DE1903981C2 - Reflexionsseismisches Aufschlußverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein reflexionsseismisches AufschluBverfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches I.

Aus der US-PS 23 29 721 ist bekannt, bei reflexionsseismischen Untersuchungen die Ausführung der Messungen entlang einer Profillinie mit Messungen zu kombinieren, bei denen zusätzliche Aufschlüsse über die Neigung der unterirdischen reflektierenden Flächen gewonnen werden. Hierfür sollen entweder einzelne Geophone oder Geophonreihen oder aber Schußpunkte aus der Profillinie herausgelegt werden. Auch sollen Geophone auf winklig zueinander liegenden Abschnitten aufgestellt und der Schußpunkt außerhalb der Geophonlinien angeordnet werden. Zusätzlich wird empfohlen, durch Verwendung von Geophongruppen an Stelle von Einzelgeophonen, durch dichtere Geophonbesetzung, geringere Schußpunktabstände, Spurenmischung durch überlappende Aufstellung usw. die Aufnahmequalität zu verbessern.

Die US-PS 33 27 287 beschreibt ein Verfahren gemäß Oberbegriff, bei dem z. B. die Schußpunkte in gleichmäßigen Abständen auf der Profilgeraden und die

ίο Geophone auf einer die Profilgeraden kreuzenden Geraden und symmetrisch zur Profilgeraden in gleichmäßigen Abständen angeordnet werden. Die Spuren, die an den einzelnen Geophoncn nach Erregungen an den Schußpunkten aufgenommen werden, bestimmen für jeden Reflexionshorizont ein Punktgitter, dessen Erstreckung in der Profilgeraden und quer dazu jeweils gleich der Hälfte der Erstreckung der Erreger- und der Geophon-Anordnung beträgt. Diese Spuren werden mit Hilfe einer Apparatur dargestellt, die aus einem dem Mittelpunktsgitter entsprechenden Raster besteht, das von Lichtleitern gebildet wird, in deren eines Ende ein dem jeweiligen Spurenverlauf entsprechend modifiziertes Licht eingespeist wird. Die Austrittsenden dieser Lichtleiter bilden

einen Darstellungsschirm, der eine Obersicht über gleichzeitig an den "Mittelpunkten auftretende Reflexionen ermöglicht.

In einer von der Firma Seismos GmbH 1963 herausgegebenen Druckschrift wird darauf hingewiesen, daß eine Ausrichtung der in den Untergrund einzuführenden Energie möglich ist. Zum Beispiel werden Schüsse über eine größere Länge verteilt und entweder nacheinander mit vorbestimmter Zeitverzögerung abgetan, oder getrennt auf Magnetbändern registriert und später mit denselben Zeitverzögerungen gestapelt. Dadurch ist es möglich, bestimmte geneigte Reflexionen zu betonen.

Die US-PS 28 94 596 und 33 ',* 068 behandeln ebenfalls dieses Verfahren, das vor allem in der

-to letztgenannten Schrift ausführlich erläutert wird. Bei dem Verfahren nach der US-PS 33 46 068 werden die Signale, die von verschiedenen, auf einer Linie angeordneten Geophonen nach Erregung einer einzelnen Quelle aufgenommen worden sind, und/oder Signale, die von verschiedenen, auf einer Linie liegenden Quellen herrühren und an einzelnen Geophonen aufgenommen worden sind, mit derartigen Verzögerungen addiert, so daß ein Ergebnis entsteht, als ob die Energie von mehreren Quellen und ebenso die Empfindlichkeit der aufnehmenden Geophone gebünde't auf einen Fleck im Untergrund gerichtet worden wäre. Bei dieser Arbeit geht man von einem vorher festgelegten, interessierenden Horizont aus, insbesondere dann, wenn Einmuldungen erkundet werden sollen, bei denen mit Bezug auf den Spiegeleffekl der Brennpunkt unter der Erdoberfläche liegt. Das Verfahren kann auch angewendet werden, um unter der Profillinie liegende Bereiche abzutasten.

Das in der Seismos-Druckschrift und den US-PS

28 94 596 und 33 46 068 beschriebene Verfahren wird auch als »Strahllenkung« bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Flächenbereich, der einen die Profillinie enthaltenden Oberflächenstreifen bildet, mit einer Meßanordnung gemäß Oberbegriff verhältnismäßig schnell und einfach einen Überblick zu gewinnen, der die Abschätzung von Streichen und Fallen auch dann ermöglicht, wenn die größten Teufenänderungen der reflektierenden Flächen

schräg oder rechtwinklig zu der die Mittellinie des Flächenbereiches bildenden Profilgeraden liegen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 geschaffen. Dieses Verfahren gestattet, in Querrichtung zur Profilgeraden Richtungsspuren abzuleiten, die eine auf die Profilgerade bezogene, räumliche Abtastung des Untergrundes bilden. Jede Richtungsspur ist gekennzeichnet durch ihre Zuordnung zu einer Quergeraden und durch den Winkel gegenüber einer die Profilgerade enthaltenden, senkrechten Ebene. Daher liefert ein Vergleich der Richtungsspuren einer Quergeraden und derjenigen benachbarter Quergeradeu einen Überblick über die unterirdischen Lagerungsverhältnisse einschließlich einer Abschätzung des Streichens und Fallens. Vor allem ermöglicht die Erfindung, Antiklinalen auch dann festzustellen, wenn deren Streichrichtung parallel zur Profilgeraden liegen. Dadurch, daß eine prägnante Reflexion von Quergerade zu Quergerade unter einem anderen Winke! die deutlichste Ausprägung zeigt, ist auch die Ermittlung der Streichrichtung scb'äg zur Profilgeraden möglich.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Unter anderem werden günstige Ergebnisse für das Verfahren dadurch erzielt, daß die Mittelpunktsverteilung eine Dichte von etwa vier Punkten pro Wellenlängen-Quadrat des dominierenden seismischen Signals aufweist, das durch die Quellen erzeugt wird, und seismische Quellen und die Geophone in ihren Abständen vorzugsweise so angeordnet werden, daß die Quergeraden jeweils über etwa zehn Wellenlängen reichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise vereinfachte schaubildliche Ansicht einer Erdformation, die einen reflektierenden Horizont enthält, zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Erzielung einer mehrspurigen Aufzeichnung deren Spuren einzelnen Mittelpunkten zwischen ihrer jeweiligen Quelle und ihrem Detektor zugeordnet und auch auf entsprechende einzelne Teufenpunkte innerhalb der Erde bezogen sind,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Erdformation zur Veranschaulichung eines zum Stand der Technik gehörenden Verfahrens zur Erzielung einer mehrspurigen seismischen Aufzeichnung,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der F^; g. 1 zur vereinfachten Darstellung der Schnitte durch eine Erdformation, die durch Xichtungsspuren untersucht werden können, welche mit Bezug auf das Profil einen gemeinsameil Ort haben,

Fig.4 eine schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt, der Erdformation, die in einer senkrechten, die Profillinie der F i g. 3, enthaltenden Ebene erscheint,

F i g. 5a und 5b Möglichkeiten der Flächenanordnung von Geophonen und seismischen Quellen zur Erzielung seismischer Daten,

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung einer Gruppe Aufzeichnungen,

Fig. 7a und 7b eine Verwendungsmöglichkeit der abgeleiteten Aufzeichnungen der F i g. 6, wobei F i g. 7a eine schaubildliche Ansicht von drei Gruppen derartig behandelter Aufzeichnungen und Fig. 7b eine Draufsicht auf eine mögliche unterirdische Formation ist, welche die Aufzeichnungen der Fig. 7a geliefert haben kann,

Fig.8 ein Blockdiagramm einer Verarbeitungseinrichtung für seismische Daten, um Spuren umzuordnen, die durch die in F i g, 3 angegebenen Orte gekennzeichnet sind, wobei jede der sich ergebenden Aufzeichnungen nebeneinander liegende Spuren enthält, die einem gemeinsamen Ort in der Profillinie zugeordnet sind,
Fig.9 ein Blockdiagramm einer Verarbeitungseinrichtung für seismische Daten zur Strahllenkung der Aufzeichnungen, die durch die Einrichtung nach F i g. 8 erzeugt worden sind, um Richtungsspuren herzustellen und die Spuren in einer Form der endgültigen Darstellung umzuordnen.

