Способ сейсмической разведки

Изобретение относится к области сейсмической разведки и может быть использовано при проведении сейсмических работ с вибрационным источником возбуждения продольных и поперечных волн. Техническим результатом изобретения является повышение точности и эффективности результатов вибрационных сейсмических исследований. Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе вибрационной сейсмической разведки, при котором вращением дебалансов вибрационного источника упругих колебаний в вертикальной плоскости возбуждают продольные и поперечные колебания, по меньшей мере, одной парой сеансов воздействий, в каждой паре сеансов вращение указанных дебалансов в одном из сеансов осуществляют по часовой стрелке, а в другом - против часовой стрелки. Принимают упругие колебания от обоих воздействий группами сейсмоприемников, при этом в указанных двух сеансах возбуждения упругие волны дополнительно регистрируют в ближней относительно вибрационного источника зоне и находят весовые множители a_y(f), a_x(f), a_z(f), учитывающие различия параметров зондирующих сигналов, генерируемых в указанных двух сеансах возбуждения. Указанные весовые множители используют при обработке сейсмических записей, регистрируемых в пунктах приема системы наблюдения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области сейсмической разведки и может быть использовано при проведении сейсмических работ с вибрационным источником возбуждения продольных и поперечных волн.

Известен способ сейсмической разведки, при котором записи продольных и поперечных волн получают с использованием двух сеансов зондирования вибрационным источником упругих колебаний дебалансного типа (Евчатов Г.П., Сагайдачная О.М., Васильева Н.И. Разнонаправленные воздействия в вибрационной сейсморазведке. // Техника и методика вибрационного возбуждения и регистрации сейсмических волн. - Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1987, стр.127-135). При этом в каждом сеансе возбуждают продольные и поперечные волны, создавая в вертикальной плоскости круговое вращения дебалансов, но во втором сеансе изменяют полярность поперечных волн за счет изменения направления горизонтальной составляющей силы воздействия на противоположное. На каждом пункте приема регистрируют упругие волны от обоих воздействий группами сейсмоприемников, ориентированных в направлении поляризации возбуждаемых волн, затем алгебраическим суммированием (±) сейсмических записей от каждого сеанса выделяют продольные и поперечные волны. Полученные волновые сейсмические поля обрабатывают и интерпретируют.

Как известно, вибрационный источник возбуждения упругих колебаний позволяет наиболее точно и технологично реализовать горизонтальные воздействия на грунт и тем самым генерировать поперечные волны. Сущность силового воздействия заданного направления с использованием электромеханического вибратора дебалансного типа заключается в следующем.

Один дебаланс генерирует круговую силу, действующую в плоскости вращения, которая может быть разложена на две ортогональные линейно-поляризованные силы, изменяющие по синусоидальному закону. Например, круговое вращение дебаланса в плоскости Z0Y эквивалентно действию двух вибровозбудителей линейной направленности: вертикальной ("Z-сила") и горизонтальной ("Y-сила"). Выполняя с круговым вращением дебаланса два сеанса возбуждения ZY (ZY=Z+Y) и одновременно генерируют вертикальную и горизонтальную составляющие силы воздействия. При обработке посредством известного приема «вычитания-суммирования» наблюдаемые волновые поля можно разделить, в результате на суммарных сейсмограммах получают волновое поле при Z-воздействии (продольные и обменные волны), а на разностных сейсмограммах - поле непродольных волн при Y-воздействии (поперечные и обменные волны).

К недостаткам рассмотренного выше способа следует отнести то, что в известном способе априори принимается, что первый и второй сеансы вибровоздействий имеют абсолютно (идеально) одинаковые силовые характеристики, что на практике не выполняется. Вследствие этого при обработке зарегистрированных полевых сейсмических записей (виброграмм) разделение продольных и поперечных волн выполняется с определенной погрешностью. При этом уровень побочных (не учтенных) колебаний может быть значителен, а результаты интерпретации волновых полей - не достаточно точными и информативными.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности и эффективности результатов вибрационных сейсмических исследований на продольных и поперечных волнах.

