DE1965221C2

DE1965221C2 - Reflexionsseismisches Aufschlußverfahren

Info

Publication number: DE1965221C2
Application number: DE1965221A
Authority: DE
Inventors: Robert James Sidford Fullerton Calif. Brown; Roger David Houston Tex. Judson; Ian Robertson Houston Tex. Malarky
Original assignee: Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1968-12-30
Filing date: 1969-12-29
Publication date: 1984-02-23
Also published as: DE1965221A1; GB1270590A; FR2027325A1; JPS513681B1; US3597727A; ES375006A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein reflexionsseismisches Aufschlußverfahren zur Erkundung des Verlaufs unterirdischer Schichten unter Verwendung einer Anordnung seismischer Quellen und Detektoren, die beide jeweils im wesentlichen geradlinig angeordnet sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und damit auf ein reflexionsseismisches Aufschlußverfahren nach dem Hauptpatent 19 03 981.

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. Zu diesem Zweck werden auch Aufstellungen beschrieben, in denen Detektoren oder Geophone entlang einer Zickzacklinie angeordnet werden, wobei die Schußpunkte auf einer Geraden liegen, die jeweils zwischen den Schußpunkten von der Zickzacklinie der Geophone gekreuzt wird. Eine weitere, diesem Zweck dienende Anordnung sieht die Aufstellung der Geophone auf einzelnen Winkellinien vor, wobei die Schenkel benachbarter Aufstellungen parallel sind, derart, daß sich die einzelnen Winkel überkreuzen, wobei jeweils an den Schenkelenden ein Schußpunkt vorgesehen ist. Die mit diesen Aufstellungen erzielten Seismogramme sollen dann im üblichen Auswerteverfahren weiter bearbeitet werden, daß einerseits eine kontinuierliche Profildarstellung, andererseits durch die Winkel und Kreuzungen Aufschlüsse über den Schichtverlauf in Profilnähe liefern soll.

Aus der US-PS 33 27 287 ist ein Verfahren bekannt, bei dem z. B. die Schußpunkte in gleichmäßigen Abständen auf einer Profilgeraden und die Geophone in gleichmäßigen Abständen auf einer zweiten Geraden angeordnet werden, die die Profilgerade kreuzt, derart, daß die Geophone eine symmetrische Aufstellung bilden. Die mit diesen Aufstellungen gewonnenen seismischen Spuren werden mit einem optischen Darstellungsverfahren veranschaulicht, das bei symme* trischer Anordnung von Quellen und Geophonen auf rechtwinklig sich kreuzenden Geraden und söhliger Lagerung der reflektierenden Grenzflächen zu aus der Mitte des Darstellungsschirmes herauswandernden Kreisen führt. Die Aufstellung auf rechtwinklig sich schneidenden Geraden wird als nicht unbedingt erforderlich bezeichnet, jedoch soll eine im wesentlichen rechtwinklige Anordnung der Geraden mit Abweichungen von höchstens 10-13° eingehalten

jo werden.

In einer von der Firma Seismos GmbH 1963 herausgegebenen Druckschrift wird darauf hingewie-¹ sen, daß eine Ausrichtung der in den Untergrund einzuführenden Energie möglich ist. Zum Beispiel werden Schüsse über eine größere Menge verteilt und entweder nacheinander mit vorbestimmter Zeitverzögerung abgetan oder getrennt auf Magnetbändern registriert und später mit denselben Zeitverzögerungen gestapelt. Dadurch wird es möglich, bestimmte geneigte Reflexionen zu betonen.

Das Verfahren des Hauptpatentes ermöglicht, in einem Flächenbereich, der einen die Profillinie enthaltenden Oberflächenstreifen bildet, 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 überdeckten Flächenbereiches bildenden Profilgeraden liegen.

»ο Die Erfindung bezweckt, das Verfahren nach dem Hauptpatent in der Weise weiterzubilden, daß sich gegenüber den ursprünglich aufgenommenen Spuren ein günstigeres Verhältnis von Nutz- zu Störenergie und eine stärkere Unterdrückung multipler Reflexionen ergibt. Diese Weiterbildung des Verfahrens gemäß Hauptpatent wird mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen erreicht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.

bo Die Erfindung gestattet die Erzeugung von Spuren, die nicht nur Richtungsinformationen mit Bezug auf den Austrittswinkel der reflektierten Energie einer bestimmten Schicht liefern, sondern in denen auch die in den ursprünglichen Spuren auftretenden multiplen Signale merklich gedämpft sind. Die Erfindung erhöht demnach die Zuverlässigkeit der Meßergebnisse.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 vereinfacht einen Lageplan von seismischen Quellen und Geophonen an der Erdoberfläche über einem reflektierenden Horizont, wobei die Spuren, die rechtwinklig zur Profillinie aufgereihten Mittelpunkten zugeordnet werden können, merklich verschiedene horizontale Abstände Quelle-Geophon aufweisen,

F i g. 2 eine Darstellung der horizontalen Quelle-Geophon-Abstände der Anordnung nach F i g. 1 zur Veranschaulichung, wie der horizontale Abstand innerhalb jeder Quergruppe von Mittelpunkten variiert,

F i g. 3 und 4 die Änderung im Abstand Quelle - Geophon für die Anordnung der Fig. 1, in der die seismischen Daten unter Verwendung des üblichen »roll-along«- bzw. »reverse roll-along«-Feldverfahrens aufgenommen worden sind und

Fig.5 und 6 zwei weitere Aufstellungsmöglichkeiten für Geophone und seismische Quellen in abgewandelten Ausführungsformen des Verfahrens.