Fig, 10 einen Quasi-Querschnitt durch eine Erdformation, wie er nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden kann,
F i g. 11 einen Querschnitt durch dieselbe Erdformation die in Fig. 10 veranschaulicht ist, aber durch übliche seismische Verfahren hergestellt,

Fig. 12 mehrere Gruppen nebeneinander liegender Richtungsspuren für einen Teil der Erdformation, die in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, w^bei jede Gruppe einen anderen Queraustritt hat, und

Fig. 13 eine der Fig. 12 ähnliche Darstellung zur Veranschaulichung mehrerer Gruppen nebeneinander liegender Richtungsspuren, die in einen anderen Teil der in F i g. 10 und 11 dargestellten Erdformation gehen.

Zunäcnst soll Fig.2 erläutert werden, die das bekannte Verfahren zur Aufnahme seismischer Daten zeigt. Auf der Erdoberfläche ist eine lineare Anordnung von Geophonen 10 ausgelegt. Eine seismische Quelle 11 liegt gewöhnlich in der Profillinie der Geophonanordnung. Bei Auslösung, z. B. durch eine Zündmaschine 9, verursacht die Quelle 11 eine nach allen Seiten gerichtete, dreidimensionale Wellenfront, die sich von der Quelle in die Erde hinein fortpflanzt. Da innerhalb der Erde Schwankungen in der akustischen Impedanz auftreten, z. B. an den Reflexionshorizonten 12 und 13, werden Teile der Energie zur Erdoberfläche reflektiert. Die von den Horizonten 12 und 13 reflektierten Wellen laufen auf den Wegen 14,15,16 und 17 nach unten bzw. nach der Reflexion an den Reflexionspunkten 14a, 15a, 16a -nd 17a wieder zurück. Die Geophone IO wandeln die mechanische Bewegung der Erde, die durch die reflektierten Wellen hervorgerufen worden ist, in elektrische Signale um. Diese Signale werden durch die Aufzeichnungseinrichtung 17 als eine Gruppe nebeneinander liegender Spuren aufgezeichnet, welche die Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit darstellen. Das Verfahren wird dann wiederholt, nachdem die Geophone und eine neue Quelle auf einer neuen Auslegung auf der Erdoberfläche angeordnet worden sind, die gewöhnlich in Flucht mit der Geophonanordnung der vorhergehenden Station liegt, so daß eine kontinuierliche Pro^fi'linie über die Erdoberfläche gezogen wird.

riei der Analyse und Auswertung von Aufzeichnungen, die an bestimmten Stationen aufgenommen worden sind, ist es erwünscht, die Wirkung von Interferenzen oder Geräuschen auf die von den Geophonen aufgenommenen Nutzsignalen zu verringern. Die Spuren der Aufzeichnungen werden manchmal gemeinsam durch Summierung behandelt, um richtungsmäßig sich auszeichnende Signale zu identifizieren. Dieses Verfahren ist in der Seismik als »Stranl-Lenkung« (beam Steering) bekannt und bildet eine Methode, in der die Geophongruppe als eine ausrichtbare Anordnung durch Einführung geeigneter relativer Verzögerungen

6; oder Vorziehungen mit Bezug auf die Spuren behandelt wird, die durch benachbarte Geophone erzeugt worden sind. Beim Strahllenkungsverfahren werden einzelne reflektierte Signale, die in den Spuren erscheinen, mit

einzelnen Ausrichtwinkeln oder Abtastsektoren identifiziert, wie z. B. die Sektoren 18a bis 18m der Fig. 2.

In F i g. I sind die Geophone G\ bis Gf₁ der Auslegung 20 so dargestellt, daß sie mit Abständen voneinander in linearer Anordnung auf der Profillinie 23 stehen, um seismische Energie von den quer angeordneten seismischen Quellen S\ bis Ss der seismischen Anordnung 21 zu empfangen.

Zur Herstellung von Aufzeichnungen, welche die Ankunft der reflektierten seismischen Energie anzeigen, sind die Geophone G\ bis Gs durch nicht dargestellte Verstärkereinrichtungen an Aufzeichnungsköpfe der Aufzeichnungseinrichtung 24 angeschlossen, um die herum der Aufzeichnungsfilm 25 läuft. Der Film 25, der auf der Aufzeichnungseinrichtung 24 hergestellt wird, weist eine Mehrzahl nebeneinander liegender, auf den Zeitablauf bezogener Spuren der Signale auf, die an den Geophonen G\ bis Gf, erzeugt werden. Jede Feldauf- -»«mtVtrtijrtrr O^ ict ηοίοηη^αΐΛ^ηβΙ Λ\ if/->K rlio \ir\r\ At nor einzelnen Quelle erzeugten Energie. Eine Gesamtzahl von sechs Feldaufzeichnungen mit je sechs Spuren werden durch die Geophone Gi bis Gt und die gesondert abgetanen Quellen 5i bis 5* erzeugt.

Aufgrund der Anordnung von der Quelle und der Geophonauslegung stellt die von jedem Geophon erzeugte Spur Reflexionen von Orten dar, die auf halbem Wege zwischen einer einzelnen Quelle und einem einzelnen Geophon liegen. Die Aufzeichnung dieser Spuren, die von der Auslegung der Geophone aufgrund der Auslösung einer einzelnen Quelle erzeugt worden sind, kann so behandelt werden, als ob die Reflexionen auf einer Linie von Orten empfangen worden wären, zu denen Mittelpunkte gehören, die parallel zu der Auslegungslinie der Geophone, jedoch von diesen abgerückt liegen. Zum Beispiel, siehe F i g. 1. gehören die Mittelpunkte C\ bis C* zu Spuren, die von der Quelle Si erzeugt worden sind, und sind die Mittelpunkte der imaginären Linien 26 zwischen der Quelle und den Geophonen G\ bis G*.

Wenn die Abstände zwischen den Quellen 5s bis 5* und den Geophonen Gi bis Gt, gleich sind, bestimmen irgendwelche vier benachbarten Punkte, welche die Schnitte von irgendwelchen zwei benachbarten parallelen Gitterlinien im Profil mit irgend zwei parallelen Quergitterlinien bilden, eine Dichte der Mittelpunktorte.

Als vorbereitende Arbeitshilfe bei der Auswertung der seismischen Daten kann die Vorstellung benutzt werden, daß alle Reflexionspunkte. die auf einer seismischen Spur dargestellt sind, Punkte entlang einer senkrechten Linie sind, welche vom Mittelpunkt zwischen Schuß und Geophon abwärts geht. Nachdem die üblichen normalen Austrittskorrekturen gemacht worden sind, ist es durchaus vernünftig, jede Spur so anzunehmen, als ob sie von einer Quelle und einem Geophon erzeugt worden ist die beide an dem entsprechenden Mittelpunkt angeordnet sind.

Weitere Korrekturen sind häufig erforderlich, um der seismischen Spur die gewünschte Lageausrichtung gegenüber den benachbarten Spuren zu verieihen. Die entlang einer seismischen Spur dargestellten Signale müssen auf eine wagerechte Bezugsebene bezogen sein, so daß die senkrechten Abstände mit Bezug auf eine einzige waagerechte Bezugsgröße bestimmt werden können. Manchmal sind die Quelle und das Geophon nicht auf der gleichen Höhe. Dann isi es erforderiich, die Bezugszeit der seismischen Spur für diese Abweichung zu berichtigen. Derartige Maßnahmen sind als statische

Korrekturen bekannt.

Die Einführung der oben genannten Arten von Korrekturen ist in der Seismik an sich bekannt.

