RU2745481C1 - Method and system for collecting seismic data - Google Patents

Method and system for collecting seismic data Download PDF

Info

Publication number
RU2745481C1
RU2745481C1 RU2020131760A RU2020131760A RU2745481C1 RU 2745481 C1 RU2745481 C1 RU 2745481C1 RU 2020131760 A RU2020131760 A RU 2020131760A RU 2020131760 A RU2020131760 A RU 2020131760A RU 2745481 C1 RU2745481 C1 RU 2745481C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
sources
receivers
seismic
signals
Prior art date
Application number
RU2020131760A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Детков
Виктор Газизович Сибгатулин
Иса Султанович Муртаев
Original Assignee
Владимир Алексеевич Детков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Алексеевич Детков filed Critical Владимир Алексеевич Детков
Priority to RU2020131760A priority Critical patent/RU2745481C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2745481C1 publication Critical patent/RU2745481C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/003—Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/003—Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
    • G01V1/005—Seismic data acquisition in general, e.g. survey design with exploration systems emitting special signals, e.g. frequency swept signals, pulse sequences or slip sweep arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02—Generating seismic energy
    • G01V1/04—Details
    • G01V1/09—Transporting arrangements, e.g. on vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02—Generating seismic energy
    • G01V1/143—Generating seismic energy using mechanical driving means, e.g. motor driven shaft
    • G01V1/155—Generating seismic energy using mechanical driving means, e.g. motor driven shaft using reciprocating masses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: geophysics.
SUBSTANCE: proposed technical solution relates to the field of geophysics, namely to methods and devices aimed at studying the characteristics of the deep structure, and can be used for seismic exploration. A method for collecting seismic data is proposed, characterized by the impact on the surface of the investigated surface by sources of seismic signals following predetermined trajectories, synchronization of the clock of the sources and the recording device, and continuous recording of signals issued by the receivers. Moreover, before collecting the signals, the number of simultaneously operating signal sources N and the trajectory of their movement, the excitation density per unit length of the trajectory ni of each of the Ni signal sources, the signal amplitude A0N and the level of random noise An are set. For each of the Ni-signal sources, the initial speed of movement V0i= fсi / ni is calculated and set, where fсi is the pulse repetition frequency of each of the Ni-signal sources, while fсi = 1/Treadi, where Treadi is the signal source readiness period for re-excitation. The coordinates of each of the signal receivers are determined, and in the process of moving the signal sources, the surface is affected by pulses with a given repetition frequency fсi and amplitude A0i. On the continuous recording made by the receivers, the arrival times of elastic waves tarrni from each of the Ni-signal sources and their amplitude Ani are distinguished. The signal-to-noise ratios Аni/Аn are determined, the obtained data are compared with the data on the pulse times tkn from each of the Ni-signal sources and the coordinates xkn and ykn of each of the pulses. The distribution of signal velocities in the earth's surface is determined and a model of the earth's surface is built, while with a decrease in the signal-to-noise ratio Аni/Аn, the excitation density ni and their amplitudes А0i are increased without stopping the movement of the signal sources.
EFFECT: increased productivity of collection and processing of seismic data with high resolution.
9 cl, 1 dwg

Description

Исследуемое техническое решение относится к области геофизики, а именно к способам и устройствам, направленным на изучение характеристик глубинного строения и может быть применено для сейсмической разведки [G01V 1/02, G01V 3/12, G01V 3/15, G01V 3/17].The investigated technical solution relates to the field of geophysics, namely to methods and devices aimed at studying the characteristics of the deep structure and can be used for seismic exploration [G01V 1/02, G01V 3/12, G01V 3/15, G01V 3/17].

Основной потенциал прироста запасов углеводородов в мире XXI века – это сложно построенные и трудноизвлекаемые месторождения нефти и газа. Необходима ревизия и корректировка существующих подходов к работам на нефть и газ, так как существующие геофизические технологии изучения геологического строения и прогноза высокодебитных блоков месторождений не соответствует сложности геолого-геофизических условий.The main potential for the growth of hydrocarbon reserves in the world of the 21st century is the difficult-to-build and hard-to-recover oil and gas fields. It is necessary to revise and adjust the existing approaches to oil and gas operations, since the existing geophysical technologies for studying the geological structure and forecasting high-rate blocks of fields do not correspond to the complexity of geological and geophysical conditions.

Нефтяные компании проводят сейсмическую разведку для понижения уровня рисков и снижения стоимости работ по обнаружению и разработке новых нефтяных и газовых месторождений. Традиционная сейсмическая разведка проводится путем развертывания на местности линейных профильных или пространственных сетей сейсмических приемников (датчиков), покрывающих значительные участки земной поверхности. Источник упругой волны приводится в действие внутри такой сети, и возникающая в результате воздействия на среды акустическая волна распространяется по поверхности и внутрь земной коры. Отдельные части упругой волны отражаются от подземных неоднородностей, таких как нефтяные и газовые пластовые резервуары. Процессы возбуждения отраженных волн и записи информации об их распространении обозначаются термином "сбор сейсмических данных". С помощью перемещения источника сейсмической энергии в границах измерительной сети и сбора сейсмических данных возможно построение трехмерной карты или глубинных разрезов подземной структуры земной коры, которая в дальнейшем используется для принятия решений о месте заложения буровых скважин и глубинах продуктивных зон.Oil companies are conducting seismic surveys to mitigate risks and reduce the cost of discovering and developing new oil and gas fields. Traditional seismic exploration is carried out by deploying linear profile or spatial networks of seismic receivers (sensors) on the ground, covering large areas of the earth's surface. The source of the elastic wave is driven inside such a network, and the acoustic wave resulting from the action on the medium propagates along the surface and into the earth's crust. Parts of the elastic wave are reflected from subsurface irregularities such as oil and gas reservoirs. The processes of generating reflected waves and recording their propagation information are referred to as "seismic acquisition". By moving the seismic energy source within the measurement network and collecting seismic data, it is possible to build a three-dimensional map or deep sections of the underground structure of the earth's crust, which is then used to make decisions about the location of boreholes and the depths of productive zones.

