RU2738594C1

RU2738594C1 - Способ получения массива сейсмических данных на исследуемом участке

Info

Publication number: RU2738594C1
Application number: RU2019139924A
Authority: RU
Inventors: Жан-Люк БОЭЛЛЬ; Изабелла МАСОНИ; Реми ЭСТИВАЛЬ; Сандра БАРБУТО
Original assignee: Тоталь Са
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2020-12-14
Also published as: CN110832354B; EP3635441B1; BR112019025783A2; US20200183027A1; EP3635441A1; CN110832354A; AR112009A1; WO2018224585A1

Abstract

Изобретение относится к области геофизики. Способ включает обеспечение наличия по меньшей мере одного сейсмического источника (30) в области (31) сейсмических источников и обеспечение наличия множества сейсмических приемников (32) в указанной области (31) сейсмических источников; с помощью указанного множества сейсмических приемников (32) измеряют колебания грунта первого типа, которые возбуждаются в геологической среде исследуемого участка (10) с помощью указанного по меньшей мере одного сейсмического источника (30). С помощью множества сейсмических приемников (32) измеряют также колебания грунта по меньшей мере одного второго типа, которые вызываются механическим источником, отличным от сейсмических источников (30), и анализируют колебания грунта второго типа для определения по меньшей мере одного элемента информации: физического параметра геологической среды (20) и/или присутствия человека (46) и/или животного, и/или транспортного средства. Технический результат - уменьшение рисков, имеющих отношение к здоровью и безопасности операторов, ограничение воздействия на окружающую среду и улучшение общего качества результатов сейсмического исследования. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения массива сейсмических данных на исследуемом участке, который включает в себя обеспечение наличия по меньшей мере одного сейсмического источника в области сейсмических источников исследуемого участка и обеспечение наличия множества сейсмических приемников в указанной области сейсмических источников, указанный способ дополнительно включает в себя измерение, с помощью указанного множества сейсмических приемников, колебаний грунта первого типа, которые вызваны возбуждением в геологической среде исследуемого участка с помощью по меньшей мере одного сейсмического источника.

Исследуемый участок, в частности, является труднодоступной областью. В частности, эта область содержит плотную растительность, такую как лес, например, тропический лес. Также этот участок может включать сильнопересеченную местность, такую как холмы (например, предгорья), скалы и/или горы. Также, этот участок может содержать опасные области, такие как области с неразорвавшимися боеприпасами (UXO).

Упомянутый способ также может быть использован на любом исследуемом участке.

Сейсмические исследования являются одним из основных геофизических методов, осуществляемых с целью разведки в нефтяной и газовой промышленности. Результаты геофизических измерений, полученные в ходе такого исследования, являются критическими для построения изображения геологической среды, которое представляет геологию исследуемого участка, в частности, для определения мест расположения возможных резервуаров нефти и газа.

Такие сейсмические исследования осуществляются, например, путем размещения сейсмических источников и сейсмических приемников, таких как сейсмограф, на земле исследуемого участка. Сейсмические приемники выполнены с возможностью записи, в основном, отражений сейсмических волн, возбужденных с помощью сейсмических источников, на разных слоях земли, что делают с целью построения изображения геологической среды.

Для проведения сейсмического исследования в общем нужны источники и большое количество приемников на земле в разных местах вдоль в общем разных профилей, что нужно для создания плотных массивов сейсмических источников и сейсмических приемников.

Качество изображения геологической среды, полученного после обработки данных сейсмического исследования, в общем зависит от поверхностной плотности сейсмических источников и/или сейсмических приемников. В частности, с целью получения изображения хорошего качества необходимо расположить в грунте значительное количество сейсмических приемников. Это особенно справедливо для случая, когда требуется трехмерное изображение.

Расположение сейсмических источников и сейсмических приемников на удаленном исследуемом участке может быть утомительным, опасным и дорогостоящим процессом. В частности, в труднодоступной области, такой как тропический лес, и/или в области с пересеченной местностью и/или в области с UXO, источники и приемники необходимо перемещать, по меньшей мере частично, пешим командам операторов. Во многих случаях для размещения на земле соответствующего оборудования и операторов в лесу необходимо организовывать открытые участки. Далее для расположения приемников в лесу необходимо расчистить тропы.

Эти задачи оказывают сильное влияние на окружающую среду на исследуемом участке и могут представлять существенный риск для здоровья и безопасности операторов, особенно в ходе установки приемников и сейсмических источников.

Установка сейсмических приемников и/или сейсмических источников в грунте является широкомасштабным процессом, который требует бурения земли и, в случае сейсмических приемников, обеспечения необходимой связи приемника с грунтом.

Например, за пределами областей сейсмических источников сейсмические приемники перемещают с помощью летательного аппарата, такого как беспилотный летательный аппарат. Летательный аппарат летает над местом расположения, в котором приемник должен быть установлен в районе выброски. Далее сейсмические приемники последовательно выбрасывают из летательного аппарата, и они падают в грунт.

