DE3149959A1

DE3149959A1 - METHOD FOR DETERMINING THE STATIC CORRECTION FROM THE REFLECTION TIME

Info

Publication number: DE3149959A1
Application number: DE19813149959
Authority: DE
Inventors: John William Richardson Tex. Stevens
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1980-12-31
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2090405A

Description

W.28496/81 20/NeW. 28496/81 20 / Ne

Mobil Oil Corporations New York, N.Y. (V.St.A.)Mobil Oil Corporations New York, N.Y. (V.St.A.)

Verfahren zur Bestimmung der statischen Korrektur aus der Refraktions-Wanderungszeit.Method for determining the static correction from the refraction migration time.

Die Erfindung bezieht sich auf die seismische Suche nach Mineralien, beispielsweise Öl und Gas, und sie ist insbesondere auf ein Verfahren gerichtet, um die Zoit au bestimmen, die eine seismische Welle benötigt, um durch die Verwitterungsschicht an der Erdoberfläche hindurchzuwandern .The invention relates to and is a seismic search for minerals such as oil and gas in particular directed to a method to the zoit au determine that a seismic wave needs to travel through the weathering layer on the earth's surface .

Es ist seit vielen Jahren allgemein üblich, seismisehe Verfahren bei der Suche nach Erdöl, Erdgas und anderen Mineralien einzusetzen. Diese Verfahren beruhen auf der Erzeugung akustischer Wellen in der Erdkruste, beispielsweise durch Explosion, durch Schwingung eines schweren massiven Gegenstandes oder durch andere Einrichtungen, und das Feststellen der zurückgekehrten akustischen Welle, welche an einer Zwischenfläche zwischenIt has been common practice for many years to seismic Use procedures in the search for oil, natural gas and other minerals. These procedures are based on the generation of acoustic waves in the earth's crust, for example by explosion, by vibration of a heavy solid object or by other means, and the detection of the returned acoustic Shaft, which at an interface between

unterirdischen Schichten des Gesteins reflektiert worden ist. Die Zeit, die durch verschiedene Wellen benötigt wird, um von der Quelle zur Grenzfläche und zurück zum Detektor zu wandern, wird gemessen und verglichen, und dieser Vergleich kann dann verwendet werden, um eine Darstellung der unterirdischen Grenzflächen zu erhalten.underground layers of the rock have been reflected is. The time it takes for different waves to travel from the source to the interface and back to the Wander detector is measured and compared, and this comparison can then be used to provide a representation the underground interfaces.

Unter denjenigen Problemen, die mit diesen Verfahren in Zusammenhang stehen, ist die Tatsache zu berücksichtigen, daß die einzigen zur Verfügung stehenden Daten die Wanderungszeiten sind, die die akustischen Wellen benötigen. Falls die Wanderungszeiten dieser Wellen richtig bei der Bestimmung der Gestalt und Formation der unterschiedlichen Grenzflächen verwendet werden, müssen Korrekturen für Veränderungen in der Geschwindigkeit beim Durchgang der Welle durch die verschiedenen Schichten vorgenommen werden. Beispielsweise ist ein großer Teil der Landoberfläche mit einer Verwitterungsschicht bedeckt, d.h. es befindet sich dort ein Bereich, in welchem ein relativ großes Volumen von vergleichsweise loser Erde abgesetzt worden ist, die jedoch nicht in ein Fels oder Gestein zusammengedrückt worden ist, so daß demzufolge die akustische Welle durch diese verwitterte Schicht wesentlich langsamer hindurchgeht, als dies bei einem festen Gestein der Fall ist, was unterhalb dieser Schicht liegt. Typischerweise liegt die Geschwindigkeit in einer solchen Schicht bei ungefähr 450 bis 760 m/s, wohingegen die Geschwindigkeit in der darunterliegenden Schicht bei ungefährt 1.525 m/s und noch darüber liegt. Es ist daher bedeutsam, eine Verwitterungskorrektur durchzuführen. ■Among the problems associated with these procedures, one should consider the fact that the only data available is the travel times required by the acoustic waves. If the migration times of these waves are correct Corrections must be made to determine the shape and formation of the different interfaces used made for changes in speed as the wave passes through the different layers will. For example, a large part of the land surface is covered with a layer of weathering, i.e. it there is an area in which a relatively large volume of comparatively loose earth is deposited which, however, has not been compressed into a rock or stone, so that consequently the acoustic Wave passes through this weathered layer much more slowly than is the case with solid rock is what lies below that layer. Typically, the speed in such a shift is around about 450 to 760 m / s, whereas the speed in the layer below is about 1,525 m / s and even higher. It is therefore important to correct the weather perform. ■

Zusätzlich zu der Tatsache, daß die Wellen teilweise an den Zwischenflächen zwischen aufeinanderliegenden unterirdischen Schichten reflektiert werden, wird ein Teil der akustischen Welle von einer Schicht mit niedriger Geschwindigkeit in eine Schicht mit höherer Geschwindigkeit längs der Grenzfläche teilweise gebrochen. Diese Tatsache .istIn addition to the fact that the waves are partially at the interfaces between superposed underground Layers are reflected, part of the acoustic wave is reflected from a layer at low speed partially broken into a layer at higher velocity along the interface. This fact .is

