RU2708895C1 - Method of broadband vibration seismic survey based on application of optimal nonlinear signals - Google Patents
Method of broadband vibration seismic survey based on application of optimal nonlinear signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708895C1 RU2708895C1 RU2019118201A RU2019118201A RU2708895C1 RU 2708895 C1 RU2708895 C1 RU 2708895C1 RU 2019118201 A RU2019118201 A RU 2019118201A RU 2019118201 A RU2019118201 A RU 2019118201A RU 2708895 C1 RU2708895 C1 RU 2708895C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- seismogram
- seismic
- broadband
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 5
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
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
Description
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поисков и разведки полезных ископаемых.The invention relates to the field of geophysics and can be used for prospecting and mineral exploration.
Известен способ вибрационной сейсморазведки, по которому формируют вибрационный сигнал с фиксированной амплитудой реактивной массы виброисточника, передающей возбуждаемые колебания в горные породы через опорную плиту виброисточника и регистрируют сейсмические колебания. Изменения амплитуды хода реактивной массы виброисточника в области низких частот устанавливают постоянной путем выбора нелинейной зависимости амплитуды и частоты от времени. При формировании сигнала разбивают возбуждаемые колебания на интервалы, построение сигнала колебаний начинают от начальной частоты с определенным интервалом до граничной частоты на основе постоянства амплитуды хода реактивной массы (RU 2570587 опуб.) Основной недостаток способа заключается в низком разрешении полученной сейсмической записи, обусловленной влиянием фильтрующих свойств геологической среды. A known method of vibrational seismic exploration, which generate a vibrational signal with a fixed amplitude of the reactive mass of the vibration source, transmitting the excited vibrations to the rocks through the base plate of the vibration source and register seismic vibrations. Changes in the amplitude of the stroke of the reactive mass of the vibration source in the low-frequency region are set constant by choosing a nonlinear dependence of the amplitude and frequency on time. When generating a signal, the excited oscillations are divided into intervals, the construction of the oscillation signal starts from the initial frequency with a certain interval to the cutoff frequency based on the constancy of the amplitude of the stroke of the reactive mass (RU 2570587 publ.) The main disadvantage of this method is the low resolution of the obtained seismic recording due to the influence of filtering properties geological environment.
Ниже приведены ключевые понятия и определения.The following are key concepts and definitions.
Encoder – шифратор сигнала;Encoder - signal encoder;
Decoder – дешифратор сигнала;Decoder - signal decoder;
VE/ Vibro Equalizer – программа для анализа возбуждаемых и регистрируемых сейсмических сигналов;VE / Vibro Equalizer - a program for the analysis of excited and recorded seismic signals;
АЧХ/Спектр/Амплитудный спектр - амплитудно-частотная характеристика сигналаFrequency response / Spectrum / Amplitude spectrum - amplitude-frequency characteristic of a signal
геологической среды;geological environment;
ЛЧМ сигнал/ ЛЧМ вибрационный сигнал – линейный частотно-модулированный сигнал/ линейный частотно-модулированный вибрационный сигналLFM signal / LFM vibration signal - linear frequency-modulated signal / linear frequency-modulated vibration signal
МОГТ – метод общей глубинной точки;MOGT - a method of a common deep point;
ОГТ – общая глубинная точка для;OGT - the general deep point for;
Сейсмограмма – совокупность сейсмических трасс, сгруппированных по общему признаку. Общим признаком может быть общий пункт возбуждения, общий пункт приема, общая глубинная точка, общая средняя точка сейсмических трасс и т.д. [ГОСТ 16821 91]A seismogram is a set of seismic traces grouped by a common feature. A common sign can be a common point of excitation, a common point of reception, a common deep point, a common midpoint of seismic traces, etc. [GOST 16821 91]
Сейсморазведка – раздел разведочной геофизики, основанный на регистрации искусственно возбуждаемых упругих волн и извлечении из них полезной геолого-геофизической информации;Seismic exploration is a section of exploration geophysics based on the registration of artificially excited elastic waves and the extraction of useful geological and geophysical information from them;
К настоящему моменту крупные близкие к земной поверхности месторождения углеводородов на суше разведаны. Разведка и доразведка направлены на выделение тонких содержащих углеводороды пластов путем повышения высокочастотной составляющей сейсмической записи и глубокозалегающих геологических горизонтов с использованием ультранизких частот. Сейсморазведочные работы можно спроектировать либо на выделение тонких пластов, либо на увеличение глубинности сейсмических исследований. Стандартные сейсморазведочные методики не позволяют этого сделать за одну сейсмическую съемку.To date, large onshore hydrocarbon deposits on land have been explored. Exploration and re-exploration are aimed at isolating thin hydrocarbon-containing formations by increasing the high-frequency component of the seismic record and deep geological horizons using ultra-low frequencies. Seismic exploration can be designed either to isolate thin layers, or to increase the depth of seismic surveys. Standard seismic techniques do not allow this to be done in one seismic survey.
