RU1784932C - Способ вибросейсмической разведки - Google Patents

Abstract

Использование: сейсмическа  разведка при прогнозировании геологического разреза . Сущность изобретени : возбуждают вибраторами .отдельные группы сигналов, отличных по положению частот на частотной оси. При этом вибрационное возбуждение сигналов провод т в интервалах частотных полос спектральным анализом сейсмо- акустических данных фильтрами с посто нными логарифмическими крутизнами срезов и монотонно мен ющимис  в геометрической прогрессии со знаменателем q положением частот максимумом фильтров . Сигналы возбуждают двум  группами вибраторов с различным направлением развертки . Полученные вибропрограммы коррелируют п раз соответственно частотным полюсам, группируют полученные сейсмограммы , включа  в каждую совокупность импульсные сейсмограммы, соответствующие коррел ции только с одной из частотных полос, и на этой основе формируют временные разрезы соответственно разным группам сигналов по общим точкам отражений, возбуждений, приема и среды. 3 ил. (Л с

Description

Изобретение относитс  к сейсмической разведке и может быть использовано при прогнозировании геологического разреза с целью поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Известен способ сейсмической разведки предлагаетс  обеспечивать регистрацию различных свипов от каждого вибратора или их комбинаций, работающих на о дном или разных профил х. Дл  этого источники комбинируютс  попарно или по другому закону и кажда  из комбинаций источников располагаетс  на независимых пунктах возбуждени , излуча  каждый свой свип.

Недостаток этого способа состоит в том, что дл  его осуществлени  требуютс  при регистрации дополнительные блоки пам ти

по числу комбинаций вибраторов, а также не формулируютс  количественные оценки выбора частотных диапазонов возбуждени .

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту способ сейсмической разведки, в которой возбуждение осуществл ют отдельными группами сигналов , отличными от сигналов других групп по положению полосы частот на частотной оси, но обладающими дл  всех групп равной скоростью изменени  частоты.

Недостаток способа состоит в том, что дл  его реализации необходимо производить раздельную регистрацию вибровозбуждений дл  каждой группы сигналов что

XI

00

4 О GO ГО

нижает производительность труда, не опеделены приемы разделени  частот излуени  на группы по частотной оси и оотношени  частотных диапазонов с рельными масштабами и рангами геологичеких тел в разрезе. Это делает способ чисто мпирическим и требует дополнительных переборов частотных диапазонов дл  выбоа оптимальных, а использование одинакоых скоростей разверток ограничивает во змОж н бт йТкотУёнтра ции энергии в необ ,- TJ в даь№лЈ ifii ii. i ним, . i i л-L- ( ч

одимом дл  повышени  эффективности р азведки частотном диапазоне, особенно в бласти высоких частот.

Цель изобретени  - повышение детальности разведки на основе извлечени  дополнительной информации о внутренней структуре излуч аемых интервалов геологического разреза и об услови х их седиментации . -- . -. .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе вибросейсмической разведки, заключающемс  в возбуждении вибраторами отдельных групп сигналов, отличных от сигналов других групп по положению полосы частот на частотной оси, регистрации сигналов группами сейсмоприемников и обработку полученных данных, пр овод т спектральный анализ сейсмоакустических данных в одинаковых временных интервалах , предварительно полученных в пределах изучаемой площади, фильтрами с посто нными логарифмическими крутизнами срезов и с монотонно мен ющимис  в геометрической прогрессии со знаменателем q положени ми частот максимумов фильтров, и по изменению числа экстремумов-колебани  в соседних частотных полосах устанавливают п 1,2,3... частотных полос, в которых провод т вибрационное возбуждени  сигналов, одновременно двум  различающимис  по направлению развертки группами из m вибраторов, каждый из которых работает на одной из выбранных полос, полученную вибропрограмму корре- лйруют п раз соответственно частотным по- лосам. Группируют полученные сейсмограммы, соответствующее разным частотным полосам в совокупности по общим точкам отражени , возбуждени , и приема и среды, на основе которых формируют временные разрезы,

В современной геологической науке исследуемые разрезы представл ют в виде, иерархической системы геологических тел разного ранга и масштаба, организованных по принципу влажности. При этом под масштабом понимают пространственные размеры тел - толщины, латеральную

прот женность, ПЛОЩаДЬ В Плане. .;;; :.ч:

.Ранг тела определ ет его место в иерархии , а следовательно, степень сложности его морфологии и внутренней структуры. Это следует из того, что тела низкого ранга

вложены в тела более высокого ранга и, тем самым, определ ют внутреннюю структуру последнего.

