Способ сейсмической разведки

 

Изобретение относится к сейсмическим методам исследования среды. Над исследуемым участком среды устанавливают один или более сейсмических излучателей и площадную группу сейсмоприемников, подают на каждый сейсмический излучатель сигнал излучения, причем при установке двух или более сейсмических излучателей сигнал излучения подают с временными задержками, обеспечивающими фокусировку суммарного зондирующего луча на каждой опрашиваемой точке исследуемого участка среды. Затем регистрируют сигналы, переизлученные каждой опрашиваемой точкой, и оценивают их энергию. По результатам обработки полученных данных судят о наличии в исследуемой среде неоднородностей и их конфигурации. Технический результат данного изобретения выражается в повышении разрешающей способности и надежности обнаружения в исследуемой среде объектов.

Изобретение относится к сейсмическим методам исследования среды, а именно, к методам обнаружения и локализации в исследуемой толще различных объектов (неоднородностей), отличающихся по своим свойствам от окружающей среды.

Известен способ сейсмической разведки, включающий возбуждение сейсмических колебаний искусственными источниками, регистрацию сигналов сейсмоприемниками, распределенными на поверхности, и использование полученных сейсмограмм для извлечения информации о строении исследуемой среды [см., например, В. И. Мешбей, Сейсморазведка методом общей глубинной точки, Москва, "Недра", 1973, 152 с.].

Недостатком способа является то, что он ориентирован главным образом на прослеживание в среде границ между слоями и выявление крупномасштабных неоднородностей при невысокой разрешающей способности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ сейсмической разведки, включающий регистрацию площадной группой сейсмоприемников сейсмических сигналов из опрашиваемых точек исследуемого участка среды, оценку их энергии и суждение о наличии в исследуемой среде неоднородностей и их конфигурации по результатам обработки полученных данных, [см. Авт.св. СССР 1000962 кл. G 01 V 1/00, 1980].

Недостатками способа являются низкая разрешающая способность и низкая надежность обнаружения объектов, отличающихся слабой эмиссионной способностью.

Техническая задача изобретения - повышение разрешающей способности и надежности обнаружения в исследуемой среде объектов, излучающая способность которых мала или вовсе отсутствует, и получение информации о конфигурации таких объектов.

Для достижения поставленной технической задачи в способе сейсмической разведки, включающем регистрацию площадной группой сейсмоприемников сейсмических сигналов из опрашиваемых точек исследуемого участка среды, оценку их энергии и суждение о наличии в исследуемой среде неоднородностей и их конфигурации по результатам обработки полученных данных, над исследуемым участком среды устанавливают один или более излучателей, последовательно посредством блока управления подают один или более раз на каждый сейсмический излучатель сигнал излучения, регистрируют сигналы, переизлученные каждой опрашиваемой точкой, и оценивают их энергию, причем при установке двух или более сейсмических излучателей сигнал излучения подают с временными задержками, обеспечивающими фокусировку суммарного зондирующего луча на каждой опрашиваемой точке внутри исследуемого участка среды.

Способ сейсмической разведки осуществляется следующим образом. Над исследуемым участком среды размещают излучающую и приемную сейсмические группы, включающие один или более R идентичных сейсмических излучателей и М идентичных вертикальных или трехкомпонентных сейсмоприемников, и задают координаты X_i, Y_j, Z_k точек зондирования среды (сетку опроса). На основании априорной скоростной модели среды блок управления рассчитывает времена пробега волн и формирует единый для всех сейсмических излучателей зондирующий сигнал f(t). После этого начинается процесс сканирования (опроса) исследуемого участка среды по координатам (i,j,k) узлов заданной сетки опроса. При этом сигнал излучения f(t) из блока управления подается на каждый управляемый сейсмический излучатель. При установке двух или более сейсмических излучателей сигнал излучения подают со своими заранее рассчитанными временными задержками ^r_ijk , которые обеспечивают фокусировку суммарного зондирующего луча на каждой опрашиваемой точке (i,j,k) исследуемого участка среды. Переизлученные этой точкой сигналы регистрируют приемной группой из М сейсмоприемников. Для повышения отношения сигнал/помеха процедуру облучения повторяют несколько раз, а переизлученные сигналы накапливают с помощью блока управления. Зарегистрированную приемной группой сейсмограмму подвергают оптимальной согласованной фильтрации для усиления переизлученного сигнала, близкого по форме к первичному излученному сигналу. Сейсмограмма на выходе фильтра имеет вид После этого оценивают энергию вторичного сигнала, переизлученного данной опрашиваемой точкой. Описанную последовательность операций повторяют для всех опрашиваемых точек исследуемого участка среды и по результатам обработки полученных данных {SNR_ijk} судят о наличии в исследуемой среде неоднородностей и их конфигурации.

