RU2502091C2

RU2502091C2 - Marine seismic survey method

Info

Publication number: RU2502091C2
Application number: RU2012107179/28A
Authority: RU
Inventors: Нина Владимировна Астахова; Виктор Михайлович Добрянский; Олег Анатольевич Колигаев; Сергей Олегович Колигаев; Александр Борисович Крайнов; Ростислав Викторович Лобов; Анатолий Андреевич Шикалов
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-12-20
Also published as: RU2012107179A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: in order to obtain seismoacoustic information in 3D format with minimal technical, time and economic costs and eliminate noise reflections during acoustic probing of bottom sediments, the invention proposes to install a linearly extended seismoacoustic antenna at the bottom of the water body and tow a pulse emitter at a certain distance from said antenna perpendicular to the line of the position thereof. While towing, coordinates of the point of emission and time of emission are recorded for each pulsed signal emission and signals emitted by the towed pulse audio source are detected using a special receiving hydrophone mounted at the bottom linearly extended seismoacoustic antenna in a single time scale over the entire towing time.

EFFECT: obtaining an acoustic image of an environment in 3D format by forming resolution on three coordinates, range and two angles.

Description

Изобретение относится к способам проведения морских сейсморазведочных работ с использованием технических средств получения исходной информации и может быть использовано для исследования осадочных разрезов на акваториях морей и океанов для выявления морских углеводородных месторождений.The invention relates to methods for conducting marine seismic exploration using technical means of obtaining initial information and can be used to study sedimentary sections in the waters of the seas and oceans to identify offshore hydrocarbon deposits.

Известно, что в настоящее время для разведки полезных ископаемых в морских условиях широко используются буксируемые линейно-протяженные группы сейсмоакустических приемников (сейсмоакустических кос) и импульсные буксируемые совместно с ними низкочастотные источники звука. Такой способ разведки позволяет разрешать отраженные от различных слоев зондируемой среды импульсы звука по времени прихода и за счет линейной приемной антенны по углу в плоскости «глубина-линия буксировки» (формат 2D.) При этом все боковые относительно линии буксировки отражения будут являться помеховыми, что искажает результаты сейсмоакустического зондирования. Особенно существенны эти искажения при отсутствии ярко выраженной слоистости геологической структуры донных осадков и наличии неоднородностей различных масштабов.It is known that currently towed linearly-extended groups of seismic-acoustic receivers (seismic-acoustic streamers) and pulsed low-frequency towed sound sources are widely used for mineral exploration in marine conditions. Such a reconnaissance method allows resolving sound pulses reflected from different layers of the probed medium by the arrival time and due to the linear receiving antenna along the angle in the plane “towing depth-line” (2D format). In this case, all lateral reflections relative to the towing line will be interfering, which distorts the results of seismic sounding. These distortions are especially significant in the absence of a pronounced layering of the geological structure of bottom sediments and the presence of heterogeneities of various scales.

Для получения сейсмоакустической информации в формате 3D используются несколько взаимно разнесенных буксируемых сейсмоакустических кос, либо необходимо делать дополнительные проходы, чтобы покрыть некоторую площадь, что приводит к увеличению технических, временных и экономических затрат.To obtain 3D seismic acoustic information, several mutually spaced towed seismic acoustic streamers are used, or additional passages must be made to cover a certain area, which leads to an increase in technical, time and economic costs.

Известна «СИСТЕМА ДЛЯ МОРСКОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ» [1], где описан способ морской сейсмической разведки, включающий размещение группами вдоль линии заданного профиля или по заданной площади на морском дне самовсплывающих автономных донных сейсмических станций гидрофонного и геофонного типов, содержащих устройства регистрации сигналов и средства сцепления станции с дном. Указанный способ предусматривает прием и регистрацию продольных и поперечных волн группами сейсмоприемников по методике многократных перекрытий или одинаковых зондирований, а также использование скоростных параметров разреза. В данном способе используют два судна, чем обеспечивается пространственная сейсмическая разведка.The well-known "SYSTEM FOR MARINE SEISMIC EXPLORATION" [1], which describes a method of marine seismic exploration, including the placement of groups along a line of a given profile or on a given area on the seafloor of self-floating autonomous bottom seismic stations of hydrophone and geophonic types, containing signal recording devices and coupling means stations with a bottom. The specified method provides for the reception and registration of longitudinal and transverse waves by groups of geophones according to the method of multiple overlapping or identical sounding, as well as the use of speed parameters of the section. In this method, two vessels are used, which ensures spatial seismic exploration.