F i g. 1 zeigt ein zweidimensionales Gitter von Mittelpunkten, das sich aufgrund des erfindungsgemäßen Feldverfahrens ergibt. Bei der Feldaufnahme wird eine Reihe von Geophonstationen, wie die Geophonstationen g\, g₂ ... gx, entlang einer Aufstellungslinie 11 angeordnet. Die Richtung der Meßarbeiten wird durch den Pfeil 12 angedeutet. Aufgereiht an einer Reihe von schrägen Linien, welche die Linie der Geophonauslegung schneiden, ist eine Reihe von Quellenpunkten, wie bei Si, S₂ usw. angedeutet ist. Zum Zweck der Veranschaulichung sind die Quellenpunkte Si, S₂... So auf der schrägen Linie 13 aufgereiht gezeigt, welche die Linie der Meßarbeitsrichtung unter einem Winkel Θ schneidet. In gleicher Weise sind die Quellenpunkte S'i, S'2... S'6 entlang einer Linie 14 aufgereiht dargestellt, die ebenfalls die Profillinie unter demselben Winkel schneidet.

Wenn seismische Quellen auf die Quellenpunkte nach F i g. 1 gebracht und erregt werden, und zwar in der Reihenfolge von links nach rechts der Darstellung, werden örtliche Spuren erzeugt, die mit Mittelpunkten zusammengefaßt werden können, welche rechtwinklig zur Profillinie aufgereiht sind.

Zum Beispiel wird eine im Quellenpunkt Si liegende seismische Quelle erregt, um eine allseits gerichtete dreidimensionale Wellenfront auszulösen, die vom Quellenpunkt in die Erde hinein sich ausbreitet. Wenn Änderungen in der akustischen Impedanz innerhalb der Erde vorhanden sind, wie etwa ein Reflexions- oder Teufenpunkt auf einem hypothetischen ebenen Horizont 15, der in gestrichelter Linie angedeutet ist, werden Teile der Energie reflektiert. Geophone an ausgewählten Geophonstationen g\ bis gu wandeln die mechanische Bewegung der Erde, wie sie duch die reflektierten Wellen erzeugt wird, in elektrische Signale um, die in geeigneter Form aufgezeichnet werden.

Aufzeichnungen der elektrischen Signale an den Geophonstationen g\ bis g_2i, werden mit einer Aufzeichnungseinrichtung vorgenommen, die mit den Ausgängen der Geophone an den Stationen g\ bis g₂* über eine Schaltvorrichtung und Verstärkungseinrichtungen verbunden ist.

Das Feldverfahren wird dann an neuen Geophon-Quellenpunkt-Orten in Richtung des Pfeils 12 wiederholt. Neue Quellen an den Quellenpunkten S\, S'2 ■ ■ ■ S'c, werden erregt, und es wird seismische Energie an den Geophonstationen gn bis g^ aufgenommen. Da die abgerückten Positionen der Quellenpunkte S\, S'₂... S% derjenigen der Quellenpunkte Si, S₂... S₆ gleichen, wird eine genaue Ausrichtung der örtlichen Spuren mit den

vorher erzeugten Spuren erreicht. Es ist in dieser Hinsicht in F i g. 1 zu beachten, daß die Quellenpunkte Su S₂. ■ -Sf, und die Geophonstationen g\ bis g₂* mehrere Reihen Mittelpunkte definieren, z. B. die Mittelpunkte Q bis C₂₄, die Mittelpunkte C₂₅ bis C₄₈, ... die Mittelpunkte C121 bis Ci₄₄, wobei diese Reihen ihre Mittelpunkte auf Linien parallel zur Linie der Meßarbeitsrichtung haben; andere Quellenpunkte S'i, S'₂ ... S'b und die Geophonstationen g\₃ bis g_ib liefern zusätzliche Mittelpunkte, die nicht nur auf Querlinien rechtwinklig zur Linie der Meßarbeitsrichtung zusammengefaßt werden können, sondern auch in Reihe mit den vorhergehenden Reihen von Mittelpunkten Ci bis Ci₄₄ der F i g. 1 liegen.

Benachbarte Mittelpunkte kennzeichnen den Schnitt irgendeiner Gruppe von zwei benachbarten Linien parallel zur Linie der Meßarbeitsrichtung mit einer gemeinsamen Linie, die normal zur Linie der Meßarbeitsrichtung verläuft, und bestimmen die Dichte der Mittelpunktsorte. Wenn die Mittelpunktsdichte gleichmäßig ist, muß der geometrische Abstand der Mittelpunktsorte in der Meßarbeitsrichtung ein konstanter Wert sein, siehe Fig. 1.

Der Zwischenraum zwischen benachbarten Geophonstationen und Schußpunkten bestimmt die geometrische Lage jeder örtlichen Spur. Diese Beziehung wird bei Betrachtung der F i g. 1 besser verständlich. In F i g. 1 sind die örtlichen Spuren entsprechend den Lehren der Erfindung so dargestellt, daß der Horizontalabstand jeder örtlichen Spur zum tatsächlichen Abstand einer Quelle-Geophon-Anordnung, die im Feld benutzt wird, in Beziehung gesetzt worden ist. F i g. 1 zeigt entlang dem unteren Teil der Darstellung die Geophonstationsorte und den Abstand zwischen Quellenpunkten und Geophonstationen in Arbeitsrichtung. An der linken Seite ist der Abstand der Quellenpunkte entlang der schräg zur Arbeitsrichtung liegenden Linie ihrer Ausrückung dargestellt. Oben in der Figur sind die Orte der quer aufgereihten Mittelpunkte und örtlichen Spuren angegeben. Die in der Meßlinie liegenden Komponenten des Quellenpunktabstandes und der Abstand in Meßlinie für die Geophone haben konstante Zuwachs-Werte, jedoch Absolutwerte, die nicht notwendigerweise einander gleich sind. Zum Beispiel ist die in Meßlinie liegende Komponente des Abstandes zwischen den Quellenpunkten etwa das Doppelte von dem Abstand zwischen Geophonstationen für eine Anordnung mit den folgenden Aufstellungsdaten:

Quellenpunkte

Abstand der Ausrückung in

Schrägrichtung 150 m

Abstandskomponente in der

Meßlinie 120 m

Komponente des Querabstandes 90 m

Winkel zwischen Quellenpunktlinie
und Linie der Geophonstationen, θ 36° 52'

Mittelpunkte
Zwischenraum in Richtung der

Meßlinie 30 m

Zwischenraum in Querrichtung 45 m

Gesamtlänge der Ausrückung in

Querrichtung, d. h. zwischen den
Punkten Ci 1 und Ci 21 225 m

Geophonstationen

Abständein der Meßlinie 60 m

Die Schrägabstände zwischen benachbarten Quellenpunkten sind vorzugsweise in ihren Zuwächsen konstant entlang jeder Linie, nehmen jedoch im Absolutwert mit Bezug auf die Meßlinie zu. Die Querkomponente y der Linie, welche die Quellenpunkte schneidet, steht zu der Komponente χ in Richtung der Meßlinie und dem Mittelpunktabstand der F i g. 1 in folgender Beziehung:

md ng

(1)

Hierin ist d der Ausrückungsabstand benachbarter Mittelpunkte, g der Abstand in Meßlinie zwischen benachbarten Mittelpunkten, η eine ganze Zahl, welche die Geophonstation kennzeichnet, und m eine ganze Zahl, welche die Mitte zwischen einem jeweiligen Quellen-Geophon-Paar kennzeichnet.

Der Schnittwinkel Θ jeder Quellenpunktslinie steht in Beziehung zu dem Abstand g in Meßlinienrichtung und dem Querabstand dder Mittelpunkte entsprechend der folgenden Formel:

arctg^

(2)

Falls Symmetrie für benachbarte Mittelpunkte gewünscht wird, d. h., wo d=g ist, sollte der Schnittwinkel etwa 26'/2° sein.

Jede aufgezeichnete örtliche Spur kennzeichnet einen Teil der Energie, die von einem hypothetischen Teufenpunkt reflektiert worden ist, der für anfängliche analytische Zwecke als unmittelbar unter einem Mittelpunkt gelegen angenommen wird, so daß in Fig. 1 jeder Mittelpunkt als eine örtliche Spur angesehen werden kann. Jede örtliche Spur kann auch in Beziehung gesetzt werden zu einem bestimmten horizontalen Abstand Geophon —Quelle, der dem jeweiligen Mittelpunkt zugeordnet ist. Zum Beispiel ist in Fig. 2 der horizontale Geophon-Quellen-Abstand, der jeder örtlichen Spur einer Gruppe von Spuren zugeordnet ist, als Funktion des Mittelpunktsortes abgetragen. In dieser Darstellung sind auf der waagerechten Skala die quer aufgereihten Mittelpunkte der Fig. 1 abgetragen, während auf der senkrechten Skala der horizontale Geophon-Quellen-Abstand jeder örtlichen Spur angegeben ist. Die quer aufgereihten Spuren haben im wesentlichen verschiedene Horizontalabstände, wo wenigstens zwei örtliche Spuren quer aufgereiht sind. Es ist zu beachten, daß nach schnellem Anwachsen der Größe des horizontalen Abstandes jeder örtlichen Spur ein maximaler Zuwachsabstandsfaktor, D max -D min, für die sechs örtlichen Spuren erreicht wird, die der Querlinie CLw zugeordnet sind, d. h., die Spuren mit den Mittelpunkten Cn, C33, C55, Cn, C99 und Ci 21 der F i g. 1. Dabei ist »D max« definiert als maximaler horizontaler Abstand in einem Quelle-Detektor-Paar in der Querlinie CLw und »Dmin« als der minimale horizontale Abstand in einem anderen Quelle-Detektor-Paar derselben Querlinie CL\\. Dieses Maximum dauert bei Fortschreiten auf der horizontalen Skala von links nach rechts für jede Reihe von sechs örtlichen Spuren an, welche den Querlinien CL_n bis CL₂A zugeordnet sind. Eine leichte Abnahme liegt bei den sechs örtlichen Spuren auf der Querlinie CL25 vor, bevor der Abstand-Zuwachs-Faktor auf den zuerst erwähnten Wert zurückkehrt.

Bei dem Verfahren wird ausgenutzt, daß die Austrittsdifferenz (»normal moveout«) eines multiplen Signals stärker als die des Primärsignals anwächst, verursacht durch das Anwachsen der Durchschnittsgeschwindigkeit der seismischen Energie in der Erde mit der Teufe. Zur Ausnutzung dieser Erscheinung dienen u. a. folgende Schritte:

1. Es werden systematisch eine Reihe örtlicher Spuren erzeugt, die in Querrichtung entlang einer Reihe von Imaginärlinien aufgereiht werden können, die rechtwinklig zur Meßlinie sind, wobei die quer aufgereihten Spuren merkliche Quelle-Geophon-Abstandsdifferentiale haben;

2. aus allen aufgezeichneten Spuren werden die quer aufgereihten örtlichen Spuren ausgewählt und durch Summierverfahren weiter bearbeitet, nachdem normal moveout- und statische Korrekturen angebracht worden sind.

Falls übliche statische und normal moveout-Korrek* türen nur an den Primärsignalen jeder Spur angebracht worden sind, werden, wenn die Spuren summieft werden, die multiplen Signale im Verhältnis zu den primären aufgrund der stärkeren Zunahme des normal moveouts vermindert.

