DE2828554A1

DE2828554A1 - Seismisches untersuchungsverfahren

Info

Publication number: DE2828554A1
Application number: DE19782828554
Authority: DE
Inventors: Pierre Gros; Jean Millouet; Philippe Staron
Original assignee: Societe National Elf Aquitaine
Current assignee: Societe National Elf Aquitaine
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-01-18
Also published as: ES470633A1; GB2000592A; IT7825148A0; IT1096868B; AU521214B2; BR7804140A; FR2396316A1; FR2396316B1; NL7807033A; CA1190311A; OA05995A; GB2000592B; AU3731678A; US4293935A

Description

SOCIETE NATIONALE ELF AQUITAINE (PRODUCTION) F-92 Courbevoie /Frankreich

Seismisches Untersuchungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein seismisches Untersuchungsverfahren-, und insbesondere ein Untersuchungsverfahren, bei dem in das zu uii tersuehende Gobi et akustische Wellenzüge von langer Dauer und mit einer /wischen zwei Grenzfrequenzen kontinuierlich veränderbaren I requon/ geschickt worden, das ausgesandte Signal nach Reflexion an verschiedenen Reflektoren im zu untersuchenden Gebiet mit Hilfe von mindestens einem Empfänger empfangen wird und die empfangenen und aufgezeichneten Signale verarbeitet werden.

Das komplexe Amplitudenspektrum dos ausgesandten Signals ist niemals rechtwinklig, wie man es vermuten könnte, sondern im G Kjenteil ungleichmäßig,, was insbesondere in der Tatsache begründet ist, daß die Grenz- bzw. Randfrequenzen beschnitten sind. Der Ausdruck komplex ist im mathematischen Sinne zu verstehen, d. h., daß er reelle und/oder imaginäre Teile umfassen kann. Das zuvor angesprochene Phänomen ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß das ausgesandte Signal zeitlich begrenzt ist und folglich eine endliche Zahl von Bögen enthält.

809883/0860

Das ausgesancJte Signal wird in dem zu untersuchenden Gebiet mittels der Ref 1 ek to ren, die; die «ich in dicünm Gebiet ausbreitenden Wellen brechen, auf η ich gefaltet (se convolue). Das empfariqene Signal, dan dem uusgosandton Signal entspricht, £;etzt sich dann aus einer Summe von unterschiedlichen Signalen zusammen, die mit dom Rof1 exionskoeFFizienten der Reflektoren qewiehtet sind, wobei das empfangene Signal um die doppelte Laufzeit zwischen den Reflektoren verschoben ist.

Die Verarbe i tung der empfaripnen Signale besteht darin, daß jedes empfangene Signal oder Aufzeichnung mit dem Signal in Korrelation gesetzt wird, von dem e:; abstammt. Dieser Vorgang führt zu einem Lrgebnis, der der Faltung des seismischen ImpulsFilms durch die Autokorrelationsfunktion des ausgesandton Signals entspricht.

Um die sehr nahe bei einander 1 i egeridcn Reflektoren leichter unterscheiden zu können, was ja der angestrebte Zweck bei einer seismischen Untersuehung mit hoher Auflösung ist, muß die Funktion der Autokorrelation des ausgesandten Signals eine möglichst schmale zentrale Spitze aufweisen.

Damit das Bild eines Reflektors möglichst präzise ist, darf es außerdem nicht von anderen Reflektoren beeinflußt sein, selbst wenn diese weiter entfernt liegen. Folglich sollte Autokorrelationsfunktion möglichst kleine Korrelationsresiduen aufweisen.

Aufgrund dieser Tatsache ist es unerläßlich, gewisse Vorsichtsmaßnahmen beim Aussenden hinsichtlich der Amplitudenspektren der ausgesandton Signale zu ergreifen. Ein Signal

809883/0860

hoher Auflösung muß oin ausgeprägteres Amp J i tudenspek trum als ein Signal mittlerer Auflösung haben, und ein Signal mit geringem Korrelationsrauschen iiiiif! ein Amp 1itudonspektrum aufweisen, das "glatter" b/w. tj 1 ο i chniüH i ge r ist als da;; Arnplitudenspektrum eines Signals mit starkem Kurre1ationsrauschen.