Техническим результатом изобретения является создание технологии проведения многоволновых сейсмических работ вибрационным методом, позволяющей при обработке первичных вибрационных сейсмических записей (виброграмм) учитывать, за счет ввода соответствующих корректирующих весовых множителей, особенности спектральных характеристик зондирующего сигнала и повысить отношение сигнал/помеха на продольных и поперечных волнах.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе вибрационной сейсмической разведки, при котором вращением дебалансов вибрационного источника упругих колебаний в вертикальной плоскости возбуждают продольные и поперечные колебания, по меньшей мере, одной парой сеансов воздействий, при этом в каждой паре сеансов вращение указанных дебалансов в одном из сеансов осуществляют по часовой стрелке, а в другом - против часовой стрелки, на каждом пункте приема принимают упругие колебания от обоих воздействий группами сейсмоприемников, ориентированных в направлении поляризации возбуждаемых волн и регистрируют принятые волновые поля в виде трехкомпонентных временных сейсмических записей, согласно изобретению в указанных двух сеансах возбуждения упругие волны дополнительно регистрируют в ближней относительно вибрационного источника зоне, полученные в ближней зоне трехкомпонентные временные сейсмические записи и в пространственных координатах (i - z, x, у) преобразовывают с использованием преобразования Фурье в соответствующие частотные характеристики где f_Н≤f≤f_K, f_H, f_K - начальная и конечная частота вибрационного сигнала возбуждения соответственно, используя которые определяют весовые множители a_y(f), a_x(f), a_z(f) из следующей системы уравнений

где - первичные вибросейсмические трехкомпонентные записи в ближней зоне в пространственных координатах (i - z, x, у), зарегистрированные в первом и во втором сеансах воздействия, в частотной области, соответственно, а получаемые на пунктах приема системы наблюдения в указанных первом и втором сеансах воздействия временные сейсмические записи и в пространственных координатах (i - z, x, у) посредством преобразования Фурье переводят в частотные характеристики, соответственно в где f_Н≤f≤f_K, f_Н - начальная и f_K - конечная частоты вибрационного сигнала возбуждения (свип-сигнала), далее частотную характеристику принятого сигнала в одном из сеансов воздействия корректируют путем умножения (ввода) на соответствующий весовой коэффициент, после чего вычитанием или суммированием полученных частотных сейсмических записей в разных сеансах воздействия получают волновые поля, очищенные от побочных помех, в соответствии со следующими выражениями:

где

C_1Yi(f) - частотная характеристика от горизонтального Y-источника в пункте приема,

C_1Zi(f) - частотная характеристика от вертикального Z-источника в пункте приема,

a_y(f), a_x(f), a_z(f) - весовые множители, полученные при обработке сейсмических записей в ближней зоне,

полученные частотные трехкомпонентные сейсмические записи C_1Yi(f) и C_1Zi(f) преобразовывают с использованием преобразования Фурье во временные трехкомпонентные сейсмические записи c_1Yi(t) и c_1Zi(t) и проводят обработку и интерпретацию полученных волновых полей.

Способ согласно изобретению основан на том, что если в ближней зоне при l₀≈0, т.е. на небольших расстояниях от вибратора (в непосредственной близости или на расстоянии менее 10 м от центра виброплатформы), исследуемую геологическую среду можно считать горизонтально слоистой, а контакт вибратора со средой в сеансах вибрации (при Z+Y и Z-Y возбуждении) одинаковыми, то при вводе трехкомпонентных весовых множителей для одного из сеансов воздействия, учитывающих различия параметров зондирующих сигналов, генерируемых в указанных двух сеансах возбуждения, между собой, правомерны следующие равенства:

где - первичные вибросейсмические трехкомпонентные записи в пространственных координатах z, x, у, зарегистрированные соответственно в первом и во втором сеансах воздействия в ближней зоне, в частотной области,

a_i(f) - трехкомпонентные (i - z, x, y) корректирующие весовые множители в частотной области.