Св зь масштабов и рангов неоднозначна . Тела одного ранга могут сильно различатьс  по масштабам. И1, наоборот, тела одного масштаба могут иметь существенно различный ранг.

Дискретна  иерархи  геологических тел отображаетс  в геофизических пол х, в частности в сейсмическом волновом поле. Те- лам р азного шага и масштаба отвечают различные частотные диапазоны спектра сейсмических колебаний. Это св зано, в частности , с различной разрешающей спосоо ностыо сейсморазведки в различных полосах частот. , .

По даннйм спектрально-временного анализа (СВАН) сейсмических записей следует , что в обычно реализуемом на практике

спектре колебаний 10 - 100 Гц количество выдел емйх рангов (геологических тел) и соответствующих; частотных полос, как правило , не более 3-5. Вы вление этих рангов наиболее уверенно осуществл етс ,путем

СВАН данных ГНС и сейсморазведки.

На фиг.1 «оказан выбор частотных полос при исходном спектре сейсмических ко лебаний - 1 и уровне шума - 2. частотной характеристике k-ro фильтра - 3, частотной

характеристике (k-H)-ro фильтра - 4; на фиг.2 даны результаты фильтрации исходного материала фильтрами k.k-H... с максимумами частотных характеристик fi, f2...fio - 5, осью времени регистрации - 6, границами 7 и 8 между полосами частот (диапазонами ) - 9, 10. 11; на фиг.З - система наблюдений объемной сейсморазведки, в которой обозначено: линии наблюдени  12, линии возбуждени  - 13 и 20 с разными по

частотам сигналами возбуждени  14,15,16 и другим Направлением развертки 21/22, 23, группируемыми на пикетах возбуждени  17 и 24, позиции вибраторов на пикетах 18, 19 и 25. 26.

Спектральный анализ сейсмоакустических данных выполн етс  с целью выбора частотных полос (диапазонов), соответствующих пространственным масштабам геологических тел. формирующих изучаемый

разрез. - Анализ осуществл етс  дл  определенного интервала разреза, в определенном диапазоне частот, набором полосовых фильтров с фиксированной формой частотной характеристики, при определенном шаге максимумов фильтров по частоте.

Перечисленные параметры выбирают следующим образом.

Используют нуль-фазовые фильтры с треугольной частотной характеристикой (позиции 3 и 4 на фиг.1). Логарифмические крутизны левого и правого срезов фильтров равны - октава слева и справа относительно максимума частотной характеристики. На- пример, при частоте максимума fmax 20 Гц строитс  фильтр Ю- 20 - 40 Гц.

Дпухоктавны е треугольные нуль- фэзо- вые фильтры гарантируют сравнительно ко- роткий по времени симметричный импульс (характеристическую функцию фильтра), ма- лое число побочных экстремумов с относи- тельно низкой амплитудой (20% от амплитуды максимума), а также подобие формы импульса дл  разных фильтров. Час- тотный диапазон анализа сейсмоакустиче- ских данных ограничиваетс  интервалом fo-fn (фиг.1), в котором соотношение сигнал/помеха 1. Дл  определени  уровн  шума (2) нар ду с процедурой Фурье-ана лйза рассчитывают tакже функции авто- (взаимной коррел ции1.

Шаг по частоте Д f между соседними фильтрами (позиции 3 и 4 на фиг,1) выбира- ют по формуле ч

fmax,k+1 q fmax.k

т,

rfleq 1,1-1,2;ттах;н-1-го-частота ма сйму- ма к+1,-го фильтра, fmax.k - частота макси-

мума k-ГО фильтра. Так, fmax.4 q fmax.s.