Известен также способ морской сейсмической разведки [2], включающий возбуждение колебаний источником и регистрацию отраженных волн многоканальным приемным устройством, установленным с углом наклона, перемещение по профилю источника и многоканального приемного устройства с помощью судна прямым и обратным курсом с последовательным изменением расстояния между источником и приемным устройством при смене курса, обработку информации, в котором перемещение источника осуществляется с помощью дополнительного судна с фиксированным расстоянием от основного и с той же скоростью движения, а угол наклона многоканального приемного устройства определяют для каждого курса судна относительно вертикали. В данном способе используют два судна, чем обеспечивается пространственная сейсмическая разведка. Однако реализация данного способа сопряжена с необходимостью определения местоположения и ориентации приемного устройства с использованием дополнительных технических средств с последующей их привязкой к единой системе координат, что при нарушении стационарных условий эксплуатации, особенно при воздействии внешних факторов, является проблематичной задачей и в конечном итоге негативно отражается на надежности и достоверности при обработке исходной информации.There is also known a method of marine seismic exploration [2], including the excitation of oscillations by a source and registration of reflected waves with a multi-channel receiving device installed with an angle of inclination, moving along the profile of the source and multi-channel receiving device using a ship with a forward and reverse course with a successive change in the distance between the source and receiver device when changing course, processing information in which the source is moved using an additional vessel with a fixed distance from the main and at the same speed, and the angle of inclination of the multi-channel receiving device is determined for each course of the vessel relative to the vertical. In this method, two vessels are used, which ensures spatial seismic exploration. However, the implementation of this method is associated with the need to determine the location and orientation of the receiving device using additional technical means with their subsequent binding to a single coordinate system, which, if the operating conditions are violated, especially when exposed to external factors, is a problematic task and ultimately negatively affects reliability and reliability in the processing of source information.

Известны также способ морской поляризационной сейсмической разведки и устройство для его осуществления [3]. Способ включает возбуждение источником продольных упругих волн, прием и регистрацию продольных и обменных волн группами сейсмоприемников по методике многократных перекрытий или одинаковых зондирований, в котором излучение продольных волн и прием продольных и обменных волн осуществляют в моменты укладки приемных устройств на морское дно при непрерывном движении буксирующего сейсмоприемники судна, при этом время разрешенного приема фиксируют по пороговому уровню шума приемников, расположенных в сейсмокосах, а прием и регистрацию упругих волн различных типов осуществляют соответствующими группами сейсмоприемников гидрофонного и геофонного типов, размещенных в одном комбинированном или нескольких специализированных приемных устройствах. Данный способ и устройство для его реализации обеспечивают возможность выполнения поляризационной сейсморазведки за счет использования средства регистрации продольных и обменных волн группами сейсмоприемников морской сейсмической косы в моменты укладки сейсмокосы на морское дно.Also known is a method of marine polarization seismic exploration and a device for its implementation [3]. The method includes excitation of longitudinal elastic waves by a source, reception and registration of longitudinal and converted waves by groups of geophones according to the method of multiple overlapping or identical soundings, in which the emission of longitudinal waves and reception of longitudinal and converted waves is carried out when the receivers are placed on the seabed with continuous movement of the towing geophones the vessel, while the time of permitted reception is fixed by the threshold noise level of receivers located in seismic streamers, and the reception and registration of Shock waves of various types are carried out by the corresponding groups of seismic receivers of hydrophone and geophonic types, placed in one combined or several specialized receiving devices. This method and device for its implementation provide the ability to perform polarization seismic exploration by using the means of recording longitudinal and converted waves by groups of seismic receivers of a seismic streamer at the time of laying the seismic streamer on the seabed.