В ходе проведения сеансов возбуждения и регистрации возбуждаемых упругих колебаний в ближней зоне при последующем переходе в частотную область, из приведенной выше системы уравнений могут быть вычислены корректирующие весовые множители a_z(f), a_x(f), a_y(f). Соответствующее использование найденных весовых множителей при обработке сейсмических материалов, зарегистрированных в пунктах приема системы наблюдений, позволяет учитывать реальные условия возбуждения, параметры (амплитудные и частотные характеристики) зондирующих сигналов и обеспечивает, таким образом, повышение достоверности сейсмических данных, получаемых с использованием двух сеансов возбуждения.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где показана установка, реализующая способ согласно изобретению.

Волновое поле возбуждают с помощью излучающей виброплатформы (вибратора) 1, на которой располагаются дебалансы 2. Сейсмостанция 3 сейсмической косой 4 подключена к группам трехкомпонентных сейсмоприемников 5, расположенным в пункте приема на расстоянии 1 от пункта возбуждения. Для регистрации упругих колебаний в ближней относительно вибратора 1 зоне, на расстоянии l₀, установлены трехкомпонентные сейсмоприемники 6.

Способ согласно изобретению осуществляется в следующей последовательности операций.

В области исследования в заданных пунктах наблюдения расставляются группы трехкомпонентных (или вертикальных и горизонтальных) сейсмоприемников 5. Вибратором 1 путем вращения в вертикальной плоскости дебаланса 2 проводят первый и второй сеансы воздействия при противоположном направлении вращения дебалансов 2 в указанных сеансах. С помощью сейсмостанции 3, сейсмической косой 4 подключенной к группам сейсмоприемников 5, записывают распространяющиеся упругие колебания от обоих сеансов возбуждения, в виде временных сейсмических записей в пространственных координатах i - z, x, у, и соответственно. Одновременно упругие колебания в виде временных сейсмических записей и где i - пространственные координаты z, х, у от указанных сеансов воздействия регистрируют в ближней относительно вибратора зоне (l₀) с помощью дополнительных трехкомпонентных (х, у, z) сейсмоприемников 6. Сейсмоприемники 6, например, могут быть, например, вмонтированы в дополнительные конструктивные элементы (два бона), которые при перемещении по рабочему профилю скользят (тянутся) по транспортной колее в 3-10 метрах от виброплатформы 1.

Зарегистрированные в пространственных координатах i - z, х, у полевые временные сейсмические записи и при 0≤t≤(T_B+T_H), где Т_B - длительность свип-сигнала (зондирующего сигнала), Т_H - длительность целевой сейсмической записи (длительность импульсной сейсмограммы), для пункта приема на расстоянии 1 между пунктом возбуждения и пунктом приема отрабатываемой системы наблюдения, например, продольной (2D) или площадной (3D), в первом и втором сеансах возбуждения соответственно, с помощью преобразования Фурье переводят в спектральную область (f_H≤f≤f_K, где f_H, f_K соответственно - начальная и конечная частота вибрационного сигнала возбуждения), получая частотные сейсмические записи, соответственно

Для каждого пункта наблюдения в частотной области (f_H≤f≤f_K) выполняют покомпонентное с весовыми множителями суммирование и вычитание вибросейсмических записей, полученных в указанных двух сеансах возбуждения:

Корректирующие множители a_z(f), a_x(f), a_y(f) в частотной области (f_H≤f≤f_K) определяют при решении следующих равенств:

где - первичные вибросейсмические трехкомпонентные записи в частотной области в пространственных координатах (i - z, x, у), зарегистрированные в ближней зоне соответственно в первом и во втором сеансах воздействия.