Поиск и разведка так называемых сложно устроенных, малоразмерных месторождений углеводородов требуют от сейсморазведочных исследований внедрения технологических приемов, повышающих вертикальную и горизонтальную разрешающую способность метода. Общепринятый способ – это отказ от традиционного группирования источников и приемников и использования точечного возбуждения с одновременным сгущением линий приема и возбуждения и непрерывной регистрацией регулярных и случайных сигналов без искажений. The search and exploration of the so-called complex, small-sized hydrocarbon deposits require from seismic exploration the introduction of technological methods that increase the vertical and horizontal resolution of the method. The generally accepted method is the rejection of the traditional grouping of sources and receivers and the use of point excitation with simultaneous thickening of the receive and excitation lines and continuous registration of regular and random signals without distortion.

Технология сбора сейсмических данных на конкретном участке месторождения рассчитана на заданную проектом точность и обычно ограничена особенностями сейсмогеологического разреза среды, условиями производства работ, экологическими требованиями и экономическими факторами. Повышение производительности получения исходных данных сокращает операционные расходы и одновременно повышает достоверность и детальность сейсмических исследований и кондиционность геологических моделей. The technology for collecting seismic data in a specific area of the field is designed for the accuracy specified by the project and is usually limited by the features of the seismic-geological section of the environment, working conditions, environmental requirements and economic factors. Increasing the productivity of raw data acquisition reduces operating costs while increasing the reliability and detail of seismic surveys and the conditionality of geological models.

Важным фактором при определении качества и пространственного разрешения сейсмического изображения является выбор источника упругих волн. Традиционные взрывные и импульсные невзрывные источники прямого ударного действия по способу и физике формирования упругих колебаний на поверхности различных сред обеспечивают высокое разрешение сейсмических сигналов, но не могут составить конкуренцию вибрационным источникам из-за сложности контроля за фазовой и амплитудной идентичностью одиночных воздействий, а также по экономическим показателям. An important factor in determining the quality and spatial resolution of a seismic image is the choice of the source of elastic waves. Traditional explosive and impulse non-explosive sources of direct shock action, in terms of the method and physics of the formation of elastic vibrations on the surface of various media, provide high resolution of seismic signals, but cannot compete with vibration sources due to the complexity of controlling the phase and amplitude identity of single impacts, as well as economic indicators.

Современные высокоплотные системы наблюдений используют способы и методы вибрационного возбуждения. Вибрационный источник создаёт на поверхности среды импульсы давления за 15 – 60 секунд от 3 до 120 Гц с амплитудой до 30 тонн. Излучатель монтируется на тягаче повышенной проходимости и позволяет получать много раз воспроизводимый сигнал. Для ускорения сбора геофизических данных разработаны и внедрены в производство технологии поочерёдного возбуждения сигналов (flip-flop), перекрывающихся сигналов (slip-sweep), независимого возбуждения сигналов (ISS) и их комбинации, что сокращает время возбуждения упругих волн в сети.Modern high-density observation systems use methods and techniques of vibration excitation. The vibration source creates pressure pulses on the surface of the medium in 15 - 60 seconds from 3 to 120 Hz with an amplitude of up to 30 tons. The emitter is mounted on a cross-country tractor and allows you to receive a signal that is reproduced many times. To accelerate the collection of geophysical data, technologies of alternating signal excitation (flip-flop), overlapping signals (slip-sweep), independent excitation of signals (ISS) and their combination have been developed and introduced into production, which reduces the time of excitation of elastic waves in the network.

Известна ТРЕХМЕРНАЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕСКОЛЬКИХ ИСТОЧНИКОВ ОДНОВРЕМЕННО [CA2185751 (A1), опубл.: 21.02.1998], характеризующаяся одновременным излучением сигналов с плавающей частотой от множества вибраторов или групп вибраторов N, и включает в себя следующие шаги в комбинации: a) выбор желаемой начальной частоты и конечной частоты сигналов развертки частоты; b) выбор максимального времени; c) выбор или наблюдение для типичного вибратора или группы вибраторов связи между основной частотой развертки и временем развертки; d) выведение для указанного отношения частотно-временного пространства между указанным отношением и назначенной гармоникой такого отношения; e) деление упомянутого частотно-временного пространства на N разделов, каждый из которых имеет экстент частоты от упомянутой начальной частоты до упомянутой конечной частоты, и каждый имеет интервал времени на каждой частоте, не менее указанного максимального времени в пути; f) назначение каждого из N вибраторов или групп вибраторов одному из указанных N разделов; и g) управляют частотно-временным отношением каждого вибратора или группы вибраторов так, чтобы все сейсмические сигналы, полученные из него, вплоть до указанного максимального времени пробега, попадали в его упомянутую раздел.Known THREE-DIMENSIONAL SEISMIC INSPECTION USING SEVERAL SOURCES SIMULTANEOUSLY [CA2185751 (A1), publ .: 02.21.1998], characterized by the simultaneous emission of signals with a floating frequency from multiple vibrators or groups of vibrators N, and includes the selection of the desired combination: a) start frequency and end frequency of frequency sweep signals; b) selection of the maximum time; c) selection or observation, for a typical vibrator or group of vibrators, the relationship between the fundamental frequency of the sweep and the sweep time; d) derivation for a specified time-frequency space ratio between the specified ratio and the assigned harmonic of that ratio; e) dividing said time-frequency space into N partitions, each of which has a frequency extent from said start frequency to said end frequency, and each has a time interval at each frequency not less than said maximum travel time; f) assigning each of the N vibrators or groups of vibrators to one of the specified N sections; and g) controlling the time-frequency ratio of each vibrator or group of vibrators so that all seismic signals received from it, up to the specified maximum travel time, fall into its said section.