При проведении сейсморазведочных работ вибрационным способом обычно используют вибрационный линейный частотно-модулированный сигнал, пришедший в геофизику из радиотехники (ЛЧМ сигнал). Такой сигнал обладает одинаковой спектральной плотностью на всех частотах (амплитуда вибрационного сигнала одинакова на каждой частоте), как правило, от 8 до 100 Гц. В упрощенном виде ЛЧМ сигнал может быть записан в следующем виде (Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. Сейсморазведка с вибрационными источниками // Тверь, ООО «Издательство ГЕРС», 2011, с. 52, 79 [1]): When conducting seismic surveys using the vibration method, a vibrational linear frequency-modulated signal is usually used, which has come into geophysics from radio engineering (chirp signal). Such a signal has the same spectral density at all frequencies (the amplitude of the vibrational signal is the same at each frequency), usually from 8 to 100 Hz. In a simplified form, the LFM signal can be recorded in the following form (Zhukov A.P., Kolesov S.V., Shekhtman G.A., Schneerson M.B. Seismic exploration with vibration sources // Tver, LLC GERS Publishing House, 2011 , p. 52, 79 [1]):
После прохождения вибрационного сигнала через земную толщу, происходит ослабление высоких частот, а ультранизкие частоты (1-8 Гц) стандартными вибрационными источниками не генерируются во избежание выхода их из строя. After the vibration signal passes through the earth's thickness, high frequencies are attenuated, and ultra-low frequencies (1-8 Hz) are not generated by standard vibration sources in order to avoid their failure.
Стандартные нелинейные вибрационные сигналы в сейсморазведке применяются редко. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) сейсмограммы на высоких частотах позволяет выделять тонкие фазы сейсмических отражений, но существенно сокращается диапазон регистрируемых нижних частот на сейсмограмме (из-за особенностей возбуждения вибрационного нелинейного частотно-модулированного сигнала в его начальной части), что приводит к потери полезных отражений, видимых на сейсмограмме. В упрощенном виде нелинейный вибрационный сигнал, например, степенной сигнал «дБ/Октаву» (dB/Oct), может быть записан в следующем виде [1]:Standard nonlinear vibrational signals are rarely used in seismic surveys. The amplitude-frequency characteristic (AFC) of a seismogram at high frequencies allows one to distinguish thin phases of seismic reflections, but the range of recorded low frequencies on a seismogram is significantly reduced (due to the peculiarities of excitation of a vibrational nonlinear frequency-modulated signal in its initial part), which leads to the loss of useful reflections visible on the gather. In a simplified form, a nonlinear vibrational signal, for example, a power signal “dB / Octave” (dB / Oct), can be written in the following form [1]:
В результате разрешенность сейсмической записи вибрационной сейсморазведки во многих районах невысока при использовании ЛЧМ сигнала. Это обстоятельство не позволяет построить высокоточную модель исследуемой земной толщи. Также невелика и глубинность исследования из-за недостатка ультранизких частот при использовании ЛЧМ сигнала. As a result, the resolution of seismic records of vibrational seismic surveys in many areas is low when using the chirp signal. This circumstance does not allow constructing a high-precision model of the studied earth mass. The depth of the study is also small and due to the lack of ultra-low frequencies when using the LFM signal.
Расширение частотного диапазона возбуждаемого вибрационного сигнала – генерация ультранизких частот и повышение амплитуды вибрационного сигнала на высоких частотах осложняется конструктивными особенностями современных вибрационных источников, техническими ограничениями, такими как ограничение перемещения реактивной массы, поршня. The extension of the frequency range of the excited vibrational signal — the generation of ultra-low frequencies and the increase in the amplitude of the vibrational signal at high frequencies is complicated by the design features of modern vibrational sources, technical limitations, such as limiting the movement of the reactive mass and piston.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в повышении разрешающей способности способа сейсморазведки с одновременным повышением глубинности сейсмических исследований. The technical problem solved by the invention is to increase the resolution of the seismic survey method while increasing the depth of seismic surveys.
Технический результат изобретения, позволяющий решить указанную проблему, заключается в повышении амплитуды регистрируемого сейсмического отклика среды во всем диапазоне регистрируемых частот.The technical result of the invention, which allows to solve this problem, is to increase the amplitude of the recorded seismic response of the medium in the entire range of recorded frequencies.