Этот способ установки сейсмических приемников позволяет уменьшить воздействие на окружающую среду путем ограничения расчищения новых троп в лесу и уменьшения соответствующих рисков травмирования операторов. Тем не менее, этот способ ощутимо увеличивает другой тип рисков для людей или животных. Действительно, падение сейсмических приемников может представлять серьезную опасность для людей и/или животных, которые находятся на исследуемом участке. Если сейсмический приемник падает на человека и/или животное, он может, в лучшем случае, стать причиной серьезной травмы, а в худшем случае, стать причиной смерти.

Такая же проблема возникает в ходе выполнения наземного исследования, когда источники используют для генерирования сейсмического возбуждающего действия. Источники часто содержат взрывчатые вещества. Необходимо предотвращать попадание людей и/или животных в область взрывов вокруг источников.

Одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, который позволяет уменьшить риски, имеющие отношение к здоровью и безопасности операторов, ограничивает воздействие на окружающую среду и улучшает общее качество результатов сейсмического исследования.

Поэтому объект патентования настоящего изобретения представляет собой способ упомянутого выше типа, дополнительно включающий в себя измерение с помощью множества сейсмических приемников по меньшей мере колебания грунта второго типа, которые порождены механическим источником, отличным от единственного или от каждого сейсмического источника и включающий в себя анализ колебаний грунта второго типа для определения по меньшей мере одного элемента информации из следующих: физический параметр геологической среды и/или присутствие человека и/или животного и/или транспортного средства.

Указанный способ, соответствующий изобретению, может включать в себя один или несколько из следующих признаков, рассматриваемых отдельно или в любой комбинации, если эта комбинация технически осуществима:

- колебания грунта второго типа порождают с помощью бурового инструмента в ходе установки по меньшей мере одного сейсмического источника в области сейсмических источников,

- физический параметр геологической среды представляет собой плотность и/или скорость распространения сейсмоволн для геологической среды,

- способ дополнительно включает в себя расположение сейсмических приемников снаружи области сейсмических источников, плотность сейсмических приемников в области сейсмических источников больше плотности сейсмических приемников снаружи области сейсмических источников,

- способ дополнительно включает в себя отслеживание присутствия и/или расположения указанного человека и/или транспортного средства в режиме реального времени на исследуемом участке, что делают на основе анализа колебаний второго типа, которые измерены с помощью множества сейсмических приемников;

- отслеживание присутствия и/или расположения указанного человека и/или животного и/или транспортного средства в режиме реального времени включает в себя запись по меньшей мере события, заключающегося в колебаниях грунта, полученных в результате перемещения по земле на исследуемом участке, во множестве сейсмических приемников и анализ временной задержки в записи события для множества сейсмических приемников,

- способ дополнительно включает в себя подачу сигнала тревоги при обнаружении присутствия человека и/или животного и/или транспортного средства на исследуемом участке,

- способ дополнительно включает в себя остановку расположения множества сейсмических приемников снаружи области сейсмических источников при обнаружении присутствия человека и/или животного и/или транспортного средства на исследуемом участке,

- способ дополнительно включает в себя порождение сейсмического сигнала с помощью по меньшей мере одного сейсмического источника и отслеживание по меньшей мере одной формы импульса сейсмического сигнала с использованием множества сейсмических приемников в ходе получения массива сейсмических данных,

- способ дополнительно включает в себя расположение по меньшей мере двух сейсмических источников в области сейсмических источников и расположение множества сейсмических приемников в соответствии с одним геометрическим шаблоном в области сейсмических источников,

- область сейсмических источников обладает квадратной или прямоугольной формой с четырьмя углами и указанный способ дополнительно включает в себя расположение сейсмического источника в каждом углу области сейсмических источников и расположение множества сейсмических приемников вдоль по меньшей мере двух осей, находящихся в области сейсмических источников,

- способ дополнительно включает в себя измерение по меньшей мере одного дополнительного физического параметра грунта с помощью множества дополнительных датчиков, установленных в области сейсмических источников,

- множество дополнительных датчиков представляет собой множество геомагнитных датчиков и способ дополнительно включает в себя вычисление большой модели электропроводности на основе результатов измерений геомагнитных датчиков, которые обеспечиваются указанными геомагнитными датчиками,

- способ дополнительно включает в себя передачу в режиме реального времени результатов измерений колебаний грунта первого типа и/или результатов измерений колебаний грунта второго типа и/или результатов измерений дополнительного физического параметра в базовый лагерь, который расположен на исследуемом участке, что делают с использованием по меньшей мере одной антенны связи, которая установлена в области сейсмических источников,

- сейсмический источник выполнен с возможностью выработки сейсмических волн,

- сейсмический источник содержит взрывчатое вещество и/или молоток и/или вибратор.