Для оценки энергии переизлученных сигналов по отфильтрованной сейсмограмме в блоке управления вычисляются экспериментальные оценки отношения сигнал/помеха: где r = 1,2,...,R - номер сейсмического излучателя; m - номер сейсмоприемника; n = 1,2, . .., N - номер отсчета внутри временного окна, в котором усредняется оценка энергии переизлученного сигнала, N - размер окна;
X_i, Y_j, Z_k - координаты (i,j,k) узла сетки опроса;
f(t) - сигнал, синтезированный блоком управления:
- сигнал, переизлученный (i,J,k) опрашиваемой точкой исследуемого участка среды;
- сейсмограмма после оптимальной согласованной фильтрации, L_f - оператор оптимального фильтра;
^r_ijk, ^m_ijk - аддитивная помеха;
^r_ijk, ^m_ijk - временные поправки, определяемые временем распространения сигнала от r-го сейсмического излучателя к (i,j,k) узлу и от (i,j,k) узла к m-му сейсмоприемнику соответственно;
^r_ijk, ^m_ijk - коэффициенты затухания амплитуд прямого и переизлученного сигнала;
_ijk - коэффициент переизлучения.

Описанную последовательность операций повторяют для каждого (i,j,k) узла сетки сканирования исследуемого участка среды. Если в ближайшей окрестности опрашиваемой точки размещается неоднородность, то сфокусированный на этой точке зондирующий луч создаст переизлученную сферическую волну F_ijk(t), энергия которой превысит энергию волн, переизлученных соседними точками. Если же в данной точке нет явных нарушений сплошности, то сфокусированные лучи просто разойдутся и энергия вторичного сигнала, переизлученного данной точкой, будет сравнительно невелика. По совокупности полученных таким образом оценок энергии переизлученных сигналов {SNR_ijk} судят о наличии в исследуемом участке среды неоднородностей и их конфигурации.

Предложенный способ позволяет повысить разрешающую способность и надежность обнаружения в исследуемой среде объектов, излучающая способность которых мала или вовсе отсутствует, и отличающихся по своим свойствам от вмещающей породы, и получить объемное изображение таких объектов за счет двойной фокусировки излучающей и приемной сейсмических групп на точках опроса внутри среды, накопления и оптимальной фильтрации принимаемых сигналов.

Формула изобретения

Способ сейсмической разведки, включающий регистрацию сейсмических сигналов из опрашиваемых точек исследуемого участка среды площадной группой сейсмоприемников, оценку их энергии и суждение о наличии в исследуемой среде неоднородностей и их конфигурации по результатам обработки полученных данных, отличающийся тем, что над исследуемым участком среды устанавливают один или более сейсмических излучателей, последовательно посредством блока управления подают один или более раз на каждый сейсмический излучатель сигнал излучения, регистрируют сигналы, переизлученные каждой опрашиваемой точкой, и оценивают их энергию, причем при установке двух или более сейсмических излучателей сигнал излучения подают с временными задержками, обеспечивающими фокусировку суммарного зондирующего луча на каждой опрашиваемой точке исследуемого участка среды.