Недостатком аналога является низкая оперативность измерений, обусловленная неподвижным размещением источников сигналов.The disadvantage of the analogue is the low efficiency of measurements due to the fixed placement of signal sources.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ СБОРА СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ [RU2008107174 (A), опубл.: 10.10.2009], относящихся к подземной области, на поверхности которой расположены набор приемников сейсмических волн, находящихся в контакте с землей, записывающее устройство для записи сигналов, выдаваемых приемниками, и набор источников вибрации, следующих по соответствующим заранее определенным траекториям, причем каждая из траекторий содержит ряд положений генерирования возбуждений, при этом указанные источники выполнены с возможностью генерирования, при нахождении в положении генерирования возбуждений, сейсмических вибраций, соответствующих последовательности возбуждений типа свип-сигнала заранее определенной длительности и переменной частоты, включающий в себя шаг синхронизации часов источников и записывающего устройства и шаг выдачи каждому из источников разрешения на генерирование возбуждений в соответствующие последовательности заранее определенных моментов времени tk,n возбуждения, где k - порядковый номер возбуждения для данного источника, a n - порядковый номер источника, находящийся в пределах от 1 до числа Ns источников, при этом на указанном шаге выдачи разрешения источникам вибрации осуществляют генерирование колебаний при условии, что в указанное время tk,n источник находится в состоянии готовности к генерированию вибраций, и осуществляют непрерывную запись сигналов, выдаваемых приемниками.The closest in technical essence is the METHOD AND SYSTEM FOR COLLECTING SEISMIC DATA [RU2008107174 (A), publ .: 10.10.2009], relating to the underground area, on the surface of which there are a set of seismic wave receivers in contact with the ground, a recording device for records of signals issued by receivers and a set of vibration sources following the corresponding predetermined trajectories, each of the trajectories containing a number of excitation generation positions, while these sources are configured to generate, when in the excitation generation position, seismic vibrations corresponding to the excitation sequence the type of a sweep signal of a predetermined duration and variable frequency, including a step of synchronizing the clock of the sources and the recording device and the step of issuing permission to each of the sources to generate excitations in the corresponding sequences of predetermined moments in the excitation time tk, n, where k is the ordinal number of the excitation for a given source, an is the ordinal number of the source, ranging from 1 to the number Ns of sources, while at the indicated step of issuing permission to the vibration sources, oscillations are generated provided that in the specified time tk, n the source is in a state of readiness to generate vibrations, and the signals generated by the receivers are continuously recorded.

Основной технической проблемой прототипа является низкая эффективность применения указанного способа, обусловленная ограничением спектра сигнала диапазоном частот свипирования и уровнем гармонических и фазовых искажений, при этом данный способ обладает высокой трудоемкостью, обусловленной значительными затратами времени на поиск заданной точки возбуждения, временем установки вибратора и подготовку его к работе. The main technical problem of the prototype is the low efficiency of the application of this method, due to the limitation of the signal spectrum by the sweep frequency range and the level of harmonic and phase distortions, while this method is very laborious due to the significant time spent searching for a given excitation point, the time of installing the vibrator and preparing it for work.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности сбора и обработки сейсмических данных с высокой разрешающей способностью.The technical result of the invention is to increase the productivity of collection and processing of seismic data with high resolution.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ сбора сейсмических данных, характеризующийся воздействием на исследуемую поверхность источниками сейсмических сигналов, следующих по заранее определенным траекториям, синхронизацией часов источников и записывающего устройства и непрерывную запись сигналов, выдаваемых приемниками, отличающийся тем, что перед сбором сигналов задают количество одновременно работающих источников сигналов N и траектории их перемещения, плотность возбуждения на единицу длины траектории движения ni каждого из Ni-источников сигнала, амплитуду сигнала А0N и уровень случайных помех Аш, для каждого из Ni-источников сигналов вычисляют и задают начальную скорость движения V0i= fсi / ni, где fсi - частота повторения импульсов каждого из Ni-источников сигналов, при этом fсi = 1/Tготi, где Tготi – период готовности источника сигнала к повторному возбуждению, определяют координаты каждого из приемников сигналов, в процессе перемещения источников сигналов воздействуют на поверхность импульсами с заданной частотой повторения fсi и амплитудой А0i, на регистрируемой приемниками непрерывной записи выделяют времена прихода упругих волн tпрni от каждого из Ni-источников сигналов и их амплитуды Аni, определяют соотношения сигнал/шум Аni/Аш, сопоставляют полученные данные с данными о временах импульсов tkn от каждого из Ni-источника сигналов и координатах xkn и ykn каждого из импульсов, определяют распределение скоростей сигналов в земной поверхности и строят модель земной поверхности, при этом при уменьшении соотношения сигнал/шум Аni/Аш увеличивают плотность возбуждения ni и их амплитуды А0i без остановки перемещения источников сигналов.The specified technical result is achieved due to the fact that the method of collecting seismic data, characterized by the impact on the investigated surface by sources of seismic signals following predetermined trajectories, synchronization of the clock of the sources and the recording device and continuous recording of signals issued by receivers, characterized in that before collecting signals set the number of simultaneously operating signal sources N and the trajectory of their movement, the excitation density per unit length of the trajectory n i of each of the N i signal sources, the signal amplitude A 0N and the level of random noise A w , for each of the N i signal sources are calculated and set the initial speed of movement V 0i = f ci / n i , where f ci is the pulse repetition rate of each of the N i -sources of signals, while f ci = 1 / T goi , where T goti is the period of readiness of the signal source for re-excitation, determine the coordinates of each of the signal receivers, in the process of moving signal sources act on the surface with pulses with a given repetition frequency f ci and amplitude A 0i , the arrival times of elastic waves t prni from each of the N i signal sources and their amplitudes A ni are determined on the continuous recording recorded by the receivers, the signal-to-noise ratios A are determined ni / A w , compare the data obtained with the data on the pulse times t kn from each of the N i -source of signals and coordinates x kn and y kn of each of the pulses, determine the distribution of signal velocities in the earth's surface and build a model of the earth's surface, while decrease in the signal-to-noise ratio A ni / A w increase the density of excitation n i and their amplitude A 0i without stopping the movement of signal sources.