Изобретение будет лучше понятно из последующего описания, приведенного исключительно в качестве примера и выполненного со ссылками на следующие чертежи, на которых:

фиг. 1 - вид, схематично показывающий географию исследуемого участка, в котором массив сейсмических данных получают с помощью способа, соответствующего изобретению;

фиг. 2 - трехмерный вид, схематично показывающий часть исследуемого участка с фиг. 1;

фиг. 3 и 4 - виды, показывающие два варианта области сейсмических источников;

фиг. 5 - вид, схематично показывающий этап обнаружения из способа, соответствующего изобретению;

фиг. 6 - вид, показывающий колебания грунта, которые вызваны шагом человека и которые измеряют с помощью сейсмических приемников, расположенных в области сейсмических источников.

На фиг. 1 и 2, соответственно, показана схематичная географическая карта из проекций координат исследуемого участка 10, при этом осуществляют сейсмические исследования и получают трехмерный вид части исследуемого участка 10.

Исследуемый участок 10, например, является участком с пересеченной местностью 12. Пересеченная местность 12, в частности, содержит холмы, горы, скалы или любой тип пересеченной местности. Исследуемый участок 10, например, расположен в предгорьях, куда трудно добраться.

Исследуемый участок 10 дополнительно содержит растительность 14. Растительность 14, например, является лесом, в частности, тропическим лесом. Лес содержит плотную растительность 14, например, деревья 16, которые образуют купол 18, который закрывает большую часть поверхности земли на исследуемом участке 10.

Геологическая среда 20, расположенная ниже поверхности земли, содержит слои формации 22 и, возможно, резервуары 24 нефти и газа.

На исследуемом участке 10 растительность 14 определяет множество естественных и/или искусственных открытых участков 26. Растительность 14 на исследуемом участке 10 также определяет просветы 28 в небо в лесном пологе 18.

Открытые участки 26 распределены на исследуемом участке 10 и находятся на расстоянии, которое в общем составляет от 100 м до 500 м, предпочтительно составляет 300 м, если измерять вдоль линии видимости между двумя соседними открытыми участками.

Площадь поверхности открытых участков 26 в общем больше 25 м² на уровне поверхности земли и в общем больше 900 м² на вершине лесного полога 18. Сейсмические источники 30 могут быть расположены на открытых участках 26.

Открытый участок 26, например, определен в стандарте OGP «OGP - руководство для вертолета для операций по наземной сейсморазведке и операций с буровой установкой, транспортируемой вертолетом» - Отчет 420, версия 1.1, июнь 2013 года.

Открытые в небо просветы 28 в общем являются естественными. Предпочтительно они образуют вертикальную «световую трубу» между лесным пологом 18 и поверхностью земли.

Например, открытые в небо просветы 28 имеют минимальную площадь поверхности больше 1 м², предпочтительно больше 3 м², и которая составляет от 3 м² и 20 м².

По меньшей мере один просвет 28 имеет площадь поверхности меньше, чем площади поверхности открытых участков 26.

Сейсмические исследования являются геофизическими исследованиями, которые включают в себя сбор геофизических измерений для определения физических свойств геологической среды 20, расположенной на исследуемом участке 10, и/или для построения изображения геологической среды 20, предпочтительно, трехмерного изображения геологической среды 20 на основе обработки собранных измерений.

Физические свойства обычно представляют собой плотность слоев геологической формации 22 и/или скорости распространения сейсмоволн.

Способ, соответствующий изобретению, включает в себя размещение по меньшей мере одного сейсмического источника 30 в области 31 сейсмических источников исследуемого участка 10 и размещение множества сейсмических приемников 32 в указанной области 31 сейсмических источников.

Способ, соответствующий изобретению, включает в себя измерение, с помощью множества сейсмических приемников 32, колебаний, вызванных в геологической среде 20 исследуемого участка 10 по меньшей мере одним сейсмическим источником 30.

Предпочтительно, по меньшей мере часть области 31 сейсмических источников находится на открытом участке 26. Обычно размер области 31 сейсмических источников составляет 25 м x 25 м, предпочтительно, по центру открытого участка 26.

Область сейсмических источников может содержать сейсмические источники 30, расположенные в части, центрированной относительно открытого участка 26, и/или сейсмические источники 30, расположенные вблизи открытого участка 26.

Плотность областей 31 сейсмических источников, находящихся на исследуемом участке, в общем составляет от 10 областей сейсмических источников на км² до 100 областей сейсмических источников на км².

Каждый сейсмический источник 30 способен возбуждать волны, которые распространяются в геологической среде 20 и отражаются на границах раздела слоев геологической формации 22.

Сейсмический источник 30, например, содержит взрывчатое вещество, в частности, динамит, который способен возбуждать волны в грунте.