Nachdem normal moveout- und statische Korrekturen an den Spuren angebracht worden sind, d. h., korrigierte Spuren vorliegen, empfiehlt es sich, alle hypothetischen reflektierenden Teufenpunkte, die in einer örtlichen Spur dargestellt sind, als unmittelbar

jo unter entsprechenden Mittelpunkten des Gitters von F i g. 1 liegend anzusehen. Es erscheint auch vernünftig, jede Spur so aufzufassen, als ob sie durch ein Quelle-Geophon-Paar erzeugt worden ist, das am selben Mittelpunkt liegt. Nachdem alle Spuren, die

j5 durch verschiedene Quelie-Geophon-Kombinationen erzeugt worden sind, entsprechenden einzelnen normal moveout- und statischen Korrekturen unterworfen worden sind, können sie als Darstellung von Spuren aufgefaßt werden, die von unmittelbar unter den Mittelpunkten liegenden Reflexionspunkten in einer gemeinsamen Bezugsebene aufgenommen worden sind. Wie in F i g. 1 dargestellt, stellen die korrigierten Spuren demnach Reflexionspunkte so dar, als ob die reflektierte Energie an den entsprechenden Mittelpunkten erzeugt und aufgenommen worden ist. Es ist zu beachten, daß, wo einfallende unterirdische Schichten auftreten und die Geschwindigkeit für die Ausbreitung der seismischen Energie sich mit der Teufe ändert, die Teufenpunkte auf dem reflektierenden Horizont nicht vertikal unter den Mittelpunkten des Gitters aufgereiht zu sein brauchem Bei den anfänglichen Schritten für die Bearbeitung der seismischen Daten gemäß der Erfindung vereinfacht sich die Arbeit jedoch, wenn die korrigierten örtlichen Spuren behandelt werden, als ob sie Reflexionspunktorte vertreten, die unmittelbar unter den Mittelpunkten in F i g. 1 liegen.

Die quer aufgereihten oder Quergruppen der Spuren gehören zu Querlinien der Mittelpunkte, deren maximale totale Querlängen etwa zwischen den Punkten Cw und C121 der Fig. 1 durch verschiedene Faktoren bedingt sind. Zu diesem gehört:

1. Jede Quergruppe der Spuren sollte keine Signale enthalten, welche an einer Schicht reflektiert worden sind, die eine übermäßige Krümmung hat (eine übermäßig gekrümmte Schicht ist eine Schicht, deren Krümmung verhindert, daß zugeordnete reflektierte seismische Signale nach Aufzeich-

nung und Bearbeitung durch Strahlauslenkung eine sinnvolle Summation in Phase zulassen), und
2. jede Quergruppe der Spuren kann Signale enthalten, die ähnliche, aber verschiedene Austrittsdifferenzen haben, wobei jedoch solche Signale bei Strahlauslenkung unterschieden werden können.

Zur Bestimmung der Lage von stark gewölbten Flanken an Salzdomen kann es z. B. nützlich sein, Anordnungen zu verwenden, deren maximale totale Querausrückungslänge der Mittelpunkte verhältnismäßig kurz ist, etwa 90 m. Für weniger gekrümmte Schichten können jedoch Anordnungen benutzt werden, welche eine wesentlich größere maximale Gesamtquerausrückungslänge der Mittelpunkte von etwa 900 m und mehr ermöglichen. Ferner kann es erwünscht sein, selbst in dem Fall, in dem Daten von sanft gekrümmten Schichten aufgenommen werden, Anordnungen zu benutzen, welche eine ziemlich kurze maximale Gesamtquerausrücklänge der Mittelpunkte liefert, etwa eine typische Querlänge von gut unter 90 m. In solchen Fällen hat sich herausgestellt, daß der wirtschaftliche Vorteil, der sich bei der Aufnahme und Bearbeitung der Daten ergibt, einen Verlust an Richtungsreflexionen wettmacht. Bei solchen Anwendungen ist der Detektorabstand vorzugsweise konstant und liegt im Bereich zwischen 15 und 150 m.

Wenn festgestellt worden ist, welche der querausgelenkten Aufzeichnungen eine Reflexion am stärksten zeigt, ist durch diesen Schritt auch die Austrittsdifferenz in Querrichtung für die Reflexion gefunden worden, da jede einzelne einer Gruppe von querausgelenkten Aufzeichnungen einem jeweils bestimmten Queraustritt entspricht. Bei dem Verfahren können auch Austritte interpoliert werden, die zwischen den ursprünglichen Austritten jeder Gruppe von Aufzeichnungen liegen. Nach diesem Schritt zur Bestimmung der Austrittsdifferenz in Querrichtung wird die Austrittsdifferenz in Meßlinie durch Sichtvergleich bestimmt. Von allen Aufzeichnungen der Aufzeichnungsgruppen zeigt eine eine bestimmte Reflexion am deutlichsten und legt den Queraustritt der Reflexion fest. Eine solche Aufzeichnung liefert auch die besten Spuren zur Verwendung für die Bestimmung der Austrittsdifferenz der Reflexion in Meßlinie. Zu dieser Bestimmung wird einfach der Unterschied in der Ankunftszeit für die Reflexion zwischen den beiden äußersten Spuren auf der Aufzeichnung gemessen.