Nachdem die normale Austritts- und statische Korrektur an den Spuren angebracht worden sind, können die Signale in den Spuren in bezug zu den unterirdischen Reflexionspunkten gesetzt werden. Dies erfolgt jedoch entlang den bereits erwähnten Linien in der Vertikalebene, welche die Profillinie enthält, wobei von den entsprechenden Mittelpunkten nach unten gegangen wird. Zur Beschreibung dieses Schrittes ist es nützlich, die Reflexion seismischer Energie von einem hypothetischen söhligen Reflexionshorizont in der Erde aus zu betrachten, wie z. B. von dem söhligen Reflexionshorizont 27 der Fig. 1. In dieser Figur ist zu beachten, daß die Laufwege der seismischen Energie durch Linien angezeigt werden können, die zwischen der Erregungsquelle, etwa der Quelle S\, und dem nmnfxnnon/lnn C Onnknn /"* ηβ1Λ(?ΑΠ cin«~l Γ\ϊί» Ώ (\

xionspunkte oder Reflexionsbereiche auf dem Horizont 27 fallen räumlich mit den Vertikalprojektionen der Oberflächenmittelpunkte Ci- C* zusammen. Zum Beispiel sind die Reflexionspunkte R\ — Rt, Vertikalprojektionen der Oberflächenorte G-G. Dementsprechend kann das Muster der Reflexionspunkte, welche das Gitter 28 bilden, identisch mit demjenigen der Mittelpunkte sein, welche das Gitter 22 bilden, falls der Reflektor ,-irallel zur Oberfläche liegt.

Für die Anwendung der Erfindung werden alle Spuren, die durch verschiedene Kombinationen von Quellen und Geophonen erzeugt worden sind, entsprechenden individuellen Korrekture.» unterworfen. Sie können deshalb in der Weise als Darstellung von Reflexionspunkten abgeleiteten Signalen angesehen werden, als ob die Schuß-Geophon-Kombinationen alle an ihren entsprechenden Mittelpunkten in einer gemeinsamen Bezugsebene wären. Wie in Fig. 1 dargestellt ist. stellen die korrigierten Spuren die Signale so dar, als ob sie an den Oberflächen-Gittermittelpunkten Ci — Ck, aufgenommen worden wären. Die unterirdischen Reflexionen können als Reflexionen von den entsprechenden Punkten R\ — /?*, angesehen werden. Es sollte beachtet werden, daß dort, wo einfallende unterirdische Schichten und Änderungen in der Übertragungsgeschwindigkeit der seismischen Energie mit der Teufe auftreten, die Reflexionspunkte nicht senkrecht unter den in der Oberfläche befindlichen Mittelpunkten liegen können. Zur Erleichterung der Handhabung in den vorbereitenden Schritten der Auswertung der seismischen Daten werden jedoch die Spuren so behandelt, als ob sie von den Mittelpunkt..Drten abgeleitet wären, wie sie in F i g. 1 gezeigt sind.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit Bezug auf die F i g. 3 und 4 sowie 6 und 7 beschrieben werden. Diese Figuren erläutern schematisch die Verbesserungen, die für das Aufnehmen, Auswerten und Darstellen seismischer Informationen erreicht werden.

F i g. 3 zeigt eine Gruppe von Mittelpunkten Ci, C₇, Cu, ... C31, die aus allen Mittelpunkten Ci-Cx der Fig. 1 ausgewählt sind. In Fig.3 haben alle Punkte der Gruppe Ci. C₇, Cx₃, ... C₃₁ in Profilrichtung X, die gemeinsame Koordinate. Sie liegen auf einer rechtwinklig zur Profillinie 23 verlaufenden Linie. Fig.3 zeigt einen Schnitt durch die Erde entlang einer senkrechten Ebene, die durch diese Linie mit dem Ort Χχ geht Mit Hilfe des Strahllenkungsverfahrens kann, falls die den Mittelpunkten Ci. C₇, Cx₃, ...C₃\ zugeordneten Spuren

jeweils mit Strahllenkung behandelt werden, indem geeignete fortschreitende relative Zeitverzögerungen zwischen den Spuren festgelegt und dann die Spuren zusammengesetzt werden, eine neue Gruppe von Spuren erzeugt wird. Diese neue Spurengruppe ist eine Gruppe von Richtungsspuren, die alle dem Ort X\ in der Profillin·; zugeordnet sind. Die einzelnen Spuren dieser Gruppe stellen Energie dar, welche von bestimmten verschiedenen Richtungen in der Erde empfangen worden ist. F i g. 3 gibt diese verschiedenen Richtungen als Sektoren 31a bis 31m in der senkrechten Ebene wieder, die rechtswinklig zur Profillinie im Ort X\ verläuft.

Fig. 4 zeigt mehrere Gruppen von Mittelpunkten in Linien, die rechtwinklig zur Profillinie liegen. Dabei wird schematisch dargestellt, wie durch Strahllenkung der diesen Gruppen von Mittelpunkten zugeordneten Spuren mehrere Gruppen von Richtungsspuren erzeugt werden können. Alle Richtungsspuren in irgendeiner dieser Gruppen sind einem gemeinsamen Ort in der Profillinie zugeordnet; jede der einzelnen Spuren in irgendeiner de· Gruppen stellt jedoch eine andere Richtung in der Erde dar.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jede ausgewählte Gruppe von Mittelpunktsspuren mit Strahllenkung behandelt, um die Identifizierung der Reflexionssignale zu ermöglichen, welche unter den verschiedenen Quer-Emergenzwinkeln ankommen, die mit der Mitte der in F i g. 3 dargestellten Sektoren verbunden sind.

F i g. 4 zeigt eine Erdformation 30 im Längsschnitt, um schematisch die Ausrichtung der vorerwähnten Mittelpunktsspuren und die Untersuchung der richtungsmäßig unterschiedlichen Reflexionssignale innerhalb aller dieser Spuren zu veranschaulichen. In Fig.4 sind die Ausrichtungssektoren 31a. 31a'. 31a" usw.. aus den gewählten Gruppierungen für A", — X<, genommen worden und als nebeneinander liegend dargestellt.

F i g. 6 zeigt eine Form einer verwendbaren Darstellung der Richtungsspuren. In dieser Darstellung sind die Richtungsspuren von jeder der ausgewählten Gruppen von Mittelpunktsspuren, die dieselbe Querrichtung haben, nebeneinander und entsprechend ihren ΑΊ — X₆-Orten ausgerichtet dargestellt. Alle Spuren, weiche dieselbe Querrichtung haben, bilden eine Seite einer Aufzeichnung, die soviele Blätter aufweist, wie untersuchte Strahllenkungssektoren vorgesehen sind. Auf diese Weise wird ein Buch 32 einzelner Richtungsaufzeichnungen gebildet. Die zusammengehörigen Ausschläge der Spuren jeder Seite 33 des Buches 32 können in drei Dimensionen veranschaulicht werden als Darstellung von Signalen von Grenzflächen im Raum unter den betreffenden Lenkungs- oder Ausrichtungswinkel.

In der Art der F i g. 6 können große Querschnitte dargestellt werden. Eine derartige Darstellung ermöglicht die gleichzeitige Betrachtung aller Spuren desselben Emergenzwinkels entlang eines Querschnittes durch die Erde in Profilrichtung. Die Darstellung kann auch mehrere Untergruppen von Spuren bilden, wobei benachbarte Untergruppen den ganzen Querschnitt bilden. Die benachbarten Untergruppen können dann verschiedene Emergenzwinkel darstellen. Die auf diese Weise erzielten Darstellungen liefern schnell und genau eine allgemeine Übersicht über die .Ausbildung von Abschnitten einer untersuchten Erdformation sowohl vor als auch hinter der senkrechten Ebene, welche die Profillinie enthält

Die Fi g. 7a und 7b zeigen eine Art der Verwendung für die Aufzeichnungen nach Fig.6. Nach der Darstellung sind Richtungsspuren erzeugt worden, die mit den Orten ΑΊ — X\t entlang einer Profillinie 34 identifiziert sind. Die Orte ΛΊ —X_]8 liegen offensichtlich über einer Antiklinale. Die Antiklinale streicht nicht parallel zur Profillinie 34, sondern, wie durch die Teufenlinien 36 gezeigt wird, schräg zur Vertikalebene durch die Profillinie. Zur Aufnahme dieser Antiklinalen werden die einzelnen Aufzeichnungen, welche die drei Gruppen oder Untergruppen der Aufzeichnungen bilden, die bei 37, 38, 39 dargestellt sind, auf die Gewinnung einer größtmöglichen Menge an Informationen abgetastet.