Beim Vibrationsvorfahron ist es möglich, auf die I urin du υ ausgesandten F requenzspekt rums heim Sonden oder nach dem Empfang beim Korrelationsvorganq odor durch nine völlig andersartige Operation ei n/uw i rkon. VJeiin nacli dem FnipFung auf die form des auscjcüaiidtiMi I inquen/ spek t rur:is oi ntjowi rkt u/ird, muß jedoch das Si gnal-Hriii'U'hwerliii 11 ni » hinreichend gut sein, damit nicht das Rauschen zu stark verstärkt wird, u/enn die Amplituden gewisser frequenter) des empfangenen Signals verstärkt werden.

Gemäß einen verbesserten Verfahren wird das ausgesandte Frequenzspektrum in Γrequenz-bänder unterteilt, wobei diese Frequenzbänder nacheinander oder gleichzeitig ausgesendet und die entsprechenden empfangenen Signale dann in der oben beschriebenen Weise verarbeitet werden. Jedoch weist dieses Verfahren noch zahlreiche Nachteile auf. In Wirklichkeit haben nämlich die Amplitudenspektren der ausgesendeten Signale nicht die Form von vollständig aneinander angrenzenden Rechtecken, sondern weisen bei genauerer Betrachtung vielmehr beträchtliche Abstände hinsichtlich der Rechteckform auf, wobei die Summe der Ampl i t udenspek tieri der Signale, die zu den verschiedenen Bändern gehören, nicht gleich dem Amplitudenspektrum des gesamten ausgesandten Frequenzspektrums ist.

Wenn die Autokorrelationen dieser tJrundsignal e entsprechend (Jen Frequenzbänder ausgeführt wird, kann man darüber hinaus feststellen, daß sich die Summe der Autokorrelationen stark von

809883/0860

der Autokorrelation des ursprünglichen Signals unterscheidet. Insbesondere weist die Korrelationssumme ein beträchtliches Korrelationsresiduum auf, u/as davon herrührt, daß die Amplitudenspektren der Grundsignale sich miteinander vermischen.

Wenn in herkömmlicher Weise die Korrelation von jeder aufgezeichneten Spur oder von jedem empfangenen Signal mit dem ausgesandten Signal und dann der Summation der Spuren entsprechend den verschiedenen vorbeilaufenden Frequenzbändern durchgeführt wird, erhält man daher einen Film, der dem Impulsfilm entspricht, dor mit LeIs einer ein beträchtliches Korrelationsresiduum aufweisenden Autokorrelation gefaltet ist, wobei sich ergibt, daß gewisse schwache Horizonte oder Reflektoren durch das Rauschen oder die Korrelationsresiduen, die von den stärkeren, in einigem Abstand liegenden Horizonten stammen, gestört oder gar zerstört werden.

Schließlich weiß man, daß verschiedene Phänomene dafür verantwortlich sind, daß die Signalein mehr oder weniger starkem unterschiedlichen Maße in Abhängigkeit von ihrer Frequenz beim Aussenden, auf ihrem Weg durch das zu untersuchende Gebiet und beim Empfang geschwächt werden. Daher ist bei Verwendung eines Vibrators, der in der Lage ist, mehrere Frequenzen zu erzeugen, die Kopplung des Vibrators an die Oberflächenschicht des zu untersuchenden Gebiets, oder mit anderen Worten der Einfluß dieser Oberflächenschicht, auf der der Vibrator aufliegt, auf die ausgesandten Frequenzen derart, daß der auf eine niedrige Frequenz, z. B. 6 Hz, eingestellte Vibrator nur in geringem Umfang 6 Hz abgibt, dafür aber vor allem harmonische dieser Frequenz, z. B. 12 oder 18 Hz bringt. Daraus folgt, daß

