SU318002A1 - Способ сейсмической разведки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к спосогбам сейсморазведки , при которых примен ютс  колебани  линейно измен ющейс  частоты.

Известен способ вибрационной сейсморазведки , основанный на возбуждении сейсмических сигналов заданной формы, который состоит в суммировании колебаний, частоты, фазы и амплитуды которых обеспечивают разложение в р д Фурье импульса заданной формы .

Вибратор, установленный на грунте, возбуждает за один .цикл сигнал заданной продолжительности , одной частоты и посто нной амплитуды . От цикла к циклу частота вибратора увеличиваетс  на 1 гц. При каждом цикле возбужденные в грунте сигналы принимаютс  сейсмоприемником, установленным непосредственно у вибратора, и сейсмоприемником, расположенным в отдалении.

Прин тые от сейсмоприемников сигналы регистрируютс  на магнитной ленте раздельно. Количество циклов определ етс  диапазоном частот, выбранным дл  изучени  сейсмического разреза. Так, например, дл  полосы частот от 20 до 80 гц необходимо провести 60 циклов.

Сигналы, зарегистрированные от сейсмоприемника , расположенного у вибратора, суммируютс  от всех циклов. Перед суммированием дл  получени  острого суммарного импульса амплитуды и фазы сигналов каждого

цикла подбираютс  опытным путем. Затем i с теми же регулировками фаз и амплитуд с |ммируютс  сигналы, прин тые отдаленным сбйсмоприемником .

Полученна  таким образом суммарна  |апись имеет вид, сходный с сейсмической $аписью , получаемой при взрывных способах сейсморазведки.

Существенным недостатком описанного ci oсоба  вл етс  принципиальна  невозможность сжати  динамического диапазона сейсмических сигналов по их предварительной запиЬи. Динамический диапазон промежуточных peij-nстраторов , примен емых дл  предварителы ой

записи, как правило, не превышает 50 дб, врем  как динамический диапазон сейсмиЦеских сигналов на времени 5 сек составл ет 100-120 дб. Это существенно ограничивает глубину исследований.

Другой недостаток известного способа состоит в необходимости подбора фаз и амп итуд сигналов суммируемых циклов, что усло/кн ет процесс получени  результирующей и делает его трудоемким.

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса и сокращение времени обработки сигналов с одновременным увеличением глубиры исследований сейсмического разреза. Цель достигаетс  за счет суммировани  Ьтполнени  дополнительных операций, обеспечивающих сжатие динамического диапазона амплитуд сейсмических сигналов.

На фиг. 1 показана схема, по сн юща  суммирование отрезков колебани  линейно измен ющейс  частоты; на фиг. 2 - график изменени  частоты .си гналов сейСмоприеМНика; да фиг. 3 - развертка суммарного импульса по образующей; на ф.иг. 4 - 1блок-.схема дл  осуществлени  предложенного способа.

Вибратор /, установленный на грунте, возбуждает iB .последнем упругие колебани , частота которых измен етс  во времени по линейному закону:

w(,t)(1)

где2а- «2-ь)|

Гв

- скорость изменени  частоты;

СО и (02-граничные частоты диапазона возбуждаемых колебаний;

Гв - врем  развертки частоты от coi до со2

|Сигнал сейСмодриемНИка 2, установленного у вибратора,

{/в ()t/BCOs(a 2+ajZ),(2)

и сигнал ;ей€моприемника 3, установл-енного в отдалении,

«7()1к УК (-K. ) -bu)i(), (3 (где UB - амплитуда колебаний на выходе) сейсмоприемника 2; UK -амплитуда к-той отраженной (преломленной) волны на выходе сейсмоприемника 3, t -врем  пробега к-той волны от вибратора до отражающей (преломл ющей ) геологической границы и от нее - до сейсмоприемника 5), усиленные сейсмическим-и усилител ми 4, поступают на раздельные входы суммирующего регистратора 5.

Суммирование сигналов производитс  следующим образом.

Сигнал сейсмоприемника 2, частота которого измен етс  по линейному закону -см. уравнение (-I), записываетс  регистратором 5 в виде отрезков равной длительности таким образом, что начало калсдого последующего отрезка совмещено с началом предыдущего. Эта операци  может быть осуществлена с помощью магнитного регистратора барабанного типа. Врем  полного О:борота барабана равно длительности суммируемых отрезков. Суммирование отрезков может производитьс  как в процессе их записи путем накоплени , так и по окончании вибратора при одновременном считывании всех отрезков с помощью магнитной головки.

Получаема  суммарна  запись контролируетс  в процессе вибратора воспроизвод щей магнитной головкой, установленной р дом с записывающей.

На фиг. 2 показаны: график изменени  частоты сигнала сейсмоприемника 2, врем  развертки которой Г в разбито на N участков равной длительности Т, график изменени  частоты к-той составл ющей сигнала - см. выражение (3) и график изменени  частоты суммируемых отрезков этих сигналов.

са должно удовлетвор тьс  условие:

А СТ

-;- И/iT-целые чи:сла,(4)

Т - длительность отрезков; Af-изменение

частоты вибратора за врем  Т; f.-- -на2 

чальна  частота диапазона возбуждаемых колебаний .