Die Auffindung der gleichen Reflexion in den Untergruppen oder Büchern 37, 38 und 39 kann durch Zuordnung von Signalen hergestellt werden, die etwa dieselben Zeitachsenorte entlang den Aufzeichnungen aufweisen. In Fig. 7a sind die Aufzeichnungen der Bücher 37, 38 und 39 mit den angegebenen Ergebnissen überprüft worden. Wie dargestellt, kann die gleiche Reflexion über Untergruppen von Richtungsspuren in den Aufzeichnungen verfolgt werden, so daß eine Kontur in einer Erdformation über ein ziemlich großes Untersuchungsgebiet hinweg kontinuierlich verfolgt werden kann. Auch können Informationen über Streichen und Fallen der Schicht aus der scheinbaren Versetzung der eingezeichneten Reflexion und den verschiedenen Emergenzwinkeln gewonnen werden, wie sie durch die Seiten des Buches wiedergegeben werden.

Die F i g. 8 und 9 veranschaulichen für die magnetische Aufzeichnung und Wiedergabe geeignete Einrichtungen, mit welchen die nach der Erfindung vorgesehenen Verfahrensschritte zur Auswertung der Aufzeichnungen ausgeführt werden können. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Arbeitsweise der magnetischen Aufzeichnungseinrichtung aus den Figuren ersichtlich, wenn außerdem die vorhergehenden Ausführungen mit berücksichtigt werden.

In F i g. 8 sind gesonderte magnetische Aufzeichnungssysteme bei 47 und 49 dargestellt. Das magnetische Aufzeichnungssystem 47 enthält eine Reihe von Trommeln 50, die auf einer drehbaren Antriebswelle 51 sitzen, die durch eine geeignete, nicht dargestellte Vorrichtung angetrieben wird. Die Auswertung von Aufzeichnungen nach der Erfindung erfordert eine sorgfältige Überwachung der Drehgeschwindigkeit der Systeme 47 und 49 sowie die Synchronisation zwischen der Drehung der Trommeln und der Bewegung der Mag.;etköpfe. Jede Trommel 50 kann eine korrigierte seismische Aufzeichnung 48 in Form eines Magnetbandes aufnehmen. Ein Kopfhalter 53, der gleitfähig auf einer Stange 54 sitzt und dadurch parallel zur Antriebswelle 51 bewegbar ist, trägt eine Mehrzahl einzelner magnetischer Leseköpfe 52 Die einzelnen Leseköpfe reproduzieren die Spuren der korrigierten Aufzeichnung 48 in Form elektrischer Signale. Diese Signale werden durch Leiter 55—60 als Einzelsignale zum magnetischen Aufzeichnungssystem 49 übertragen. Der Kopfhalter 53 wird entlang der Stange 54 durch Bewegung eines Kopf-Matrix-Schaltantriebes 61 bewegt. Nach jeder vollständigen Umdrehung der Trommel 50 wird der Schaltantrieb 61 erregt, um einen Bewegungsschritt der Kopfhalterung 53 zur Seite zu verursachen, so daß die Leseköpfe 52 in Ausrichtung auf die nächste korrigierte Aufzeichnung 48 gebracht werden.

Das Aufzeichnungssystem 49 weist eine Anzahl Trommeln 62 auf, die auf einer Welle 63 angeordnet sind, welche synchron mit der Welle 51 des Systems 47 angetrieben wird. Die Trommeln 62 sind entsprechend eingerichtet zur Aufnahme eines Aufzeichnungsträgers ■> 75. Die reproduzierten Signale auf den Leitern 55—60 werden einer aus Aufzeichnungsköpfen 64 gebildeten Matrix über eii.dn Gruppenschalter 65 zugeführt. Die Matrix 64 weist eine Mehrzahl von Aufzeichnungskopfgruppen 66 bis 71 auf, die entsprechend mit einzelnen m Leitern 55—60 verbunden sind, [ede Gruppe enthält eine Mehrzahl gesonderter Aufzeichnungsköpfe. Durch Drehung des Gruppenschalters 65 werden die Leiter wahlweise mit den entsprechenden Aufzeichnungsköpfen jeder Gruppe verbunden. Die Drehung des ι. Gruppenschalters 65 ist so auf die Bewegung des Kopfträgers 53 des Systems 47 bezogen, daß der Gruppenschalter um einen Schritt bewegt wird, wenn f|pr Träger 5Λ vnn einpr knrrigiprtpn Aiif7pirhnimg 4R

zur nächsten bewegt wird. :u

Die Neuanordnung der Spuren auf der korrigierten Aufzeichnung 48 kann so aufgefaßt werden, als wenn es sich um eine Aufzeichnung handelt, die von der Quelle St und den Geophonen G\ — Ct erzeugt worden ist. Wie F i g. 8 zeigt, werden die magnetischen Leseköpfe 52 so *■> eingestellt, daß sie die Spuren der Aufzeichnung als elektrische Signale reproduzieren, während der Gruppenschalter 65 so angeordnet ist, daß er die Aufzeichnungsköpfe 66a bis 71a mit den einzelnen Leitern 55 — 60 verbindet. Wenn die ^-Aufzeichnung gedreht so wird, werden die diese Aufzeichnung bildenden Spuren reproduziert und aufgezeichnet als die erste Spur auf der linken Seite jeder Aufzeichnung 75 auf den Trommeln 62.

Die Si-Aufzeichnung ist das Ergebnis der Auslösung r> der Quelle & und der Aufzeichnung von Signalen, die von den Geophonen G\ — Gt, aufgenommen worden sind. Die magnetischen Leseköpfe 52 werden so bewegt, daß sie die ^-Aufzeichnung reproduzieren, und der Gruppenschalter 65 wird zur Verbindung der Aufzeich- in nungsköpfe 66i>— 716 mit den einzelnen Leitern 55—60 bewegt. Dadurch werden die S2-Aufzeichnungsspuren reproduziert und als zweite Spuren von links auf jeder der Aufzeichnung 75 aufgezeichnet. Jede der Aufzeichnungen 53—.i*, wird nacheinander reproduziert und ihre *s Spuren werden neu auf den mehrspurigen Aufzeichnungen 75 in der Reihenfolge von links nach rechts aufgezeichnet. Das Endergebnis ist eine neue Gruppe von Aufzeichnungen 75, von denen jede Spuren enthält, die durch dasselbe Geophon, jedoch aufgrund einer so Anregung von verschiedenen Quellen produziert worden ist, während die Ausgangsaufzeichnungen 48 Spuren enthalten, wie von verschiedenen Geophonen erzeugt worden sind, die auf dieselbe Quelle angesprochen haben. Die Spuren auf jeder der neuen Aufzeichnungen stellen auch die Mittelpunktsaufreihungen dar, die einen gemeinsamen Ort auf der Profillinie haben.

In F i g. 9 ist eine Ausführungsform einer Einrichtung dargestellt, welche die gewünschten strahlgelenkten «"> Aufzeichnungen liefert Die Einrichtung nach Fig.9 enthält gesonderte magnetische Aufzeichnungssysteme 97 und 98, weiche geeignet sind, die neu angeordneten Aufzeichnungen 75 nach F i g. 8 durch Strahllenkung zu bearbeiten, um gelenkte Spuren zu erzeugen. Dadurch werden Signale hervorgehoben, die an bestimmbaren Queraustrittswinkeln ankommen, wobei die Einrichtung die gelenkten Spuren so anzuordnen gestattet, daß die bereits erwähnten Arten der Darstellung möglich werden. Das magnetische Aufzeichnungssystem 97 enthält eine Mehrzahl von Trommeln 99, die auf einer drehbaren Welle 100 angeordnet sind, welche durch entsprechende, nicht dargestellte Antriebsmittel angetrieben wird. Jede Trommel ist so gebaut, daß eine Aufzeichnung 75 auf ihrem Umfang befestigt werden kann.