В частности, перемещение источников сигналов осуществляют непрерывно.In particular, the movement of the signal sources is carried out continuously.

В частности, распределение скоростей сигналов в земной поверхности определяют по разности времен пробегов tпрn-tkn упругих волн от источников сигналов до каждого из приемников.In particular, the distribution of signal velocities in the earth's surface is determined by the difference in travel times t prn -t kn elastic waves from the signal sources to each of the receivers.

Указанный технический результат достигается за счет того, что система сбора сейсмических данных, содержащая приемники сигналов, записывающее устройство и источники сигналов, отличающаяся тем, что содержит, как минимум, один источник сигналов, выполненный в виде невзрывного импульсного источника упругих колебаний смонтированном на подвижной платформе, размещенной в контакте с исследуемой поверхностью, к источнику сигналов подключены записывающее устройство, датчик измерения скорости, модуль местоположения, смонтированные на одной с источников сигналов платформе, один или несколько приемников сигналов подключены к блоку сбора данных, записывающие устройства и блоки сбора данных соединены модулями связи со станцией управления и сбора данных, включающей контроллер, регистрирующее устройство, модуль обработки данных, интерфейсный модуль для отслеживания местонахождения источника сигналов, скорости его движения и технического состояния источника и приемников сигналов, модуль синхронизации источников сигналов и датчик ветра для регистрации шумовых помех.The specified technical result is achieved due to the fact that a seismic data collection system containing signal receivers, a recorder and signal sources, characterized in that it contains at least one signal source made in the form of a non-explosive pulsed source of elastic vibrations mounted on a movable platform, placed in contact with the surface under study, a recording device, a speed measurement sensor, a location module mounted on one of the platform signal sources are connected to the signal source, one or more signal receivers are connected to the data acquisition unit, the recording devices and data acquisition units are connected by communication modules with a control and data collection station, including a controller, a recorder, a data processing module, an interface module for tracking the location of the signal source, its speed and the technical condition of the signal source and receivers, the IC synchronization module signal sources and a wind sensor for detecting noise interference.

В частности, подвижная платформа смонтирована на транспортном средства.In particular, the movable platform is mounted on a vehicle.

В частности, подвижная платформа выполнена в зацеплении с транспортным средством.In particular, the movable platform is made in engagement with the vehicle.

В частности, приемники сигналов выполнены в виде приемников сейсмических сигналов.In particular, the signal receivers are in the form of seismic signal receivers.

В частности, модуль местоположения выполнен в виде GPS-приемника.In particular, the location module is designed as a GPS receiver.

В частности, модуль обработки данных выполнен в виде ПЭВМ.In particular, the data processing module is made in the form of a personal computer.

На фигуре показана блок-схема системы сбора сейсмических данных, на которой обозначено: 1 – приемники сигналов, 2 –источники сигналов, 3 – блоки сбора данных, 4 – модули связи, 5 – записывающие устройства, 6 – станция управления и сбора данных, 7 – датчики скорости, 8 – платформа, 9 – GPS-модули, 10 – контроллер, 11 – модуль обработки данных, 12 – интерфейсный модуль, 13 – модуль синхронизации источников сигналов, 14 – датчик ветра.The figure shows a block diagram of a seismic data collection system, which indicates: 1 - signal receivers, 2 - signal sources, 3 - data collection units, 4 - communication modules, 5 - recording devices, 6 - control and data collection station, 7 - speed sensors, 8 - platform, 9 - GPS modules, 10 - controller, 11 - data processing module, 12 - interface module, 13 - signal source synchronization module, 14 - wind sensor.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Система сбора сейсмических данных содержит источники сигналов 2, выполненные в виде невзрывных импульсных источников упругих колебаний. Каждый из источников сигналов 2 смонтирован на транспортном средстве или в зацеплении с транспортным средством и выполнен в непосредственном контакте с исследуемой поверхностью или с поверхностью, соприкасающуюся с исследуемой (лед, водная среда, снег), например, в металлических полозьях саней, на волокуша, на дне судна.The seismic data collection system contains signal sources 2 made in the form of non-explosive pulsed sources of elastic vibrations. Each of the signal sources 2 is mounted on a vehicle or in engagement with a vehicle and is made in direct contact with the investigated surface or with a surface in contact with the investigated (ice, water environment, snow), for example, in metal sleigh runners, on a drag, on the bottom of the vessel.

Каждый из источников сигналов 2 подключен к записывающему устройству 5 к которому, в свою очередь, подключены смонтированные на одной с источником сигналов 2 платформе 8 датчик скорости 7, GPS-модуль 9 и модуль связи 4. Each of the signal sources 2 is connected to a recording device 5 to which, in turn, the speed sensor 7, the GPS module 9 and the communication module 4, mounted on the same platform 8 with the signal source 2, are connected.