"""- "*·" "^:" 3U9959"""-" * · "" ^: "3U9959

bereits berücksichtigt worden, um den Zeitunterschied festzulegen, der zwischen aufeinanderfolgenden akustischen Wellen liegt , welche durch die Verviitterungssschicht hindurchgehen, um dadurch eine Relativmessung der Verwitterungskorrektur zu erhalten_s die an den Reflektionsdaten vorzunehmen ist. Ein derartiges Verfahren ist bekannt (US-PS 4 101 867)s und bei diesem Verfahren wird die Zeit für eine akustisch^Welle genommen, um von einer Quelle nach unten durch die Verwitterungsschicht hindurchzuge-already been taken into account the time difference to determine which lies between successive acoustic waves that pass through the Verviitterungssschicht, to thereby obtain a relative measurement of weathering _s correction to be made to the reflection data. Such a method is known (US Pat. No. 4,101,867) and in this method the time is taken for an acoustic wave to pass from a source down through the weathering layer.

IQ hens wobei eine Refraktion oder Brechung längs der Zwischenfläche zwischen der Verwitterungsschic-ht und einer ersten darunterliegenden Schicht berücksichtigt wird, und wobei die Welle durch die Verwitterungsschicht zu einem Geophon nach oben zurückläuft, welche³ in einem gegebenen Abstand an der Erdoberfläche angeordnet ist,, um an dieser Stelle eine Messung durchzuführen. Diese Zeit wird mit der Zeit verglichen,, die eine ähnliche akustische Welle benötigt, um einen entsprechenden Weg zwischen einer zweiten Quelle, die in einem Abstand von der ersten Quelle angeordnet ist, zu einem zweiten Geophon zu durchlaufen, welches im gleichen Abstand vom ersten Geophon angeordnet ist, Falls eine große Menge dieser Parallelmessungen der Wellenwege zwischen benachbarten Quellen und benachbarten Geophonen auf diese Art und Weise durchgeführt wird_s können sie nach einer einfachen mathematischen Formel summiert werden, um eine Mittelwertbildung zu ermöglichen, und um auf diese Art und Weise wirkungsvoll Schwankungen im Abstand zwischen den unterirdischen Schichten und den Geophonen zu beseitigen, wobei der Ab- IQ hens wherein a refraction or diffraction along the interface between the weathering layer and a first underlying layer is taken into account, and wherein the wave passes back through the weathering layer at the geophone according to above, which ^{3 are} arranged at a given distance on the earth's surface ,, to take a measurement at this point. This time is compared to the time it takes for a similar acoustic wave to travel a corresponding path between a second source spaced from the first source to a second geophone equidistant from the first geophone is arranged, if a large amount of this parallel measurements is made of the wave paths between adjacent sources and adjacent geophones in this fashion _s they can be summed by a simple mathematical formula, to allow averaging, and in order in this way effectively fluctuations in the distance between the underground layers and the geophones, whereby the ab-

^O stand zwischen den Quellen und den unterirdischen Schichten als einzige Quelle für Schwankungen in der Wanderungszeit verbleibt.^ O stood between the springs and the underground layers remains the only source of fluctuations in migration time.

Obgleich das vorangehend beschriebene Verfahren nicht ohne Einsatzmöglichkeiten ist, so wird doch keine Anzeige der absoluten Geschwindigkeit der Welle in der unterirdi-Although the method described above is not without possible uses, there is still no display the absolute speed of the wave in the underground

sehen Schicht gegeben. Darüber hinaus erfordert das bekannte Verfahren eine große Anzahl von Messungen, die gemittelt werden müssen, um auf diese Art und Weise statistische Schwankungen in den Abständen zwischen Grenzschicht und Detektor zu beseitigen.see shift given. In addition, the familiar requires Process a large number of measurements which have to be averaged in order in this way to determine statistical fluctuations in the distances between boundary layers and eliminate detector.

Gemäß der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren geschaffen worden, um Verwitterungskorrekturen durchzuführen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung basiert auf der Bestimmung des Unterschieds in der Wan-■ derungszeit, die für eine akustische Welle erforderlich ist, um von einem Punkt zum anderen an der Oberfläche der Erde sich auszubreiten, und zwar längs eines im wesentlichen parallelen Wegs an der Zwisc-henflache zwischen der Verwitterungsschicht der Erde und einer darunterliegenden Schicht. Bei der ersten Verfahrensstufe wird der Unterschied in der Wanderungszeit längs eines Paares derartiger Wege unterschiedlicher Länge festgestellt. Diese Wege erstrecken sich zwischen einem Paar fester Punkte an der Erdoberfläche, wobei ein dritter Punkt gleichlinig mit den festen Punkten angeordnet ist. Inder zweiten Stufe des Verfahrens wird der Unterschied in den Wanderungszeiten längs eines Paares derartiger Wege auf einem unterschiedlichem Weg festgestellt, jedoch erstrecken sich die Wege in diesem Falle zwischen den festen Punkten und einer vierten Stelle, welche mit den festen Punkten gleichlinig jedoch an der gegenüberliegenden Seite zum dritten Punkt angeordnet ist. Die gemessenen Unterschiede werden summiert, um ein Ergebnis zu e.rhalten, welches zum Unterschied der Weglänge zwischen den festen Punkten und der Zwischenfläche proportional ist.In accordance with the invention, an improved method has been provided for making weathering corrections. The method according to the present invention is based on determining the difference in the wall the time required for an acoustic wave is to spread from one point to another on the surface of the earth, along essentially one parallel path on the intermediate surface between the weathered layer of the earth and one below Layer. In the first stage of the process, the difference in travel time along a pair of such paths is determined of different lengths noted. These paths extend between a pair of fixed points on the surface of the earth, a third point being aligned with the fixed points. In the second stage of the procedure becomes the difference in migration times along a Pair of such paths found on a different path, but the paths extend in this one Fall between the fixed points and a fourth point, which is in line with the fixed points but at the opposite side to the third point. The measured differences are summed to a To obtain a result which is proportional to the difference in the path length between the fixed points and the intermediate surface is.