С целью получения сейсмоакустической информации в формате 3D при минимальных технических, временных и экономических затратах, исключения помеховых отражений при акустическом зондировании донных осадков предлагается устанавливать линейно-протяженную сейсмоакустическую антенну на дне акватории, а импульсный излучатель буксировать на некотором расстоянии от указанной антенны перпендикулярно линии ее расположения. В процессе буксировки при каждом излучении импульсного сигнала фиксируются координаты точки излучения и время излучения, а излучаемые буксируемым импульсным источником звука сигналы фиксируются с помощью специального приемного гидрофона, установленного на донной линейно-протяженной сейсмоакустической антенне, в едином масштабе времени за все время буксировки.In order to obtain 3D seismic acoustic information with minimal technical, time and economic costs, to eliminate interference reflections during acoustic sounding of bottom sediments, it is proposed to install a linearly-extended seismic-acoustic antenna at the bottom of the water area, and to tow a pulse emitter at a certain distance from the specified antenna perpendicular to its location line . During towing, the coordinates of the radiation point and the radiation time are recorded for each emission of the pulsed signal, and the signals emitted by the towed pulsed sound source are recorded using a special receiving hydrophone mounted on a bottom linearly extended seismic acoustic antenna in a single time scale for the entire duration of the towing.

Перемещение излучателя в пространстве и запись сигнала во времени с последующей обработкой принимаемого линейно-протяженной сейсмоакустической антенной зондирующего геологическую структуру дна сигнала, позволяет известными методами формировать диаграмму направленности в плоскости «линия расположения антенны - глубина», где для каждой сформированной диаграммы направленности сейсмоакустической антенны производится свертка принятого сигнала с излученным по параметру «время задержки» и результаты свертки суммируются по излучаемым импульсам с учетом изменения времени задержки отраженного сигнала относительно линии буксировки. В результате просматриваются все угловые направления в плоскости «линия буксировки импульсного источника звука - глубина».Moving the emitter in space and recording the signal in time with subsequent processing of the received linearly extended seismoacoustic antenna probing the geological structure of the bottom of the signal, using known methods allows you to generate a directivity pattern in the plane "antenna location line - depth", where for each formed pattern of the seismic acoustic antenna is convolution the received signal emitted by the parameter "delay time" and the results of the convolution are summed by the emitted pulses, adjusting the delay time of the reflected signal relative to the towing line. As a result, all angular directions in the plane “towing line of a pulsed sound source - depth” are viewed.

Таким образом, предложенный способ позволяет сформировать разрешение по трем координатам: дальности (времени задержки сигнала) и двум углам (азимуту и углу места) и получить акустическое изображение среды в формате 3D.Thus, the proposed method allows you to generate a resolution in three coordinates: range (delay time of the signal) and two angles (azimuth and elevation) and get an acoustic image of the medium in 3D.

Одновременно с этим донное расположение антенны позволяет исключить распространение принятого сейсмоакустического сигнала в водной среде и тем самым исключить искажающее влияние эффекта преломления сейсмоакустических волн на границе раздела из результатов обработки.At the same time, the bottom location of the antenna eliminates the propagation of the received seismic acoustic signal in the aquatic environment and thereby eliminates the distorting effect of the refraction of seismic acoustic waves at the interface from the processing results.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №23926431. RF patent No. 2392643

2. Патент РФ №20725352. RF patent No. 2072535

3. Патент РФ №2072534.3. RF patent No. 2072534.

Claims

A method for reconnaissance of the geological structure of the seabed using a linearly-extended seismoacoustic antenna and a towed pulse sound source, characterized in that:
- a linearly-extended seismoacoustic antenna is installed on the bottom soil;
- a pulsed sound source moves perpendicular to the line of the bottom linearly extended seismic acoustic antenna;
- the signals emitted by the towed pulsed sound source are recorded using a special receiving hydrophone mounted on a bottom linearly extended seismoacoustic antenna;
- with each radiation of the pulse signal, the coordinates of the radiation point and the radiation time are fixed;
- a linearly extended seismic acoustic antenna receives signals probing the geological structure of the bottom of the bottom and generates radiation patterns in the plane “antenna location line - depth”;
- for each radiation pattern of the seismic-acoustic antenna, the received signal is convolved with the signal emitted according to the “delay time” parameter;
- the convolution results are summed over the emitted pulses taking into account the change in the delay time of the reflected signal relative to the tow line;
- all angular directions are viewed in the plane “towing line of a pulsed sound source - depth”;
- an image is formed in 3-D format in a spherical coordinate system relative to the center of the seismic-acoustic antenna for angles, azimuth and delay time of the signal.