Записывающие устройства 5 через модули связи 4 подключены к станции управления и сбора данных 6.Recorders 5 through communication modules 4 are connected to the control and data collection station 6.

Станция сбора и обработки данных 6 содержит контроллер 10 с подключенным к нему модулем обработки данных 11 и регистрирующими устройствами, выполненными в виде блоков сбора данных 3 для обработки сигналов от приемников сигналов 1 также соединенными с модулем обработки данных 11. К модулю обработки данных 11 подключен интерфейсный модуль 12, модуль синхронизации источников сигналов 13, GPS-модуль 9 и датчик ветра 14. The data collection and processing station 6 contains a controller 10 with a data processing module 11 connected to it and recording devices made in the form of data collection units 3 for processing signals from signal receivers 1 also connected to the data processing module 11. An interface is connected to the data processing module 11. module 12, signal source synchronization module 13, GPS module 9 and wind sensor 14.

Приемники сигналов 1 смонтированы непосредственно на исследуемой земной поверхности с возможностью регистрации сейсмических сигналов. Каждый из приемников сигналов 1 или приемники сигналов 1, объединенные в группу подключены к блокам сбора данных 3 через модули связи 4. Signal receivers 1 are mounted directly on the investigated earth surface with the ability to record seismic signals. Each of the signal receivers 1 or signal receivers 1 combined into a group are connected to the data acquisition units 3 through communication modules 4.

Систему сбора сейсмических данных реализуют следующим образом.The seismic data collection system is implemented as follows.

Первоначально на исследуемой местности размещают приемники сигналов 1, определяют потребность в количестве одновременно работающих источников сигналов N 2, размещенных на транспортном средстве или в зацеплении с ними. Определяют траектории движения источников сигналов 2 и их протяженности. Initially, signal receivers 1 are placed on the surveyed area, the need for the number of simultaneously operating signal sources N 2, located on the vehicle or in engagement with them, is determined. Determine the trajectories of the signal sources 2 and their length.

Получают от GPS-модулей 9 и записывают в станцию управления и сбора данных 6 координаты размещения каждого из приемников сигналов 1.The coordinates of the location of each of the signal receivers 1 are received from the GPS modules 9 and recorded in the control and data collection station 6.

Далее исходя из требуемого разрешения сейсмограмм определяют плотность возбуждения на единицу длины траектории движения ni каждого из Ni-источников сигналов 2, амплитуду сигнала А0N и уровень случайных помех Аш.Further, based on the required resolution of the seismograms, the excitation density per unit length of the trajectory n i of each of the N i -sources of signals 2, the amplitude of the signal A 0N and the level of random noise A w are determined.

Зная частоту повторения импульсов fсi каждого из Ni-источников сигналов 2, обратно пропорциональной периоду готовности источника сигнала 2 к повторному возбуждению Tготi определяют начальную скорость для каждого из источников сигналов 2 по формуле V0= fс / n. Knowing the pulse repetition frequency f ci of each of the N i -sources of signals 2, which is inversely proportional to the period of readiness of the signal source 2 for re-excitation T gothi , the initial velocity for each of the signal sources 2 is determined by the formula V 0 = f c / n.

Например, For example,

пусть n = 200 имп/км; let n = 200 imp / km;

fсi = 0,1 имп/сек при Tготi = 10 сек;f withi = 0.1 pulse / sec at T gothi = 10 sec;

тогда,then,

V = 0,1/200 = 0,0005 км/с = 1,8 км/ч.V = 0.1 / 200 = 0.0005 km / s = 1.8 km / h.

От контроллера 10 станции управления и сбора данных 6 через модули связи 4 подают команду на включение и синхронизацию по времени с помощью GPS-модулей 9 источников сигналов 2 и модуля обработки данных 11. После синхронизации от источников сигналов 2 и модуля обработки данных 11 на контроллер 10 станции управления и сбора данных 6 и визуально на интерфейсный модуль 12 поступают сигналы о готовности источников сигналов 2 к работе.From the controller 10 of the control and data collection station 6, through communication modules 4, a command is sent to turn on and synchronize in time using GPS modules 9 of signal sources 2 and data processing module 11. After synchronization from signal sources 2 and data processing module 11 to controller 10 control and data collection stations 6 and visually the interface module 12 receives signals about the readiness of signal sources 2 for operation.

Контроллер 10 станции управления и сбора данных 6, получив сигналы о готовности к работе, запускает записывающие устройства 5 и блоки сбора данных 3 и одновременно или синхронно с помощью модуля синхронизации источников сигналов 13 направляет команду на первый удар одного из источников сигналов 2 и дальнейшее его движение с рассчитанной скоростью V0. Записывают в записывающем устройствах 5 источника сигнала 2 время его запуска t0n.The controller 10 of the control and data collection station 6, having received signals of readiness for work, starts recording devices 5 and data collection units 3 and simultaneously or synchronously, using the signal source synchronization module 13, sends a command to the first strike of one of the signal sources 2 and its further movement with the calculated speed V 0. Record in the recording devices 5 of the signal source 2 its start time t 0n .

Через промежуток времени, например, равный времени прихода отраженной сейсмической волны от предельно глубокого горизонта изучаемой подземной структуры (время тишины), запускают второй источник сигналов 2 на удар и движение с расчетной скоростью V0. Подобным образом поочередно запускают все источники сигналов 2. After a time interval, for example, equal to the time of arrival of the reflected seismic wave from the extremely deep horizon of the studied underground structure (silence time), the second signal source 2 is launched to strike and move at a design speed V 0 . Likewise, all signal sources 2 are triggered one by one.

