DE2042809C3 - Reflexions-seismische Feldanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflexions-seismische Feldanordnung zur Mehrfachüberdeckung mit Sendern und Empfängern für seismische Signale, die jeweils längs zueinander paralleler Geraden im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die zueinander parallelen Sendergeraden, längs welchen die Sender angeordnet sind, ein Senderfeld und die senkrecht zu den Sendergeraden und parallel zueinander verlaufenden Empfängergeraden, längs welchen die Empfänger angeordnet sind, ein Empfängerfeld definieren.

Eine derartige Feldanordnung ist aus der US-PS 31 999 bekannt, wo sich jedoch das Senderfeld und das Empfängerfeld teilweise überlappen. Bei der bekannten Feldanordnung zur Mehrfachüberdeckung, die in begrenztem Umfang eine dreidimensionale seismische Erfassung von Untergrundstrukturen ermöglicht, ergibt sich der Nachteil, daß letztlich nicht die notwendige Redundanz der Information und der für wirklich exakte Meßergebnisse zu fordernde Störabstand gewährleistet sind, was sich insbesondere bei der Erforschung komplexer unterirdischer Strukturen störend bemerkbar macht Beim Arbeiten mit der bekannten Feldanordnung ergeben sich ferner Probleme, wenn die Zahl der Mehrfachüberdeckungen ansteigt, und es ist auch ungünstig, daß seismische Signale, die unter einem relativ großen Winkel reflektiert werden, nicht im gewünschten Umfang erfaßt werden können.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte

ίο Feldanordnung anzugeben, bei der die von den Empfängern aufgenommenen seismischen Signale die Gewinnung genauerer Meßergebnisse ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einer Feldanordnung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Senderfeld ohne Überlappung gegenüber dem Empfängerfeld versetzt ist

Beim Arbeiten mit der Feldanordnung gemäß der Erfindung ergibt sich der entscheidende Vorteil, daß eine dreidimensionale Erfassung auf der Basis der Mehrfachüberdeckung erfolgen kann, wobei gleichzeitig durch eine einfache Verarbeitung der seismischen Signale jeweils einer Spur aus verschiedenen Richtungen stammendes seismisches Rauschen beträchtlich abschwächbar ist. Außerdem wird die Wahrscheinlichkeit dafür verringert, daß seismische Signale, die zufällig zusammenfallen, fälschlicherweise als Nutzreflexion ausgewertet werden. Außer der Erhöhung des Verhältnisses von Nutzsignal zu Rauschen wird dabei auch die Möglichkeit der Abschätzung statischer Korrekturen verbessert. Besonders vorteilhaft ist die Feldanordnung gemäß der Erfindung ferner bei einer Kreuz- und Diagonal-Neigungskontrolle für die seismischen »Einsätze« bzw. bei der Bestimmung von Geschwindigkeitsverteilungen.

Schließlich ermöglicht die Feldanordnung bei geringem Kostenaufwand die Gewinnung detaillierter seismischer Informationen bei der Erforschung komplexer geologischer Strukturen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Reflexions-seismischen Feldanordnung;

Fig.2 und Fig.3 perspektivische schematische Darstellungen zur Erläuterung der Signalwege bei der Feldanordnung gemäß Fig. 1;
F i g. 4 eine schematische Darstellung des Empfängerfeldes der Feldanordnung gemäß F i g. 1 mit einer Datentabelle für die erzielte Mehrfachüberdeckung und F i g. 5 eine zweite Ausführungsform einer Feldanordnung zur Mehrfachüberdeckung.
Im einzelnen zeigt F i g. 1 eine Feldanordnung mit einem Empfängerfeld 10 und einem Senderfeld 26. Die durch Kreise angedeuteten Empfänger 12a bis 12*; 14a bis 14x;... 22a bis 22* liegen auf zueinander parallelen und im gleichen Abstand voneinander angeordneten Geraden, die nachstehend als Empfängergeraden bezeichnet werden, wobei das Ausführungsbeispiel auf jeder Empfängergeraden 24 Empfänger oder Geophone zeigt, beispielsweise die Empfänger 12a bis 12*. Insgesamt sind beim Ausführungsbeispiel sechs Empfängergeraden vorgesehen, deren Empfänger jeweils über ein übliches seismisches Kabel miteinander verbunden sind und Empfängergruppen bilden, während ι' Ausgänge aller sechs seismischen Kabel an ein übliches Magnetbandgerät 24 angeschlossen sind.

Bei den Empfängern der Feldanordnung gemäß F i g. 1 kann es sich um die verschiedensten bekannten Geophone handeln, wobei jeder Empfänger durch ein einziges Geophon oder durch eine Gruppe von in vorgegebener Weise angeordneten Geophonen gebildet werden kann.

Auch die Sender 28a bis 28/; 30a bis 30/... sind auf zueinander parallelen Geraden, nachfolgend Sendergeraden genannt, angeordnet, die ein Senderfeld 26 definieren, welches gegenüber der Längsachse des Empfängerfeldes 10 versetzt ist, wobei die Sendergeraden senkrecht zu den Empfängergeraden verlaufen.

