Спосіб визначення декрементів частотно-залежного затухання сейсмічних хвиль

Изобретение капается излучения строения Земли сейсмическими метода ми и может быть использовано для поиска залежей полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение точности определения декрементов затухания сейсмических волн. Для этого расстояние между сейсмоприемниками выбирают не меньшим 0,1 З м , где Я м = = v n / f m ; V n - средняя скорость сейсмической волны до подошвы исследуемой толщи пород, расстояние от источника до приемников L в пределах ; где Нп>^ 5Я М (Н„) + Н К , V c p - средняя скорость до глубины Н„ , V M O | i C - максимальная кажущаяся скорость волнпомех, H^^Ojfi 1 ?^, Сейсмическое поле регистрируют в ограниченном диапазоне частот f С £ г f M J где fm и fи - минимальная и максимальная из используемых частот в спектре элементарного сейсмического сигнала, значения которых выбирают в зависимости от изучаемого Аизического типа декремента затухання. 1 ил. (Л С О со оо 00 1 1400880 Изобретение касается излучения действием которой является сигнал, строения Земли сейсмическими методавыделенный из совокупности отражеми и может быть использовано при поний от границ, лежащих выше изучаисках залежей поле чньгх ископаемых емой толщй, а выходным - от нижеледля установления величин параметров жащей. Так как отсчет пройденного неидеальной упругости и особенностей сигналом пути производится не в знанеоднородности осадочного комплекса чениях глубин h, а по времени t, то, пород, коры и верхней мантии Земли. обозначив at - t x - t, , следует принять, что At = uh(w)/C(iJ), т.е. за Целью изобретения является повывремя ДС каждая составляющая спектра шение точности определения декременсигнала с проходит путь діі(м) с фао тов затухания сейсмических волн. зовой скоростью C^w). Поэтому при На чертеже представлены спектр допущении наличия дисперсии скоросмощности элементарного сейсмического сигнала и типичная зависимость дек15 ти С(м) ф const возможно определение только ДЗ, но не * ( W ) , т.е. ремента частотно-зависимого затухания сигнала как функции частоты (1 спектр мощности элементарного сей(3) смического сигнала\ 2 - кривая декремента затухания; 3, 4 и 5 - часто- 20 Известно решение задачи определеты соответственно минимальная ff ния спектра мощности элементарного преобладающая f* и максимальная мин» f сейсмического сигнала / А( W , Ц ) 1 2 , МИ КС Сущность способа сводится к слеі = 1,2 и их интерференционной соводующему , купности на небольшом по длине Независимо от механизма затухания 25 (0,2-0,3 с) участке сейсмической засейсмической энергии предполагается, писи. Решение основано на использовачто относительное уменьшение амплинии свойств эргодичности сейсмическотуды волны на малом отрезке пути Jh го поля по волнам, рассеянным случайпропорционально длине этого отрезно распределенными в среде крупномаска, т в е. штабными неоднородностями (1са>>1/ /к -£0/С(ю) - волновое число, а h)/A(u>,h) = h, (1) размер неоднородности), и в записи для функции автокорреляции (ФАК), где ui(u)) - коэффициент пропорциосвязанной со спектром мощности Фунальности, считываетея 35 рье - преобразованием, имеет вид независящим от h. (N-M+ Ограничив исследуемой интервал значениями глубин h и h e и решая уравнение ( относительно получим (N - M)(N - М+ 1) (4) 40 где R e 0c) - ,h()* ных вертикалей 0 П \ вмещающихся в Декремент затухания (ДЗ) определи- 45 отрезок величиной а; ется как величина затухания на расих - расстояние между сеисмоприемстоянии, равном длине волны Но>) 9 никами,' т.е. &((Л) = o£(u)) ъ(о)) или, поскопьку N - число вертикалей, связанных Я (и) = 2ЪС(о>) /(to), где С (и)) - фазовая с горизонтальными размерами L исслескорость, то 9(и)) = 2 ^('oi)C(u)Vu) . 50 дуемой толщи соотношением L = При сейсмических исследованиях отра= (N - О д х / 2 . женными волнами любой интервал геолог•(V) ~ ФАК суммотрассы после гического разреза рассматривается как действия оператора скользящего сгладинамическая система, входным возжив ания, причем І+М-1 i+M-t З 1409880 R ( t ) - 'ЬЛК с^мма сглаженных CVMMO 4 т р а с с , причем N-M+1 i+M-1 N-M+1 i+M-1 = 1 j = і і j = (угловые скобки обозначают операцию усреднения по времени). 10 CTpyKTvpa выражения (4J) и применение скользящего суммирования реализуют вариант пространственной фильтрации, -задачей которой в данном случае является выделение статисти 15 чески независимых отражений с преобладающим радиусом корреляции, равным а, а также подавление нерегулярных волн-помех и волн, рассеянных мелкомасштабным (ка*^ 1) нсоднородностями. 20 Необходимость подавления последних связана с тем, что коэффициент рассеяния мелкомасштабной неоднородности как Лункция частоты зависит не только от отличий акустических жест- 25 костей неоднородности и вмещающей толщи, но и отакустических свойств собственно неоднородности. Так, при одинаковых отличиях в акустических жесткостях акустически мягкая неод30 нородность имеет на порядок больше коэффициент рассеяния, чем акустически жесткая (относительно вмещающей среды), и, что главное, их коэффициенты рассеяния существенно за35 висят от частоты. Поэтому изменение физических свойств мелкомасштабных неоднородностей с глубиной приводит к изменению частотного состава рассеянного ими элементарного сейсмического сигнала * Такое изменение сиг- 40 нала, связанное с акустическим состоянием мелкомасштабных неоднородностей, находящихся выше и ниже излучаемой толщи, накладывается на 45 изменение неоднородности изучаемой толщи и способно создавать ложное представление о свойствах последней. = 1 быть записано в виде -где А^а 2 - полный эффективный поперечник рассеяния акустически мягкой мелкомасштабной неоднородности, имеющей, как известно, наибольшее значение поперечника рассеяния. С другой стороны, из условия мелкомасштабности имеем к а « 1 или а«ҐМ'>її9 или а?