Aus F i g. 1 ist auch das Schema zu entnehmen, nach welchem die korrigierten Spuren kombiniert werden. Diese korrigierten Spuren der Mittelpunktsquergeraden CL], CL₂ ... CL48 sind jeweils durch einen Quellenpunkt und eine Geophonstation gekennzeichnet, welche die Spur erzeugen. Die sechs korrigierten Spuren, die entlang jeder der Querlinien CLw, CLn ■ ■ ■ CL24 angegeben sind, beziehen sich auf die Energie, die an den Quellenpunkten Si, S2.. .Se entlang der schrägen Ausrückungslinie 13 der F i g. 1 erzeugt und an den Geophonstationen g\, g₂... g24 entlang der Aufstellung in F i g. 1 empfangen worden ist. Weiter beziehen sich die sechs korrigierten Spuren entlang jeder Querlinie CL35 usw. auf Energie, die an den Quellenpunkten S'i, S'₂ ... S't entlang der schrägen Ausrückungslinie 14 der F i g. 1 erzeugt und an den Geophonstationen g\₃ bis gx empfangen worden ist. Die Querlinien CL₂4 bis CL35 enthalten dagegen Spuren, die mittels Quellen von den dargestellten zwei Geraden Si ... Sf, und S'i ... S'₆ erzeugt worden sind. Die örtlichen Spuren entlang der Querlinie CL₂₉ beziehen sich z. B. auf die Energie, die an den Quellenpunkten S'i, S'2 und S'3 sowie St, S5 und St erzeugt und an den Geophonstationen gn, g\% gn, gn, g2\ und ^19 empfangen worden ist, siehe auch F i g. 2.

Mit Bezug auf die Anordnung nach F i g. 1 wurde darauf hingewiesen, daß der Abstand zwischen benachbarten Quellenpunkten Si, S₂ usw. in Meßlinienrichtung gleich dem Zweifachen des Abstandes zwischen benachbarten Geophonstationen g\, g2 usw. in Meßlinie ist. Falls örtliche Spuren durch aufeinanderfolgendes Auslösen der Quellen an den Quellenpunkten Si, S₂, S3 usw. erzeugt werden, während die Geophonaufstellung aufeinanderfolgend um Strecken vorbewegt wird, die gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Geophonstationen sind, baut sich das Feld der Mittelpunkte, die zu den sich ergebenden örtlichen Spuren gehören, weniger schnell als bei dem vorhergehend beschriebenen Beispiel auf. Der Aufbau der Felder der Mittelpunkte entspricht hier nicht der Darstellung der Fig. 1, sondern ist derart, daß die Mittelpunkte Ci, C27, C53, C79, C105 und C131, die durch die gestrichelte Linie 9 in F i g. 1 verbunden sind, die linke Grenze des Mitteipunktfeldes bilden. Demnach wird erst dann, wenn örtliche Spuren erzeugt worden sind, die zu den Mittelpunkten der Querlinie CL₂i gehören, ein voller Satz von sechs örtlichen Spuren pro Quergruppe der Mittelpunkte erzielt.

In F i g. 3 ist der horizontale Quelle-Geophon-Abstand jeder örtlichen Spur, die mit Abschießen einer »roll-alongw-Geophonaufstellung erzeugt worden ist, als Funktion des Querortes des Mittelpunktes abgetragen. In F i g. 3 bedeutet die horizontale Skala die quer aufgereihten örtlichen Spuren der Fig. 1, die durch Anwendung der »roll-along«-Aufnahmetechnik abgewandelt sind, während die senkrechte Skala den Geophon-Quelle-Abstand der abgetragenen örtlichen Spuren angibt. Der maximale horizontale Quelle-Geophon-Abstand der Spuren ist angenähert konstant, wenn bei der Anordnung nach F i g. 1 von links nach rechts über die Abtragung um etwa 1440 m vorgegangen wird. Der horizontale Minimumabstand erreicht einen Kleinstwert von etwa 60 m bei der Querlinie CL₂* und vergrößert sich bei der Querlinie CL25 und folgende. Es ist auch zu beachten, daß bei der Querlinie CL21 ein voller Satz von sechs örtlichen Spuren in Querausrichtung vorliegt und kombiniert und durch Strahlauslenkung behandelt werden kann, wobei die Bearbeitungseinrichtung nach Fig. 10 in der beschriebenen Weise benutzt wird. Die Abstandsdifferenz D max -D min erreicht einen Maximalwert von etwa 1320 m bei CL24 und einen Minimalwert von 900 m bei CLv- Dabei ist »Dmax« definiert als maximaler Horizontalabstand in einem Quelle-Detektor-Paar, das einer ausgewählten Querlinie von Mittelpunkten in der Abtragung der F i g. 3 zugeordnet ist. »D min« ist der minimale Horizontalabstand eines anderen Quelle-Detektor-Paares in derselben Querlinie von Mittelpunkten.

Jede Quergruppe von örtlichen Spuren kann unter Verwendung verschiedener Aufzeichnungskanäle registriert werden. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, daß die einzelnen Spuren, die zu jeder Quergruppe von Mittelpunkten gehören, in demselben Kanal der Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnet werden. Obwohl jede der aufgezeichneten örtlichen Sp*uren unterschiedliche Austrittskorrekturen erfordert, könnte eine Summation ohne Kanalumstellung ausgeführt werden.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung.werden

die örtlichen Spuren unter Verwendung der »rollalong«-Aufnahmetechnik aufgezeichnet, die bereits beschrieben worden ist, die jedoch in der Weise abgewandelt ist, daß das Vorrücken der Quelle von einem Quellenpunkt zum anderen in umgekehrter Ordnung zu der beschriebenen fortschreitet. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Quelle für die seismische Energie zunächst an dem am weitesten von der Meßlinie entfernten Quellenpunkt eingesetzt, d. h., dem Quellenpunkt Se auf der Schräglinie 13, und ausgelöst. Wenn dann die Geophonaufstellung in derselben Richtung, wie oben beschrieben, vorbewegt wird, d. h. um eine Strecke, die gleich dem Abstand von zwei Geophonstationen ist, wird die Quelle in entgegengesetzter Richtung zum Quellenpunkt 5s versetzt. Durch diese Anordnung baut sich sehr schnell ein örtliches Spurenfeld entsprechend den Quergruppen von Mittelpunkten auf, und zwar anfangs entlang der Querlinie CLi ι entlang den Pfeilen 10 der Fig. 1. Weiter ist zu beachten, daß die entlang der Querlinie CLw aufgereihten örtlichen Spuren auf demselben Kanal aufgezeichnet worden sind, da in jedem Fall die hierzu gehörenden örtlichen Spuren von demselben Geophon aufgenommen worden sind, wenigstens für jede Folge von sechs Schüssen.