Weil die Strahlungswege reversibel sind, können sowohl die seismischen Quellen als auch die Detektoren an den festen Punkten angeordnet werden. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung beschrieben, wobei die QuellenBecause the radiation paths are reversible, both the seismic sources and the detectors can turn on the fixed points. The invention is described below with reference to an embodiment of the Method according to the invention described, the sources

3U99593U9959

sich an den festen Punkten befinden, abgewandelte Anordnungen 5 bei welchen die Detektoren sich an den festen Punkten befinden, sind ebenso gut möglich« Die Resultate können verbessert werden, indem eine Zahl von Quellen oder Detektoren an den dritten und vierten Punkten angeordnet wird und die Werte der Wanderungszeitdifferenzen über die Wege zu den Detektoren bzw. Quellen gendttelt werden. Falls demzufolge die Quellen sich an den festen Punkten befinden, werden die Weg-Zeit-Messungen für die Wege zwischen einem Paar Quellen und einem einzelnen Detektor genommen, und der Unterschied wird aufgezeichnet. Ein zweiter Satz Messungen wird über einen Weg genommen, welcher von den gleichen Quellen zu einem zweiten Detektionspunkt ge-■ nommen wird, und das gleiche wird für einen dritten Punkt usw. getan. Durch das Mitteln der Werte der Unterschiede werden irgendwelche Störungen gedämpft, wobei ein Wert verbleibt, der gleich dem Unterschied in der Wanderungszeit von der unterhalb der Verwitterungsschicht liegenden Schicht zu jeder der Quellen zuzüglich derjenigen Zeit ist, die die Welle benötigt, um längs der Zwischenfläche zwischen der verwitterten Schicht und der darunterliegenden Schicht von der Schnittstelle des ersten Bewegungsweges mit der unterhalb der Verwitterungschicht liegenden Schicht zu dem der anderen Schichtare located at the fixed points, modified arrangements 5 in which the detectors are located at the fixed Points are just as possible. «The results can be improved by adding a Number of sources or detectors is placed at the third and fourth points and the values of the migration time differences via the routes to the detectors or sources. If the Sources are at the fixed points, the path-time measurements become for the paths between a pair Sources and a single detector and the difference is recorded. A second set of measurements is taken via a path which comes from the same sources to a second detection point is taken, and the same is done for a third point, and so on. By averaging the values of the differences any disturbances are attenuated, leaving a value equal to the difference in the Migration time from below the weathering layer lying layer to each of the sources plus the time it takes for the shaft to travel along the interface between the weathered layer and the underlying layer from the interface of the first movement path with the layer lying below the weathering layer to that of the other layer

zu gelangen ^ _{Das g}i_ei_Ch_e Verfahren wird dann in bezug auf die gleichen Quellen jedoch mit den Detektoren durchgeführt, welche an der gegenüberliegenden Seite der Quellen im Vergleich zu den Anfangsmessungen liegen, und die gleichen Berechnungsvorgänge werden durchgeführt. Wenn die Summen und Differenzen der beiden resultierenden Gleichungen genommen werden (um die Werte für die durchschnittliche Zeit zu erhalten), ist die Summe eine Anzeige der absoluten Zeitdifferenz, genommen durch eine akustische Welle, um von den beiden Quellen^ _{The g} i _e i _C h _e method is then carried out with respect to the same sources but with the detectors which are on the opposite side of the sources compared to the initial measurements, and the same calculation processes are carried out. When the sums and differences of the two resulting equations are taken (to get the values for the average time), the sum is an indication of the absolute time difference, taken by an acoustic wave, to get from the two sources

zu den unterhalb der Verwitterungsschicht liegenden Schichten zu gelangen, während die Differenz proportional zu der Zeit ist, die die akustische Welle benötigt, um längs der Zwischenfläche in der unter der Verwitterungsschicht liegenden Schicht von der Schnittstelle des Strahlenweges zu gelangen, welcher die eine Quelle mit der unterhalb der Verwitterungsschicht liegenden Schicht zum Schnittpunkt der anderen, verbindet. Falls die Annahme getroffen werden kann, nämlich daß die Grenzfläche zwischen der Verwitterungsschiait und der darunterliegenden Schicht im wesentlichen flach ist, kann dies verwendet werden, um die Schallgeschwindigkeit in diesem Medium zu berechnen.to get to the layers below the weathering layer, while the difference is proportional is at the time it takes the acoustic wave to travel along the interface in the under the Weathering layer lying layer to get from the interface of the beam path, which the one Source connects with the layer lying below the weathering layer to the intersection of the other. If the assumption can be made that the interface between the weathering layer and the underlying layer is essentially flat, this can be used to measure the speed of sound in to calculate this medium.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 stellt die Anordnung gemäß dem VerfahrenFig. 1 shows the arrangement according to the method

nach der US-PS k 101 867 dar.according to US-PS k 101 867.