Величина q (аналог знаменател  геометрической прогрессии) выбираетс  из усл ови  неискажающей аппроксимации частотной характеристики тонких слоев на основании критери  Котельникова.,Л,

В результате спектрально-временного анализа (СВАН) получают СВАН-коланку (фиг.2), котора  представл ет исходный фрагмент сейсмоакустических записей, от- фильтро ванных набором фильтров 5 (fi, f2...fio). Ординатой СВАН-колонки служит ось времен регистрации (или глубин) 6. Анализ СВАН-колонки заключаетс  в вы а/fe- нии зон устойчивой волновой картины на различных фильтраци х, при неизменном числе выдел емых экстремумов колебаний. Такие зоны отвечают определенному рангу и масштабам геологических тел.

Резкое изменение характера записи и числа выдел емых экстремумов свидетельствуют о наличии границ (7, 8) частотных полос, отвечающих разным рангам и майш- табам тел. В соответствии с этими границами выдел ют полосы частот 9, 10, 11,

отвечающие фиксированным рангам и масштабам исследуемых геологических объектов . Определ ют центры этих полос, относительно них фиксируют частотные октавы слева и справа. Тем самым формируют полосы возбуждени  ,2,3... вибрационных сигналов;

В сейсморазведке наибольша  геологическа  информативность достигаетс  при объемных (трехмерных) сейсмических наблюдени х . Поэтому действие способа рассмотрим применительно к объемным наблюдени м, хот  предлагаемый способ может быть с успехом использован и при профильных наблюдени х. Одновременное возбуждение волн в разных частотных полосах провод т числом вибраторов, равным числу выбранных частотных полос (диапазонов , например 9.10,11). На практике такое соответствие выполн етс ; из опыта извест- но, что потребное количество частотных по- Яос составл ет 3-5. а вибрационные отр ды обеспечены, как правило, 5-7 вибраторами. При этом каждый источник 14, 15, 16 работает в своем частотном диапазоне.

Каждый пикет вдоль линии возбуждени  13 отрабатываетс  с нескольких позиций 18, 19..., число которых определ ют из необходимого количества накоплений на пикетах 17 и 24 дл  формировани  соответствующих интерференционных систем в частотных диапазонах 9, 10, 11 с учетом их октавного расширени .

Возможна и така  реализаци  способа, при которой на каждом пикете производ т всеми вибраторами комплекта последовательное возбуждение расширенных частотных диапазонов 9, 10. 11. Подобна  методика не требует переезда вибраторов с позиции на позицию дл  формировани  интерференционной системы, но требует об зательно n-кратного переключени  на вибраторах частотных диапазонов, что может приводить к дополнительным ошибкам.

В результате возбуждени  в частотных полосах 9, 10, 11 на лини х наблюдений 12 регистрируетс  суммарна  виброграмма с частотами f-|-fio. Дл  выделени  импульсных сейсмограмм, соответствующих расширенным частотным полосам 9, 10, 11, производитс  коррел ци  по числу использованных диапазонов, например п 3 дл  ситуации, изображенной на фиг.2.

При наличии двойного числа вибраторов (по отношению к количеству разных частотных диапазонов) возможно производить вибрационные воздействи  одновременно по двум лини м возбуждени  13 и 20. Эти линии 13 и 20 располагают друг относительно друга на рассто нии I,

предел емом требуемой кратностью налюдений , при этом возбуждение, наприер , по линии 13 производ т в направлении т низких частот к высоким, а по линии 20 в братном направлении от высоких частот к 5 низким Суммарна  виброграмма от обеих иний возбуждени  коррелируетс  дл  кажого частотного диапазона дважды: от низких частот к высоким и от высоких к низким, и импульсные сейсмограммы соотнос т к 10 соответствующим лини м возбуждени . Модельные оценки показывают, чти при коррел ции разнонаправленных воздействий динамический диапазон, присущий вибрационной разведке, практически 15 сохран етс .

Методика с одновременным возбуждением по двум лини м 13 и 20 позвол ет с заданной кратностью срезу освещать боль- Шую часть глубинной поверхности, чем при 20 возбуждении только по одной из линий.

Импульсные сейсмограммы, соответствующие разным полосам частот 9, 10, 11, группируют в совокупности по общим точкам отражений, возбуждени  приема и ере- 25 ды, и на этой основе формируют временные разрезы, соответствующие разным частотным группам сигналов и разным лини м возбуждени .