F i g. 4 veranschaulicht den horizontalen Quelle-Geophon-Abstand der örtlichen Spuren, die mit diesem umgekehrten »roll-along«-Feldaufnahmeverfahren erzeugt worden sind. In der Figur ist der horizontale Abstand auf der senkrechten Skala abgetragen. Die Querlinie der Mittelpunkte ist entlang der waagerechten Skala abgetragen. Über dem Kopf der Figur ist die Nummer des Kanals einer vierundzwanzigspurigen Aufzeichnungseinrichtung angegeben. Die Spuren, die bei einer Folge von sechs Schüssen aufgezeichnet werden, sind Quergruppen von Mittelpunkten zugeordnet, die die gleichen Kanalnummern haben. Der Zuwachs des Abstandsf aktors (D max - D min) für jedes Quelle-Geophon-Paar bleibt bei einem Maximalwert von etwa 1260 m für die örtlichen Spuren, die über die Kanalnummern 2 bis 15 der Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnet worden sind. Die zu den Kanalnummern 16 bis 24 gehörenden Spuren liefern jedoch einen horizontalen Quelle-Geophon-Abstand von geringerer Zuwachsgröße, der auf einen Minimumwert von 660 m am Kanal Nr. 24 fällt.

Die allseits gerichtete dreidimensionale Wellenfront, die von jeder seismischen Quelle erzeugt wird, stammt von einem Quellenpunkt, der mit Bezug auf die Geophonstationen immer mehr in derselben Richtung herausgerückt ist. Daher liefert das Feldverfahren, das gemäß F i g. 1 ausgeführt wird, örtliche Spuren, welche den Anschein haben, daß sie seismische Energie von derselben Richtung mit Bezug auf die Meßlinie empfangen. Das Verfahren wird vielfach als einseitiges Feldaufnahmeverfahren bezeichnet.

In manchen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, Quellenpunkte auf beiden Seiten der Geophonstationen in einer Anordnung vorzusehen, durch die die örtlichen Spuren auf beiden Seiten der Meßlinie liegen. In einer solchen Anordnung erreicht die Energie von den Schußpunkten die Geophone von zunächst einer Richtung aus und dann von einer anderen Richtung mit Bezug auf die Meßlinie. Dieses Verfahren wird dementsprechend in der Seismik auch als zweiseitiges Aufnahmeverfahren bezeichnet.

Die F i g. 5 und 6 veranschaulichen zwei Anordnungen von Geophonen und Schußpunkten für zweiseitige Feldaufnahmeverfahren von örtlichen Spuren.

In F i g. 5 sind die Geophone mit gleichem Abstand entlang der Meßlinie 65 aufgestellt, während die Quellenpunkte A, B, C, D, E, F, A', B\ C, D', £'und F'auf zwei schrägen Linien 66 und 67 liegen, welche die Meßlinie unter demselben Winkel β schneiden, der vorzugsweise etwa gleich 26,5° ist. In dieser Anordnung liegen die Quellenpunkte A, B, C, A', B' und C" an einer Seite der Meßlinie und die Quellenpunkte D, E, F, D', E'

ίο und F'auf der anderen Seite. Entlang der Unterseite der Figur sind der Abstand der Geophonstationen und ihre Bezeichnung abgetragen. Der Abstand ist von Station zu Station konstant. An der linken Seite der Figur ist der Schrägabstand der Quellenpunkte angegeben. Auch der Schrägabstand ist konstant von Quellenpunkt zu Quellenpunkt. Über der Figur sind die Mittelpunkte durch Bezug auf die Querlinienbezeichnung CLu CLi ■ · · CLzs angegeben. Der Abstand der Mittelpunktslinien ist, wie die Figur zeigt, ebenfalls konstant und gleich dei* Hälfte der Entfernung zwischen benachbarten Geo» phonstationen. Die Quellenpunkte auf den Schräglinien 66 und 67 haben auch voneinander den gleichen konstanten Abstand, dessen Querkomponente

1. gleich etwa der Größe des Abstandes zwischen benachbarten Geophonstationen auf der Meßlinie und

2. gleich etwa einer Hälfte der Komponente in Richtung der Meßlinie des schrägen Abstandes der Quellenpunkte ist.

Die Endquellenpunkte auf jeder Linie 66 und 67, d. h., die Quellenpunkte A und Fauf der Linie 66 und A'und F' auf der Linie 67 liegen gleichweit von der Meßlinie entfernt. Daher ist das Gitter der Mittelpunkte zwischen allen möglichen Quelle-Detektor-Paaren auf die Meßlinie zentriert.