Fig. 2 zeigt den Strahlenweg der akustischen Wellen während der ersten Fo^ von Arbeitsvorgängen gemäß der Erfindung.Fig. 2 shows the beam path of the acoustic waves during the first Fo ^ of operations according to the invention.

Fig. 3 zeigt die Strahlenwege, welche die akustischen Wellen währendties Ausführens des zweiten Satzes der Messungen beim Verfahren gemäß der Erfindung zeigen.Fig. 3 shows the beam paths which the acoustic Waves during the execution of the second Show the set of measurements in the method according to the invention.

2^r) Unter Bezugnahme auf Pig. 1 wird das Verfahren nach 2 ^r ) With reference to Pig. 1 is the procedure according to

der US-PS Ί 101 867 erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil der.Erde. Ein Paar von Quellen für akustische Energie sind an den Punkten A und B an der Oberfläche der Erde angeordnet. Werden akustische Wellen durch diese Quellen A und B ausgesendet, so werden sie durch eine erste Verwitterungsschicht 10 und von dort durch eine darunterliegende Schicht 12 übertragen und gelangen schließlich zu einer zweiten unter der Verwitterungsschicht liegenden Schicht I¹J, an welcher sie nach oben reflektiert werden und durch die Schicht 12 undthe US-PS Ί 101 867 explained. Fig. 1 shows a cross section through part of the earth. A pair of sources of acoustic energy are located at points A and B on the surface of the earth. If acoustic waves are emitted by these sources A and B, they are transmitted through a first weathering layer 10 and from there through an underlying layer 12 and finally arrive at a second layer I ¹ J lying under the weathering layer, on which they are reflected upwards and through layer 12 and

die Verwitterungsschicht 10 hindurchgelangen, so daß sie letztendlich wieder an der Oberfläche an den Punkten C und D ankommen. Falls Geophone an diesen Punkten angeordnet sind, werden sie Reflexionen von der unterirdischen und unterhalb der Verwitterungsschic-ht liegenden Schicht 1*1 feststellen. Die Zeit für die reflektierte akustische Welle, um zu diesen Detektoren zu gelangen, wird gensssen. Falls genügend Messungen durchgeführt werden_s können die Zei-^ chen verglichen_s verarbeitet und eingesetzt werden, um ein Bild zu erhalten_s welches im wesentlichen der Konfiguration der zweiten unterirdischen unterhalb der Verwitterungsschicht liegenden Schicht 1*1 entspricht.the weathering layer 10 get through so that they ultimately arrive back on the surface at points C and D. If geophones are located at these points, they will detect reflections from the underground layer 1 * 1 below the weathered layer. The time for the reflected acoustic wave to get to these detectors is measured. If enough measurements are carried out _{s the characters} can be compared _s processed and used in order to obtain an image _s which essentially corresponds to the configuration of the second underground layer lying beneath the weathering layer 1 * 1.

Um aber die zweite unterirdische Schicht l'l p.enau zu beschreiben j ist es wesentlich, daß eine Korrektur für die Zeit durchgeführt wird, die die akustischen Wellen benötigen j um durch die Verwitterungsschicht 10 hindurchzugelangen. Wie weiter oben bereits erwähnt, ist die Geschwindigkeit einer akustischen Welle in der Verwitterungsschicht 10 typischerweise viel kleiner als diejenige in einer vergleichsweise festen unterirdischen Schicht j beispielsweise den Schichten 12 und I¹J, daher kann die Zeit_s die die akustische Welle benötigt, um von einer Quelle bei A zu einem Detektor C zu gelangen, lediglich dann ein vernünftiges genaues Bild der unterirdischen Grenzflächen ergeben, falls eine Korrektur für die^3e geringere Geschwindigkeit oder Verwitterungsschicht 10 durchgeführt wird. Ist die Verwitterungsschicht 10 verhältnismäßig tief, so kann eine verhältnismäßig bemerkenswerte Ungenauigkeit resultieren.In order to describe the second underground layer 11 precisely, however, it is essential that a correction be carried out for the time which the acoustic waves need to pass through the weathering layer 10. As already mentioned above, the speed of an acoustic wave in the weathering layer 10 is typically much slower than that in a comparatively solid underground layer j, for example layers 12 and I ¹ J, so the time _{s it takes} for the acoustic wave to travel from from a source at A to a detector C will only give a reasonably accurate image of the subterranean interfaces if a correction for the ^3e lower velocity or weathering layer 10 is made. If the weathering layer 10 is relatively deep, a relatively remarkable inaccuracy can result.

