Способ вибрационной сейсморазведки



Способ вибрационной сейсморазведки
Способ вибрационной сейсморазведки
Способ вибрационной сейсморазведки
Способ вибрационной сейсморазведки
G01V2210/20 - Геофизика; гравитационные измерения; обнаружение скрытых масс или объектов; кабельные наконечники (обнаружение или определение местоположения инородных тел для целей диагностики, хирургии или опознавания личности A61B; средства для обнаружения местонахождения людей, засыпанных, например, снежной лавиной A63B 29/02; измерение химических или физических свойств материалов геологических образований G01N; измерение электрических или магнитных переменных величин вообще, кроме измерения направления или величины магнитного поля Земли G01R; устройства, использующие магнитный резонанс вообще G01R 33/20)

Владельцы патента RU 2650718:

Шехтман Григорий Аронович (RU)
Жуков Александр Петрович (RU)
Коротков Илья Петрович (RU)

Способ вибрационной сейсморазведки включает возбуждение и регистрацию непрерывных сигналов, а также последующую взаимную корреляцию или деконволюцию полученных записей с использованием опорного сигнала, регистрируемого в приповерхностной зоне или в скважине. Способ отличается тем, что колебания возбуждают при помощи свип-сигнала, в качестве которого берут исходный свип-сигнал, преобразованный в минимально-фазовый сигнал. Возбуждение минимально-фазового, а не нуль-фазового, сигнала позволяет регистрировать непосредственно минимально-фазовые виброграммы, которые затем подают на вход винеровского фильтра. Форму минимально-фазового свип-сигнала, используемого для возбуждения минимально-фазовых непрерывных сигналов, получают по его амплитудному спектру при помощи преобразования Гильберта. Технический результат - повышение разрешающей способности способа. 2 ил.

 

Изобретение относится к геофизическим методам исследования геологической среды и предназначено для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, а также для инженерно-геофизических исследований в условиях суши и акваторий.

Вибрационная сейсморазведка (вибросейсморазведка) основывается на протяженном во времени возбуждении колебаний, которое может быть реализовано в виде квазигармонических переменных по частоте нагрузок, при которых точки среды совершают вынужденные колебания в соответствии с частотой приложения внешней нагрузки. Особенности применяемых в вибросейсморазведке нагрузок приводят к тому, что на полевых записях не выделяются отдельные волновые пакеты, соответствующие определенным физическим границам. Для их выделения и прослеживания необходимы корреляционная обработка данных, которая предусматривает нахождение степени сходства между посылаемым в землю и зарегистрированными сигналами, или деконволюционная обработка полученных записей для их временного сжатия (Жуков и др., 2011).

Взаимная корреляция свип-сигнала с виброграммами приводит к формированию нуль-фазовых коррелограмм, являющихся по существу результатами свертки автокорреляции свип-сигнала с импульсной сейсмограммой. Импульсам отраженных волн на коррелограмме соответствуют нуль-фазовые симметричные импульсы, главные экстремумы которых регистрируются на временах вступлений волн. При этом побочные экстремумы сильных отражений могут накладываться на импульсы более слабых отражений, в результате чего разрешенность полученных записей становится невысокой. Достичь более высокой разрешенности удается путем применения деконволюции вместо взаимной корреляции либо путем применения деконволюции после взаимной корреляции (Brittle K.F., Lines L.R and Dey А.K., 2001, Vibroseis deconvolution: a comparison of cross-correlation and frequency-domain sweep deconvolution, Geophysical Prospecting, 49, 675-686: Шехтман Г.А., Кузнецов B.M. Деконволюция виброграмм ВСП - альтернатива корреляционной обработке или ее подспорье? // Технологии сейсморазведки, 2005, №2, с.80-85).