Сейсмический источник 30 обычно вставляют в отверстие, пробуренное в грунте, например, на глубину, составляющую от 0 до 100 метров, предпочтительно, от 5 до 80 метров.

Например, отверстие пробуривают с использованием самоходного наземного транспортного средства, такого как полуавтоматическая буровая платформа.

В одном варианте сейсмический источник 30 содержит механическое устройство, такое как молоток, вибратор.

Предпочтительно, каждый сейсмический источник 30 перемещен из базового лагеря 34 в его место расположения без наземного транспортного средства.

Например, по меньшей мере часть сейсмических источников 30 перемещают к их местам расположения с использованием летательного аппарата 36, такого как дирижабль или вертолет, или самоходного наземного транспортного средства (UGV).

В одном варианте или в качестве дополнения, по меньшей мере часть сейсмических источников 30 переносят к их местам расположения операторы пешком.

Базовый лагерь 34 содержит, например, помещения, приспособленные для размещения операторов в ходе сейсмического исследования и оборудования для сейсмического исследования. Базовый лагерь 34 содержит вертолетную площадку и обычно используется для управления взлетом и посадкой.

Базовый лагерь 34 может быть использован для оказания первой помощи (например, эвакуации раненых).

Предпочтительно, исследуемый участок 10 содержит множество базовых лагерей 34, распределенных по всей поверхности исследуемого участка 10.

Каждый базовый лагерь 34 обычно содержит блок 40 сбора и/или анализа и телекоммуникационную систему 42, которая выполнена с возможностью передачи данных, измеренных с помощью сейсмических приемников 32, на блок 40 сбора и/или анализа и из блока 40 сбора и/или анализа на внешнюю станцию (не показана).

Например, телекоммуникационная система 42 содержит по меньшей мере одну антенну 41, которая установлена в каждой области 31 сейсмических источников, и по меньшей мере одну антенну 42, которая установлена в каждом базовом лагере 34.

Внешняя станция может быть расположена в основном лагере (не показан). Предпочтительно, основной лагерь содержит устройства для сбора данных, а также основной вычислительный блок и/или центр управления.

Обычно сейсмические приемники 32, 33 разделены на две группы: сейсмические приемники 32, расположенные в областях 31 сейсмических источников, и сейсмические приемники 33, расположенные за пределами областей 31 сейсмических источников.

Каждый сейсмический приемник 32, 33 способен записывать волны, которые возбуждаются каждым сейсмическим источником 30 и отражаются на границах раздела слоев геологической формации 22.

Сейсмический приемник 32, 33, например, является сейсмографом, который выполнен с возможностью измерения скорости прямых и отраженных волн.

Предпочтительно, сейсмический приемник 32, 33 содержит по меньшей мере один сейсмограф, в частности три сейсмографа и/или акселерометра.

В одном варианте сейсмический приемник 32 содержит распределенный акустический датчик (DAS) или распределенный датчик (DVS) вибраций с использованием оптоволоконных кабелей.

Каждый сейсмический приемник 32, 33 частично вставлен в грунт, чтобы обеспечить хорошую связь с грунтом.

Сейсмические приемники 32, расположенные в областях 31 сейсмических источников, например, переносят операторы из базового лагеря 34 и устанавливают вручную в области 31 сейсмических источников.

В примере на фиг. 1 и 2, сейсмические приемники 33, расположенные снаружи областей 31 сейсмических источников, перемещают к местам их расположения и сбрасывают с летательных платформ 38 в грунт.

Летательные платформы 38 обычно взлетают из базового лагеря 34.

Например, летательная платформа 38 является UAV (беспилотный летательный аппарат).

Каждый приемник 33, например, имеет форму дротика, который приспособлен для установки в грунт. В одном варианте приемник 32 имеет форму шара и/или форму цилиндрической трубы.

Сейсмические источники 30 и сейсмические приемники 32, 33, например, перемещают в базовые лагеря 34 с использованием транспортного средства, такого как наземное транспортное средство, например, грузовик, самоходного наземного транспортного средства (UGV) или летательного аппарата, например, вертолета.

Обычно плотность сейсмических приемников 32 в области 31 сейсмических источников больше плотности сейсмических приемников 33, расположенных снаружи области 31 сейсмических источников.

Обычно плотность сейсмических приемников 33 составляет, например, 10 сейсмических приемников 33 на км² и 1000 сейсмических приемников 33 на м², в частности, от 300 сейсмических приемников 33 на км² до 500 сейсмических приемников 33 на км², а именно 400 сейсмических приемников 33 на км².

Обычно способ включает в себя расположение множества сейсмических источников 30 в каждой области 31 сейсмических источников.

Обычно сейсмические источники 30 могут быть расположены или до сейсмических приемников 32, 33 или после сейсмических приемников 32, 33.

Предпочтительно, сейсмические источники 30 расположены симметрично друг относительно друга по меньшей мере в соответствии с осью, образованной множеством сейсмических приемников.