809883/0660

diese Kopplung die Energie diener Signale mit niedriger Frequenz begrenzt, wobei die entsprechenden empfangenen Signale dann mit einem FeIrIer behaftet sein können und möglicherweise derart interpretiert werden können, als ob sie von einer Emission von einer der harmonischen niedriger Frequenz erzeugt worden sind. Darüber hinaus verursacht das zu untersuchende Gebiet eine selektive Schwächung der hohen Frequenzen, die entweder duitii Absortiori an unelastischem Gestein oder durch die Filterwirkung von dünnen übereinanderliegenden geologischen Schichten herrührt. Was nun das Aussenden der niedrigen und hohen Frequenzen sowie den Empfang der reflektierten Wellen anbelangt, so ist es mit dem bekannten Korrelationsverfahren nicht möglich, die Auswirkungen zu erfassen, die die Kopplung oder die selektive Schwächung auf die hohen Frequenzen hat.

Bei dem seismischen Verfahren werden unter hohen Frequenzen im allgemeinen Frequenzen von über 75 Hz verstanden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile auszuschalten und ein neues seismisches Untersuchungsverfahren vorzuschlagen, bei dem alle gewünschten Frequenzen mit dem größtmöglichen Signal-Rauschverhältnis empfangen werden.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß in das zu untersuchende Gebiet mit Hilfe von mindestens einem Sender akustische Vibrationssignale von langer Dauer an mindestens einer Sendestelle ausgesandt werden, wobei die Frequenzen der ausgesandten Signale in Bänder aufgeteilt sind, die in dem gewünschten Frequenzspektrum liegen, dass mit Hilfe von mindestens einem Fmpfänger die an verschiedenen Reflektoren in dem zu untersuchenden Gebieten reflektierten Wellen empfangen werden und daß die empfangenen

809883/0860

-1C-

Signale zur Bestimmung der erfaßten Reflektoren v/erarbeitet werden, wobei erfindungsgcrnäQ das komplexe Spektrum des dem ausgesandten Signal entsprechenden empfangenen Signals für jedes Frequenzband gebildet wird, sowie das komplexe Spektrum eines Bezugssignals zu dem ausgesandten Signal für jedes Frequenzband»und das komplexe Spektrum des empfangenen Signals durch das komplexe Spektrum des Bezugssignals zu dem empfangenen Signal geteilt und mindestens ein äußerer Abschnitt des fraglichen Bandes von dem sich aus der Teilung ergebenden komplexen Grundspektrum eliminiert wird.

Dadurch kann die Form des komplexen Spektrums der empfangenen Signale derart modifziert werden, daß sie sich soweit wie möglich der gewünschten idealen Form annähert.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, anhand der beiliegenden Zeichnung erfolgenden Beschreibung einer konkreten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung stellen dar :

Figur 1 Im logarithmischen Maßstab Diagramme der scheinbaren Geschwindigkeit des eingestellten Rauschsignals und der kleinsten scheinbaren Geschwindigkeit der reflektierten Wellen,

Figur 2 Ein Diagramm der Energieniveaus der Frequenzbänder und -abschnitte sowie ihre Verteilung,

Figur 3 Ein Sthema zur Veranschaulichung der Verarbeitungsschritte in dem Spektralbereich,

809883/0860

Figur 4 Die Aufzeichnung eines seismischen Films entsprechend einem einzigen Reflektor und

Figur 5 Die Aufzeichnung eines seismischen Films, die durch das Interkorrelationsverfahren erhalten wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren \i/ird die scheinbare Geschwindigkeit V des Rauschsignals in dem zu untersuchenden

Gebiet direkt in bekannter Weise oder mit Hilfe der Ergebnisse von vorausgegangenen Studien bestimmt. Gleichzeitig wird die kleisnte scheinbare Geschwindigkeit U in der

S im zu untersuchenden Gebiet reflektierten Wellen bestimmt, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen den Schwerpunkten des Emissionssystems und des Empfangssystems. Wird die Auftragung im logarithmischen Maßstab vorgenommen, so erhält man die Geraden 1 und 2 der Figur 1, wobei der oberhalb und links von der Geraden 1 liegende Abschnitt den Bereich wiedergibt, in dem die eingestellten Rauschsignale auftreten können, während der unterhalb der Geraden 2 liegende Abschnitt den Bereich wiedergibt, in dem sich das empfangene Signal vollständig befindet.