Применение в известных способах обработки деконволюции непосредственно к виброграмме или к коррелограмме оказывается не вполне эффективным из-за того, что подвергающиеся деконволюции записи являются нуль-фазовыми. К примеру, для того, чтобы винеровская предсказывающая деконволюция, нацеленная на подавление кратно отраженных волн, работала достаточно эффективно, на ее вход следует подавать минимально-фазовый, а не нуль-фазовый, сигнал.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ деконволюции вибросейсмического сигнала, в котором вместо взаимной корреляции или в дополнении к ней используют деконволюцию, на вход которой подают записи, преобразованные в минимально-фазовую форму (Trantham Е.С., 1995, Seismic vibrator signature deconvolution, US Patent №5400299).

Недостатки известного способа состоят в следующем:

• В среду виброисточниками излучается нуль-фазовый сигнал, сформированный при помощи нуль-фазового свип-сигнала, поэтому для последующей деконволюции зарегистрированных записей требуются дополнительные процедуры, обусловленные отличиями обрабатываемого сигнала от минимально-фазового.

• При сочетании импульсных источников, являющихся, как правило, минимально-фазовыми, и нуль-фазовых виброисточников возникают трудности в стыковке данных между собой (Притчет У., 1999, Получение надежных данных сейсморазведки. Москва, "Мир").

• На фоне шумов затрудняется определение времен прихода целевых волн, поскольку вместо первых вступлений, характерных для минимально-фазовых импульсов, приходится определять временное положение экстремумов нуль-фазовых сигналов. В методе ВСП и инженерной сейсморазведке при этом затрудняется определение времен вступлений полезных волн (прямых, преломленных, рефрагированных), по которым определяют сейсмические скорости.

Цель предлагаемого изобретения - повышение разрешающей способности вибросейсморазведки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе вибрационной сейсморазведки, включающем возбуждение непрерывных сейсмических колебаний при помощи опорного свип-сигнала, генерируемого виброисточником, регистрацию колебаний сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне или в скважине, и взаимную корреляцию или деконволюцию зарегистрированных записей с использованием опорного сигнала, регистрируемого в приповерхностной зоне или в скважине, опорный сигнал преобразуют в минимально-фазовый сигнал, который используют в качестве свип-сигнала, при помощи которого затем возбуждают колебания, а после их регистрации полученные записи пропускают через винеровский фильтр. При этом в одном из возможных воплощений предлагаемого способа форму минимально-фазового свип-сигнала получают по его амплитудному спектру при помощи преобразования Гильберта. Минимально-фазовые коррелограммы получают путем формирования взаимно-корреляционных функций между исходным нуль-фазовым свмп-сигналом и виброграммами, полученными путем возбуждения сигналов минимально-фазовым свип-сигналом.

По сравнению с аналогами и прототипом предлагаемый способ вибрационной сейсморазведки характеризуется следующими существенными отличиями:

• В среду виброисточником излучаются непрерывные упругие колебания, имеющие минимально-фазовый спектр.

• Для корректного осуществления деконволюции полученных виброграмм при помощи винеровского обратного фильтра их не требуется дополнительно преобразовывать в записи с минимально-фазовым спектром.

• При проведении работ, нацеленных на экспресс-обработку (инженерная сейсморазведка, метод ВСП), этих записей достаточно для получения импульсных сейсмограмм, на которых вступление волн совпадает с первыми вступлениями соответствующих импульсов.

Модельные и экспериментальные результаты, подтверждающие осуществимость предлагаемого изобретения, иллюстрируются рисунками, на которых показаны:

Рисунок 1 - модельные коррелограммы для случаев излучаемых нуль-фазового (вверху) и минимально-фазового (внизу) сигналов;

Рисунок 2 - полевые коррелограммы для случаев излучаемых нуль-фазового (вверху) и минимально-фазового (внизу) сигналов.

На Рисунке 1 сопоставляются две модельные коррелограммы, одна из которых получена с нуль-фазовым свип-сигналом, а другая - с минимально-фазовым. Убедительно иллюстрируется искажающее влияние корреляционных шумов на коррелограмме, полученной с нуль-фазовым свип-сигналом.

На Рисунке 2 представлены экспериментальные коррелограммы, полученные при опробовании предлагаемого способа в полевых условиях. Легко видеть, что при излучении виброисточником в среду минимально-фазового сигнала корреляционные шумы практически отсутствуют, при этом разрешенность записи существенно выше, чем на коррелограмме с исходным нуль-фазовым сигналом.