На фиг. 3 показана развертка по образующей импульса, полученного в результате суммировани  отрезков сигнала сейсмоприемника 2 пр.и выполнении услови  (4) на суммирующем регистраторе барабанного типа.

Максимумы огибающей импульса V(t) наход тс  в точках 0 (или .t и пропорциональны числу суммируемых отрезков. Между двум  основными максимумами кривой расположено N - 2 побочных максимума, амплитуды которых одинаковы и, равны примерно амплитуде сигнала и не завис т от N.

Таким образом, отнощение амплитуды основного максимума к амллитуде побочного возрастает с увеличением числа суммируемых отрезков. Ширина основного максимума на нулевом уровне обратно пропорциональна диапазону возбуждаемых в грунте частот. Максимум суммарного импульса /с-той волны смещен во времени относительно импульса, полученного в результате суммировани  отрезков сигнала вибратора.

Предлагаемый способ сейсмической разведки имеет по сравнению с известным р д преимуществ . Возбуждение непрерывных колебаний линейно измен ющейс  частоты, запись и одновременное суммирование прин тых сигналов позвол ют получить результирующую запись непосредственно по окончании работы

Q BHi6paTOpa. Кроме,того, за счет использовани  колебаний линейно измен ющейс  частоты с параметрами, удовлетвор ющими условию (4), отпадает необходимость подбора опытным путе.м фаз и амплитуд суммируемых отрезков

5 сигнала. Преимущества предлагаемого способа особенно сильно про вл ютс  при многоканально .м приеме сейсмических сигналов.

При известном способе сейсмической разведки сжатие динамического диапазона сейсмических сигналов производитс  следующим образом.

Сейсмический сигнал, представл ющий собой сумму волн, отраженных (преломленных) различными геологическими границами и регистрируемых удаленным от вибратора сейсмоприемником 3, путем перемножени  с сигналом сейсмоприемника 2, расположенного у вибратора, преобразуетс  в сумму колебаний с разностны.ми частотами, пропорциональными временам отражений. Сжатие динамического диапазона амплитуд составл ющих полученной суммы (пропорциональных амллитудам соответствующих отражений) производитс  путем ее ди|фференцировани  с помощью

ванные колебани  разностных частот анализируютс .

По предлагаемому способу сейсмической разведки продифференцированные коле бани  разностных частот с помощью однополосного модул тора преобразуютс  в колебани  с линейным законом изменени  частоты .и затем суммируютс .

Сигналы сейсмоприемников2и5 (см.фиг.4), усиленные усилител ми 4, поступают на входы перемножител  6 (например, балансного кольцевого модул тора). Сигнал с выхода перемножител , пр едставл ющий собой сумму колебаний с разностными и суммарными частотами , поступает на вход фильтра нижних частот 7, подавл ющего колебани  с суммарными частотами. Отфильтрованные колебани  разностных частот подаютс  на вход дифференцирующей щепи 8 (например, дифференцирующего усилител ), измен ющей амплитуды колебаний разностных частот пропорционально их частотам. Выходной сигнал дифференцирующей цепи, представл ющий собой преобразованную сумму колебаний разностных частот, поступает на один из входов однополосного .модул тора 9, на другой вход которого подаетс  сигнал вибратора от сейсмоприемника 2. Выходной сигнал одно полосного модул тора в виде колебаний линейно измен ющейс  частоты поступает на вход суммирующего регистратора 5. Одновременно на другой вход суммирующего регистратора подаегс  через усилитель 4 сигнал сейсмоприемника 2.

Пор док дифференцировани  колебаний разностных частот дифференцирующей цепью выбираетс  в соответствии с необходимым ослаблением амплитуд сильных сигналов относительно амплитуд слабых.

В результате дифференцировани  динамичЬский диапазон регистрируемых сейсмическ1 х сигналов уменьшаетс  (сжимаетс ) до вел}1чины , позвол ющей записать их на регистр торах с ограниченным диапазоном записи.

Таким образом, предлагаемый способ сейсмической разведки, основанный на суммировании отрезков колебаний линейно измен 1Ьщейс  частоты, при выполнении услови  (4) позвол ет: упростить процесс обработки ви|ёросейсмических сигналов; увеличить глубийу исследований при использовании вибращиойных источников сейсмических сигналов; получить результирующую запись непосредственно по окончании работы вибратора; контролировать качество сейсмической записи в процессе ее получени .

Предмет изобретени 

Способ сейсмической разведки путем воабуждени  в грунте вибратором колебаний линейно измен ющейс  частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности обработки записи, сигналы, прин тые сейсм(рприемниками , установленными у вибратора и удаленными от него, раздельно зап-исывают |в виде отрезков, которые суммируют на регистраторе в течение всего времени работы вибратора; сигнал удаленного от вибратора сейсмоприемника после усилени  перемнож ют с сигналом от сейсмоприемника, установленного вблизи вибратора, подвергают низкочастотной фильтрации, затем диффёренцирук1т и вновь перемножают с сигналом сейсмопр емника , установленного вблизи вибратора, и записывают полученный сигнал и сигнал От сейсмоприемника, установленного вблизи вибратора , на суммирующем регистраторе. гТ Фиг (N-I}Tf TTg П ,

/