Wie bereits oben erwähnt ₃können zusätzlich zum Durchlaufen der Erde bis eine Reflexion an einer harten Schicht, beispielsweise I¹I₅ stattfindet, akustische Wellen auch gebrochen werden, wenn sie eine Grenzfläche zwischen einer Schicht mit einer ersten niedrigen Geschwindigkeit und einer Schicht mit einer zweiten höheren Geschwin-As mentioned above ₃ , in addition to traversing the earth until a reflection takes place on a hard layer, e.g. I ¹ I ₅ , acoustic waves can also be refracted if they form an interface between a layer with a first low speed and a layer with a second higher speed

3H99593H9959

digkeit erreicht (beispielsweise an der Grenzfläche zwischen der Verwitterungsschicht 10 und der darunterliegenden Schicht 12)j und sie wandert längs dieser Zwischenfläche: Falls die Detektoren an der Oberflächereached (for example at the interface between the weathering layer 10 and the underlying Layer 12) j and it travels along this interface: If the detectors are on the surface

derthe

der Schicht mit/niedrigen Geschwindigkeit, beispielsweise an der Erdoberfläche bei C und D in Fig. i, angeordnet sind, werden sie diese gebrochene Welle feststellen. Dementsprechend gibt es Ausbreitungswege, so wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, welche nach unten durch die einzelnen Schichten von den Quellen A und B verlaufen, und längs der Grenzfläche zwischen der Schicht 10 und der darunterliegenden Schicht 12 sich ausbreiten und beim weiteren Verlauf nach oben durch die Verwitterungsschicht 10 durch Detektoren festgestellt werden können, die bei C, D, E, F, ... N-I, N angeordnet sind. Diese gebrochenen Wellen werden nach dem bekannten Verfahren (US-PS 4 101 867) eingesetzt, um die relative Zeit zu bestimmen, die die Welle benötigt, um von den Quellen A und B nach unten zur Grenzfläche/zwischen der Verwitterungsschicht und der darunterliegenden Schicht 12 zu gelangen. Ist erst einmal die relative Differenz in der Weglänge zwischen dem Weg von der Quelle A zur Schicht 12 und dem von der Quelle B zur Schicht 12 bekannt, kann diese Korrektur auf die Zeit angewendet werden, die die Welle benötigt, die bei A und B erzeugt und an der zweiten unterirdischen Schicht 14 reflektiertthe / low speed layer, for example on the surface of the earth at C and D in Fig. i they will find that broken wave. Accordingly, there are ways of propagation, like this as shown in Fig. 1, which run down through the individual layers from sources A and B, and propagate along the interface between layer 10 and underlying layer 12 and are detected by detectors as it continues upward through the weathering layer 10 that are arranged at C, D, E, F, ... N-I, N. These broken waves are used according to the known method (US Pat. No. 4,101,867) in order to determine the relative Determine the time it takes for the wave to travel from sources A and B down to the interface / between the Weathering layer and the underlying layer 12 to arrive. First of all, there is the relative difference known in the path length between the path from source A to layer 12 and that from source B to layer 12, this correction can be applied to the time it takes for the wave that generates at A and B. and reflected on the second subterranean layer 14

und verwendet wird, um auf der Basis experimenteller Daten eine genauere Darstellung der zweiten unterirdischen Schicht l4 zu erhalten. and is used to obtain a more accurate representation of the second subterranean layer 14 on the basis of experimental data.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der Strahlenweg von der Quelle A zum Detektor C drei Abschnitte. Der Weg erstreckt sich nach unten durch die Verwitterungsschicht 10, verläuft um einen Abstand E zwischen der Verwitterungsschicht 10 und dercärunterliegenden Schicht 12, und geht durch die Verwitterungsschicht 10 längs desAs shown in Fig. 1, the ray path includes from from source A to detector C three sections. The way extends down through the weathering layer 10, runs a distance E between the weathering layer 10 and the underlying layer 12, and goes through the weathering layer 10 along the

-^:ir- """ -^:* 3U9959- ^: ir- """- ^: * 3U9959

Weges c zum Detektor C. Ein vergleichbarer Weg ist zwischen der Quelle B längs des Weges b nach unten durch die Verwitterungsschicht 10 vorgegeben, von wo es einen gleichen Abstand E an der ZwischenfJäche entlanggeht und schließlich wieder nach oben längs d durch die Verwitterungsschicht 10 hindurch zum Detektor D geht. Der Differenzbetrag in der Zeit längs der Wege a und b, nämlich a - b, ist derjenige Betrag, der durch das bekannte Verfahren bestimmt werden soll. Es ist klar, daß die Zeiten längs der Strahlenwege von A nach C und B nach D gleich sind j nämlich a + E + c und b + E + d. Das einfache Abziehen der beiden Meßwerte voneinander eliminiert die Ε-Werte, um jedoch c und d zu eliminieren, ist ein Verfahren erforderlich, welches in der bereits genannten amerikanischen Patentschrift beschrieben wird./dieses Verfahren werden c und d aus der Gleichung (1) siehe Anlage eliminiert, indem eine große Anzahl vergleichbarer Messungen durchgeführt wird. In Pig. I würden diese Messungen der Zeit von A nach C₈von A nach D₅ von A nach E usw.Path c to detector C. A comparable path is given between the source B along path b down through the weathering layer 10, from where it goes an equal distance E along the intermediate surface and finally up again along d through the weathering layer 10 to the Detector D goes. The difference in time along the paths a and b, namely a - b, is the amount that is to be determined by the known method. It is clear that the times along the ray paths from A to C and B to D are the same j namely a + E + c and b + E + d. Simply subtracting the two measured values from one another eliminates the Ε values, but in order to eliminate c and d, a method is required which is described in the aforementioned American patent. / This method is c and d from equation (1) see System eliminated by performing a large number of comparable measurements. In Pig. I would make these measurements of time from A to C ₈ from A to D ₅ from A to E etc.