Технический результат достигается способом широкополосной вибрационной сейсморазведки, заключающийся в том, что возбуждают сейсмические колебания в геологической среде путем воздействия на нее вибрационным линейным частотно-модулированным (ЛЧМ) сигналом, регистрируют реакцию геологической среды на вибрационное воздействие в виде сейсмограммы и определяют амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) геологической среды по сейсмограмме. Далее рассчитывается оптимальный корректирующий широкополосный вибрационный сейсмический сигнал путём инверсии амплитудного спектра сейсмограммы, то есть задают форму АЧХ сейсмограммы, которую желают получить (в качестве желаемой формы регистрируемой по сейсмограмме АЧХ можно задавать форму ЛЧМ сигнала) и делят на АЧХ сейсмограммы, полученной при воздействии ЛЧМ сигнала. Повторно возбуждают сейсмические колебания в геологической среде путем воздействия на нее вибрационным частотно-модулированным сигналом, имеющим спектр рассчитанного широкополосного сигнала, и регистрируют сейсмограмму с АЧХ желаемой формы.The technical result is achieved by the method of broadband vibrational seismic exploration, which consists in the fact that they excite seismic vibrations in the geological environment by exposing it to a vibrational linear frequency-modulated (LFM) signal, record the response of the geological environment to the vibrational effect in the form of a seismogram and determine the amplitude-frequency characteristic ( Frequency response) of the geological environment by seismogram. Next, the optimal correcting broadband vibrational seismic signal is calculated by inverting the amplitude spectrum of the seismogram, i.e., specify the shape of the frequency response of the seismogram that you want to receive (as the desired shape of the frequency response recorded by the seismogram, you can specify the shape of the LFM signal) and divide it by the frequency response of the seismogram obtained by exposure to the LFM signal . Re-excite seismic vibrations in the geological environment by exposing it to a vibrational frequency-modulated signal having the spectrum of the calculated broadband signal, and record a seismogram with the frequency response of the desired shape.
Изобретение поясняется иллюстрациями.The invention is illustrated by illustrations.
На фиг. 1 представлен амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) воздействующего ЛЧМ сигнала.In FIG. 1 presents the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the acting LFM signal.
На фиг. 2 – регистрируемая сейсмограмма.In FIG. 2 - recorded seismogram.
На фиг. 3 – пример полного поглощения энергии возбуждаемого сейсмического сигнала в области высоких частот.In FIG. 3 is an example of the complete absorption of energy of an excited seismic signal in the high frequency region.
На фиг. 4 – свёрточная модель регистрируемого сигнала слева направо: амплитудный спектр воздействующего ЛЧМ сигнала; АЧХ геологической среды; АЧХ зарегистрированной сейсмограммы.In FIG. 4 - convolutional model of the recorded signal from left to right: amplitude spectrum of the acting LFM signal; Frequency response of the geological environment; Frequency response of the registered seismogram.
На фиг. 5 – свёрточная модель желаемого вибрационного сигнала слева направо: АЧХ воздействующего сигнала; АЧХ геологической среды; сейсмограмма с АЧХ желаемой формы.In FIG. 5 - convolutional model of the desired vibrational signal from left to right: frequency response of the acting signal; Frequency response of the geological environment; seismogram with frequency response of the desired shape.
На фиг. 6 – схема расчёта корректирующего широкополосного вибрационного сигнала слева направо: АЧХ неизвестного корректирующего широкополосного вибрационного сигнала; отношение АЧХ сейсмограммы желаемой формы к АЧХ геологической среды; рассчитанный спектр корректирующего широкополосного вибрационного сигнала.In FIG. 6 is a diagram for calculating a corrective broadband vibration signal from left to right: Frequency response of an unknown corrective broadband vibration signal; the ratio of the frequency response of the seismogram of the desired shape to the frequency response of the geological environment; calculated spectrum of corrective broadband vibration signal.
На фиг. 7 – сопоставление АЧХ геологической среды и корректирующих коэффициентов для расчета корректирующего широкополосного вибрационного сигнала.In FIG. 7 is a comparison of the frequency response of the geological environment and correction factors for calculating the corrective broadband vibration signal.
На фиг. 8 – пример вибрационного ЛЧМ сигнала в программе «Vibro Equalizer». Характеристики ЛЧМ сигнала: сейсмограмма, АЧХ ЛЧМ сигнала, рассчитанная по сейсмограмме АЧХ реакции геологической среды, корректирующие коэффициенты для расчёта корректирующего широкополосного вибрационного сигнала.In FIG. 8 is an example of a vibrating chirp signal in the Vibro Equalizer program. Characteristics of the LFM signal: seismogram, AFC LFM signal calculated from the seismogram of the AFC of the reaction of the geological environment, correction factors for calculating the correcting broadband vibration signal.