Fig. 9 zeigt eine Mehrzahl Abtastkopfmatrizen 101 — 106, von denen jede durch einen gesonderten um seine Mitte zu schwenkenden Kopfhalter 107 — 112 getragen wird. Jede der Matrizen weist eine Mehrzahl von Wiedergaheköpfen nuf; z. B. die Matrix 101 hat die einzelnen Köpfe 101a, 101/>, 101c 101c/, lOleund 101/i Wenn die Kopfhalter um ihre zentrale Schwenkachse gedreht werden, werden die einzelnen Wiedergabeköp fe auf einen Ausrichtungs- oder Lenkungswinkel mit Bezug auf eine imaginäre horizontale Linie bewegt, die über die neu ?π^σΡ0Γί!π^ρ*^ρπ

75 verläuft.

Die Kopfhalterungen 107—112 werden um ihre Schwenkachsen schrittweise mittels eines Winkelschaltantriebs 119 gedreht. Der Winkelschaltantrieb 119 ist geeignet, eine mechanische Einstellung der Kopfhalterungen in der gewünschten Anzahl verschiedener Stellungen zu ermöglichen, um über die vorher hergestellten Q'jeremergenzwinkel nach richtungsmäßig verschiedener seismischer Energie zu suchen. Nach jeder Umdrehung der Trommel 99 wird der Antrieb 119 erregt, um einen Winkeldrehungsschritt der Halterungen 107 — 112 auszulösen, so daß die Kopfmatrizen 101 — 106 auf einen neuen Lenkungswinkel verschoben werden. Die momentan von allen Köpfen innerhalb der Matrix gelesenen Signale werden an diesen vorher eingestellten Abtastwinkeln über die Aufzeichnungen addiert, und die addierten Signale werden durch die Leitungen 113—118 auf das zweite Magnetbandsystem 98 übertragen. Im Magnetbandsystem 98 werden diese addierten oder zusammengesetzten Signale mit Bezug auf die Zeit als strahlgelenkte Spuren aufgezeichnet.

Es ist zu beachten, daß alle Aufzeichnungen 75 gleichzeitig durch die entsprechenden AbtastVopfmatrizen 101 — 106 reproduziert werden. Wenn z.B. die Magnetleseköpfe 101a— 101/"der Abtastmatrix 101, wie gezeigt, eingestellt sind, reproduzieren sie die Spuren der mit dem Ort ΑΊ auf der Profillinie der Fig. 1 gekennzeichneten besonderen Aufzeichnung 75, bzw. setzen deren Spuren zusammen. Zur selben Zeit werden die übrigen Aufzeichnungen 75. die mit den auf der Profillinie liegenden Orten A'_: — -V₆ gekennzeichnet sind, in gleicher Weise durch die Kopfmatrizen 102—106 reproduziert, bzw. zusammengesetzt.

Im Zusammenhang mit der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß nach einer Drehung der Weile 100 mit einer Einstellung der schwenkfähigen Kopfhalterung 107—112 als Ergebnis auf einer Trommel 126 eine Aufzeichnung erzeugt wird, die aus getrennten Spuren besteht, von denen jede Spur einem Ort X\—X_b entspricht und alle Spuren Energie darstellen, welche denselben Emergenzwinkel mit Bezug auf die senkrechte Ebene durch die Profillinie hat

Die Aufzeichnung der strahlgelenkten Spuren im Magnetsystem 98 erfolgt durch die Aufzeichnungskopf-Gruppe 120, die von einer Kopfhalterung 121 getragen wird, welche gleitfähig auf einer Stange 122 sitzt Die die Magnetbänder tragenden Teile des Systems 98 bestehen aus einer Reihe von Trommeln 126—138, die auf einer Welle 139 angeordnet sind, welche mechanisch mit der Antriebswelle 100 des Magnetbandsystems °Π verbun-

den ist. Die Kopfbewegungshaltcrung 121, an der die Aiifzeichnungskopfgruppe 120 befestigt ist, wird entlang der Scliiene 122 von Trommel zu Trommel durch Bewegung der Längsschaltantriebsmittel 123 bewegt. Die Antriebsmittel 123 sind entsprechend ausgebildet, um eine in Längsrichtung erfolgende Schrittbewegung der Kopfhalterung 121 entlang der Schiene 122 zu ermöglichen, wenn die Schwenkkopfhalterungen 107—112 auf einen neuen Lenkungswinkel geschwenkt werden. Die Anzahl der Trommeln 126—138 oder Aufzeichnungsstationen ist gleich der Anzahl der vorgesehenen getrennten Lenkungswinkel, welche von den Kopfmatrizen 101 — 106 angenommen wird, und gleich der vorher festgestellten Anzahl von Queremergenzwinkeln für die richtungsmäßig verschiedene seismische Energie.

Nachdem die Welle 100 um eine Anzahl von Malen gedreht worden ist, die gleich der festgesetzten Anzahl der Ausrichtungs- oder I.enkunrrxwinkpl ist, iinH rlip Schwenkkopfai,Ordnungen auf die festgelegte Anzahl von Stellunge,, bewegt worden sind, und nachdem die Kopfbewegungshalterung 121 ihre entsprechenden Stellungen durchlaufen hat. wobei sie die Trommeln 126, dann 127 usw. bis 138 berührt, ist das Ergebnis eine Mehrzahl von Gruppen von Richtungsspuren, wobei alle Richtungsspuren in irgendeinem der Spurensätze denselben Emergenzwinke! aufweisen, während die verschiedenen Gruppen von den verschiedenen Trommeln 126—138 verschiedene Emergenzwinkel haben.

Die auf den Trommeln 126—138 der Fig. 9 hergestellten abgeleiteten Aufzeichnungen sind in ihrer Gesamterscheinung etwa den üblichen seismischen Profilaufzeichnungen in dem Sinne ähnlich, daß sie Gruppen aus nebeneinanderlegenden Spuren zeigen, wobei die einzelnen Spuren von links nach rechts auf jeder Aufzeichnung einzelne Orte im Profil darstellen. Jedoch stellt jede Spur auf einer der abgeleiteten Aufzeichnungen eine Zusammensetzung aus mehreren Spuren der ursprünglichen seismischen Aufzeichnungen dar. Sie stellt seismische Energie dar. die aus einer bestimmten Richtung im Untergrund aufgenommen worden ist und durch einen besonderen Queraustritt gekennzeichnet ist. In dem vereinfachten Fall, der hier zum Zweck der Erläuterung beschrieben wird, würde eine Gruppe Spuren von einer der Trommeln 126— 138 der F i g. 9 sechs nebeneinanderliegende Spuren enthalten, und zwar eine für jede der im Profil liegenden Orte .Vi, X₂ ... Xb der Fig. 1. Jede der sechs abgeleiteten Spuren stellt eine Zusammensetzung von sechs Originalspuren dar, wobei jede ursprüngliche Gruppe aus sech¹= Spuren einen gemeinsamen Ort in der Profillinie hat, nämlich denselben wie den der abgeleiteten Spur. Alle sechs abgeleiteten Spuren stellen Energie dar, die aus einer gemeinsamen bestimmten Richtung aus der Erde empfangen worden ist. In der Praxis würde die gemeinsame Richtung durch einen gemeinsamen Quer-Austritt in Millisekunden, z. B. 60 ms, gekennzeichnet

Falls bei dem Strahilenkungsvorgang dreizehn verschiedene Richtungen in der Erde zur Untersuchung gewählt worden sind, z. B. sechs auf der ein^n Seite der senkrechten Richtung, die senkrechte Richtung selbst und sechs auf der anderen Seite der senkrechten Richtung, wurden, wie durch die unteren Trommeln 126—138 der F i g. 9 angezeigt wird, dreizehn verschiedene sechsspurige Aufzeichnungen erzeugt jede der dreizehn stellt eine bestimmte Querrichtung in die Erde hinein und aus ihr heraus dar, jedoch alle dreizehn enthalten sechs abgeleitete Richtungsspuren, welche auf dieselben sechs Orte in der Profillinie X\, Xi ... Xt bezogen sind. Auf diese Weise werden die ursprünglichen 36 Spuren, die durch sechs Schüsse mit sechs Geophonen aufgenommen sind, durch 13 Gruppen mit jeweils sechs Spuren oder 78 Spuren insgesamt dargestellt.

