1010 -0,01256-0.01256 3636 0,021930.02193 1111th -0,17926-0.17926 37 '37 ' -0,05829-0.05829 1212th -0,16559 .-0.16559. 3838 -0,00801-0.00801 1313th -0,06648,-0.06648, 3939 0,023500.02350 1414th 0,160090.16009 4040 0,018680.01868 1515th -0,03030-0.03030 4L,4L, 0,044880.04488 1616 -0,05891-0.05891 4242 0,107600.10760 1717th 0,034550.03455 4343 0,01262 .0.01262. 1818th 0,031520.03152 4444 0,085990.08599 1919th 0,087020.08702 4545 -0,13443-0.13443 2020th 0,011400.01140 46 '46 ' -0,08410-0.08410 2121 -0,05173-0.05173 47 .*.47. *. -0,00346-0.00346 2222nd 0,044880.04488 4848 -0,00416-0.00416 2323 0,027520.02752 4949 -0,02421-0.02421 2424 -0,01333-0.01333 5050 -0,05605'-0.05605 ' 2525th -0,06476-0.06476 5151 , 0,03529, 0.03529

Tabelle II, FortsetzungTable II, continued

mm r*f + lr * f + l
* M + I -m* M + I -m
mm /\V + 1/ \ V + 1
' Af + 1 - tu'Af + 1 - tu
5252 0,044780.04478 6666 0,013370.01337 53 ·53 · 0,025060.02506 6767 0,014390.01439 54 54 0,034920.03492 6868 0,003960.00396 5555 0,025440.02544 6969 0,038590.03859 5656 0,020980.02098 7070 -0,00975-0.00975 5757 0,034220.03422 ' 71'71 -0,00846-0.00846 5858 -0,06302-0.06302 7272 -0,00507-0.00507 5959 -0,00761-0.00761 7373 0,030880.03088 6060 -0,03625-0.03625 7474 0,011690.01169 6161 -0,04458-0.04458 7575 -0,03446-0.03446 6262 -0,01225·-0.01225 7676 -0,00420-0.00420 6363 0,013820.01382 7777 0,017190.01719 6464 0,006000.00600 7878 0,012010.01201 6565 0,005100.00510 7979 0,013890.01389

Die in Tabelle II angegebenen negativen Gewichte bedeuten, daß die Polarität des Signals, bei dem das betreffende Gewicht angewendet wird, vor dem Zuführen zu dem Summierungsnetzwerk umgekehrt wird.The negative weights given in Table II mean that the polarity of the signal at which the weight in question is applied, reversed before being fed to the summing network will.

Die Abtastungspunkte und die entsprechenden Gewichte, d. h. die Werte aus den beiden Spalten der Tabelle II, können in dem Verzögerungsleitungsfilter nach F i g. 3 wie folgt auf geeignete Weise verwirklicht werden:The sample points and the corresponding weights, i.e. H. the values from the two columns of Table II, in the delay line filter of FIG. 3 as follows in an appropriate manner be realized:

Die Widerstände nach Fig. 3 sind verstellbare Potentiometer, und bei dem Summierungsnetzwerk 6 kann es sich um einen Philbrick-P-2-Differentialsummierungsve'rstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang handeln.The resistors according to FIG. 3 are adjustable potentiometers, and 6 in the summation network it can be a Philbrick P-2 differential summing amplifier trade with a positive and a negative input.