На фиг. 9 – пример широкополосного вибрационного сигнала в программе «Vibro Equalizer». Характеристики широкополосного сигнала: сейсмограмма, АЧХ широкополосного сигнала, рассчитанная по сейсмограмме АЧХ реакции геологической среды. In FIG. 9 is an example of a broadband vibration signal in the Vibro Equalizer program. Characteristics of a broadband signal: seismogram, frequency response of a broadband signal calculated from the seismogram of the frequency response of a geological environment.
На фиг. 10 – временной сейсмический разрез после миграции. Воздействующий вибрационный ЛЧМ сигнал.In FIG. 10 is a temporary seismic section after migration. Exposed vibration chirp signal.
На фиг. 11 – временной сейсмический сигнал после миграции. Широкополосный вибрационный сигнал.In FIG. 11 - temporary seismic signal after migration. Broadband vibration signal.
На фиг. 12 – сравнение АЧХ двух типов данных после миграции: сверху ЛЧМ, снизу широкополосный.In FIG. 12 - comparison of the frequency response of two types of data after migration: on the top of the LFM, below on the broadband.
Существует множество факторов, существенным образом влияющих на изменение энергетических и спектральных характеристик (АЧХ) регистрируемых сейсмических записей. Вот некоторые из них:There are many factors that significantly affect the change in energy and spectral characteristics (AFC) of recorded seismic records. Here is some of them:
- сферическое расхождение, пропорциональное квадрату расстояния от источника возбуждения;- spherical discrepancy proportional to the square of the distance from the excitation source;
- неупругое затухание энергии или естественное поглощение энергии сигнала неупругими частицами среды, причём степень поглощения энергии пропорциональна частоте;- inelastic energy attenuation or natural absorption of signal energy by inelastic particles of the medium, and the degree of energy absorption is proportional to the frequency;
- неоднородность верхней части разреза (ВЧР); данный фактор влияет на прохождение сигнала как фильтр с меняющимися по латерали характеристиками;- heterogeneity of the upper part of the section (VChR); this factor affects the signal transmission as a filter with changing lateral characteristics;
- сейсмогеологические свойства сложно-построенной слоистой среды.- seismogeological properties of a complex-built layered medium.
В результате влияния всех вышеперечисленных факторов при регистрации сейсмограммы возбуждаемый вибрационный сигнал, проходя через фильтр геологической среды, меняется существенным образом. На фиг.1 представлен амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) возбуждаемого ЛЧМ сигнала. В идеальном случае АЧХ сейсмической записи на сейсмограмме будет точно такой же. Однако при наличии факторов поглощения (фильтр геологической среды), указанных выше, форма АЧХ регистрируемой сейсмограммы будет такой, как показано на фиг.2. Здесь проиллюстрирована достаточно типичная форма АЧХ регистрируемых сейсмограмм. Затухание энергии записи увеличивается с ростом частоты.As a result of the influence of all of the above factors, when registering a seismogram, the excited vibrational signal, passing through the filter of the geological environment, changes significantly. Figure 1 presents the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the excited LFM signal. In the ideal case, the frequency response of the seismic record on the seismogram will be exactly the same. However, if there are absorption factors (geological environment filter) indicated above, the shape of the frequency response of the recorded seismogram will be as shown in FIG. Here, a fairly typical form of the frequency response of recorded seismograms is illustrated. The attenuation of the recording energy increases with increasing frequency.
Многочисленные и разнообразные средства обработки сейсмических данных направлены на компенсацию влияния перечисленных факторов. К ним относятся различные способы восстановления амплитуд, а также ряд процедур обработки, относящихся к категории обратных фильтров. И во многих случаях средствами обработки достигаются удовлетворительные результаты. Однако, нередки ситуации, когда поглощение энергии сигнала достигает той степени, при которой уровень регистрируемого сигнала не превышает уровня шума. На фиг.3 продемонстрирован типичный пример, когда при возбуждении сейсмических колебаний вибрационным сигналом в широком диапазоне частот энергия регистрируемого сигнала практически полностью поглощается средой в области высоких частот. И в этом случае применение известных средств обработки сейсмических сигналов будет бессмысленным. Восстановление сигнала будет невозможным, поскольку он физически отсутствует на сейсмограмме.Numerous and diverse means of processing seismic data are aimed at compensating for the influence of these factors. These include various methods for reconstructing amplitudes, as well as a number of processing procedures that belong to the category of inverse filters. And in many cases, satisfactory results are achieved by the processing means. However, it is not uncommon for the absorption of signal energy to the extent that the level of the recorded signal does not exceed the noise level. Figure 3 shows a typical example, when upon excitation of seismic vibrations by a vibrational signal in a wide frequency range, the energy of the recorded signal is almost completely absorbed by the medium in the high-frequency region. And in this case, the use of known means of processing seismic signals will be meaningless. Signal recovery will be impossible, since it is physically absent in the gather.