Beim Ausführungsbeispiel fluchten die Enden der Sendergeraden, auf denen die Sender 28a, 30a, 32a und 34a liegen, mit der Empfängergerade, auf der die Empfänger 22a bis 22* liegen. Weiterhin ist der Abstand zwischen den Sendern auf einer Senderlinie, beispielsweise zwischen den Sendern 28a und 28b zumindest ungefähr gleich dem Abstand zwischen den Empfängergeraden, beispielsweise den Empfängergeraden mit den Empfängern 20a bis 2Ox und 22a bis 22*. Bei der Feldanordnung ist also auch Gleichheit der Abstände zwischen einander zugeordneten Sendern und Empfängern, also beispielsweise der Sender 28a und 286 und der zugeordneten Empfänger 20a bis 2Ox; 22a bis 22x gegeben. Andererseits ist es nicht erforderlich, daß die Zahl der Sender auf jeder Sendergerade gleich der Zahl der Empfängergeraden ist Außerdem können beliebige bekannte und im Einzelfall geeignete Sender verwendet werden, wie z. B. Dynamit-Sprengsätze, Vibrationsgeräte, die auf Lastwagen montiert werden können, Gasexplosionsgeräte oder Geräte mit schweren Gewichten, die man auf die Erdoberfläche fallen läßt Weiterhin kann jeder Sender wieder durch einen einzigen Sender oder durch ein Muster von mehreren Sendern gebildet werden.

Beim Arbeiten mit der betrachteten Feldanordnung werden alle Sender einer Senderlinie, beispielsweise die Sender 28a bis 28/ nacheinander erregt, wobei die dadurch erzeugten seismischen Signale von jedem Empfänger des Empfängerfeldes 10 aufgenommen und die entsprechenden elektrischen Ausgangssignale in üblicher Weise auf dem als Mehrspurgerät ausgebildeten Magnetbandgerät 24 aufgezeichnet werden (es besteht auch die Möglichkeit, mehrere parallel geschaltete Aufzeichnungsgeräte einzusetzen). Anschließend werden dann die Sender 30a bis 30/ erregt usw. bis in mehreren aufeinander folgenden Schritten ein kontinuierlicher unterirdischer Bereich erfaßt ist. Aus Fig.2 wird deutlich, daß die nacheinander von jeweils einer Sendergerade ausgehenden seismischen Störungen die dreidimensionale Erfassung eines unterirdischen Bereiches 42 durch Mehrfachüberdeckung ermöglichen.

Betrachtet man beispielsweise den in F i g. I schematisch angedeuteten unterirdischen Punkt 40, der nachfolgend als Reflexionsstelle bezeichnet wird, so werden dort seismische Wellen aller Sender 28a bis 28/; 30a bis 30/; 32a bis 32/ und 34a bis 34/ reflektiert. Beispielsweise werden die vom Sender 34a erzeugten seismischen Wellen an der Reflexionsstellc 40 reflektiert und vom Empfänger 22a aufgenommen, wie dies durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist In gleicher Weise werden vom Sender 32a ausgehende seismische Wellen an der Reflexionsstelle 40 reflektiert und vom Empfänger 22b empfangen. Die von der Reflexionsstelle 40 reflektierten seismischen Wellen sorgen also für eine Mehrfachüberdeckung in einer vertikalen, parallel zu den Empfängergeraden verlaufenden Ebene. Außerdem werden vom Sender 346 stammende seismische Wellen von der Reflexionsstelle 40 reflektiert und vom Empfänger 20a aufgenommen, während vom Sender 34/ stammende seismische Weilen gemäß der eingezeichneten gestrichelten Linie zur Reflexionsstelle 40 gelangen und von dort zum Empfänger 12a reflektiert werden. Bei der betrachteten Feldanordnung wird also auch in einer vertikalen, senkrecht zu den Empfängergeraden verlaufenden Ebene eine Mehrfachüberdeckung erreicht, so daß letztlich eine redundante dreidimensionale Erfassung der Lage der ReflexionsEtelle 40 ermöglicht wird.

Fig.3 zeigt den Schallwellenverlauf für sechs, schrittweise aufeinander folgende seismische Störungen, wobei die durch ausgezogene Linien angedeuteten Schallwellenwege an der Reflexionsstelle 40 konvergieren, wo eine Reflexion stattfindet und von wo die Sdtttllwellenwege zu den entsprechenden Empfängern des Empfängerfeldes 10 führen. Im einzelnen liegen die von den Sendern 28a und 34a ausgehenden Schallwegenwege in einer vertikalen zu den Empfängergeraden parallelen Ebene, während die von den Sendern 34a und 34/ausgehenden Schallwellenwege in einer vertikalen zu den Empfängergeraden senkrechten Ebene liegen. In der Praxis werden die Empfänger des Empfängerfeldes 10 schrittweise längs parallelen Querlinien verschoben, was der sog. »Roll-along-Technik« entspricht, wobei für die versetzte Stellung zusätzliche Sendergeraden des SenderfeldeE definiert sind, welches dem Empfängerfeld folgt.