Обычно способ также включает в себя расположение двух наборов приемников 32 соответственно вдоль двух профилей, предпочтительно перпендикулярных, в области 31 сейсмических источников.

На фиг. 3 и 4 показано два примера расположения сейсмических источников 30 и сейсмических приемников 32 в соответствии с геометрической конфигурацией в области 31 сейсмических источников.

В обоих примерах область 31 сейсмических источников, по существу, имеет квадратную форму.

Например, как показано на фиг. 3, четыре сейсмических источника 30 расположены в четырех углах области 31 сейсмических источников, а девять сейсмических приемников 32 расположены в соответствии с геометрической конфигурацией, которая образует знак плюс или «+».

В примере на фиг. 4, четыре сейсмических источника 30 расположены в центре каждой стороны области 31 сейсмических источников, а сейсмические приемники 32 расположены вдоль диагоналей области 31 сейсмических источников в соответствии с геометрической конфигурацией, которая образует знак перекрещивания или «х».

В одном варианте, который не показан, сейсмические приемники 32 располагаются в области 31 сейсмических источников в соответствии с другой геометрической конфигурацией, такой как круг, ромб.

В одном варианте, сейсмические приемники 32 случайным образом распределяют в области 31 сейсмических источников. Далее определяют их географические положения.

В другом варианте, который не показан, сейсмические приемники 32 располагают в области 31 сейсмических источников вдоль по меньшей мере двух параллельных профилей.

Предпочтительно, этот способ также включает в себя измерение с помощью множества сейсмических приемников 32 по меньшей мере колебаний грунта второго типа, которые вызваны механическим источником, отличным от единственного или каждого сейсмического источника 30.

Обычно способ, соответствующий изобретению, включает в себя передачу в режиме реального времени измерений колебаний грунта второго типа в базовый лагерь 34 с использованием антенны 41 связи, которая установлена в области 31 сейсмических источников.

Например, механическим источником является буровой инструмент, используемый в процессе установки одного из сейсмических источников 30 в области 31 сейсмических источников, до начала проведения сейсмического исследования.

В одном варианте или в качестве дополнения, колебания грунта второго типа могут быть вызваны буровым инструментом, который используют в процессе установки сейсмических источников 30 по меньшей мере в одной второй области 31 сейсмических источников.

Обычно способ дополнительно включает в себя анализ колебаний грунта, вызванных буровым инструментом, что делают для определения физического параметра геологической среды 20.

Анализ, например, представляет собой пассивную технологию построения сейсмических изображений окружающей среды, известную в технике.

Например, определенный физический параметр геологической среды 20 представляет собой зависящие от глубины изменения скорости распространения поперечной волны и/или зависящие от глубины изменения скорости распространения продольной волны.

В одном варианте определенный физический параметр геологической среды 20 является плотностью.

В одном предпочтительном примере способ также включает в себя определение геологических границ слоев геологических формаций 22 под областью 31 сейсмических источников.

Определенный физический параметр обычно используют в процессе обработки общего массива сейсмических данных в качестве априорной информации. Эта информация улучшает качество изображения геологической среды 20, которое получают после обработки сейсмических данных.

Например, указанный определенный физический параметр используют для построения скоростной модели, которую используют для обработки сейсмических данных (например, миграции) в качестве полномасштабной начальной модели первого порядка.

Обычно полученная скоростная модель может быть использована при обработке в режиме реального времени сейсмических данных и/или предварительной обработки сейсмических данных.

Предпочтительно, этот способ включает в себя измерение по меньшей мере одного дополнительного физического параметра грунта с помощью множества дополнительных датчиков 44, установленных в области 31 сейсмических источников.

Например, множество дополнительных датчиков 44 представляет собой множество магнитотеллурических датчиков и способ дополнительно включает в себя вычисление полномасштабной модели электропроводности на основе измерений магнитотеллурических датчиков, которые обеспечиваются указанными магнитотеллурическими датчиками.

Магнитотеллурические датчики измеряют изменения естественного геомагнитного и геоэлектрического поля на поверхности земли.

Глубина исследования магнитотеллурического метода составляет от нескольких сотен метров ниже поверхности земли, например, 300 м, до нескольких километров, например, 5 км, в зависимости от частот измеренных сигналов и соответствующих периодов измерения.

Полномасштабную модель электропроводности обычно используют в процессе обработки общих данных сейсмического исследования в качестве априорной информации.

Кроме того, полномасштабная модель электропроводности может быть использована совместно с сейсмическим изображением для интерпретации результатов в терминах структур резервуаров нефти и газа.

Предпочтительно, способ также включает в себя передачу в режиме реального времени данных от дополнительных датчиков в базовый лагерь 34 с использованием антенны 41 связи, которая установлена в области 31 сейсмических источников.

Предпочтительно, способ также включает в себя отслеживание формы импульса сейсмического источника 30 с использованием множества сейсмических приемников 32 в ходе проведения сейсмического исследования.