Рассмотрим детальнее суть предлагаемого способа.

Стандартный свип-сигнал, который формируют известными способами в широкой полосе частот, является, как известно, нуль-фазовым сигналом. Зная его спектр, можно при помощи преобразования Гильберта преобразовать нуль-фазовый спектр в минимально-фазовый (см., например, Рапопорт, 1984). Для фазового спектра известно следующее соотношение:

,

где |Н(ω)| - модуль нуль-фазового спектра свип-сигнала.

Искомый минимально-фазовый спектр имеет вид:

H(ω)=|H(ω)|e-jψ(ω)

Таким образом, H(ω) представляет собой минимально фазовый спектр свип-сигнала, который в соответствии с предлагаемым изобретением управляет работой виброисточника.

Последовательность процедур в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в следующем:

• при первом воздействии виброисточника на данном пункте возбуждения (ПВ) генерируется линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) свип-сигнал;

• проводится регистрация отклика (виброграмма) на этот сигнал сейсмоприемника, расположенного внутри среды или в приповерхностной зоне;

• виброграмма передается в соответствующую программу для анализа и расчета коэффициентов минимально-фазового свип-сигнала;

• рассчитанные коэффициенты передаются в шифратор блока GDS-1 сейсмостанции для расчета временной развертки минимально-фазового свип-сигнала на базе полученных коэффициентов;

• данный минимально-фазовый свип-сигнал по радиоканалу передается в дешифраторы вибрационных источников для генерации последующих накоплений на данном ПВ.

Для получения импульсных коррелограмм с минимально-фазовым импульсом A не с симметричным импульсом Клаудера, соответствующим функции автокорреляции свип-сигнала, формируют функцию взаимной корреляции минимально-фазовой виброграммы с исходным нуль-фазовым свип-сигналом.

Предлагаемое изобретение реализовано в разработанной в ООО «Геофизические системы данных» технологии широкополосной регистрации сейсмических данных на основе системы управления виброисточниками типа GDS-1® и GDS-1plus®. Эта технология:

• обеспечивает оптимальное применение алгоритмов инверсии сейсмических данных с целью определения литологических характеристик исследуемой толщи;

• дает лучшую динамическую выразительность сигналов на сейсмических разрезах;

• позволяет режим минимально-фазового воздействия реализовать на стандартных виброисточниках и сейсмоприемниках;

• допускает возможность совмещения ее с технологией адаптивной сейсморазведки АВИСейс®, разработанной в ООО «Геофизические системы данных».

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками. Тверь, 2011. 412 с.

Рапопорт М.Б. Вычислительная техника в полевой геофизике // М.: Недра, 1984, 264 с.

Шехтман Г.А., Кузнецов В.М. Деконволюция виброграмм ВСП - альтернатива корреляционной обработке или ее подспорье? // Технологии сейсморазведки, 2005, №2, с.80-85.

Brittle K.F., Lines L.R. and Dey А.К., 2001, Vibroseis deconvolution: a comparison of cross-correlation and frequency-domain sweep deconvolution, Geophysical Prospecting, 49, 675-686.

Trantham E.C., 1995, Seismic vibrator signature deconvolution, US Patent №5400299.

1. Способ вибрационной сейсморазведки, включающий возбуждение непрерывных сейсмических колебаний при помощи опорного свип-сигнала, генерируемого виброисточником, регистрацию колебаний сейсмоприемниками, расположенными в приповерхностной зоне или в скважине, и взаимную корреляцию или деконволюцию зарегистрированных записей с использованием опорного сигнала, регистрируемого в приповерхностной зоне или в скважине, отличающийся тем, что с целью повышения разрешающей способности способа опорный сигнал преобразуют в минимально-фазовый сигнал, который используют в качестве свип-сигнала, при помощи которого возбуждают колебания, а после их регистрации полученные записи пропускают через винеровский фильтр.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что форму минимально-фазового свип-сигнала получают по его амплитудному спектру при помощи преобразования Гильберта.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют функции взаимной корреляции между исходным свип-сигналом и виброграммами, полученными при возбуждении колебаний минимально-фазовым свип-сигналом.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области гидро- и геоакустики и может быть использовано в транзитной зоне вода-суша в качестве цифровой кабельной антенны для проведения исследований, мониторинга и сейсморазведки месторождений углеводородов в транзитных зонах и обеспечения инженерно-геофизических работ.