Eine Reihe von Aufzeichnungen ergibt sich dadurch, daß in Reihenfolge die an den Stationen g\ bis g* liegenden Geophone an eine Aufzeichnungseinrichtuhg angeschlossen werden, während die seismischen Quellen an den eingezeichneten Quellenpunkten ausgelöst werden. Die Aufzeichnung wird auf den Ort der Geophonstation und den der abgeschossenen Quelle abgestimmt, um eine Aufnahme von örtlichen Spuren in der Art des bereits erwähnten »roll-along«-Verfahrens zu erreichen. Das Verfahren schreitet in der Darstellung der F i g. 5 von links nach rechts fort. Anfangs sind die Geophone an den Stationen g\ bis gu, mit der Aufzeichnungseinrichtung verbunden. Bei Erregung einer Quelle am Quellenpunkt A wird eine vierurtdzwanzigspurige Aufzeichnung erzeugt. Jede örtliche Spur ist kennzeichnend für einen bestimmten Mittelpunkt in der Mitte zwischen Quellenpunkt A und der jeweiligen Geophonstation g\ bis #24. Sodann werden die Geophone der Stationen g₃ bis g₂e mit der Aufzeichnungseinrichtung verbunden, um das Vorrük^ ken der Geophonaufstellung entlang der Aufstellungen nie um eine Strecke zu simulieren, die gleich dem Abstand in Meßlinie zwischen dem zuletzt benutzten Quellenpunkt (Quellenpunkt A) und dem benachbarten Quellenpunkt (Quellenpunkt B)\st, der in der Schrägreihe zunächst liegt. Der Quellenpunkt B hat eijie Ausrückungsentfernung in Querrichtung mit Bezug auf die Meßlinie, die von der des Quellenpunktes A verschieden ist, so daß eine am Quellenpunkt B liegende Quelle eine weitere Gruppe von örtlichen Spuren erzeugt, die zu Mittelpunkten gehören, welche im

wesentlichen parallel zur Meßlinie liegen, jedoch gegenüber der ersten Linie von Mittelpunkten versetzt sind. Es gibt jedoch eine erhebliche Anzahl von örtlichen Spuren, die Mittelpunkten zugeordnet sind, die in Queraufreihung mit der zuerst erzeugten Linie liegen. Das Verfahren wird dann mit Quellen wiederholt, die an den übrigen Quellenpunkten entlang der Linien 66 und 67 liegen. Mit der geometrischen Anordnung von Quellenpunkten und Geophonstationen nach F i g. 5 ergeben sich Gruppen von Mittelpunkten auf Querlinien, wie CL24, bei denen der Abstand in Meßlinie und der Querabstand zwischen benachbarten Mittelpunkten einander gleich sind. Die Figur zeigt auch, daß die Mittelpunkte auf der Querlinie CL₂A sich auf bestimmte Quellenpunkte-Geophonstation-Paare beziehen und einen sehr kennzeichnenden horizontalen Abstandsfaktor aufweisen. Als Beispiel sind die Längen der punktierten Linien zwischen den folgenden Quellenpunkt-Geophonstation-Paaren zu beachten: Quellenpunkt /4-Geophonstation #24 und Quellenpunkt 2c D— Geophonstation g\$.

In F i g. 6 ist die Geophonaufstellung ebenfalls entlang der Meßlinie angeordnet. Die Abstände von Station zu Station sind konstant, wie entlang dem unteren Rand der Figur angegeben ist. Die geometrische Anordnung nach F i g. 6 unterscheidet sich von der nach F i g. 5 dadurch, daß jede Gruppe von sechs benachbarten Quellenpunkten entlang zwei Schräglinien angeordnet sind, die von der Meßlinie aus in Richtung des Meßvorgangs divergieren. Zum Beispiel sind sechs benachbarte -und mit gleichen Abständen liegende Quellenpunkte G, H, I, J, K und L entlang den beiden divergierenden Schräglinien 68 und 69 angeordnet. In gleicher Weise sind die nächsten sechs benachbarten, mit gleichen Abständen liegenden Quellenpunkte C, H', /', /', K' und L' entlang den Schräglinien 70 und 71 angeordnet. Am rechten Rand der Figur ist der Schrägabstand der Quellenpunkte angezeigt, der von Quellenpunkt zu Quellenpunkt konstant ist.

Alle Schräglinien 68 bis 71 können verlängert werden, um die Meßlinie unter einem gleichen Schnittwinkel B von vorzugsweise etwa 26,5° von derselben Richtung aus zu schneiden. Dabei haben die Linien 68 und 70 mit Bezug auf die Meßlinie in Richtung des Pfeils 73 des Meßfortschrittes eine positive Neigung, während die Linien 69 und 71 negative Neigung haben. Linien mit gleicher Neigung liegen auf derselben Seite der Meßlinie.

Die Schnitte der benachbarten Linien 68, 69 und der Lihien 70 und 71 mit der Meßlinie sind mit gleichen Abständen entlang der Meßlinie verteilt. Dementsprechend läßt sich sagen, daß ein Punkt in der Mitte zwischen jeder Gruppe von Schnittpunkten gleichgeneigter Linien, etwa der Linien 68 und 70 mit dem Schnittpunkt zusammenfällt, den eine entgegengesetzt geneigte, aber benachbarte Linie, z. B. die Linie 69, mit der Meßlinie aufweist. Um ein Mittelpunktsgitter zu schaffen, das im wesentlichen gleiche und gleichförmige Mittelpunktsdichte aufweist, haben die Quellenpunkte entlang jeder Schräglinie eine Querkomponente, die erstens gleich etwa der Größe des Abstandsintervalls zwischen benachbarten Geophonstationen und zweitens gleich etwa einer Hälfte ihrer in Meßlinie liegenden Komponente parallel zur Meßlinie ist. Die Endquellenpunkte auf benachbarten Linien, etwa die Quellenpunkte / und L auf den Linien 68 und 69, sind um gleiche Strecken von der Meßlinie entfernt. Dadurch ist das Gitter der Mittelpunkte zwischen allen möglichen Quelle-Detektor-Paaren auf die Meßlinie zentriert.