bis zu N-I entsprechen. Eine vergleichbare Serie von Meßwerten wären die im Zusammenhang mit den Wegen von B nach D, von B nach E, von B nach P bis B nach N. Die Komponenten E + η Δ E und die Wege d, e, f ... n-1 sind die gleichen wie die Messungen von der Quelle A oder von der Quelleup to NI correspond. A comparable series of measured values would be those in connection with the paths from B to D, from B to E, from B to P to B to N. The components E + η Δ E and the paths d, e, f ... n -1 are the same as the measurements from source A or from source

B. Falls daher Zeitmessungen in bezug auf die Quelle B negativ genommen werden und zusammen mit entsprechenden Messungen von der Quelle A summiert werden, werden die E-Wer'te_s die ,ΔΕ-Werte und auch alle Weglängen d, e, .... n-1 gelöscht, so daß die Summe gemäß der Gleichung (1) auf der Anlage zur Beschreibung verbleibt.B. If, therefore, time measurements with respect to source B are taken negatively and are summed up together with corresponding measurements from source A, the E values _{s will be} the, ΔΕ values and also all path lengths d, e, ... n-1 is deleted so that the sum according to equation (1) remains in the appendix for description.

Falls der Mittelwert dieser Summe genommen wird, verbleibt die Korrekturgleichung (2) der Anlage.If the mean value of this sum is taken, the system's correction equation (2) remains.

Da c im wesentlichen mit η übereinstimmt, und da N groß ist j kann (c-n)/N als ungef.'ihr 0 angenommen wordon, und die gesamte Witterungskorrektur a - b wird durch diesesSince c essentially agrees with η, and since N is large, j can (c-n) / N be assumed to be about 0, and the total weather correction a - b is through this

Verfahren erhalten. Das bekannte Verfahren umfaßt daher das Messen der Zeit, die für eine akustische Welle notwendig ist, um von zwei benachbarten Energiequellen zu zwei benachbarten Detektoren zu gelangen. Durch Aufsummieren einer großen Zahl von Paaren von Detektoraufzeichnungen kann angenommen werden, daß die Differenzen im tatsächlichen Abstand zwischen der Zwischenfläche zwischen der Verwitterungsschicht 10 und der darunterliegenden Schicht 12 und der Erdoberfläche, auf welcher die Detektoren ruhen, sich auslöschen, wobei die Differenz zwischen den Weglängen zwischen den beiden Quellen zur Grenzfläche verbleibt, wenn die Quelle der Differenz in den Paaren der Zeitmessungen verbleibt.Procedure received. The known method therefore comprises measuring the time it takes for an acoustic wave to travel from two adjacent energy sources to get to two adjacent detectors. By adding up a large number of pairs of detector records it can be assumed that the differences in the actual distance between the interface between the weathering layer 10 and the underlying layer 12 and the surface of the earth on which the detectors rest, annihilate, the difference between the path lengths between the two sources to the interface remains if the source of the difference remains in the pairs of time measurements.

Im Gegensatz hierzu wird bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Zeit für eine akustische Welle herangezogen, die notwendig ist, damit diese von zwei benachbarten Quellen zum gleichen Detektor gelangt und eine Mehrzahl derartiger Zeitdifferenzmessungen wird verwendet, um den experimentellen Fehler zu verringern. Ein zweiter Satz von Messungen wird mit dem Detektor bzw. den Detektoren an der gegenüberliegenden Seite zur akustischen Energiequelle durchgeführt und verwendet, um algebraisch den Strahlenweg längs der Grenzfläche aus der Zeitmessung zu eliminieren, so daß der Unterschied in den Strahlenwegen in der Verwitterungsschicht als einzige Differenzquelle in den Zeitmessungen verbleibt. Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Fig. 2, in welcher eine erste Anordnung von Quellen A und B und Geophonen C, D, .... N gezeigt ist. Die Zeit für die Wanderung einer akustischen Welle von der Quelle, beispielsweise der Quelle A, und zwar nach unten längs des Weges a durch die Verwitterungsschicht 10, längs eines Abstandes E an der Grenzflächen zwischen der Verwitterungsschicht 10 und der unterirdischen Schicht 12 und nach oben längs eines Weges c zu einem Detektor C wirdIn contrast to this, in the method according to the present invention, the time for an acoustic Wave used, which is necessary so that it reaches the same detector from two neighboring sources and a plurality of such time difference measurements are used to reduce experimental error. A second set of measurements is made with the detector or detectors on the opposite side to the acoustic Energy source is carried out and used to algebraically determine the beam path along the interface the time measurement to eliminate so that the difference in the ray paths in the weathering layer as only source of difference remains in the time measurements. Reference is now made to FIG. 2, in which shows a first arrangement of sources A and B and geophones C, D, .... N. The time for that Migration of an acoustic wave from the source, e.g. source A, downwards along the Path a through the weathering layer 10, along a distance E at the interfaces between the weathering layer 10 and the subterranean layer 12 and upwards along a path c to a detector C