Изобретение относится к области геохимии и может быть использовано при проведении геохимических исследований. Предложен способ, позволяющий определить с пространственным разрешением геохимию геологических материалов или других материалов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при обработке сейсмических данных. Предложен способ одновременного обращения сейсмических данных полного волнового поля для многочисленных классов параметров физических свойств (например, скорости и анизотропии), включающий в себя вычисление градиента, то есть направления поиска, целевой функции для каждого класса параметров.

Изобретение относится к области геофизических исследований при поиске и разведке на залежи природных углеводородов. Мобильный поисковый метод проведения пассивной низкочастотной сейсморазведки включает в себя расстановку сейсмологических датчиков на дневной поверхности, регистрацию естественных микросейсмических колебаний, получение спектров микросейсмических колебаний, выполнение расчета методом численного моделирования теоретического спектра микросейсм, соответствующих разрезу с отсутствием нефтегазоносности и теоретических спектров микросейсм, соответствующих положению залежи на одном или нескольких исследуемых горизонтах, определение степени совпадения теоретических спектров с измеренными спектрами в каждой точке методами рангового корреляционного анализа, заключение о наличии в каждой точке измерения наличия залежи на исследуемых горизонтах либо об отсутствии залежи на основании коэффициентов корреляции, причем датчики при микросейсмических исследованиях расставляют по профилям одновременной записи с расстоянием между датчиками в профиле 100 метров и общей длине профиля, соответствующим предельной глубине исследования, получают скоростную модель под профилем наблюдения проведением интерферометрической обработки и используют данную скоростную модель для численного расчета теоретических спектров микросейсм.

Изобретение относится к области экологического картографирования и может быть использовано для решения различных природоохранных задач. Сущность: определяют перечень учитываемых объектов: важных компонентов биоты (ВКБ) - экологических групп/подгрупп/видов биоты, особо значимых объектов (ОЗО) и природоохранных территорий (ПОТ).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения трещинной пористости горных пород. Способ определения трещинной пористости горных пород включает в себя экспериментальное определение скорости (Vp) распространения упругой продольной волны каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%, общую пористость (Кп.общ.) каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для картирования границ субвертикальных протяженных объектов. Заявлен способ определения границ субвертикальных протяженных объектов в геологической среде, согласно которому на исследуемом участке устанавливают в каждой точке измерений i два горизонтальных с идентичными амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ) сейсмометров X и Y, оси чувствительности которых взаимно ортогональны.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсморазведочных работ. Предложен способ вибрационной сейсморазведки, включающий возбуждение и регистрацию сейсмических колебаний при расположении источников в приповерхностной зоне, а приемников в приповерхностной зоне или в скважине.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для определения стандартного элемента по статистическим данным кластерного анализа. Иллюстративный способ включает получение двухмерных (2D) или трехмерных (3D) цифровых изображений образца породы.

Изобретение относится к моделированию сложных структур трещин в подземном пласте. Техническим результатом является упрощение исследования потоков флюида для многих типов сложных структур трещин.
Изобретение относится к области гидро- и геоакустики и может быть использовано в транзитной зоне вода-суша в качестве цифровой кабельной антенны для проведения исследований, мониторинга и сейсморазведки месторождений углеводородов в транзитных зонах и обеспечения инженерно-геофизических работ.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при обработке сейсмических данных. Предложен способ одновременного обращения сейсмических данных полного волнового поля для многочисленных классов параметров физических свойств (например, скорости и анизотропии), включающий в себя вычисление градиента, то есть направления поиска, целевой функции для каждого класса параметров.