Auf diese Weise stellt man für ein zu untersuchendes Gebiet υ = 1000 m/s und V = 3000 m/s fest. B S

Je nach der Leistungsfähigkeit des Vibrators, dem vorhergehenden Kenntnisstand über das zu untersuchende Gebiet, in dem insbesondere V und V verwirklicht werden können,

BS
und der Tiefe, die man erreichen möchte, werden dann die

Grenzfrequenzen F und F . die man erhalten möchte, ^M . max min,

bestimmt. Zum Beispiel beträgt F . = 6 Hz und F _ 127 Hz.

Ill X Π 111 α X —

809883/0860

Dann wird dieses Frequenzspektrum 6-127 Hz in eine gewisse Anzahl von Bändern unterteilt, die gleich oder ungefähr gleich N = / max \ -— ist, wobei C ein Koeffizient größer

F .
min

als 1 ist, zum Deipsiel 2 ist. Geht man von den oben angegeben numerischen Daten aus, so findet man, daß N an 3 angrenzt. In jedem Falle muß dann die Anzahl der Bänder mindestens gleich der Zahl sein, die unmittelbar unterhalb der nach obiger Formel berechneten Zahl N liegt, wobei die Anzahl der Bänder zwischen diesem unteren Grenzwert und einem oberen Wert schwanken kann, der den berechneten Wert N erheblich übersteigt.

Ferner wird jedes Frequenzband innerhalb des gewünschten Frequenzspektrums derart ausgewählt, daß das Verhältnis seiner oberen Frequenz zu seiner unteren Frequenz gleich oder angenähert V /CV ist. In dem oben angegebenen

5 D

Beispiel, bei dem V tt 3 ist die minimale Frequenz F ^v ' c min

c7v

des gewünschten Spektrums gleich der unteren Frequenz f

i des ersten Bandes, z. B. 6 Hz. Daraus folgt, daß die obere Frequenz f von diesem ersten Band höchstens gleich _ς

cTv ^{x 6 Hz}

sein darf, nämlich etwa 18 Hz, vorzugsweise 17 Hz. Nach und nach ergibt sich dann für das zweite Frequenzband 17-50 Hz und für das dritte Frequenzband 50-127 Hz, wobei der letztere Frequenzwert gleich der maximalen Frequenz F des gewünschten Spektrums ist.

Jedes dieser Frequenzbänder wird mit Hilfe eines oder mehrerer Sender bzw. Emissionsquellen und mit Hilfe eines oder mehrerer Empfänger ausgesendet und aufgezeichnet. Die Anordnung der Sender und der Empfänger nahe der freien

809883/0860

ORIGINAL INSPECTED

Oberfläche des zu untersuchenden Gebietes ist dabei derart getroffen, daß die gegenseitige Position der Sendestellen und die gegenseitige Position der Fmpfangsstellen im Hinblick auf jedes Frequenzband derart gewählt ist, daß die sich aus dieser Positionierung ergebende Grenzwellenzahl gleich dem Verhältnis der unteren Frequenz des fraglichen Bandes zur scheinbaren Geschwindigkeit des

Rauschsignals \l ist.
B

Die zur Anwendung gelangenden Welienzahlfilter sind in Figur 3 durch die horizontalen Geraden 3, 4 und 5 dargestellt, die durch die logarithmischen Ordinaten K,, K„

und K-, laufen. Diese Filter lassen alles durch, was sich

unterhalb dieser Gsnden befindet, und dämpfen alles, was darüber liegt. Da diese Filter keine unendliche Steilheit aufweisen, darf die Dämpfung jedoch nur in einem gewissen Abstand won den entsprechenden Geraden vernachlässigt werden. Für' das Filter K. zum Beispiel ist diese

Dämpfung gegen KJ^ vernachlässigbar. 2

Daher wählt man beim Schneiden der Bänder des gewünschten Frequenzspektrums die Grenzfrequenzen derart, daß in einem gegebenen Frequenzband die Begrenzungsgerade des Signals keinen Punkt aufweist, der höher als die horizontale Gerade 3, 4 oder 5 des für dieses Frequenzband ausgewählten Wellenzahlfilters liegt.