Обычно отслеживаемые данные содержат полные формы колебаний сейсмического сигнала.

Способ обычно включает в себя анализ спектрального состава импульса сейсмического источника 30.

Обычно отслеживаемые данные могут быть использованы при общей обработке массива сейсмических данных для улучшения качества изображения геологической среды 20.

Способ также может включать в себя передачу в режиме реального времени отслеживаемых данных в базовый лагерь 34 с использованием антенны 41 связи, которая установлена в области 31 сейсмических источников.

Предпочтительно, механическим источником является человек 46, и/или животное и/или транспортное средство, которое контактирует с грунтом, и способ включает в себя измерение с помощью того же множества сейсмических приемников 32, расположенных в области 31 сейсмических источников, колебаний грунта, вызванных шагами человека 46 или животного, которые идут на исследуемом участке 10, и/или колебаний грунта, вызванных транспортным средством, которое контактирует с грунтом на исследуемом участке 10.

Обычно колебания грунта представляют собой поверхностные волны и/или S- волны.

Далее способ включает в себя, например, определение присутствия и/или местоположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10, например, с использованием метода триангуляции.

Обычно этап определения включает в себя анализ такого же события-колебаний, например, колебаний грунта, вызванных шагом, с помощью по меньшей мере двух наборов сейсмических приемников 32, которые расположены в нескольких соответствующих областях 31 сейсмических источников (фиг. 5).

В примере на фиг. 5 область 31 сейсмических источников имеет геометрическую конфигурацию, которая показана на фиг. 4, при этом сейсмические приемники 32 расположены вдоль первого и второго перпендикулярных профилей 48, 50, которые соответствуют диагоналям области 31 сейсмических источников.

Местоположение человека 46 и/или животного обычно определяют на основе временной задержки в записи события-источника (например, шага человека) каждым сейсмическим приемником 32 вдоль первого профиля 48 или второго профиля 50 и на основе средней скорости V распространения сейсмоволн в геологической среде 20 рассматриваемой области 31 сейсмических источников.

Обычно для каждого первого и второго профилей 48, 50 временные задержки определяют с использованием взаимных корреляций сигналов, измеренных с помощью разных сейсмических приемников 32 для рассматриваемого профиля 48, 50.

Например, среднюю локальную скорость распространения в области 31 сейсмических источников измеряют независимо в ходе установки сейсмических приемников 32 в области 31 сейсмических источников.

Скорость распространения получают, например, путем приведения в действие источника небольшого веса, такого как молоток, и записи сигнала, полученного с помощью по меньшей мере одного сейсмического приемника 32.

На фиг. 6 показан пример сейсмических сигналов 52, вызванных шагом человека 46, идущего на исследуемом участке 10, при этом указанные сигналы измерены, соответственно, с помощью сейсмических приемников 32 r₁, r₂, r₃, r₄, r₅ вдоль первого профиля 48 и с помощью сейсмических приемников 32 r₆, r₇, r₃, r₈, r₉ вдоль второго профиля 50.

Для первого и второго профиля 48, 50 максимум амплитуды сейсмического сигнала 52 выровнен вдоль линии, для которой наклон соответственно равен Va/cosφ₁ и Vb/sinφ₁. Соответственно Va и Vb являются средними скоростями распространения сейсмоволн вдоль первого профиля 48 и второго профиля 50, а φ₁ является углом между направлением первого профиля 48 и направлением оси 54, которая проходит через пересечение первого и второго профилей 48, 50 и местоположение человека 46 на исследуемом участке 10.

Этот способ позволяет определить направление (также называемое азимутом) к обнаруженному человеку 46.

Описанные выше этапы повторяют для нескольких областей 31 сейсмических источников, по меньшей мере для двух областей 31 сейсмических источников, предпочтительно, по меньшей мере для трех областей 31 сейсмических источников, что делают для получения информации о погрешности (то есть треугольника погрешности) и определяют местоположение человека 46.

В одном варианте, если сейсмические приемники 32 случайно распределены в области 31 сейсмических источников, то для определения местоположения человека 46 и, в частности, направления перемещения человека 46 с улучшенным разрешением используют способы формирования пучка.

Обычно определение присутствия и/или расположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10 основано, например, на интенсивности колебаний грунта, спектральном составе колебаний грунта, частоте колебаний грунта.

Предпочтительно, способ определения присутствия и/или расположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10 позволяет определить, перемещается ли человек 46, и/или животное, и/или транспортное средство и направление перемещения на основе, в частности, периодичности сейсмического сигнала. Предпочтительно, определение присутствия и/или расположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10 реализовано в режиме реального времени, предпочтительно, в ходе падения сейсмических приемников 33 с помощью летательных аппаратов 38 на исследуемом участке 10.