Bei der tatsächlichen Anwendung der vorliegenden Erfindung im Feld können die Zahlen viel größer als die hier zur Erläuterung erwähnten sein. Zum Beispiel ist es allgemein üblich, wenigstens 24 Geophongruppen für eine einzelne Auslegung zu verwenden, anstelle von sechs. 12 Schüsse können beispielsweise bei jeder Queranordnung von Quellen benutzt werden, und die Daten können für zwei Dutzend Queraustrittswerte zusammengestellt werden. Weiter können viele Auslfgungen. jede aus 24 Geophongruppen bestehend, und ein aus Schüssen gebildetes Kreuz in einer Untersuchung verwendet werden. Die Gesamtanzahl der Spuren, die bei einer tatsächlichen Untersuchung über mehrere km hinweg erzeugt wird, ist daher in der Größenordnung von einigen Tausend.

Nachfolgend .vird wieder auf die zur Beschreibung gehörenden Zeichnungen und insbesondere auf die 13 Gruppen je 6 Spuren Bezug genommen, die auf den Trommeln der F i g. 9 erzeugt werden. Unter Berücksichtigung der bisherigen seismischen Untersuchungstechnik ist ersichtlich, daß wenigstens eine der 13 Gruppen in der Weise wie ein übliches Spurenprofil benutzt werden kann, um den Austritt in Profillinie für jede Reflexion abzuleiten, die aus der Spurengruppe hervortritt. Der Austritt in Profillinie (in-line moveout) ist nach der gewöhnlichen Definition der Unterschied zwischen der Zeit, in der die die Reflexion darstellende Wellengruppe auf der ersten Spur eintrifft und der Zeit, in der diese Wellengruppe auf der letzten Spur einer Spurengruppe auftritt. Bei der üblichen seismischen Untersuch-ing ist der so abgeleitete Austritt in Profillinie jedoch mehrdeutig. Ausgenommen in dem Fall, daß die fragliche seismische Energie tatsächlich in oder in Nähe der senkrechten Ebene gelaufen ist. welche die Profillinie enthält, wird durch den in üblicher Weise bestimmten Austritt in Profillinie nicht die tatsächliche Richtung festgelegt, aus der eine Vellengruppe ankommt. Genau genommen wird dadurch nur der Wellenweg irgendwo in die Oberfläche eines Kegels gelegt, dessen Achse die Profillinie und dessen Scheitelwinkel das Komplement des Emergenz- oder Austrittswinkels ist, welcher dem Austritt in Profillinie entspricht.

Nach der Erfindung wird die wahre Richtung der Ankunft der Wellengruppe durch zwei verschiedene Arten der Austrittsbestimmung festgelegt. Dadurch werden zwei senkrechte zueinander stehende Komponenten des Austritts erhalten, so daß die tatsächliche Richtung, aus der eine Wellengruppe kommt ohne Mehrdeutigkeit festgelegt werden kann.

Wenn 13 Spurengruppen verwendet werden, von denen jede Gruppe einen anderen Queraustritt für dieselben sechs Orte in der Profillinie darstellen, empfiehlt es sich, den Queraustritt zunächst zu bestimmen, in dem zuerst alle 13 Gruppen auf eine oder mehrere zuverlässige Reflexionen untersucht werden, worauf diejenige Gruppe herausgesucht wird, die am besten jede einzelne der zuverlässigen Reflexionen zeigt Dies kann durch eine Einrichtung geschehen, die etwa derjenigen nach dem US-Patent 31 49 302 vom 15. Sept 1964 gleicht die ein »Information Selection

Programmer Employing Relative Amplitude, Absolute Amplitude and Time Coherence« betrifft. Es ist natürlich vorzuziehen, die Arbeit durch eine derartige, mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Einrichtung auszuführen. Zu Erläuterungszwecken in dieser Beschreibung jedoch kann angenommen werden, daß das Herausfinden durch visuellen Vergleich geschieht, denn es ist durchaus möglich, in dieser Weise vorzugehen.

Sobald ein zuverlässiges Ereignis bzw. eine zuverlässige Reflexion gefunden worden ist, die fehlerfrei auf benachbarten Spuren in einer der 13 Gruppen von Spuren belegt ist, welche dieselben sechs Orte in Profillinie darstellen, und die auch fehlerfrei auf einer oder mehreren der benachbarten Gruppen der 13 belegt ist, und wenn herausgefunden worden ist, welche der Gruppen diese Reflexion am deutlichsten darstellt, ist auf diesem Weg auch der Queraustritt der Reflexion herausgefunden worden, da die einzelnen Gruppen den einzelnen Queraustritten entsprechen. Es kann weiter so vorgegangen werden, daß Austritte zwischen den ursprünglichen Austritten der Gruppe interpoliert werden können.

Nach dem Schritt, bei welchem der Queraustrin in der vorerwähnten Weise bestimmt wird, kann die Auswertung fortgesstzt werden. Falls das Verfahren visuell ausgeführt wird, kann festgestellt werden, daß von allen abgeleiteten Spuren der 13 Gruppen diejenigen, welche eine gewählte Reflexion am deutlichsten zeigen und durch ihre Auswahl den Queraustritt festlegen, für die Bestimmung des Austritts in Profillinie die besten Spuren sind. Daher wird diese Spurengruppe, welche in einer bislang nicht üblichen Weise zusammengestellt und ausgewählt worden ist, nunmehr wie eine Gruppe Spuren eines üblichen seismischen Profils benutzt. Der Austritt in Profillinie wird dadurch bestimmt, daß der Unterschied in der Laufzeit für die ausgewählte Reflexion zwischen der äußersten linken und rechten Spur der Gruppe gemessen wird.

Die Kenntnis des Austritts in Profilrichtung und quer dazu ist wesentlich für die Bestimmung der wahren räumlichen Verhältnisse von Strukturen im Untergrund. Diese Kenntnis allein reicht jedoch nicht aus, ausgenommen dann, wenn Grund zur Annahme besteht, daß die Untergrundgeschwindigkeiten bis zu dem interessierenden Formationen hinunter im wesentlichen konstant sind. In den gewöhnlich auftretenden Fällen nimmt die Geschwindigkeit jedoch ziemlich unregelmäßig, jedoch gewöhnlich monoton, mit der Teufe zu. Falls die Geschwindigkeitsänderung bekannt ist, kann der kurvenförmige Weg berechnet werden, der von einer Welle durchlaufen worden ist, die an der Oberfläche mit einem bestimmten Austritt in Profilrichtung und in Querrichtung aufgenommen worden ist Berechnungsverfahren für diesen Zweck sind in der Literatur beschrieben, z. B. M. M. Slotnick, »Lessons in Seismic Computing«, S.E.G. 1959. Diese Berechnungsverfahren zeigen gewöhnlich, daß die unterirdischen Bereiche, welche eine gegebene Reflexion erzeugen, ein größeres Einfallen haben, als wenn sie normal zum Austritts-Strahlweg der Welle an der Oberfläche liegen würden. Die gewünschten zahlenmäßigen Endergebnisse einer Berechnung, welche mit dem Austritt einer Reflexion in Profilrichtung und quer dazu beginnt und eine angenommene oder irgendwie sonst abgeleitete Funktion der Geschwindigkeit nach der Teufe benutzt, sind die Teufe, das Einfallen und das Streichen einer unterirdischen Schicht, welche die Reflexion erzeugt hat. Die vollständige, endgültige zahlenmäßige Beschreibung des Teiles einer unterirdischen Struktur, welche zu einer bestimmten Reflexion geführt hat, enthält wenigstens fünf Zahlen, welche die Teufe, das Einfallen, das Streichen und zwei Horizontal-Koordina-

ä ten, d. h. die Lage auf der Karte, darstellen.