Пример реализации способа, На осно- 30 вании априорных данных о волновой картине известна, что диапазон регистрируемых колебаний находитс  в пределах 15-90 Гц. В этом случае дл  анализа сейсмоакустиче ских данных будут использованы следую- 35 щие нуль-фазные треугольные фильтры; 7-15-30; 9-18-36: 11-22-44; 13-26-52; 36- 72-144; 43-86-172 Гц.

В результате получим СВАН-колонку и выделим в ней частотные интервалы, соот- 40 ветстеующие устойчивым рангам геологических объектов. Примем, что их три: соответственно 10-25; 25-55; 55-85 Гц.

Частоты возбуждени  определим, опира сь на центральные частоты перечислен- 45 ных интервалов, т.е. 18, 40 и 70 Гц. Собственно полосы частот дл  возбуждени  примем примерно двухоктавными - октава Слева и справа относительно центров интервалов . Таковыми будут: (10-17-36) Гц; 50 (20-40-80) Гц; (36-70-140) Гц.

Коррел ци  суммарной виброграммы будет проводитьс  с операторами (10-36) Гц, (20-80) Гц, (36-140) Гц.

Отр д снабжен 4 вибраторами. В этом 55 случае целесообразно применить методику одновременной возбуждени  перечисленных выше частотных диапазонов. Одна установка будет запасной. На основании опытных работ установлено, что скорости

мешающих поверхностных волн ограничиваютс  Vk S 700 м/с, их преобладающие частоты 20 Гц. Эти волны создают помехи, превышающие полезные сигналы в 7 раз. Дл  подавлени  этих помех применим перемещение вибраторов на пикете и синхронное накопление 8 воздействий. Шаг перемещени  вибраторов составит 7 м на базе 50 м. Такое же рассто ние будет между пикетами возбуждени . Рассто ние между пунктами приема примем также 50 м. При 48-каналах на каждой линии приема это обеспечит 24 кратность наблюдений. Синхронное накопление обеспечит удовлетворительное г 2,7 раз подавление нерегул рных шумов.

При удвоенном числе вибраторов работы будут выполн тьс  по точно такой же методике, но только по другой линии на местности , котор а  смещена относительно первой на рассто нии I 200 м. Возбуждение на второй линии провод т в диапазонах (36-10) Гц. (80-20) Гц. (140-36) Гц.

Суммарную вибропрограмму от воздействий на двух лини х возбуждени  коррелируют дважды с операторами, имеющими развертки в направлении возрастани  и убывани  часто т. Одновременное возбуждение по двум лини м приведет практически к удвоению количества срединных точек.

Предложенный способ экономически целесообразен, так как обеспечивает большую производительность труда за счёт того, что дли одной и той же расстановки сейс- моприемников сразу же освещаетс  больший участок глубинной поверхности. Дл  освещени  всей поверхности это требует меньшее число расстановок на профил х, ориентировочно вдвое.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ вибросейсмической разведки, заключающийс  в возбуждении вибраторами отдельных групп сигналов, отличных от сигналов других групп по положению полосы частот не частотной оси, регистрации сигналов группами сейсмоприемников и обработку полученных данных, отличающийс  тем, что. с целью повышени  детальности разведки, провод т спектральный анализ сейсмоакустических данных в одинаковых временных интервалах, предварительно полученных в пределах изучаемой площади, фильтрами с посто нными логарифмическими крутизнами срезов и с монотонно мен ющимис  в геометрической прогрессии со знаменателем q положени ми частот максимумов фильтров и по изменению числа экстремумов колебани  в соседних частотных полосах устанавливают

   п частотных полос (п - 1,2,3..), в которых провод т вибрационноеь возбуждение сигналов одновременно двум  различающимис  по направлению развертки группами из m вибраторов, каждый из которых работает на одной из выбранных полос, полученную виброграмму коррелируют п раз соответственно частотным полосам, группируют полученные сейсмограммы, соответствующие разным частотным полосам в совокупности по общим точкам отражени , возбуждени , приема и среды, на основе которых формируют временные разрезы.

   8

   П

   Фиг.г

   Способ сейсмической разведки

   14

   (риг. 5