Этот способ также может включать в себя повторение шагов определения присутствия и/или расположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства с заданным временным промежутком, чтобы отслеживать присутствие и/или расположение человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10.

Например, заданный временной промежуток может составлять от 1 секунды до 1 минуты, предпочтительно, от 2 секунд до 5 секунд.

Например, этапы определения присутствия и/или расположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства выполняют локально в области 31 сейсмических источников с использованием блока определения (не показан).

В одном варианте этапы определения присутствия и/или расположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства осуществляют удаленно, например, из базового лагеря 34.

Далее способ включает в себя передачу в базовый лагерь 34 в режиме реального времени измерений колебаний, вызванных человеком 46, и/или животным, и/или транспортным средством с использованием антенны 41 связи, которая установлена в области 31 сейсмических источников.

Согласно данному способу сейсмические приемники 33 сбрасываются только тогда, когда с помощью сейсмических приемников 32 в области 31 сейсмических источников не обнаружено людей 46, и/или животных, и/или транспортных средств; и/или предотвращают сброс сейсмических приемников 33 только тогда, когда с помощью сейсмических приемников 32 в области 31 сейсмических источников обнаружен человек 46, и/или животное, и/или транспортное средство.

Предпочтительно, способ включает в себя подачу сигнала тревоги при обнаружении присутствия человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10. В одном варианте осуществления изобретения звуковой и/или световой сигнал тревоги подают из летательного аппарата 36 и/или летательной платформы 38.

Предпочтительно, способ включает в себя остановку расположения множества сейсмических приемников 33 за пределами области 31 сейсмических источников при обнаружении присутствия человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10.

В одном варианте колебания грунта второго типа вызываются падением сейсмических приемников 33.

Способ может включать в себя подтверждение того, что сейсмические приемники 33 достигли грунта и не заблокированы в лесу 14.

Способ также может включать в себя определение местоположения точек падения сейсмических приемников 33.

Также способ включает в себя использование воздействия сейсмических приемников 33 как сейсмических источников и, например, использование их для характеризации геологической среды.

В другом варианте способ включает в себя использование сброшенных сейсмических приемников 33 для увеличения плотности сейсмических приемников 32, которые используют для отслеживания присутствия и/или расположение человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10.

Способ может включать в себя размещение на первом этапе сейсмических приемников 33 в открытых в небо просветах 28 и в дальнейшем добавление дополнительных сейсмических приемников 33 на исследуемом участке 10 для увеличения надежности отслеживания присутствия и/или расположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке 10.

В другом варианте способ включает в себя отслеживание присутствия и/или местоположения человека 46, и/или животного, и/или транспортного средства рядом с областью 31 сейсмических источников до приведения в действие каждого сейсмического источника 30.

Предпочтительно, когда обнаружен человек, и/или животное, и/или транспортное средство, останавливают приведение в действие сейсмических источников.

В другом варианте предпочтительно, способ, соответствующий изобретению, включает в себя общее безопасное расстояние, в пределах которого могут располагаться другие наземные устройства обнаружения, и/или фиксированное воздушное устройство обнаружения присутствия, и/или летательные устройства обнаружения присутствия, которые потенциально используются вместе.

Способ получения массива сейсмических данных, который соответствует изобретению, является особенно целесообразным, так как он позволяет использовать сейсмические приемники 32, расположенные в областях 31 сейсмических источников, для нескольких целей, таких как сбор дополнительных измерений для улучшения качества обработки массива сейсмических данных исследования, или для отслеживания присутствия людей 46, и/или животных, и/или транспортных средств на исследуемом участке 10 для предотвращения возникновения опасностей для людей, животных или транспортных средств на исследуемом участке 10. Таким образом, с помощью использования одних и тех же сейсмических приемников 32 для отслеживания сети, вместо установки дополнительных датчиков в других местах расположения исследуемого участка 10, уменьшается воздействие на окружающую среду.

Как указано выше, каждый сейсмический источник 30 выполнен с возможностью возбуждения сейсмических волн, используемых для сейсмических исследований, например, разведки нефти и газа. Эти сейсмические волны вызывают колебания грунта первого типа.

Колебания грунта первого типа возбуждают в известный момент времени и из известного местоположения. В отличие от сказанного, колебания грунта второго типа очень часто возбуждаются в неизвестный момент времени и из точно неизвестного местоположения.

Колебания грунта второго типа можно отличить от колебаний грунта первого типа, например, с помощью моментов времени, когда их измеряют и анализируют. Например, каждый раз, когда приводят в действие сейсмический источник 30, определяют заранее заданный временной интервал, в котором сигнал, измеренный с помощью приемников 32, рассматривают как результат колебаний грунта первого типа.

Сигнал, измеренный с помощью приемников 32 после заранее установленного временного интервала и до запуска другого источника 30, измеряют и анализируют как сигнал, полученный от колебаний грунта второго типа, вызванных механическим источником, отличным от единственного или каждого сейсмического источника 30.