gemessen. Im Gegensatz zum bekannten Verfahren ist der Weg zwischen jedem Detektor C₅ D₅ ... N in bezug auf die Wellen relevant, die an beiden Quellpunkten A und B entstehen. Demzufolge ist die Zeit für die Welle, um von der Quelle A zum Detektor D zu gelangen, durch die Gleichung (2a) der Anlage gebeten, und diese Zeit wird nachfolgend abgekürzt AD genannt. Entsprechend gilt für die Zeit BD die Gleichung (2b) der Anlage. Durch Subtrahieren der Gleichungen (2a) und (2b) entsteht die Gleichung (3).measured. In contrast to the known method, the path between each detector C ₅ D ₅ ... N is relevant with regard to the waves that arise at both source points A and B. Accordingly, the time for the wave to travel from the source A to the detector D is asked by the equation (2a) of the plant, and this time is hereinafter referred to as AD for short. Equation (2b) of the system applies accordingly to the time BD. Subtracting equations (2a) and (2b) results in equation (3).

Daraufhin kann eine Anzahl derartiger Messungen N durchgeführt werden, d.h. es wird die Zeit bestimmt, die eine Welle benötigt, um von einer Quelle A zu einer Reihe von Detektoren D, E, ... N zu gelangen, und sie wird vergl-ichen mit der Zeit, die eine entsprechende Welle benötigt, um von diner Quelle B zu den Detektoren D, E, N zu gelangen. Die Resultate können summiert und durch N dividiert werden, um einen Mittelwert zu erhalten und um auf diese Art und Weise irgendwelche Störungen oder zufällige Ungenauigkeiten aus der Messung zu beseitigen, so daß ein vernünftiger genauer Wert entsteht, der a - b + Λ Ε entspricht.A number of such measurements N can then be carried out, ie the time required for a wave to travel from a source A to a series of detectors D, E, ... N is determined, and it is compared with the time it takes a corresponding wave to travel from source B to detectors D, E, N. The results can be summed up and divided by N to get an average and in this way to remove any interference or random inaccuracies from the measurement so that a reasonably accurate value is obtained which corresponds to a - b + Λ Ε.

Bei der nächsten Stufe des Verfahrens geht es um entsprechende Messungen mit einem zweiten Satz von Geophonen C", D' „.. N^!, welche an der gegenüberliegenden Seite des Quellenpaares A und B angeordnet sind. Die gleichen Messungen werden in entsprechender Weise verarbeitet, um den Differenzwert nach Gleichung (*J) zu erhalten. Durch Addieren der Gleichungen (3) und (H) ergibt sich die Summenzeit nach Gleichung (5), und diese Gleichung stellt die gewünschte statische Korrektur dar. Das bedeutet, daß eine Messung der Differenz der Ausbreitungszeit der akustischen Wellen zwischen aufeinanderfolgenden Quellenorten und der Grenzfläche erhalten worden ist. Falls eine lange Reihe von Quellen verwendet wird₃ wie dies in geophysikalischenThe next stage of the method involves corresponding measurements with a second set of geophones C ", D '" .. N ^!, Which are arranged on the opposite side of the source pair A and B. The same measurements are processed in a corresponding manner, to obtain the difference value according to equation (* J) Adding equations (3) and (H) gives the total time according to equation (5), and this equation represents the desired static correction Difference in the propagation time of the acoustic waves between successive source locations and the interface has been obtained If a long series of sources is used ₃ as in geophysical

Untersuchungen üblich ist, kann das Verfahren in bezug auf jedes aufeinanderfolgende Paar von Quellen durchgeführt werden, so daß ein im wesentlichen kontinuierliches Bild erzeugt wird.Research is common, the procedure can be performed on any successive pair of sources so that a substantially continuous image is produced.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß man durch Subtrahieren der Gleichung (4) von der Gleichung (3) die Gleichung (6) für die Differenzzeit erhalten wird.It should also be noted that by subtracting equation (4) from equation (3) the equation (6) is obtained for the difference time.

Δε ist die Wanderungszeit längs der Zwischenfläche zwischen der Verwitterungsschicht 10 und der darunterliegenden Schicht 12 zwischen den Strahlenwegen a und b.Δε is the migration time along the interface between the weathering layer 10 and the underlying layer 12 between the beam paths a and b.

Falls der Abstand X zwischen den Quellen A und B bekannt ist und angenommen werden kann, daß a und b parallel zueinander verlaufen, ist die Refraktorgeschwindigkeit V zwischen A und B an der Grenzfläche durch die GleichungIf the distance X between sources A and B is known and it can be assumed that a and b are parallel to each other run, the refractor speed V between A and B at the interface is given by the equation

(7) gegeben.(7) given.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem bekannten Verfahren (US-PS 4 101 867) dadurch, daß die Messungen bei dem bekannten Verfahren . eine indirekte Messung darstellen welche auf dem Mittelwert des Wegunterschiedes von der Grenzfläche zwischen* der Verwitterungsschicht und der darunterliegenden Schicht zu den Detektoren beruht und daß dadurch eine gewisse Genauigkeit erzielt werden kann, wohingegen bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein direkt-es Meßverfahren vorliegt und eine Anzahl von Messungen lediglich zur Mittelwertbildung herangezogen wird, um Störungen oder Meßungenauigkeiten auszugleichen. DieThe method according to the present invention differs from the known method (US-PS 4 101 867) in that the measurements in the known method. represent an indirect measurement which is based on the mean the difference in path from the interface between * the weathering layer and the layer below based on the detectors and that a certain accuracy can be achieved thereby, whereas in the case of the method According to the present invention there is a direct measurement method and a number of measurements only is used for averaging in order to compensate for disturbances or measurement inaccuracies. the