Я /2Пїї. Беря в качестве оценочного верхний предел рпя а, получаем 4х£.4тГСмГа или & х > А"^- З м /20ft,или окончательно о,га (А» (5) где И - максимальная из длин волн в спектре сигнала. Выбор минимально допустимого удаления источника от сейсмоприемников X основан на следующем. Известно соотношение X 2Нк мин "(ИЯКС гле X ., ~ минимальное расстояние _ (вынос) источник - приемника в системе наблюдения, Н - минимальная глубина раз- ведки или минимально допустимая глубина залегания кровли исследуемой толщи; средняя скорость до H^J ер максимальная кажущаяся скорость в спектре скоростей волн-помех. С учетом соотношения В связи с этим выбор расстояния Ах между сеисмоприемниками подчинен 50 Н к > 0,8 ї м , требованию статической независимости волн, рассеянных мелкомасштабными полученного из требования независинеоднородностями, что приводит к помости коэффициента отражения от часдавлению их, а также нерегулярных /п,.7> 1 И Л И волн-помех примерно в М раз при 55 имеем работе по (4). Условие статистической независимости волн, рассеянных (6) мелкомасштабными неоднородностями, на соседних суммотрассах ОГТ может (р— А09880 6 Таким образом, выбор Х м и н соглас-, номасштабной неоднородности и в соно (6) исключает из рассмотрения волответствии с ним чиспа новлекаемых ны от мелкозалегающнх границ, для в работу суммотрасс ОГТ, выбор великоторых характерно наличие зависимос- ч чиныДТ участка трассы, обеспечиваюти коэффициента : отражения от частощего согласно условию эргодичности ты, вследствие чего они не могут необходимую точность определения ФАКI быть использованы для определения выбор минимально допустимой мощности декрементов эффективного затухания, изучаемой толщи, обеспечивающей неа также повышает помехоустойчивость 10 зависимость определяемых значений системы по отношению к поверхностным декрементов от частотно-зависимого волнам-помехам. влияния ее слоистости, расчет значений декрементов затухания вдоль Выбор минимально возможной И и запрофиля» легания подошвы исследуемого комплекса должен удовлетворять условию п У/ Э Лhx + Н к . , '5 I Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1, Способ определения декрементов Максимальное удаление источник - причастотно-зависимого затухания сейсмиемник при многократном профилировании 20 ческих воли в условиях естественного связано со средней глубиной Н.. раззалегания слоистых геологических сред ведки соотношением основанный на возбуждении упругих волн источником, регистрации поля отX раженных волн сейсмоприемниками по р = (1 -1,5)Н П . МИКС 25 системе многократного профилирования Поэтому условие выбора Х М й ( ц , имеет и его обработке по методу общей глувид бинной точки, изучении изменения спектра мощности элементарного сейсмичес• (1 - 1,5)Н И кого сигнала, проходящего исследуемую 30 толщу и рассеиваемого случайно распределенными в ней крупномасштабными сейсмогеологическими неоднородностягде flM(HK) и \ (Н н ) - значения ми, о т л и ч а ю щ и й с я тем, на глубинах залегания подошвы и кровчто, с целью повышения точности спо™ ли исследуемого комплекса. ос соба, расстояние между сейсмоприемниВыполнение условия (7) обеспечиваками выбирают не меньшим О,ТЯ М , где ет независимость определяемых значеК.- максимальная из длин волн в ний декрементоя эффективного затухаспектре, приуроченная к глубине Н п ния от фильтрующего (с неизвестной залегания подошвы исследуемой толщи частотной характеристикой) влияния 40 пород, расстояние от источника до прислоистости изучаемой толщи. емников L выбирают в пределах Предложенный способ предусматривает Проведение опытных работ и определение спектра мощности элементарного сейсмического сигнала значений: 45 f и f * f Mau c \ в ы б ° Р Рабочего где диапазона частот f м и н - f - f* или - средняя скорость до глу•Ср f ^ f s f M a K C (в зависимости от типа бины Н залегания кровли определяемого декремента затухания) s исследуемой толщи, определение расстояния между сосед50 VM - максимальная кажущая сконими сейсмоприемниками (каналами)9 исходя из условия минимально допусрость в спектре скоростей тимого его значения, и проведение поволн-помех, левых работ по системе многократного профилирования с регистрацией сейсми\> 0,8 Я Й (Н К ), 55 ческого поля в выбранном диапазоне частот„ определение максимального и при этом сейсмическое поле регистри минимального удалений источника от руют в диапазоне частот f ^ ^ f ^ f ^ , сейсмоприемников, выбор размера крупгде f и f M - минимальная и макси 1409880 мальная из используемых час тот в спектре сигнала. 2, Способ по п.1, о і л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью определения декремента эффективного поглощения, выбирают f m = f и f^ = ^ п к с сейсмическое поле регистрируют в диапазоне частот f ± f £ fwai