В качестве альтернативы или в дополнение, географическое направление, из которого колебание измеряют с помощью приемника 32, может быть использовано для сортировки колебаний первого типа и колебаний второго типа.

Например, если географическое направление, из которого колебание измеряют с помощью приемников 32, соответствует географическому направлению, из которого был приведен в действие один источник 30, сигнал можно рассматривать как соответствующий колебаниям первого типа.

Если географическое направление, из которого колебание измеряют с помощью приемников 32, отличается от географического направления, из которого был приведен в действие один источник 30, сигнал можно рассматривать как соответствующий колебаниям второго типа.

Claims

1. Способ получения массива сейсмических данных на исследуемом участке (10), включающий обеспечение наличия по меньшей мере одного сейсмического источника (30) в области (31) сейсмических источников указанного исследуемого участка (10), обеспечение наличия множества сейсмических приемников (32) в указанной области (31) сейсмических источников и измерение с помощью указанного множества сейсмических приемников (32) колебаний грунта первого типа, возбуждаемых в геологической среде исследуемого участка (10) указанным по меньшей мере одним сейсмическим источником (30),

отличающийся тем, что с помощью указанного множества сейсмических приемников (32) измеряют колебания грунта по меньшей мере одного второго типа, вызванные механическим источником, отличным от указанных сейсмических источников (30), и анализируют указанные колебания грунта второго типа для определения по меньшей мере одного элемента информации в отношении присутствия человека (46) и/или животного, и/или транспортного средства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что колебания грунта второго типа вызваны работой бурового инструмента в процессе установки указанного по меньшей мере одного сейсмического источника (30) на исследуемом участке (31).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно размещают сейсмические приемники (33) за пределами указанной области (31) сейсмических источников, причем плотность сейсмических приемников (32) в области (31) сейсмических источников больше плотности сейсмических приемников (33), размещенных за пределами области (31) сейсмических источников.

4. Способ по любому из пп. 1 – 3, отличающийся тем, что в режиме реального времени на исследуемом участке (10) контролируют присутствие и/или местоположение указанного человека (46) и/или животного, и/или транспортного средства.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что контролирование присутствия и/или местоположения указанного человека (46) и/или животного, и/или транспортного средства в режиме реального времени включает в себя регистрацию на указанном множестве сейсмических приемников (32) по меньшей мере события колебаний грунта, вызванных перемещением по земле на исследуемом участке, и анализ временной задержки регистрации указанного события для указанного множества сейсмических приемников (32).

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что включают сигнал тревоги при обнаружении присутствия человека (46) и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке (10).

7. Способ по любому из пп. 4 – 6, отличающийся тем, что дополнительно размещают сейсмические приемники (33) за пределами указанной области (31) сейсмических источников и прекращают размещение указанного множества сейсмических приемников (33) при обнаружении присутствия человека (46) и/или животного, и/или транспортного средства на исследуемом участке (10).

8. Способ по любому из пп. 1 – 7, отличающийся тем, что в процессе получения массива сейсмических данных возбуждают сейсмический сигнал с помощью указанного по меньшей мере одного сейсмического источника (30) и отслеживают характеристику сигнала, возбужденного указанным по меньшей мере одним сейсмическим источником, с использованием указанного множества сейсмических приемников (32).

9. Способ по любому из пп. 1 – 8, отличающийся тем, что размещают по меньшей мере два сейсмических источника (30) в области (31) сейсмических источников и размещают указанное множество сейсмических приемников (32) в соответствии с геометрической конфигурацией указанной области (31) сейсмических источников.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что область (31) сейсмических источников имеет квадратную или прямоугольную форму с четырьмя углами, при этом в каждом углу области (31) сейсмических источников размещают сейсмический источник (31) и два множества сейсмических приемников (32) размещают вдоль по меньшей мере двух осей (48, 50), находящихся в области (31) сейсмических источников.

11. Способ по любому из пп. 1 – 10, отличающийся тем, что измеряют по меньшей мере один физический параметр грунта с помощью множества дополнительных датчиков (44), установленных в области (31) сейсмических источников.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанное множество дополнительных датчиков (44) являются магнитотеллурическими датчиками и на основе магнитотеллурических измерений с помощью указанных датчиков вычисляют полноразмерную модель электропроводности.

13. Способ по любому из пп. 1 – 12, отличающийся тем, что передают в режиме реального времени измерения колебаний грунта первого типа и/или измерения колебаний грунта второго типа, и/или измерения физического параметра в базовый лагерь (34), расположенный на исследуемом участке (10), с использованием по меньшей мере одной антенны (41) связи, установленной в области (31) сейсмических источников.

14. Способ по любому из пп. 1 – 13, отличающийся тем, что сейсмический источник (30) содержит взрывчатое вещество и/или молоток, и/или вибратор.