Das schließliche Ziel eines Verfahrens der Reflexionsseismik wie dem hier beschriebenen kann als darin bestehend angesehen werden, eine Art Darstellung der unterirdischen Schichten als Flächen im rireidimensiona len Raum zu geben. Jedem reflektierenden Bereich, der durch eine Reflexion auf den seismischen Spuren belegt ist, können die 5 Koordinaten zugeordnet werden, die oben erwähnt sind; alle reflektierenden Bereiche können durch ein dreidimensionales Modell wiederge geben werden. In der Praxis ist es jedoch aus Gründen der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit üblich, vor diesem Ziele aufzuhören. Bei der Ausführung der Erfindung ist so vorgegangen worden, daß die Behandlung der Daten bis zu dem Punkt vorangetrieben worden ist, von dem aus die eine oder die andere Hauptdarsteüungsweise der zweidimensionalen Darstellung konstruiert werden kann. Die eine Art ist eine auf Papier oder Film ausgeführte Draufsicht eines Teiles des Untergrundes, wobei kurze gerade Linien gezeigt werden, weiche Orte darstellen, von denen Reflexionen empfangen worden sind; diese Linien sind als Streich-Linien im üblichen geologischen Sinn ausgerichtet und mit Zahlenwerten des zugeordneten Einfallens und der zugehörigen Teufe versehen. Falls ausreichend viele Streichlinien berechnet und abgetragen und durch vernünftige Interpolationslinien verbunden sind, bilden sie eine Art Tiefenlinienplan der jeweiligen unterirdischen Schicht, die zur Darstellung ausgewählt worden ist Diese Art Draufsicht auf die unterirdische Fläche ist, wenn sie nach der Erfindung hergestellt worden ist, zuverlässiger als die nach den bekannten Verfahren hergestellten Pläne. Die endgültige Erscheinung einschließlich der alpha-numerischen Angaben an den Linienelementen ist jedoch nicht notwendig unter schiedlich gegenüber nach bekannten Verfahren herge stellten Plänen.

Der zweite Haupttyp einer zweidimensionalen Darstellung von Daten, die mit dem Verfahren gewonnen worden sind, bringt eine wesentliche Unterscheidung in der Bezeichnung seiner Elemente. Dies ist der Laufzeitplan, der nach den bekannten Verfahren einen Querschnitt der Erde auf einer senkrechten Ebene zeigen würde, welche die Profillinie enthält Allgemein wird so verfahren, daß eine Mehrzahl üblicher seismischer Aufzeichnungen nebeneinander angeordnet wird, so daß die einzelnen Spuren, welche einzelne Orte auf der Profillinie darstellen, die Darstellung ohne Unterbrechung von Aufzeichnung zu Aufzeichnung über viele Dutzende oder Hunderte von Geophonabständen fortsetzen. Wenn die Aufzeichnungen auf diese Weise nebeneinander angeordnet werden, neigen die hervorragenden Ausschläge in den einzelnen Spuren dazu, sich über die jeweiligen Aufzeichnungen hinweg fortzusetzen, und die hervorragenden Ausschlä ge auf den Aufzeichnungen neigen zur Fortsetzung über größere Teile des ganzen Schnittes, so daß die Schnittdar.'itellung als Wiedergabe den Schichten selbst erscheint, wie sie in einem senkrechten Querschnitt durch die Erde sichtbar werden können.

Das Verfahren erlaubt eine neue Art der Darstellung, welche eine oberflächliche Ähnlichkeit mit den üblichen Querschnitten zu haben scheint, welche jedoch tatsächlich Informationen in gezielten Richtungen vor und

hinter der senkrechten Ebene darstellt, welche eine Profillinie enthält Gruppen von Spuren, welche von den Vorgängen herrühren, die mit Bezug auf Fig.9 beschrieben worden sind, können nebeneinander gelegt werden. In den Zahlenausdrücken der vorstehend benutzten Abbildungen würde neben einer Gruppe von sechs Spuren, die einen gemeinsamen Austritt in Querrichtung haben, jedoch verschiedene aufeinanderfolgende Orte in Profillinie darstellen, eine zweite Gruppe von sechs Spuren liegen, die einen zweiten, vom ersten verschiedenen, gemeinsamen Austritt in Querrichtung haben und verschiedene aufeinanderfolgende Orte in Profillinie darstellen, die schrittweise diejenigen der ersten Gruppe fortsetzen. Eine dritte Gruppe von sechs Spuren hat einen dritten gemeinsamen Austritt in Querrichtung und stellt weitere aufeinanderfolgende Orte in Profillinie dar und würde neben die zweite Gruppe usw. gelegt, um eine quasi-querschnittsartige Darstellung vieler Gruppen von sechs Spuren erzeugen, die alle nebeneinander liegen. Der Unterschied gegenüber den üblichen Querschnitten ist der, daß jede Gruppe von sechs Spuren Information darstellen würde, welche aus einer bestimmten Richtung hinter, innerhalb oder vor der senkrechten Ebene durch die Erde stammt, welche die Profillinie enthält. Jede Gruppe von sechs Spuren würde eine Bezeichnung enthalten, welche ihre Richtung mit Bezug auf diese Ebene angibt.

Anstatt einen Profilschnitt darzustellen, zeigt diese Art von »Quasi-Profilschnitt« tatsächlich eine Art von Vorhang im Raum, dessen Oberkante als an einer Stange befestigt gedacht werden kann, welche die Lage der Profillinie hat, dessen unterer Abschnitt jedoch mit Bezug auf die Vertikalebene durch die haltende Stange als vor- oder zurückgeweht gedacht werden kann, wobei die Verrückung jedes Vorhanges angegeben ist. 3>

In der Extremform würde diese Art von Quasi-Schnitten ans Gruppen zusammengesetzt sein, die nur aus einem Glied pro Gruppe bestehen. Mit anderen Worten kann jede Spur einen anderen Queraustritt mit Bezug auf die vorhergehende Spur haben und so gekennzeich- *o net sein.

Fig. 10 ist eine Wiedergabe eines tatsächlichen Quasischnittes, der aus nebeneinander angeordneten Gruppen von im allgemeinen 24 Spuren pro Gruppe zusammengesetzt ist, wobei jede Gruppe mit dem ihr ^4ä eigentümlichen Queraustritt bezeichnet ist. Es ist zu beachten, daß der Schnitt Gruppen von Spuren enthält, die verschiedene Richtungen oder Austritte in Querrichtung haben, wie unten an den Spuren angegeben ist. Auf der rechten Seite stellt die erste Gruppe von Spuren 5" Reflexionen mit einem Austritt von Null dar, d. h. allgemein innerhalb der senkrechten Ebene liegend, welche die Profillinie enthält. Bei Weitergehen nach links haben die nächsten Abschnitte Austritte in Minusrichtung und zeigen Reflexionen, die aus Richtun- " gen hinter der Ebene kommen, welche die Profillinie enthält. Die übrigen Spuren links davon haben positive Austritte und stellen Reflexionen dar, welche von Richtungen vor der Ebene kommen, welche die Profillinie enthält. Der Schnitt der Fig. 10 gibt eine ^w1 dreidimensionale Auffassung der darzustellenden Daten.

Fig. 11 ist eine Darstellung seismischer Information, die in der üblichen Weise unter Benutzung einer einzigen Quelle und einer Geophonanordnung erzielt ^h> worden ist, um eine kontinuierliche unterirdische Überdeckung einer Erdformation zu erzeugen. Der in Fig. 11 gezeigte Schnitt ist von der gleichen Formation wie der in Fig. 10 gezeigte Schnitt abgeleitet. Offensichtlich treten die Reflexionen in der Darstellung der Fig. 10 besser und stärker als die in Fig.Π ersichtlichen hervor.