В процессе непрерывного перемещения каждого из источников сигналов 2 с заданной частотой повторения импульсов fсi или командой от контроллера 10 станции управления и сбора данных 6 воздействуют на поверхность грунта импульсами, длительностью до 10 мс с начальной амплитудой А0, пропорциональной величине удельного давления источника сигналов 2 на грунт. Записывают в записывающее устройство 5 амплитуду импульсов А0, время подачи импульсов tkn, отсчитанное от начального времени t0n, номер kn и координаты точек воздействия импульсов xkn и ykn, где n - порядковый номер источника сигнала 2. Упругая волна от источника сигналов 2 в грунте преобразуется в объемную сейсмическую волну со скоростью распространения от 2,5 до 8 км/с в зависимости от плотности и упругости среды распространения, при этом при прохождении границы сред с разными упругими постоянными упомянутая волна преломляется и меняет свое направление и амплитуду. Приемниками сигналов 1 регистрируют пришедшую от источника сигналов 2 сейсмический сигнал и передают информацию через модули связи 4 в блоки сбора данных 3, в которых записывают времена прихода сейсмических волн tпрni от источника сигналов 2 и их амплитуды Аni. Из блоков сбора данных 3 указанную информацию передают в модуль обработки данных 11 станции управления и сбора данных 6.In the process of continuous movement of each of the signal sources 2 with a given pulse repetition rate f ci or by a command from the controller 10 of the control and data collection station 6, they act on the ground surface with pulses with a duration of up to 10 ms with an initial amplitude A 0 proportional to the specific pressure of the signal source 2 on the ground. Record in the recorder 5 the amplitude of the pulses A 0 , the time of the pulses t kn , counted from the initial time t 0n , the number k n and the coordinates of the points of impact of the pulses x kn and y kn , where n is the serial number of the signal source 2. Elastic wave from the source signals 2 in the soil is converted into a bulk seismic wave with a propagation speed of 2.5 to 8 km / s, depending on the density and elasticity of the propagation medium, while passing the boundary of media with different elastic constants, the wave is refracted and changes its direction and amplitude. The signal receivers 1 register the seismic signal received from the signal source 2 and transmit the information through the communication modules 4 to the data collection units 3, in which the arrival times of the seismic waves t prni from the signal source 2 and their amplitude A ni are recorded. From the data collection units 3, the specified information is transmitted to the data processing module 11 of the control and data collection station 6.

В модуле обработки данных 11 станции управления и сбора данных 6 полученные данные о времени подачи импульсов tkn и координатах точек воздействия импульсов xkn и ykn каждого из источников сигналов 2 с учетом скорости перемещения источника сигналов 2, полученных от датчика скорости 7 сопоставляют с временами прихода сейсмических волн tпрn от каждого из источников сигналов 2 и их амплитудами Аn, анализируют зависимости Аn от времени tkn и изменение частоты сигнала и вычисляют отношение сигнал/шум Аni/Аш. По разности времен пробегов tпрn-tkn сейсмических волн от каждого из источников сигналов 2 до каждого из приемников 1 и величине затухания А0-Аn определяют распределение скоростей вдоль земной поверхности и в глубину, а с учетом известных скоростей распространения сейсмических волн в упругой среде формируют амплитудно-частотную спектрограмму.In the data processing module 11 of the control and data collection station 6, the obtained data on the pulse delivery time t kn and the coordinates of the points of impact of the pulses x kn and y kn of each of the signal sources 2, taking into account the speed of movement of the signal source 2 received from the speed sensor 7, are compared with the times arrival of seismic waves t prn from each of the signal sources 2 and their amplitudes A n , analyze the dependence of A n on time t kn and the change in signal frequency and calculate the signal-to-noise ratio A ni / A w . The difference in travel times t prn -t kn of seismic waves from each of the signal sources 2 to each of the receivers 1 and the attenuation value A 0 -A n determine the distribution of velocities along the earth's surface and in depth, and taking into account the known propagation velocities of seismic waves in elastic an amplitude-frequency spectrogram is formed in the environment.

При уменьшении соотношения сигнал/шум Аni/Аш, увеличивают степень воздействия источника сигналов 2 на поверхность путем увеличения удельного давления источника сигналов 2 на поверхность или снижения скорости движения V источника сигналов 2, тем самым увеличивают плотность возбуждения n. With a decrease in the signal-to-noise ratio A ni / A w , the degree of influence of the signal source 2 on the surface is increased by increasing the specific pressure of the signal source 2 on the surface or decreasing the speed V of the signal source 2, thereby increasing the excitation density n.