В качестве решения описанной проблемы предлагается идея перераспределения энергии возбуждаемого свип-сигнала из области низких частот, где затухание энергии проявляется в меньшей степени, в область ультранизких и высоких частот. Безусловно, данная идея уже имеет существующие реализации в виде нелинейных функциональных частотно-модулированных вибрационных сигналов типа dB/Oct. Но возбуждение нелинейного частотно-модулированного сигнала направлено, в первую очередь, на компенсацию естественного затухания сигнала на основе статической физической модели и генерацию отсутствующих в ЛЧМ сигнале ультранизких частот. Таким образом, использование «традиционных» нелинейных вибрационных сигналов способно лишь частично компенсировать влияние двух простейших негативных факторов и никоим образом не учитывает меняющиеся поверхностные условия и неоднородности верхней части разреза геологической среды.As a solution to the described problem, the idea of redistributing the energy of the excited sweep signal from the low-frequency region, where energy attenuation is manifested to a lesser extent, to the region of ultra-low and high frequencies is proposed. Of course, this idea already has existing implementations in the form of nonlinear functional frequency-modulated vibration signals of the dB / Oct type. But the excitation of a nonlinear frequency-modulated signal is aimed, first of all, at compensating for the natural attenuation of the signal based on the static physical model and generating ultra-low frequencies that are absent in the LFM signal. Thus, the use of “traditional” nonlinear vibrational signals can only partially compensate for the influence of the two simplest negative factors and in no way takes into account the changing surface conditions and heterogeneities of the upper part of the section of the geological environment.
Разработанный способ можно рассматривать как следующий прогрессивный шаг развития технологии возбуждения нелинейных функциональных свип-сигналов, поскольку данная технология направлена на компенсацию влияния неоднородностей верхней части разреза и на получении более равномерных энергетических характеристик (АЧХ) записей на площади выполнения сейсморазведочных работ.The developed method can be considered as the next progressive step in the development of technology for exciting nonlinear functional sweep signals, since this technology is aimed at compensating for the influence of inhomogeneities in the upper part of the section and at obtaining more uniform energy characteristics (AFC) of the records on the seismic survey area.
Для описания физических принципов, на которых построен способ, удобно использовать свёрточную модель регистрируемого сейсмического сигнала геологической среды (см. фиг.4). Так, спектр зарегистрированной сейсмограммы можно рассматривать как свёртку возбуждаемого ЛЧМ свип-сигнала и АЧХ (фильтра) геологической среды, что в спектральной области соответствует перемножению их амплитудно-частотных характеристик.To describe the physical principles on which the method is built, it is convenient to use a convolutional model of the recorded seismic signal of the geological environment (see figure 4). So, the spectrum of the recorded seismogram can be considered as a convolution of the sweep signal excited by the LFM and the frequency response (filter) of the geological environment, which in the spectral region corresponds to the multiplication of their amplitude-frequency characteristics.
При определённых допущениях АЧХ сейсмограммы действительно можно считать приближением фильтра среды. Under certain assumptions, the frequency response of the seismogram can really be considered an approximation of a medium filter.
Таким образом, при соблюдении описанных условий, характеристику широкополосного сигнала можно рассчитать. В качестве основного критерия выбран принцип равномерности амплитудного спектра на выходе системы. В этом случае постановка задачи будет выглядеть следующим образом: при неизвестной форме АЧХ широкополосного нелинейного вибрационного сигнала известна АЧХ геологической среды, воздействующий на посылаемый вибрационный сигнал и известна форма АЧХ желаемого результата при регистрации сейсмических данных (см. фиг.5).Thus, subject to the described conditions, the characteristics of the broadband signal can be calculated. The principle of uniformity of the amplitude spectrum at the system output was chosen as the main criterion. In this case, the problem statement will look as follows: if the frequency response of the broadband nonlinear vibration signal is unknown, the frequency response of the geological environment is known that acts on the sent vibration signal and the shape of the frequency response of the desired result when seismic data is recorded (see Fig. 5).