Der Abstand und die Querreihung der Mittelpunkte ist an der Skala entlang dem oberen Rand der F i g. 6 angezeigt. Wo die geometrische Anordnung der F i g. 6 entspricht, ist aus der typischen Gruppe von Mittelpunkten auf der Querlinie CL21 zu entnehmen, daß der Abstand in der Meßlinie und quer dazu zwischen den Mittelpunkten gleich etwa einer Hälfte des Abstandes zwischen benachbarten Geophonstationen ist. Weiter liefert jede Gruppe von Mittelpunkten, wie sie durch die Mittelpunkte auf CL₂\ gebildet werden, einen kennzeichnenden horizontalen Abstandsfaktor. Als Beispiel sind die Längen d,er punktierten Linien zwischen dem Quellenpunkt / und der Station g\=> und dem Quellenpunkt L und der Station g\ 1 zu vergleichen.

Praktisch wird beim »roll-along«-Verfahren in der Darstellung der Fi g. 6 von rechts nach links vorgegangen. Anfänglich sind die Geophone an den Stationen g\ bis £24 mit der Aufzeichnungseinrichtung verbunden. Die an diesen Stationen empfangene Energie wird aufgezeichnet, wenn eine seismische Quelle am Schußpunkt G ausgelöst wird. Eine zweite Aufzeichnung wird mit den Geophonen an den Stationen g₃ bis g2& hergestellt, die mit der Aufzeichnungseinrichtung verbunden sind, wobei die seismische Quelle am Quellenpunkt H liegt, der mehr als der Quellenpunkt G aus der Meßlinie ausgerückt ist. Auf diese Weise werden örtliche Spuren aufgezeichnet, die zumindest nach Quergruppen von Mittelpunkten zusammengefaßt werden können, welche rechtwinklig zur Meßlinie aufgereiht sind. Wo die geometrische Anordnung der Quellenpunkte und Geophonstationen der F i g. 6 entspricht, ist der Abstand benachbarter Mittelpunkte in Quer- und in Meßlinien-Richtung gleich.

Die mit den Quellenpunkt-Geophon-Anordnungen der F i g. 5 und 6 erzeugten Spuren werden statisch und dynamisch korrigiert und können danach neu angeordnet werden, um die Spuren zusammenzufassen, welche den Gruppen von Mittelpunkten zugeordnet sind, die senkrecht zur Meßlinie aufgereiht liegen. In den F i g. 5 und 6 entspricht das Schema für die Neuzusammenfassung der Spuren den eingezeichneten typischen Gruppen von Mittelpunkten auf Querlinien CL₂* bzw. CL₂\. Sodann werden die neu angeordneten Spuren mit Strahlauslenkung behandelt.

Die Tabelle I ist eine Darstellung des horizontalen Abstandszuwachsfaktors, D max -D min, als Funktion des Mittelpunktsortes für die Geophon-Quellenpunkt-Anordnungen der F i g. 5 und 6. Die Zuordnung ergibt sich aus den Überschriften der Spalten.

Tabelle I	Abstands- zuwachs- faktor in m (Dmax-Dmin) Fig. 5	Abstands- zuwachs- faktor in m (Omax-Omin) Fig. 6
Querlinie der Mittelpunkte	1130	945
21	975	915
22	975	945
23	1130	1095
24	1130	1095
25	1095	915
26	1130	855
27

	19 65 221	Abstands- zuwachs- faktor in m (ßmax-ßmin) Fig. 6
Fortsetzung		1005
Querlinie der Mittelpunkte	Abstands- zuwachs- faktor in m (Omax-ßmin) Fig. 5	1005
28	1220	915
29	1280	855
30	1130	945
31	975	945
32	975	915
33	975	915
34	825	1095
35	825	1095
36	945	915
37	945	955
38	945	975
39	1130	975
40	1280	915
41	1220	855
42	1130	945
43	1095
44	1130

Es ist festgestellt worden, daß der horizontale Abstandszuwachsfaktor aller Quellen-Geophon-Paare der F i g. 5, D max - D min, zwischen einem Höchstwert von 1280 m bei CL₂? und CL_W und einem Kleinstwert von 825 m bei CL^ und CL35 schwankt. Für F i g. 5 liegt

die Schwankung dieses Faktors zwischen einem Maximum von etwa 1095 m bei CL₂₄, CL₂% CL*, und CL₃₇ und einem Kleinstwert von 855 m bei CL₂T, CL_}i> CZ.39 und CL43.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Reflexionsseismisches Aufschlußverfahren zur Erkundung des Verlaufes 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 Aufnahmegeraden 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, statisch und dynamisch korrigiert und die jeder Quergeraden zugeordneten Spuren zu einer auf den Schnittpunkt der Quergeraden mit der Aufnahmegeraden bezogenen Strahllenkung um erste Zeitdifferenzen gegeneinander verschoben werden, die jeweils den räumlichen Abständen der Mittelpunkte auf diesen Quergeraden proportional sind, und zur Änderung des Queremergenzwinkels mit weiteren Zeitdifferenzen weitere auf denselben Schnittpunkt bezogene Summenspuren erzeugt werden, nach Patent 19 03 981, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerade bzw. die Geraden der Quellenanordnung schräg zu der Geraden bzw. den Geraden der Detektoraufstellung liegt bzw. liegen und für jede Quergerade mindestens zwei solche Spuren verwendet werden, die sich in ihrem Quelle-Detektor-Abstand beträchtlich unterscheiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied im Quelle-Detektor-Abstand in einem Bereich von 300 — 3000 m bei einer Länge der Quergeraden der Mittelpunkte von weniger als 915 m gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterschied von 900 bis 2400 m gewählt wird.