F i g. 4 dient ebenfalls der Erläuterung der beim Arbeiten mit der Feldanordnung erreichbaren Mehrfachüberdeckung, wobei wieder das Empfängerfeld 10 gemäß F i g. 1 mit sechs parallelen Empfängergeraden mit jeweils 24 Empfängern dargestellt ist. Wenn bei einer derartigen Feldanordm ng in der oben beschriebenen Weise an den Sendern des Senderfeldes 26 seismische Störungen ausgelost werden, dann ergeben sich, wie in F i g. 4 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, elf Linien, auf denen sich eine dreidimensionale Mehrfachüberdeckung ergibt. Nimmt man an, daß die Sendergeraden in Nord-Süd-Richtung N-S verlaufen, während die Empfängergeraden in Ost-West-Richtung E-W verlaufen, so liefert die Feldanordnung elf Linien mit Sechsfach-Überdeckung in Ost-West-Richtung, während in Nord-Süd-Richtung eine unterschiedliche Mehrfachüberdeckung erreicht wird, wobei eine Sechsfach-Überdeckung längs der Mittellinie vorliegt, die parallel zur Empfängergerade mit den Empfängern 22a bis 22,y verläuft.

Nach der Aufzeichnung der gewünschten Anzahl seismischer Spuren bzw. Daten mit Hilfe des Magnetgerätes 24 kann nunmehr in üblicher Weise eine Verarbeitung der gewonnenen Daten erfolgen, insbesondere mittels geeigneter programmierter Digitalrechner.

Fig. 5 der Zeichnung zeigt eine abgewandelte Feldanordnung, bei der die Sender für die seismischen Signale zwischen zwei Gruppen oder Mustern von Empfängern liegen. Im einzelnen bilden mehrere zueinander parallele Sendergeraden ein Senderfeld 50, dessen einzelne Sender wieder durch Kreuzchen angedeutet sind. Beim Ausführungsbeispiel sind fünf Sendergeraden mit jeweils sechs Sendern vorgesehen. Weiterhin sind zwei Empfängerfelder 52 und 54 vorgesehen, die parallele Sendergeraden aufweisen, welche senkrecht zu den Sendergeraden des Senderfeldes 50 verlaufen. Die Zahl der Sender auf jeder Senderlinie ist dabei gleich der Zahl der Empfängerge-

raden jedes der beiden Empfängerfelder 52 bzw. 54. Beim Arbeiten mit der Feldanordnung gemäß F i g. 5 erzeugt jeder Sender auf einer bestimmten Sendergeraden nacheinander seismische Wellen, die von den Empfängern der Empfängerfelder 52 und 54 empfangen werden. Danach werden die Sender der nächsten Sendergerade r acheinander erregt und erzeugen weitere seismische Störungen, die ebenfalls in der zuvor beschriebenen Weise empfangen und aufgezeichnet werden. Auch dabei wird wieder eine dreidimensionale Mehrfachüberdeckung erreicht, wie dies durch die gestrichelt eingezeichneten Schallwellenwege für die unterirdischen Reflexionsstellen 58 und 60 angedeutet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Reflexions-seismische Feldanordnung zur Mehrfachüberdeckung mit Sendern und Empfängern für seismische Signale, die jeweils längs zueinander paralleler Geraden im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die zueinander parallelen Sendergeraden, längs welchen die Sender angeordnet sind, ein Senderfeld und die senkrecht zu den Sendergeraden und parallel zueinander verlaufenden Empfängergeraden, längs welchen die Empfänger angeordnet sind, ein Empfängerfeld definieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderfeld (26) ohne Überlappung gegenüber dem Empfängerfeld (10) versetzt ist

2. Feidanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderfeld (26) und das Empfängerfeld (10) derart relativ zueinander angeordnet sind, daß das eine Feld (26) am Ende des anderen Feldes (10) und zur Längsachse desselben versetzt ist.

3. Feldanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderfeld (26) und das Empfängerfeld (10) derart angeordnet sind, daß die Enden der Geraden des einen Feldes auf einer Geraden liegen, die parallel zu den Geraden des anderen Feldes verläuft und mit einer äußeren Geraden dieses Feldes fluchtet.

4. Feldanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Sender (28a bis 28/· 30a bis 30/ ...) auf einer Sendergeraden gleich den Abständen der Empfängergeraden mit den Empfängern (12a bis 12*; 14a bis 15*— ) sind.

5. Feldanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderfeld (50) gegenüber dem Empfängerfeld (52) in Richtung der Längsachse desselben versetzt ist und daß bezüglich des Senderfeldes (50) spiegelsymmetrisch zu dem Empfängerfeld (52) ein weiteres Empfängerfeld (54) derart angeordnet ist, daß sich das Senderfeld (50) in der Mitte zwischen zwei Empfängerfeldern (52, 54) befindet.