Заявленный технический результат - повышение производительности сбора и обработки сейсмических данных с высокой разрешающей способностью, достигается за счет воздействия на исследуемую поверхность или поверхность, непосредственно соприкасающуюся с исследуемой поверхностью с заданными плотностью возбуждения на единицу длины траектории движения n и частотой повторения импульсов fс, как минимум, одним источником сигналов 2, выполненным в виде невзрывного импульсного источника упругих колебаний, смонтированного подвижно на транспортном средстве, движущегося по заданной траектории с рассчитанной скоростью V, привязкой упомянутых источников сигналов 2 по времени и координатам воздействия на грунт с помощью GPS-модулей 9, смонтированных вблизи источников сигналов 2, непрерывной передачей и записью в блоках сбора данных 3 и обработкой в модуле обработки данных 11 зарегистрированных приемниками сигналов 1, определения в процессе записи соотношения сигнал/шум Аni/Аш, сопоставления полученных данных с данными о временах импульсов tkn и координатах xkn и ykn воздействия каждым из источников сигналов 2 и построения спектральных характеристик распределения сейсмических волн, а при уменьшении соотношения сигнал/шум Аni/Аш оперативного увеличения плотностью возбуждения на единицу площади n путем изменения скорости движения V источника сигналов 2 и амплитуды А0 сигнала (удельного давления на грунт) без остановки движения источников сигналов 2.The claimed technical result - an increase in the productivity of collection and processing of seismic data with high resolution, is achieved by acting on the investigated surface or surface directly in contact with the investigated surface with a given excitation density per unit length of the trajectory n and a pulse repetition rate f with , at least , one signal source 2, made in the form of a non-explosive pulsed source of elastic vibrations, mounted movably on a vehicle, moving along a given trajectory with a calculated speed V, linking the mentioned signal sources 2 in time and coordinates of impact on the ground using GPS modules 9 mounted near signal sources 2, continuous transmission and recording in data collection units 3 and processing in the data processing module 11 signals registered by receivers 1, determination of the signal-to-noise ratio А ni / А w during recording, comparison of the obtained data with data on the pulse times t kn and coordinates x kn and y kn of the action of each of the signal sources 2 and plotting the spectral characteristics of the distribution of seismic waves, and with a decrease in the signal-to-noise ratio A ni / A w, an operational increase in the excitation density per unit area n by changing the speed of movement V of the signal source 2 and the amplitude A 0 of the signal (specific pressure on the ground) without stopping the movement of the signal sources 2.

Claims (9)

1. Способ сбора сейсмических данных, характеризующийся воздействием на исследуемую поверхность источниками сейсмических сигналов, следующих по заранее определенным траекториям, синхронизацией часов источников и записывающего устройства и непрерывной записью сигналов, выдаваемых приемниками, отличающийся тем, что перед сбором сигналов задают количество одновременно работающих источников сигналов N и траектории их перемещения, плотность возбуждения на единицу длины траектории движения ni каждого из Ni-источников сигнала, амплитуду сигнала А0N и уровень случайных помех Аш, для каждого из Ni-источников сигналов вычисляют и задают начальную скорость движения V0i= fсi / ni, где fсi - частота повторения импульсов каждого из Ni-источников сигналов, при этом fсi = 1/Tготi, где Tготi – период готовности источника сигнала к повторному возбуждению, определяют координаты каждого из приемников сигналов, в процессе перемещения источников сигналов воздействуют на поверхность импульсами с заданной частотой повторения fсi и амплитудой А0i, на регистрируемой приемниками непрерывной записи выделяют времена прихода упругих волн tпрni от каждого из Ni-источников сигналов и их амплитуды Аni, определяют соотношения сигнал/шум Аni/Аш, сопоставляют полученные данные с данными о временах импульсов tkn от каждого из Ni-источников сигналов и координатах xkn и ykn каждого из импульсов, определяют распределение скоростей сигналов в земной поверхности и строят модель земной поверхности, при этом при уменьшении соотношения сигнал/шум Аni/Аш увеличивают плотность возбуждения ni и их амплитуды А0i без остановки перемещения источников сигналов.1. A method for collecting seismic data, characterized by the impact on the surface of the investigated surface by sources of seismic signals following predetermined trajectories, synchronization of the clock of the sources and the recording device and continuous recording of signals issued by receivers, characterized in that before collecting signals, set the number of simultaneously operating signal sources N and the trajectory of their movement, the density of excitation per unit length of the trajectory of movement n i of each of the N i -sources of the signal, the amplitude of the signal A 0N and the level of random interference A w , for each of the N i -sources of signals, the initial speed of movement V 0i = f ci / n i , where f ci is the pulse repetition frequency of each of the N i signal sources, while f ci = 1 / T gothi , where T gothi is the signal source readiness period for re-excitation, the coordinates of each of the signal receivers are determined, in the process of moving signal sources affect the surface of the pulse themselves with a given repetition frequency f ci and an amplitude A 0i , on a continuous recording recorded by the receivers, they select the arrival times of elastic waves t prni from each of the N i -sources of signals and their amplitudes A ni , determine the signal-to-noise ratios A ni / A w , compare the obtained data with data on the pulse times t kn from each of the N i -sources of signals and the x kn and y kn coordinates of each of the pulses, determine the distribution of signal velocities in the earth's surface and build a model of the earth's surface, while decreasing the signal-to-noise ratio A ni / A w increase the density of excitation n i and their amplitudes A 0i without stopping the movement of signal sources. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение источников сигналов осуществляют непрерывно.2. The method according to claim 1, characterized in that the movement of the signal sources is carried out continuously. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что распределение скоростей сигналов в земной поверхности определяют по разности времен пробегов tпрn-tkn упругих волн от источников сигналов до каждого из приемников.3. The method according to claim 1, characterized in that the distribution of signal velocities in the earth's surface is determined by the difference in travel times t prn -t kn of elastic waves from the signal sources to each of the receivers. 4. Система сбора сейсмических данных, содержащая приемники сигналов, записывающее устройство и источники сигналов, отличающаяся тем, что содержит, как минимум, один источник сигналов, выполненный в виде невзрывного импульсного источника упругих колебаний, смонтированного на подвижной платформе, размещенной в контакте с исследуемой поверхностью, к источнику сигналов подключены записывающее устройство, датчик измерения скорости, модуль местоположения, смонтированные на одной с источников сигналов платформе, один или несколько приемников сигналов подключены к блоку сбора данных, записывающие устройства и блоки сбора данных соединены модулями связи со станцией управления и сбора данных, включающей контроллер, регистрирующее устройство, модуль обработки данных, интерфейсный модуль для отслеживания местонахождения источника сигналов, скорости его движения и технического состояния источника и приемников сигналов, модуль синхронизации источников сигналов и датчик ветра для регистрации шумовых помех.4. A seismic data collection system containing signal receivers, a recording device and signal sources, characterized in that it contains at least one signal source made in the form of a non-explosive pulsed source of elastic vibrations mounted on a movable platform placed in contact with the surface under study , a recording device, a speed measurement sensor, a location module mounted on one platform from the signal sources are connected to the signal source, one or more signal receivers are connected to the data collection unit, the recording devices and data collection units are connected by communication modules with the control and data collection station, including a controller, a recording device, a data processing module, an interface module for tracking the location of a signal source, its speed and technical condition of a signal source and receivers, a signal source synchronization module and a wind sensor for recording noise interference. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что подвижная платформа смонтирована на транспортном средства.5. The system of claim 4, wherein the movable platform is mounted on a vehicle. 6. Система по п.4, отличающаяся тем, что подвижная платформа выполнена в зацеплении с транспортным средством.6. The system according to claim 4, characterized in that the movable platform is made in engagement with the vehicle. 7. Система по п.4, отличающаяся тем, что приемники сигналов выполнены в виде приемников сейсмических сигналов.7. The system according to claim 4, characterized in that the signal receivers are made in the form of seismic signal receivers. 8. Система по п.4, отличающаяся тем, что модуль местоположения выполнен в виде GPS-приемника.8. The system according to claim 4, characterized in that the location module is made in the form of a GPS receiver. 9. Система по п.4, отличающаяся тем, что модуль обработки данных выполнен в виде ПЭВМ.9. The system according to claim 4, characterized in that the data processing module is made in the form of a personal computer.
RU2020131760A 2020-09-28 2020-09-28 Method and system for collecting seismic data RU2745481C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131760A RU2745481C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Method and system for collecting seismic data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131760A RU2745481C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Method and system for collecting seismic data