Vorzugsweise weist diese Gerade 2 in jedem in Betracht gezogenen Frequenzband keinen Punkt auf, der höher als die zu der Geraden 3 bzw. 4 bzw. 5 parallel verlaufende und die Ordinate bei K^ , K₂ oder K₃ schneidende Gerade liegt.

T 2~ T

809883/0860

2828IS4

Bei dem gewählten Beispiel ergeben sich in diesem Zuisammenhang die folgenden Werte:

erstes Band

Grenzu/ellenlänge zii/eites Band

Grenzu/ellenlänge drittes Band

f

i

f

i

K

1

f

i

f

1

K

2

L

2

f

i

Γ

1

K

3

= 6

ti/

L

^L3

= 17

Hz

= 6

cyel es/km

= 166

m

= 17

Hz

= 50

Hz

= 17

cycles/km

= 60

m

= 50

Hz

= 127

Hz

= 50

cycles/km

= 20

m

Grenz vi/e He η länge

Um die Aussendung einer hinreichend großen Anzahl won hohen Frequenzen im Hinblick auf die Unabhänqigkeit von der Absortion im zu untersuchenden Gebiet sicherzustellen, verstärkt man erfindungsgemäö die hohen Frequenzen bei der
Aussendung, indem das oder die die hohen Frequenzen enthaltenden Bänder in mehrere Frequenzabschnitte geschnitten u/erden, deren Breite mit zunehmender Frequenz abnimmt
(Figur 2). Auf diese Weise wird die Aussendung hoher Frequenzen in der gewünschten Weise v/erstärkt, wenn die Sendezeiten der Signale in jedem Nicht-geschnittenen Band
gleich den der Signale ist, die diesen Frequenzabschnitten zugeordnet sind.

809883/0360

_ -I C _

In dem zuvor genannten Beispiel ist daa dritte Frequenzband, das die hohen Frequenzen enthält, in fünf Frequenzabschnitte zerlegt, die im folgenden angegeben werden:

(Hz)

	Abschnitt	f_i in Hz	Γ in Hz S	^fs	^fi
lter	Il	50	75		25
2ter	Il	75	95		20
3 te r	Il	95	110		15
4ter	Il	110	120		10
5ter	120	127		7

Aus Figur 2 geht hervor, daß diese Zerlegung in Bezug auf das zweite zentrale, von 17 bis 50 Hz laufende Band, das als Bezugsgrundlage dient, v/eil seine Frequenzen im Hinblick auf die Emission wie auf den Empfang keine größeren Schwierigkeiten bieten, zu einer progressiven Verstärkung der hohen Frequenzen führt, die 14 d B erreicht, sowie zu einer Verstärkung der niedrigen Frequenzen von etwa 10 d B, wobei die letztere Verstärkung die Kopplung zwischen Vibrator und der Oberfläche des zu untersuchenden Gebiets bei niedrigen Frequenzen verbessert.

Die Beschreibung zeigt, daß die Frequenzbänder oder -abschnitte in irgendeiner Ordnung nacheinander innerhalb dem gewünschten Frequenzspektrum ausgesendet werden, wobei die Verteilung der Emissionszeiten in Abhängigkeit von dem erstrebten Ziel entsprechend gewählt wird. Außerdem können die Frequenzbänder oder -abschnitte mit oder ohne Frequenzüberlappung zwischen zwei Bändern oder in nebeneinanderliegender Weise, d. h., daß sie ohne Frequenzabstand aufeinanderfolgen, ausgesendet werden.

809883/0860

Wenn gewisse hohe Frequenzen gedämpft werden sullen, können das oder die Frequenzbänder, die die hohen Frequenzen enthalten, in Frequenzabschnitte zerlegt werden, deren Breite mit zunehmender Frequenz zunimmt.