Таким образом, спектральная характеристика воздействующего вибрационного сигнала рассчитывается как обратный фильтр при известной фильтрующей характеристике среды и при известном желаемом результате. АЧХ широкополосного нелинейного вибрационного сигнала представляет собой простую инверсию, полученную путём деления АЧХ ЛЧМ-сигнала на АЧХ геологической среды (см. фиг.6). Таким образом, на каждом пункте возбуждения сейсмических колебаний удается скомпенсировать влияние частотно-зависимого затухания высоких частот.Thus, the spectral characteristic of the acting vibration signal is calculated as the inverse filter with the known filtering characteristic of the medium and with the known desired result. The frequency response of a broadband non-linear vibrational signal is a simple inversion obtained by dividing the frequency response of the chirp signal on the frequency response of the geological environment (see Fig.6). Thus, at each point of excitation of seismic oscillations, it is possible to compensate for the influence of frequency-dependent attenuation of high frequencies.
Для того чтобы сгенерировать новый рассчитанный широкополосный нелинейный частотно-модулированный (ЧМ) вибрационный сигнал разработанный способ предполагает аппроксимацию амплитудного спектра рассчитанного широкополосного вибрационного сигнала набором корректирующих коэффициентов адаптации с регулярным шагом по частоте. Пример такой аппроксимации приведён на фиг.7. Здесь показано сопоставление АЧХ геологической среды и корректирующих коэффициентов адаптации для расчета корректирующего широкополосного вибрационного сигнала. Корректирующие коэффициенты адаптации показаны в виде столбиков. Рабочий диапазон частот 3 – 84 Гц разбивается на 16 отрезков равной ширины, при этом шаг по частоте составляет 5.06 Гц. В этом случае диапазон ультранизких частот от 3 до 10 Гц аппроксимируется двумя корректирующими коэффициентами адаптации. Причем корректирующие коэффициенты рассчитываются таким образом, чтобы на ультранизких частотах амплитуда не превышала установленные заводом-изготовителем параметры хода реактивной массы во избежание выхода вибрационной установки из строя. Высокочастотная область спектра 40 – 84 Гц аппроксимируется 9-ю корректирующими коэффициентами адаптации при том, что вариации энергии в данной части спектра минимальны и значения корректирующих коэффициентов адаптации незначительны.In order to generate a new calculated broadband nonlinear frequency-modulated (FM) vibration signal, the developed method involves approximating the amplitude spectrum of the calculated broadband vibration signal with a set of adjustment adaptation coefficients with a regular frequency step. An example of such an approximation is shown in Fig.7. Here, a comparison of the frequency response of the geological environment and the correction coefficients of adaptation for calculating the corrective broadband vibration signal is shown. Adjustment coefficients of adaptation are shown in columns. The operating frequency range of 3 - 84 Hz is divided into 16 segments of equal width, while the frequency step is 5.06 Hz. In this case, the range of ultra-low frequencies from 3 to 10 Hz is approximated by two correcting adaptation coefficients. Moreover, the correction coefficients are calculated so that at ultra-low frequencies the amplitude does not exceed the parameters of the reactive mass stroke set by the manufacturer in order to avoid the failure of the vibration unit. The high-frequency region of the spectrum of 40 - 84 Hz is approximated by the 9th correcting adaptation coefficients, while the energy variations in this part of the spectrum are minimal and the values of the correcting adaptation coefficients are insignificant.
Далее повторно возбуждают сейсмические колебания в геологической среде путем воздействия на нее широкополосным вибрационным ЧМ сигналом, имеющим спектр рассчитанного корректирующего сигнала, и регистрируют сейсмограмму с АЧХ желаемой формы.Next, seismic vibrations in the geological environment are repeatedly excited by exposing it to a broadband vibrational FM signal having the spectrum of the calculated correction signal, and a seismogram with the frequency response of the desired shape is recorded.
Разработанный способ опробован на реальном объекте. На участке сейсморазведочного профиля 2D проведены работы с использованием стандартного вибрационного ЛЧМ сигнала и корректирующего широкополосного нелинейного вибрационного сигнала со следующими параметрами (таблица 1):The developed method is tested on a real object. On the 2D seismic survey section, work was carried out using a standard vibrational LFM signal and a correcting broadband nonlinear vibration signal with the following parameters (table 1):
Таблица 1 – Методико-технологические параметры.Table 1 - Methodological and technological parameters.