Fig. 12 und 13 sind tatsächliche Teile der Information, die durch Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt worden ist. Diese Figuren zeigen graphisch das Verfahren zum Bestimmen der deutlichsten Kennzeichnung für ein unterirdisches seismisches Ereignis oder eine Reflexion. Mit Bezug auf Fig. 12 ist ersichtlich, daß die sechs Teile dieser Figur alle schnittartige Darstellungen sind, welche einen kleinen Teil des unterirdischen Bereiches darstellen, der endgültig in Fi g. 10 dargestellt ist Die einzelnen Teile der Fig. 12 überdecken einen weiten Bereich des Queraustritts von —24 bis +36. Die jeweiligen Reflexionen, die ausgewählt worden sind, um in dem entsprechenden Teil der Fig. 10 herausgestellt zu werden, sind nicht in allen Austrittsdarstellungen der F i g. 12 in bester Erscheinung zu sehen. Die Reflexionen zur linken Seite sind am besten unter den stark positiven Austritten und die auf der rechten am besten unter niedrigen Austritten zu sehen, wobei die Angaben unten an der Fig. 10 zeigen, welche verschiedenen Austritte benutzt worden sind. Der Teil der F i g. 10, welcher den Ausschnitten der Fig. 12 entspricht zeigt die wesentlichen Reflexionen stärker hervortretend als irgendeiner der einzelnen Ausschnitte der Fig. 12.

Entsprechende Anmerkungen gelten für die einzelnen Ausschnitte der Fig. 13 und den Teil der Fig. 10, zu dem sie gehören.

Eine zusätzliche Darstellung kann hergestellt werden, wobei jede Spur einzeln als die Richtungsspur gewählt wird, die am deutlichsten gewisse Reflexionen in der jeweiligen Gruppe von Mittelpunkten wiedergibt, welche rechtwinklig zur Profillinie liegen. Ein solches System verlangt natürlich eine Identifizierung für jede der gewählten Aufzeichnungen. Daraus ist zu entnehmen, daß der Quasi-Schnitt der zusammengefaßten Spuren, wie in Fig. 10 gezeigt, sich leichter herstellen und interpretieren läßt selbst wenn einzelne Spurauswahlen wesentlich genauer sein könnten.

Es ist auch zu ersehen, daß das Einfallen in Profilrichtung und quer dazu für eine Reflexion dadurch bestimmt werden kann, daß systematisch mit Strahllenkung einer Gruppe von Spuren gearbeitet wird, welche Mittelpunktsausrichtungen rechtwinklig zur Profillinie für wenigstens zwei benachbarte Gruppen von Spuren darstellen. Nachdem eine Reflexion \i einer der durch Strahllenkung erzielten Gruppen identifiziert worden ist, kann die gleiche Reflexion in der benachbarten, durch Strahllenkung erzielten Gruppe von Spuren identifiziert werden, und irgendeine Abweichung in der Ankunftszeit kann festgelegt werden. Die ausgewählte Richtungsspur liefert den Austritt in Querrichtung, aus dem das Einfallen in Querrichtung für den Reflektor bestimmt werden kann, den die Reflexion darstellt, wenn die Geschwindigkeit der seismischen Energie durch die Erdschichten hindurch bekannt ist. Der Unterschied in der Laufzeit zwischen den Reflexionen von wenigstens zwei benachbarten Spuren liefert das Einfallen der Reflexion in Profilrichtung,

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäß zu behandelnden Spuren auch Spuren sein können, die aus Geophon- und Quellenanordnungen stammen, welche von den in Fig. 1 dargestellten abweichen. Zum Beispiel die Geophon- und Quellenanordnungen, die in Fig.5a und 5b

dargestellt sind, erzeugen Spuren in genügender Anzahl und an genügend vielen Orten, um diese gemäß der Erfindung weiter auszuwerten. Die Geophonanordnung G]-G₆ ist rechtwinklig zur ProfiU'mie ausgerichtet. Die Quellen S\—S& sind dagegen parallel zur Profillinie 22 ausgerichtet Wenn jedoch die Quellen nacheinander erregt werden, ergibt sich dasselbe Gittermuster aus Mittelpunktsorten, das in F i g, I dargestellt ist

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Geophon- und Quellenanordnungen ausgeübt werden, die anders als rechtwinklig zueinander liegen, solange nur die Mittelpunkte zwischen den Quellen und 'den Geophonen ein Gitter aus Mittelpunkten liefern, das Gruppen von Spuren zu bilden ermöglicht, welche die Mittelpunkte darstellt, die mit Strahllenkung zur Erzielung von Richtungsinformationen behandelt werden sollen. Die im wesentlichen rechtwinklige Ausrichtung von Geophonen und Quellen liefert die einfachsten

Verfahren für das Rechenzentrum und ist deshalb das bevorzugte Feldverfahren, falls nicht die Umstände ein anderes Vorgehen verlangen.

Schiefwinklige oder andere als im wesentlichen rechtwinklige Ausrichtungen der Anordnungen in Profillinie und quer dazu sind auch nützlich gemäß der vorliegenden Erfindung. Alles, was tatsächlich erforderlich ist, ist, daß die Mittelpunkte zwischen den Quellen und den Detektoren ein im wesentlichen gleichförmiges, zweidimensionales Gitter von Mittelpunkten bildefi. Zur Erleichterung der Datenverarbeitung empfiehlt es sich, daß eine Ausrichtung von Mittelpunkten im wesentlichen rechtwinklig zur Profillinie vorhanden ist Daten von Mittelpunkten, die schiefwinklig ausgerichtet sind, können jedoch aufgrund bekannter Abwandlungen der hier erläuterten Datenverarbeitungsverfahren behandelt werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Reflexionsseismisches AufschluBverfahren zur Erkundung des Verlaufs unterirdischer Schichten unter Verwendung einer Anordnung seismischer Quellen und Detektoren, die beide jeweils im wesentlichen gradlinig angeordnet sind, wobei eine der Geraden die Aufnahmegerade bildet, die von der oder den anderen Geraden geschnitten wird und die Mittelpunkte zwischen allen möglichen Quelle-Detektor-Paaren solche Mittelpunkte in Geraden enthalten, die rechtwinklig als Quergerade zur Aufnahmegerade liegen, wobei ferner gesondert und in Reihenfolge jede der Quellen erregt und die dadurch erzeugte Mehrzahl gesonderter seismischer Störungen von den Detektoren aufgenommen und die Ausgangssignale jedes der Detektoren nach Erregung einer jeden seismischen Quelle gesondert aufgezeichnet zumindest statisch korrigiert und mit den entsprechend bearbeiteten Signalen anderer Detektoren zu einer für den Schichtverlauf charakteristischen Spurenaufzeichnung zusammengefaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dynamischer Korrektur, zu einer auf den Schnittpunkt der Quergeraden mit der Aufnahmegeraden bezogenen Strahllenkung, die jeder Quergeraden zugeordneten Spuren um erste Zeitdifferenzen gegeneinander verschoben werden, die jeweils den räumlichen Abständen der Mittelpunkte auf diesen Quergeraden proportional sind, und daß, zur Änderung des Queremergenzwinkels, mit weiteren Zeitdifferenzen weitere, auf denselben Schnittpunkt bezogene Summenspuren erzeug» werden.

2. Reflexionsseismisches Aufscirlußverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung von Quellen und Detektoren mit einem eine im wesentlichen gleichförmige Dichte an Mittelpunkten aufweisenden, zweidimensionalen Mittelpunktsgitter.

3. Reflexionsseismisches Aufschlußverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichgebildete Summenspuren verschiedener Quergeraden gemeinsam aufgezeichnet werden.

4. Reflexionsseismisches Aufschlußverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunktsverteilung eine Dichte von etwa vier Punkten pro Wellenlängen-Quadrat des dominierenden seismischen Signals aufweist und die Quergeraden aufgrund der Abstände der seismischen Quellen und Detektoren jeweils über etwa zehn Wellenlängen reichen.