um
erforderlichen Daten,/die statische Korrektur für die Verwitterung durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu berechnen, sind bereits ein Teil der seismischen Aufzeichnung ■ , die verwendet wird, um die Gestalt der zweiten unterirdischen Schicht I¹I festzulegen und demzufolge müssen lediglich einige geradlinige zusätzliche Berechnungen durchgeführt werden, um diese Korrektur durchzuführen. Die Korrektur (d.h. der Vergleicharound
The data required to calculate the static correction for weathering by the method according to the present invention are already part of the seismic record used to determine the shape of the second underground layer I ¹ I and consequently only some straight lines need to be additional calculations must be performed to make this correction. The correction (i.e. the comparison

aufeinanderfolgender Datenaufzeichnungen, um die tatsächliche Zeit des Empfangene einer akustischen Welle durch den Detektor festzulegen) ist in der US-PS 4 101 beschrieben worden. Während das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Paar von Quellen beschrieben worden ist_s welche ihrerseits mit einer großen Zahl von Detektoren zusammenwirken, würde eine umgekehrte Anordnung ebenfalls funktionsfähig sein. Andere Möglichkeiten das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung abzuwandeln_s schließen das Verschieben der Reihen der Detektoren aus der Verbindungslinie der Quellen mit ein., welches in solchen Bereichen angewendet werden kann_s wo die geradlinige Exploration nicht möglich ist.sequential data records to determine the actual time the detector received an acoustic wave) has been described in U.S. Patent No. 4,101. While the method has been described according to the present invention in conjunction with a pair of springs which in turn cooperate _s with a large number of detectors, a reverse arrangement would also be functional. Modify the method according to the present invention, other possibilities _s include the shifting of the rows of detectors of the line connecting the sources with a., Which can be applied in those areas where the rectilinear _s exploration is not possible.

N (a - b) + (c - η).N (a - b) + (c - η).

Correction = (a - b) + (c - n)/N. (2)Correction = (a - b) + (c - n) / N. (2)

AD = a + E +ΔΕ + d ^(2a) AD = a + E + ΔΕ + d ^(2a)

^{(2b)(2 B)}

AD - BD = a + E + d + ΔΕ - b - E - d = a - b + ΔΕ. (3)AD - BD = a + E + d + ΔΕ - b - E - d = a - b + ΔΕ. (3)

AD¹ - BD¹ = a - b - ΔΕ (4)AD ¹ - BD ¹ = a - b - ΔΕ (4)

^Tsum = (a - b + ΔΕ) + (a - b - ΔΕ) = 2 (a - b) ⁽⁵⁾ ^Tdiff = (a - b + ΔΕ) - (a - fa' - ΔΕ) = 2 (ΔΕ) ^T sum = (a - b + ΔΕ) + (a - b - ΔΕ) = 2 (a - b) ⁽⁵⁾ ^T diff = (a - b + ΔΕ) - (a - fa '- ΔΕ) = 2 ( ΔΕ)

V = Χ/ΔΕ (7)V = Χ / ΔΕ (7)

LeerseiteBlank page

Claims

KÖHLER GERNHARDT GLAESER

PATENT APPLICATIONS
European Palsnt Altornoys

W, 2849-6 / 81 20 / Ne

Claims

31A9953

MUNICH

DR. E. WIEGAND i

(1932-1980)

DR. M. KÖHLER

DIPL-ING. C GERNHARDT

HAMBURG DIPL-ING J GLAESER

DIPL.-ING. W. ΝΙΓΜΑΝΝ OF COUNSEL

KONIGSlRASSl? Ll

D-2000 HAMBURG

IR! TON (0 4Ul JlIl-An TPIfGRAMMI- KAI (I ¹ AHNT TIILX 7 \ Ί ') Ι ·) KAKI' [J

. De a. 19 'ul

ί! ^ method for determining the difference in migration time for acoustic waves, which extend between points on the earth's surface and along substantially parallel paths at the interface between> ler weathering layer of the earth and an underlying layer spread, the difference between the migration times along a pair of such paths of different lengths is defined between a pair of fixed points and a third point in the same line, characterized in that the difference between the travel times is determined along a pair of such paths of different length which are in line between the fixed points and a fourth Period, but the third. Point opposite, the measured differences being summed to obtain a result which is proportional to r.ur

3U9959

Is the difference in the path length between the fixed points and the interface.

2. The method according to claim 1, characterized in that the measured differences are subtracted from one another be to achieve a result which is proportional to air speed of acoustic waves is along the interface.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the sources for the acoustic energy fixed points are arranged and that the detectors are arranged at the third and fourth points.

¹ J. The method according to claim 3, characterized in that a plurality of detectors are arranged in line with the fixed points, the resulting variety of travel time measurements being averaged.

5. The method according to any one of claims 1 or 2,. characterized in that the detectors for the acoustic waves at fixed points and the sources at third and fourth points are arranged.

6. The method according to claim 5, characterized in that a plurality of sources on the same line with the fixed points, with the resulting plurality of travel time measurements being averaged.