Пример формирования широкополосного нелинейного вибрационного сигнала показан на фиг.7-8 для одного пункта возбуждения по следующей схеме в программе «Vibro Equalizer» (VE):An example of the formation of a broadband nonlinear vibrational signal is shown in Figs. 7-8 for one excitation point according to the following scheme in the Vibro Equalizer (VE) program:
Осуществлено возбуждение сейсмических колебаний вибрационным ЛЧМ сигналом (АЧХ сигнала, слева внизу). The seismic vibrations were excited by a vibrating LFM signal (frequency response of the signal, bottom left).
Зарегистрирована реакция от геологической среды на вибрационное воздействие в виде сейсмограммы (фиг.8 – трассы сейсмограммы, верхняя часть рисунка).The reaction from the geological environment to the vibration effect in the form of a seismogram is recorded (Fig. 8 — seismogram traces, upper part of the figure).
Рассчитана АЧХ реакции геологической среды в заданном окне или по всей сейсмограмме (фиг.8 – АЧХ зарегистрированного сигнала по сейсмограмме, в центре внизу);The frequency response of the geological environment response in a given window or over the entire seismogram was calculated (Fig. 8 - frequency response of the recorded signal in the seismogram, in the center at the bottom);
Рассчитаны корректирующие коэффициенты для построения широкополосного нелинейного вибрационного сигнала (фиг.8 – коэффициенты, внизу справа);Correcting coefficients are calculated for constructing a broadband nonlinear vibrational signal (Fig. 8 — coefficients, bottom right);
Рассчитанные корректирующие коэффициенты переданы в шифратор (Encoder) «GDS-II» сейсмостанции для расчёта, нового корректирующего широкополосного нелинейного вибрационного сигнала;The calculated correction coefficients are transferred to the GDS-II encoder (Encoder) of the seismic station for the calculation of a new corrective broadband non-linear vibration signal;
Построенный корректирующий широкополосный нелинейный вибрационный сигнал передан в дешифратор (Decoder) вибрационных сейсмических источников по радиоканалу для возбуждения вибрационных сейсмических колебаний (фиг.9 – АЧХ сигнала, слева внизу);The constructed corrective broadband nonlinear vibrational signal is transmitted to the decoder of vibrational seismic sources via a radio channel for exciting vibrational seismic vibrations (Fig. 9 - frequency response of the signal, bottom left);
Зарегистрирована реакция геологической среды на вибрационное воздействие в виде сейсмограммы (фиг.9 – трассы сейсмограммы, верхняя часть рисунка) с использованием широкополосного вибрационного сигнала.The response of the geological environment to the vibration effect in the form of a seismogram (Fig. 9 — seismogram traces, upper part of the figure) using a broadband vibration signal is recorded.
Рассчитан спектр реакции геологической среды в заданном окне по сейсмограмме от применения широкополосного сигнала (фиг.9 – АЧХ зарегистрированного сигнала по сейсмограмме, в центре внизу).The spectrum of the reaction of the geological environment in a given window is calculated according to the seismogram from the use of a broadband signal (Fig. 9 - AFC of the recorded signal from the seismogram, in the center below).
На фиг.10-11 представлены временные сейсмические разрезы после применения процедуры миграции к сейсмическим данным по примеру на реальном объекте: широкополосный – слева, ЛЧМ – справа. На фиг.12 представлено сравнение АЧХ двух типов данных после миграции: широкополосный – черный, ЛЧМ – красный. Figure 10-11 presents temporary seismic sections after applying the migration procedure to seismic data according to the example on a real object: broadband on the left, LFM on the right. On Fig presents a comparison of the frequency response of two types of data after migration: broadband - black, LFM - red.
На представленных данных, как во временной (сейсмограмма), так и в частотной (АЧХ) области хорошо заметно расширение частотного состава данных при применении разработанного сигнала: улучшилось прослеживание глубоких горизонтов, подсолевых отложений, и в тоже время улучшилась детализация (разрешенность) полезных отражений.The data presented, both in the time (seismogram) and in the frequency (AFC) regions, clearly show an increase in the frequency composition of the data when applying the developed signal: improved tracking of deep horizons, subsalt deposits, and at the same time, the detail (resolution) of useful reflections has improved.
Данный способ протестирован и включен в библиотеку сигналов системы управления виброисточниками GDS-II, что избавляет пользователя от сложных манипуляций для воспроизводства данного вибросейсмического сигнала.This method has been tested and included in the signal library of the GDS-II vibration source control system, which saves the user from complex manipulations for reproducing this vibroseismic signal.