Wenn gewisse Frequenzen des ausqesandten Frequenzspektrums hervorgehoben oder im Gegenteil gedämpft werden sollen, werden das oder die Frequenzbänder, die diese Frequenzen enthalten, in Frequenzabschnitte zerlegt, deren Breite in Bezug auf die anderen Frequenzbänder oder -absc-hnitte klein oder im Gegenteil groß ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Lrfindung werden die an den Empfängern empfangenen Signale inder folgenden Weise verarbeitet, nachdem zuvor ein Referenzsignal zu den in jedem Frequenzband oder -abschnitt ausgesandten Signalen aufgezeichnet worden ist.

Für jedes Frequenzband oder -abschnitt wird das komplexe Amplituden- und Phasenspektrum von dem Referenzsignal zu dem ausgesandten Signal gebildet oder berechnet. Das komplexe Amplituden- und Phasenspektrum des dem ausgesandten Signal entsprechenden empfangenen Signals wird ebenfalls gebildet bzw. berechnet, worauf das komplexe Spektrum des empfangenen Signals durch das komplexe Spektrum des Bezugssignals zu dem empfangenen Signal geteilt wird, um ein komplexes Grundspektrum zu erhalten, wobei die Teilung in dem Frequenzintervall durchgeführt wird, das in dem betrachteten Frequenzband oder -abschnitt liegt. Die Amplitude des komplexen Grundspektrums wird vorzugsweise in mindestens einem der äußeren Teile des Intervalls auf Null festgelegt.

809883/0860

Dieser Vorgang wird vorzucjswei se in dem Spok tralbereich durch Division ausgeführt, kann aber auch genausogut in dem Zeitbereich durch Entfaltung*realisiert werden. Wie man sieht, entspricht der Divison im Spektralbereich die Entfaltung im Zeitbereich. Der Übergang vom Spektralbereich auf den Zeitbereich und umgekehrt wird mit Hilfe der Fourier-Transformation bewirkt, wie es dem Fachmann allgemein bekannt ist.

Das komplexe Amplituden- und Phasenspektrum des Bezugssignals zu dem ausgesandten Signal wird in dem Spektralbereich und von jedem Frequenzband oder -abschnitt berechnet, worauf ein Spektrum berechnet wird, das gleich dem Kehrwert dieses Spektrums in dem Frequenzintervall des Signals ist/ WO-beidas inverse Spektrum außerhalb dieses Frequenzintervalls gleich Null gemacht wird.

Nach der Aufzeichnung bercchnuL man durch die Γourier-ίrunsformation fortwährend für jedes Frequenzband oder jeden Frequenzabschnitt das dem betrachteten Frequenzband oder -abschnitt zugeordnete komplexe Spektrum der empfangenen Signale. Folglich wird dieses komplexe Spektrum mit dem zuvor berechneten Kehrwert des komplexen Spektrums des ausgesandten Signals multipliziert.

Dieser Vorgang ist schematisch in Figur 3 dargestellt. Dabei wird einerseits das Amplitudenspektrum 6 des empfangenen Signals mit dem Kehrwert 7 des Amplitudenspektrums des ausgesandten Signals multipliziert und andererseits das Phasenspektrum des empfangenen Signals mit dem Phasenspektrurn des Kehrwertes des Spektrums des ausgesandten Signals vereinigt. Derselbe Weg wird im Zeitbereich eingeschlagen, wobei die umgekehrte Fourier-Transformation durchgeführt wird.

*(disconvolution)

809883/0860

Für den theoretischen Fall mit einem einzigen Reflektor ist der Voryang der Multiplikation der Atnpli tudenspektren für ein Frequenzband oder -abschnitt in Figur 3 durch die Klammer 8 veranschaulicht. Die Graphen 6¹ und 7¹ und der Multiplikationsvorgang 8¹ veranschaulichen die Sachlage bei einem anderen Frequenzband oder -abschnitt.

Nachdem die unterschiedlichen Operationen zur Bestimmung der komplexen Grundspektren durchgeführt worden sind, bildet man für alle Frequenzbänder oder -abschnitte die Summe aller auf diese Weise verarbe;i te ten Signale, wodurch sich das qesamte Amplitudenspektrum 9 ergibt, das das Amplitudenspektrum des seismischen Films (Figur 4) des erfaßten Reflektors darstellt.