Выполняя в заданной полосе частот Δf (от начальной частоты зондирования f_H до конечной частоты зондирования f_K) с необходимым шагом δf вычисления выше приведенных уравнений при f_H≤f≤f_K, находят искомые поправочные множители:

Определенные таким способом множители a_z(f), a_x(f), a_y(f) используют далее для корректировки частотных характеристик полевых сейсмических записей, зарегистрированных в одном из сеансов воздействия, или , во всех пунктах приема 1 (в области исследования поискового объекта). Затем рассчитывают в частотной области при f_H≤f≤f_K зарегистрированные волновые поля продольных и непродольных волн (поперечных и обменных), с откорректированным зондирующим сигналом, приближенным к «идеально» линейно направленным Y и Z источникам, по формулам:

Далее, переходя во временную область с использованием преобразования Фурье, находят трехкомпонентные вибрационные сейсмические записи от источников с линейной направленностью силы воздействия («Y-сила» и «Z-сила»), очищенные от помех, обусловленных погрешностями в отработке вибратором заданного программного сигнала:

После чего проводят обработку и интерпретацию полученных волновых полей (волн различной поляризации: продольных, поперечных, обменных).

Способ вибрационной сейсмической разведки, при котором вращением дебалансов вибрационного источника упругих колебаний в вертикальной плоскости возбуждают продольные и поперечные колебания, по меньшей мере, одной парой сеансов воздействий, при этом в каждой паре сеансов вращение указанных дебалансов в одном из сеансов осуществляют по часовой стрелке, а в другом - против часовой стрелки, на каждом пункте приема принимают упругие колебания от обоих воздействий группами сейсмоприемников, ориентированных в направлении поляризации возбуждаемых волн, и регистрируют принятые волновые поля в виде трехкомпонентных временных сейсмических записей, отличающийся тем, что в указанных двух сеансах возбуждения упругие волны дополнительно регистрируют в ближней относительно вибрационного источника зоне, полученные в ближней зоне трехкомпонентные временные сейсмические записи и в пространственных координатах (i-z, х, у) преобразовывают с использованием преобразования Фурье в соответствующие частотные характеристики, , , где f_H≤f≤f_К, f_н, f_K начальная и конечная частота вибрационного сигнала возбуждения, соответственно, используя которые определяют весовые множители a_y(f), a_x(f), a_z(f), из следующей системы уравнений

где , - первичные вибросейсмические трехкомпонентные записи в ближней зоне в пространственных координатах (i-z, х, у), зарегистрированные в первом и во втором сеансах воздействия, в частотной области, соответственно, а получаемые на пунктах приема системы наблюдения в указанных первом и втором сеансах воздействия временные сейсмические записи и в пространственных координатах (i-z, х, у), посредством преобразования Фурье переводят в частотные характеристики, соответственно, в где f_H≤f≤f_K, f_H - начальная и f_K - конечная частоты вибрационного сигнала возбуждения (свип-сигнала), далее частотную характеристику принятого сигнала в одном из сеансов воздействия корректируют путем умножения (ввода) на соответствующий весовой коэффициент, после чего вычитанием или суммированием полученных частотных сейсмических записей в разных сеансах воздействия получают волновые поля, очищенные от побочных помех, в соответствии со следующими выражениями:

где C_1Yi(f) - частотная характеристика от горизонтального Y-источника в пункте приема,

C_1zi(f) - частотная характеристика от вертикального Z-источника в пункте приема,

a_y(f), a_x(f), a_z(f), - весовые множители, полученные при обработке сейсмических записей в ближней зоне,

полученные частотные трехкомпонентные сейсмические записи C_1Yi(f) и C_1zi(f) преобразовывают с использованием преобразования Фурье во временные трехкомпонентные сейсмические записи С_1Yi(t) и C_1zi(t) и проводят обработку и интерпретацию полученных волновых полей.