Изобретение относится к области геофизических исследований при поиске и разведке на залежи природных углеводородов. Мобильный поисковый метод проведения пассивной низкочастотной сейсморазведки включает в себя расстановку сейсмологических датчиков на дневной поверхности, регистрацию естественных микросейсмических колебаний, получение спектров микросейсмических колебаний, выполнение расчета методом численного моделирования теоретического спектра микросейсм, соответствующих разрезу с отсутствием нефтегазоносности и теоретических спектров микросейсм, соответствующих положению залежи на одном или нескольких исследуемых горизонтах, определение степени совпадения теоретических спектров с измеренными спектрами в каждой точке методами рангового корреляционного анализа, заключение о наличии в каждой точке измерения наличия залежи на исследуемых горизонтах либо об отсутствии залежи на основании коэффициентов корреляции, причем датчики при микросейсмических исследованиях расставляют по профилям одновременной записи с расстоянием между датчиками в профиле 100 метров и общей длине профиля, соответствующим предельной глубине исследования, получают скоростную модель под профилем наблюдения проведением интерферометрической обработки и используют данную скоростную модель для численного расчета теоретических спектров микросейсм.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для обнаружения предвестников землетрясений. Сущность: измеритель содержит мостовую схему (1) на постоянном токе от источника (2), работающую в режиме разбалансировки.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения трещинной пористости горных пород. Способ определения трещинной пористости горных пород включает в себя экспериментальное определение скорости (Vp) распространения упругой продольной волны каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%, общую пористость (Кп.общ.) каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для осуществления мониторинга состояния геологической среды при разработке шельфовых и глубоководных месторождений полезных ископаемых, для локализации крупных неоднородных образований, таких как различного рода заиленные объекты, вулканические структуры в морском дне и т.п.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования землетрясений. Сущность: определяют прогнозную дату землетрясения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для картирования границ субвертикальных протяженных объектов. Заявлен способ определения границ субвертикальных протяженных объектов в геологической среде, согласно которому на исследуемом участке устанавливают в каждой точке измерений i два горизонтальных с идентичными амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ) сейсмометров X и Y, оси чувствительности которых взаимно ортогональны.

Настоящее изобретение относится к переключателю для морского сейсмического датчика. Переключатель включает в себя сильфон, имеющий закрытый конец, боковой участок и открытый конец, в котором боковой участок соединяет закрытый конец с открытым концом, закрытый конец включает в себя электропроводную поверхность и боковой участок действует как пружина; пробку основания, которая включает в себя первый входной и первый выходной контакты на первой стороне и второй входной и второй выходной контакты на противоположной стороне; и пробку, расположенную на открытом конце сильфона и выполненную с возможностью формирования камеры, внутри которой предусмотрены второй входной контакт и второй выходной контакт.

Изобретение относится к геофизике, в частности к сейсмоакустическим исследованиям, и может быть использовано для получения прогностических характеристик при контроле трещинообразования в массиве горных пород.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при обработке сейсмических данных. Предложен способ одновременного обращения сейсмических данных полного волнового поля для многочисленных классов параметров физических свойств (например, скорости и анизотропии), включающий в себя вычисление градиента, то есть направления поиска, целевой функции для каждого класса параметров.

Способ вибрационной сейсморазведки включает возбуждение и регистрацию непрерывных сигналов, а также последующую взаимную корреляцию или деконволюцию полученных записей с использованием опорного сигнала, регистрируемого в приповерхностной зоне или в скважине. Способ отличается тем, что колебания возбуждают при помощи свип-сигнала, в качестве которого берут исходный свип-сигнал, преобразованный в минимально-фазовый сигнал. Возбуждение минимально-фазового, а не нуль-фазового, сигнала позволяет регистрировать непосредственно минимально-фазовые виброграммы, которые затем подают на вход винеровского фильтра. Форму минимально-фазового свип-сигнала, используемого для возбуждения минимально-фазовых непрерывных сигналов, получают по его амплитудному спектру при помощи преобразования Гильберта. Технический результат - повышение разрешающей способности способа. 2 ил.

Наверх