Durch die erfindungsgemäße Verarbeitung der Signale erhält man also eine Aufzeichnung (Figur 4), die weit weniger Korrelationsrauschen aufweist als die nach dem bekannten Korrelationsverfahren erhaltene Aufzeichnung (Figur 5).

Bei beiden Verarbeitungsverfahren (Zeitbasis oder Spektralbasis) kann es manchmal notwendig sein, eine sogenannte Gewichtung durchzuführen. Erfindungsgemäß wird diese Gewichtung ausgeführt, um die Energieunterschiede zu kompensieren, die man aus Figur 2 entnehmen kann, und um ein Gesamtspektrum zu erhalten, das so kontinuierlich wie möglich ist. Diese Gewichtung kann ebenso gut auch auf die empfangenen Signale angewendet werden. Die Gewichtung, die auf ihr komplexes Spektrum sowie auf die komplexen Grundspektren oder auf die Zeitgrundsignale, die ihnen entsprechen, angewendet wird, wird beispielswe Lsr vor der Summation durch einen Koeffizienten bewirkt, der gleich qroO win die Breite des Frequenzbandes oder -abüchnittes des ausgesandten Signals ist.

809883/0860

Schließlich bleibt zu bemerken, daß das komplexe Gesamtspektrum derart gestaltet werden kann, daß die dem Korrelationsrauschen anlogen Stürsiynalc; eliminiert u/erden.

Nach alledem wird von einer für jedes Frequenzband eigenen Wellenzahlfiltrierung ausgegangen, die durch die relative Anordnung der Sendestellen untereinander sowie der Empfangsstellen untereinander verwirklicht wird. Man kann aber auch auf dem Boden eine Anzahl von Wellenzahlfiltern betreiben, die kleiner ist als die Anzahl der Frequenzbänder. Die anderen notwendigen Grenzvi/ellenzahlen werden durch ein an sich bekanntes Zusammensetzen der Aufzeichnungen erhalten, die an verschiedenen Empfangspunkten durchgeführt werden, wobei von verschiedenen Emissionsstellen ausgegangen wird.

Das beschriebene Verfahren kann im Rahmen der Erfindung ohne weiteres abgewandelt werden. So kann beispielsweise anstelle eines Kehrwertes des komplexen Spektrums des ausgesandten Signals eine derartige Form berechnet werden, daß, wenn einmal die Erzeugungsoperation mit den komplexen Spektren von allen ausgesandten Signalen durchgeführt worden ist, das sich aus der Summation der einzelnen verarbeiteten Spektren ergebende gesamte Amplitudenspektrum zur Unterdrückung des Korrelationsrauschens eine geeignete Form aufweist, z. B. eine dreieckige Form, die Form einer Gaußchen Kurve oder andere Formen, die besser als die rechteckige Form sein können.

809883/0360

Leerseite

Claims

18.802 40/gm

PATENTAJnIWäLTB

Dr. rer. nat. DIETER LGUiS OQOQEE/.

Pipl-Phys. CLAUS Pol· !LAU L O L O O O ¹I

Dipl.-lng. FRANZ LOHRENTZ
N O RN B RR G
KESSLERPLATZ 1

SOCIETE NATIONALE ELF AQUITAINE (PRODUCTION), F-92 Courbevoie / Frankreich

P a t e η t - A η sp r ü c h e

Seismisches Untersuchungsverfahren, bei dem in das zu untersuchende Gebiet mit Hilfe von mindestens einem Sender akustische Ui brationssi tjnal e von langer Dauer an mindestens einer Sendestelle ausgesandt werden, deren Frequenzen in dem gewünschten F reguenzspektrum liegen, ferner die durch verschiedene Reflektoren in dem zu untersuchenden Gebiet reflektierten Wellen mit mindestens einem Empfänger aufgefangen u/erden, die empfangenen Signale zur Bestimmung der erfaßten Reflektoren verarbeitet werden, indem das komplexe Spektrum des de;n ausgesandten Signal entsprechenden empfangenen Signals sowie das komplexe Spektrum von einem Bezugssignal zudem ausgesandten Signal gebildet und das komplexe Spektrum des empfangenen Signals durch das komplexe 5pektrum von dem Bezugssignal zu dem ausgesandten Signal dividiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Freguenzspektrum in mehrere verschiedene Bänder unterteilt wird, wobei die empfangenen Signale und die Bezugssignale jedem Frequenzband entsprechend verarbeitet werden, und daß bei der Verarbeitung mindestens ein äußerer Abschnitt von jedem der komplexen Spektren für jedes in Betracht gezogene Frequenzband eliminiert wird.