Eine einem stetigen Zustand entsprechende sinusförmige Spannung wird dem Eingang des Verzögerungsleitungsfilters zugeführt; dieser Eingang ist in Fig. 3 mit /(1) bezeichnet. Ein Niederfrequenz-Wechselspannungsmesser ist an den mit Γ^Xi bezeichneten Widerstand? angeschlossen, um die an diesem Widerstand liegende Spannung zu messen. Die Größe der Eingangsspannung wird so gewählt, daß die Voltmeteranzeige gleich einem geeigneten vorbestimmten Vielfachen des tatsächlich gewünschten Gewichts ist, das in diesem Falle gleich ist. Gemäß Tabelle II entspricht der Abtastpunktkanal α dem Ausdruck m = 0, und das Gewicht ist gleich 1. Dann wird der Spannungsmesser an den Widerstand ini Abtastpunktkanal b entsprechend m = 1 in Tabelle II angeschlossen. Dieser Widerstand wird verstellt, bis die direkt abzulesende Spannung auf der Skala des Spannungsmessers auf das vorbestimmte. Vielfache von 0,11310 eingestellt ist. Alle übrigen GewichteA sinusoidal voltage corresponding to a steady state is fed to the input of the delay line filter; this input is labeled / (1) in FIG. 3. A low-frequency alternating voltmeter is connected to the resistor labeled Γ ^ Xi? connected to measure the voltage across this resistor. The magnitude of the input voltage is chosen so that the voltmeter reading is equal to a suitable predetermined multiple of the actual desired weight, which in this case is the same. According to Table II, the sampling point channel α corresponds to the expression m = 0 and the weight is equal to 1. Then the voltmeter is connected to the resistor ini sampling point channel b corresponding to m = 1 in Table II. This resistance is adjusted until the voltage to be read directly on the voltmeter scale has reached the predetermined value. Multiples of 0.11310 is set. All other weights

riM+1 r>M+l pM + lriM + 1 r> M + l pM + l

■■* Af-I' 2 M-Z · · · *■ 1■■ * Af-I ' 2 MZ · · · * ■ 1

werden durch Verstellen des betreffenden Widerstandes und Ablesen des Spannungsmessers eingestellt, bis die Anzeige dem vorbestimmten Vielfachen der absoluten Werte der Gewichte in Tabelle II entspricht.are set by adjusting the resistance concerned and reading the voltmeter, until the reading equals the predetermined multiple of the absolute values of the weights in Table II.

Jedem Abtastpunktkanal wird gemäß den AngabenEach sampling point channel is made according to the specifications

in der Gewichtsspalte von Tabelle II eine positivein the weight column of Table II a positive

5 oder negative Polarität zugeordnet. Die positiven Kanäle werden mit dem positiven Eingang des Differentialsummierungsverstärkers und die negativen Kanäle mit dem negativen Eingang dieses Verstärkers verbunden.Assigned to 5 or negative polarity. The positive channels are connected to the positive input of the Differential summing amplifier and the negative channels to the negative input of this amplifier connected.

Der dem erwähnten vorbestimmten Vielfachen entsprechende Gewinnfaktor kann durch Einstellen des Gewinns des Differentialsummierungsverstärkers beseitigt oder eingestellt werden.The gain factor corresponding to the aforementioned predetermined multiple can be adjusted by setting the gain of the differential summing amplifier can be eliminated or adjusted.

Vorstehend wurde ein Verfahren zum Herstellen der gewünschten vorbestimmten Beziehung zwischen den Gewichten des Verzögerungsleitungsfilters beschrieben. Jedoch ist es auch möglich, die für jeden Abtastpunktkanal benötigten Widerstandswerte zu berechnen. The foregoing has been a method of establishing the desired predetermined relationship between the weights of the delay line filter. However, it is also possible to do this for each sample point channel to calculate the required resistance values.

F i g. 4 zeigt das seismische Ausgangssignal des Filters nach F i g. 3, während das Eingangssignal f(t) in F i g. 1 dargestellt ist; die Filtergewichte Γ sind in Tabelle II angegeben, und das Abtastintervall τ beträgt 4 Millisekunden.F i g. 4 shows the seismic output signal of the filter according to FIG. 3, while the input signal f (t) in FIG. 1 is shown; the filter weights Γ are given in Table II and the sampling interval τ is 4 milliseconds.

Ein Vergleich zwischen Fig. 1 und 4zeigt, daß die Echocharakteristik gedämpft worden ist. Dies wird besonders dann deutlich, wenn mehrere Ausgangssignale einer Seismometeranordnung zu einem Seismogramm vereinigt werden:A comparison between Figs. 1 and 4 shows that the echo characteristic has been attenuated. this will especially clear when several output signals from a seismometer arrangement form a seismogram be united:

Wenn der durch Gleichung (2) beschriebene lineare Filter bei dem Eingangssignal f{t) angewendet wird, hat das resultierende Ausgangssignal ein Energiespektrum, bei dem die Energiemenge als Funktion der Frequenz annähernd konstant ist. Dies bedeutet, daß die Energieempfindlichkeit des Filters umgekehrt proportional zum Energiespektrum, des Eingangssignals f(t) ist. Daher kann man das Energiespektrum des Signals /(i) abschätzen, indem man die reziproke Energiefunktion des durch Gleichung (2) beschriebenen linearen Filters ermittelt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß man die dem Ausgang des Digitalrechners 4 nach F i g. 2 entnommenen Gewichte benutzen kann, um das Energiespektrum des seismischen Signals/(t) zu bestimmen. Dies läßt sich mathematisch wie folgt ausdrücken:If the linear filter described by equation (2) is applied to the input signal f {t) , the resulting output signal has an energy spectrum in which the amount of energy is approximately constant as a function of frequency. This means that the energy sensitivity of the filter is inversely proportional to the energy spectrum of the input signal f (t) . Hence, one can estimate the energy spectrum of signal / (i) by finding the reciprocal energy function of the linear filter described by equation (2). In this connection it should be noted that the output of the digital computer 4 according to FIG. 2 can use weights taken to determine the energy spectrum of the seismic signal / (t). This can be expressed mathematically as follows:

1^e = I7* e IA71}ST 1 ^ e = I 7 * e IA71} S T

Hierin ist P(f) das Energiespektrum als Funktion der Frequenz des seismischen Signals/(i) längs des Zeitintervalls tj bis (tx + 7), τ das Abtastintervall der Autokorrelationsfunktion, BM +1 die mittlere Energie des Ausgangssignals, das durch Filtern von f(t) gewonnen wird, wenn der (M+1)-Punkt-Verzögerungsleitungsfiiter die durch die Matrixgleichung (2) beschriebenen Gewichte Γ aufweist, F^+1 die durch die Matrixgleichung (2) beschriebenen (M+D-Gewichte, ■■/ die Frequenz, die über den Frequenzbereich des seismischen Signals f(t) variiert, g = 1, 2, 3— M+l,i Y^Y. Here P (f) is the energy spectrum as a function of the frequency of the seismic signal / (i) along the time interval tj to (t x + 7), τ is the sampling interval of the autocorrelation function, B M +1 is the mean energy of the output signal, which is obtained by filtering is obtained from f (t) if the (M + 1) -point delay line filter has the weights Γ described by the matrix equation (2), F ^ +1 the (M + D weights) described by the matrix equation (2), ■■ / frequency that varies over the frequency range of seism ica signal f (t), g = 1, 2, 3- M + l, i Y ^ Y.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung zur Unterdrückung der neben den Komponenten der Primärreflexionen in einer seismischen Aufzeichnung enthaltenen Nachhallkomponenten mit einer eine Vielzahl von zueinander zeitlich verschobenen Aufzeichnungen wiedergebenden Verzögerungseinrichtung, mit einem Autokorrelationsfunktions-Generator, der eine Vielzahl von Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten der seismischen Aufzeichnung liefert, mit einem Steuergerät, das aus den zugeführten Autokorrelationsfunktions-Koeffizienten eine Vielzahl elektrischer Steuerpotentiale als Filtergewichte erzeugt und die ihrerseits die seismische Aufzeichnung und die zeitlich verschobenen seismischen Aufzeichnungen in ihren Beträgen modifiziert, sowie mit einer die eigentliche Aufzeichnung und die zeitlich verschobenen-Aufzeichnungen zusammensetzende Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Autokorrelationsfunktions-Generator (3) mit dem Steuergerät (4) so verknüpft ist, daß aus der Vielzahl der elektrischen Steuerpotentiale Filtergewichte ableitbar sind, deren Größenbeziehung durch die folgende Matrixgleichung gegeben ist:1. Arrangement for suppressing the next to the components of the primary reflections in one seismic recording contained reverberation components with a multitude of each other Time-shifted recordings reproducing delay device, with an autocorrelation function generator, which provides a plurality of autocorrelation function coefficients of the seismic record, with one Control unit that generates a large number of electrical Control potentials are generated as filter weights and in turn the seismic recording and modified the amounts of the time-shifted seismic records, as well with a composite of the actual recording and the time-shifted recordings Device, characterized in that the autocorrelation function generator (3) is linked to the control unit (4) in such a way that from the multitude of electrical control potentials Filter weights can be derived, their size relationship by the following matrix equation given is:

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