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745481C1 true RU2745481C1 (en) 2021-03-25

Family

ID=75159179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020131760A RU2745481C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Method and system for collecting seismic data

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745481C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814806C1 (en) * 2023-08-10 2024-03-04 Акционерное общество "ГЕОТЕК" Seismic data collection method and system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1749861A1 (en) * 1989-03-30 1992-07-23 Киевское геофизическое отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного института Method of spaced seismic surveying
CA2185751A1 (en) * 1996-08-20 1998-02-21 Nigel A. Anstey 3-D Seismic Survey Using Multiple Sources Simultaneously
RU2122220C1 (en) * 1996-05-31 1998-11-20 Нижневолжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики Process of seismic prospecting
WO2007025933A1 (en) * 2005-09-01 2007-03-08 Cgg Services Process and system for the acquisition of seismic data
WO2015061636A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Westerngeco Llc In-phase precursor seismic sweep
US9217796B2 (en) * 2012-04-30 2015-12-22 Conocophillips Company Simultaneous composite land seismic sweep

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1749861A1 (en) * 1989-03-30 1992-07-23 Киевское геофизическое отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного института Method of spaced seismic surveying
RU2122220C1 (en) * 1996-05-31 1998-11-20 Нижневолжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики Process of seismic prospecting
CA2185751A1 (en) * 1996-08-20 1998-02-21 Nigel A. Anstey 3-D Seismic Survey Using Multiple Sources Simultaneously
WO2007025933A1 (en) * 2005-09-01 2007-03-08 Cgg Services Process and system for the acquisition of seismic data
US9217796B2 (en) * 2012-04-30 2015-12-22 Conocophillips Company Simultaneous composite land seismic sweep
WO2015061636A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Westerngeco Llc In-phase precursor seismic sweep

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814806C1 (en) * 2023-08-10 2024-03-04 Акционерное общество "ГЕОТЕК" Seismic data collection method and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101630016B (en) Method for improving imaging quality of vertical seismic profile
US4450540A (en) Swept energy source acoustic logging system
MX2014010522A (en) Methods and systems for attenuating noise in seismic data.
CN103713312B (en) A kind of method for designing of virtual source earthquake observation system
Agger et al. A crustal study in the vicinity of the Eskdalemuir seismological array station
US3278893A (en) Reducing the effect of multiple reflections of seismic wave signals
US3378096A (en) Method of seismic energy interference cancellation by detecting singularly oriented particle motion
US3281773A (en) Methods and apparatus using a single downhole detector for making seismic velocity measurements
Presnov et al. On-site observations of seismoacoustic waves under the conditions of an ice-covered water medium
RU2271554C1 (en) Exploration seismology method
US4607353A (en) Seismic exploration using non-impulsive vibratory sources activated by stationary, Gaussian codes to simulate an impulsive, causal generating, recording and pre-processing system and processing the results into distortion-free final records
RU2745481C1 (en) Method and system for collecting seismic data
CA1106957A (en) Seismic delineation of oil and gas reservoirs using borehole geophones
US4598391A (en) Seismic exploration using non-impulsive vibratory sources activated by stationary, Gaussian codes, detecting vibrations via receivers within a wellbore and processing the results into distortion-free final records
GB1569582A (en) Seismic delineation of oil and gas reservoirs using borehole geophones
Stoll et al. Shallow seismic experiments using shear waves
US3353624A (en) Minimizing multiple reflections by the application of a particular seismic wave to the earth
CN102890288B (en) Interval velocity inversion method for earthquake waves
RU2814806C1 (en) Seismic data collection method and system
RU1770922C (en) Multi-wave seismic survey method
CN114660655B (en) Submarine seismograph and towing cable seismic combined data acquisition method
CN103576189A (en) Searching method of seismic while drilling direct wave group
JPH06294793A (en) Nondestructive measuring method using acoustic wave of physical property of stratum
SU1022090A1 (en) Method of seismic prospecting
RU2093860C1 (en) Method of seismic test of change of capacitive properties and position of productivity contour of oil and gas pool process of its development