809883/0860

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die komplexen Grundspektren von allen nach der Unterteilung erhaltenen Bändern zur Bildung eines komplexen Gesamtspektrums addiert werden, wobei die inverse Fourier-Transformation auf das komplexe Gesamtspektrum angewandt wird, um den seismischen Film von allen erfaßten Reflektoren zu erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß das komplexe Grunspektrum durch eine inverse Fourier-Transformation in ein zeitliches Grundsiqnal transformiert wird,und daß dann die zeitlichen Grundsignale addiert werden, um den seismischen Film von allen erfaßten Reflektoren zu erhalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß für jedes Frequenzband die empfangenen Signale oder ihr komplexes Spektrum vor der Teilung derart gewichtet vi/erden, daß letztlich ein fortlaufendes Gesamtspektrum erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem die Anordnung des Empfängers in Bezug auf den Sender die Bestimmung der kleinsten scheinbaren Geschvi/indigkeit V der reflektierten Wellen ermöglicht, dadurch gekenn-

S
zeichnet, daß die Anzahl der Frequenzbänder die innerhalb des gewünschten Frequenzspektrums ausgesandt werden können, mindestens gleich der ganzen Zahl ist, die unmittelbar unterhalb des Wertes

max .

^{N =} S

^rmin

liegt, wobei F die obere Frequenz des gewünschten

^ ' max

809883/0860

Spektrums ist, F- die untere Frequenz des gewünschten

Spektrums, C ein Koeffizient größer als 1 und V die

B scheinbare Geschwindigkeit des aufgebauten Rauschsignals in dem zu untersuchenden Medium, und dassfür jedes Frequenzband das aufgebaute Rauschsiqnal durch eine Wellenzahlf ilterung gedämpft wird, deren Grenzqf?l lnnzahl gleich dem Verhältnis der unteren Frequenz des in Betracht gezogenen Bandes zur scheinbaren Geschwindigkeit des

Rauschsignals V ist.
B

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der notwendigen Wellenzahlfilter dadurch erhalten wird, daß die an verschiedenen Empfangsstellen durchgeführten Aufzeichnungen ausgehend von verschiedenen Sendestellen zusammengesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Frequenzband die WeI1enzahlfi1terung allein durch die relative Positionierung der Sendestellen untereinander und der Empfangsstellen untereinander bewirkt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der oberen Frequenz zu der unteren Frequenz eines jeden Frequenzbandes an den Wert V angrenzt.

_S
CV
B

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder, deren untere Frequenz größer als 50 Hz ist, in Frequenzabschnitte unterteilt werden.

809883/0860

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekonn/oi chnot ,

daß in jodein in Abschnitte unterteiltem Band die Breite der aufeinanderfolgenden Abschnitte mit zunehmender Frequenz abnimmt.

11. Verfahren tuch Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem in Abschnitte unterteiltem Band die Breite der aufeinanderfolgenden Abschnitte mit zunehmender Frequenz zunimmt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche b bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die I roqueiizbänder oder -abschnitte nacheinander innerhalb des gewünschten Frequenzspektrums ausgesandt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzbänder oder -abschnitte, ohne sich gegenseitig zu überlappen, innerhlab des gewünschten Frequenzspektrums ausgesandt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbänder oder -abschnitte aneinanderliegen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche b bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendezeiten von jedem Frequenzband oder -abschnitt gleich sind.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis Ib, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Signale, die den in jedem der F requenzabschni tt e ausgesand ten .Signal e:i entsprechen, inder gleichen Weise verarbeitet werden, wie die empfangenen Signale, die den in jedem der übrigen, nicht-geteilten Bänder ausgeuandten Signalen entsprechen.

809883/0860