Разработанный способ позволяет расширить спектр возбуждаемых и зарегистрированных частот на любой модели стандартного вибрационного источника и любыми типами приемников.The developed method allows to expand the range of excited and recorded frequencies on any model of a standard vibration source and any types of receivers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019118201A RU2708895C1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Method of broadband vibration seismic survey based on application of optimal nonlinear signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019118201A RU2708895C1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Method of broadband vibration seismic survey based on application of optimal nonlinear signals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2708895C1 true RU2708895C1 (en) | 2019-12-12 |
Family
ID=69006493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019118201A RU2708895C1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Method of broadband vibration seismic survey based on application of optimal nonlinear signals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2708895C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2818018C1 (en) * | 2023-11-01 | 2024-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Специальные геофизические системы данных" (ООО "НПП "Спецгеофизика") | Vibration seismic survey method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400299A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-21 | Exxon Production Research Company | Seismic vibrator signature deconvolution |
| WO2004023163A1 (en) * | 2002-09-04 | 2004-03-18 | Westerngeco L.L.C. | A vibrator sweep shaping method |
| US9128207B2 (en) * | 2008-12-23 | 2015-09-08 | Westerngeco L.L.C. | Compensating seismic data for source variations |
| RU2593782C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-10 | Сергей Васильевич Колесов | Method for vibration seismic survey |
-
2019
- 2019-06-11 RU RU2019118201A patent/RU2708895C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400299A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-21 | Exxon Production Research Company | Seismic vibrator signature deconvolution |
| WO2004023163A1 (en) * | 2002-09-04 | 2004-03-18 | Westerngeco L.L.C. | A vibrator sweep shaping method |
| US9128207B2 (en) * | 2008-12-23 | 2015-09-08 | Westerngeco L.L.C. | Compensating seismic data for source variations |
| RU2593782C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-10 | Сергей Васильевич Колесов | Method for vibration seismic survey |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Жуков А.П., Колесов С.В., Шехтман Г.А., Шнеерсон М.Б. "Сейсморазведка с вибрационными источниками". Тверь: "Издательство ГЕРС", 2011, с. 52, 79. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2818018C1 (en) * | 2023-11-01 | 2024-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Специальные геофизические системы данных" (ООО "НПП "Спецгеофизика") | Vibration seismic survey method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6041018A (en) | Method for correcting amplitude and phase differences between time-lapse seismic surveys | |
| AU2014273165B2 (en) | High resolution estimation of attenuation from vertical seismic profiles | |
| Wood et al. | Seismic signal processing | |
| Boonyasiriwat et al. | Applications of multiscale waveform inversion to marine data using a flooding technique and dynamic early-arrival windows | |
| US3895343A (en) | Apparatus for producing adaptive pilot signals | |
| KR20110057124A (en) | Estimation of soil properties using waveforms of seismic surface waves | |
| Li et al. | Wave-equation Qs inversion of skeletonized surface waves | |
| Takam Takougang et al. | Imaging high-resolution velocity and attenuation structures from walkaway vertical seismic profile data in a carbonate reservoir using visco-acoustic waveform inversion | |
| Lyu et al. | Iterative passive-source location estimation and velocity inversion using geometric-mean reverse-time migration and full-waveform inversion | |
| Wang et al. | Estimation of interval anisotropy parameters using velocity-independent layer stripping | |
| Aimar et al. | Novel techniques for in situ estimation of shear-wave velocity and damping ratio through MASW testing–I: a beamforming procedure for extracting Rayleigh-wave phase velocity and phase attenuation | |
| Pandey et al. | Site characterization of strong-motion stations of Himalaya and adjoining plains | |
| RU2708895C1 (en) | Method of broadband vibration seismic survey based on application of optimal nonlinear signals | |
| Gao et al. | Radiation pattern analyses for seismic multi-parameter inversion of HTI anisotropic media | |
| Qadrouh et al. | Backus and Wyllie averages for seismic attenuation | |
| Mao et al. | A migration-based location method using improved waveform stacking for microseismic events in a borehole system | |
| Dewangan et al. | PS-wave moveout inversion for tilted TI media: A physical-modeling study | |
| Al-Anezi et al. | Investigation of the weathering layer using seismic refraction and high-resolution seismic reflection methods, NE of Riyadh city | |
| Lebedev et al. | Accuracy in Estimating the Parameters of a Layered Medium Using Coherent Vector Reception of a Rayleigh Surface Wave | |
| Zaręba et al. | VSP polarization angles determination: Wysin-1 processing case study | |
| RU2780460C1 (en) | Method for vibrating seismic exploration | |
| RU2809938C1 (en) | Method for vibration seismic exploration | |
| Liu et al. | Echo phone for direct attenuation indication | |
| Fechner* et al. | A new approach to determine the damping ratio by multi-channel spectral analysis of seismic downhole data | |
| Zheng et al. | Influencing factors anlysis of near surface Q estimation via cross-hole survey |