Спосіб сейсмічної розвідки

Способ сейсмической разведки, осно ванный на формировании импульсной по следовательности из периода исходной последовательности состоящей из импуль сов прямой и обратной полярности, возбуж дений сейсмоисточника сформированной импульсной последовательностью в двух се ансах, регистрации отраженных сейсмиче ских волн и получении результирующих импульсных сейсмограмм, при этом в первом сеансе возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только положительным или отрицательным им пульсам сформированной последователь ности, а во втором сеансе - в моменты времени, соответствующие только отрица тельным или положительным импульсам сформированной последовательности, при чем длительность периода исходной последовательности выбирают не менее длительности исследуемой часги отклика среды, отличающийся тем, что в период исходной последовательности дополни тельно делают пропуски возбуждения, при этом устанавливают число положительных импульсов в периоде равном (q2n+qn)/2, число отрицательных импульсов равным (q2n-qn)/2, число пропусков возбуждения равным (q -1)/(q-1), где q=Pm, P>1 - простое число, т и п - натуральные числа, закон следования импульсов и пропусков исходной последовательности устанавливают путем генерирования псевдослучайной линейной рекуррентной последовательности чисел, преобразования натуральных чисел последовательности в положительные и отрицательные импульсы при соответствии их квадратичным вычетам и невычетам, при этом числа нуль преобразовывают в пропуски возбуждения, регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов с момента их начала на двух одинаковых временных интервалах, длительностью не менее суммы времени периода исходной последовательности и времени исследуемой части отклика среды, сеансы возбуждения сейсмоисточником импульсов разносят между собой во времени не менее длительности исследуемой части отклика среды, производят в каждом из сеансов временное сжатие сейсмических сигналов путем синхронного накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником каждого периода последовательности, длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени возбуждения периода последовательности и исследуемого отклика среды, во втором сеансе синхронно накапливаемые сигналы предварительно инвертируют, осуществляют корреляцию периода опорного сигнала с синхронно накопленными сейсмическими сигналами или с сейсмическими сигналами, полученными в результате преобразования синхронно накопленных сигналов, при кото С > чэ to ui О 9992 ром сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале первого и второго сеансов ня временных интервалах равных длительности исследуемого отклика среды, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам синхронно накопленных откликов среды на возбуждение сейсмоисточником каждого из периодов последовательности в первом и втором сеансах, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником последних периодов последовательностей в первом и втором сеансах, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности соответственно к сигналам накопления, зарегистрированным с момента начала каждого периода последовательности в первом и втором сеансах. Изобретение относится к сейсмическим методам разведки с применением источников колебаний виброимпульсного типа и может быть использовано для разведки нефтяных, газовых и рудных месторождений, а также в инженерных сейсмических 5 исследованиях. Известен способ сейсмической разведки, основанный на возбуждении колебаний последовательностью разнонаправленных импульсов изменяющейся амплитуды, 10 приеме сейсмических колебаний сейсмоприемниками и получении импульсных сейсмограмм путем вычисления корреляционной функции между зарегистрированными сейсмическими волнами и опорным 15 сигналом [1]. Недостатком известного способа является то, что для ослабления корреляционных шумов необходимо специально подбирать амплитуду возбуждаемых импульсов, что 20 усложняет реализацию источников сейсмических колебаний и не позволяет практически достигнуть высокого отношения сигнал/корреляционный шум. Наиболее близким техническим реше- 25 нием является способ сейсмической разведки, основанный на возбуждении сейсмоисточником по сигналу управления, представляющему собой отрезок М-последовательности, серии единичных импульсов 30 длительностью не меньшей, чем время пробега волн Tv на максимальную глубину изучения геологического разреза, регистрации отраженных волн и последующей их корреляции с опорным сигналом, при этом сигнал 35 управления содержит целое число N периодов М-последовательности, циклически дополненное на величину Ts, а в качестве опорного сигнала применяют отрезок М-последовательности с периодом Тр, 40 равным периоду сигнала управления, причем 2TV ^ Ts1 - простое число, т и п - натуральные числа, закон следования импульсов и пропусков исходной последовательности устанавливают путем генерирования псевдослучайной линейной рекуррентной последовательности чисел, преобразования натуральных чисел последовательности в положительные и отрицательные импульсы при соответствии их квадратичным вычетам и невычетам, при этом числа нуль преобразовывают в пропуски возбуждения, регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов с момента их начала на двух одинаковых временных интервалах, длительностью не менее суммы времени периода исходной последовательности и времени исследуемой части отклика среды, сеансы возбуждения сейсмоисточником импульсов разносят между собой во времени не менее длительности исследуемой части отклика среды, производят в каждом из сеансов временное сжатие сейсмических сигналов путем синхронного накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником каждого периода последовательности, длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени возбуждения периода последовательности и исследуемого отклика среды, во втором сеансе синхронно накапливаемые сигналы предварительно инвертируют, осуществляют корреляцию периода опорного сигнала с синхронно накопленным сейсмическими сигналами или с сейсмическими сигналами, полученными в результате преобразования синхронно накопленных сигналов, при котором сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале первого и второго сеансов на временных интервалах, равных длительности исследуемого отклика среды, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам синхронно накопленных откликов среды на возбуждение сейсмоисточником каждого из периодов последовательности в первом и втором сеансах, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником последних периодов последовательностей в первом и втором сеан-5 сах, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности соответственно к сигналам накопления, зарегистрированным с момента начала каждого периода последовательности в первом и втором сеансах. 10 Изобретение поясняется чертежом. На чертеже представлены: период исходной последовательности 1; импульсные последовательности 2, состоящие из одного периода, генерируемые сейсмоисточником 15 в первом и втором сеансах; импульсная последовательность 3, сформированная из двух периодов исходной последовательности; импульсные последовательности 4, состоящие из двух периодов, генерируемые 20 сейсмоисточником в первом и втором сеансах; положительный единичный импульс 5 исходной последовательности; отрицательный единичный импульс 6 исходной последовательности; пропуск 7; импульсные 25 последовательности 8 и 9, генерируемые сейсмоисточником в первых сеансах, импульсные последовательности 10 и 11, генерируемые сейсмоисточником во вторых сеансах; временной интервал 12, на кото30 ром формируется период как исходной, так и генерируемой сейсмоисточником последовательности; временной интервал 13, на который разнесены первый и второй сеансы генерирования последовательностей; вре35 менной интервал 14 следования импульсов и пропусков в исходной последовательности; силовой импульс 15, возбуждаемый сейсмоисточником и временной интервал 16, соответствующий длительности силово40 го импульса сейсмоисточника. Для реализации способа сейсмической разведки используют общеизвестные технические средства. Способ сейсмической разведки осуще45 ствляется следующим образом. Производят одновременный запуск генераторов управляющих сигналов, установленных на сейсмоисточнике и системе регистрации сейсмических колебаний. Ге50 нератор управляющих сигналов задает программу работы сейсмоисточника. При помощи генератора управляющих сигналов • формируют период исходной последовательности и на его основе образовывают 55 импульсные последовательности, состоящие из целого числа периодов исходной последовательности. В периоде исходной последовательности формируют импульсы положительной и отрицательной полярности и делают пропуски возбуждения. При 9992 этом число положительных импульсов в периоде задают равным (q +qn)/2, число отрицательных импульсов равным (q n-qn)/2, число пропусков возбуждения равным (q2n1)/(q-1), где q=pm, p>1 - простое число, 5 т и п натуральные числа. Закон следования импульсов и пропусков исходной последовательности устанавливают путем генерирования псевдослучайной линейной рекуррентной последовательности чисел, 10 преобразования натуральных чисел последовательности в положительные и отрицательные импульсы при соответствии их квадратичным вычетам и невычетам, при этом числа нуль преобразовывают в пропу- 15 ски возбуждения. Для генерирования псевд осл уч айной л инейной рекуррентной последовательности чисел в конечном поле Галуа GF(q) находят неприводимый полином вида х3-ах -ох-с=0, на основании которого 20 для заданного q строят соответствующее ему рекуррентное уравнение Sj=aSj-i + +bSj2+c Sj-з, где Sj, Sj-k - вычисляемый и предшествующие во времени элементы. Для вычисления элементов последова25 тельности задают значения ее начальных условий, например, S-3=S 2—0,S-i—1. На основании данного рекуррентного уравнения генерируют линейную псевдослучайную рекуррентную последовательность чисел. 30 Длительность временного интервала, на котором формируют период исходной послед овател ьнос ти, выбираю т не менее длительности исследуемой части отклика среды. На основании полученного периода 35 исходной последовательности формируют импульсную последовательность, используемую для управления сейсмоисточником. Возбуждение сформированной импульсной последовательности производят в двух се- 40 ансах, которые разносят между собой на временной интервал не менее длительности исследуемой части отлика среды. В первом сеансе возбуждают сейсмоисточ.іиком однополярные импульсы одинаковой амплиту- 45 ды в момент времени, соответствующие только положительным или отрицательным импульсам сформированной последовательности, а во втором сеансе - в моменты времени, соответствующие только отрица- 50 тельным или положительным импульсам последовательности. Регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов возбуждения с момента их 55 начала на двух одинаковых временных интервалах длительностью не менее суммы времени периода исходной последовательности и* времени исследуемой части отклика среды. В каждом из сеансов выполняют вре 8 менное сжатие сейсмических сигналов путем синхронного накопления сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником каждого периода последовательности, длительность накапливаемых сигналов устанавливают не менее времени возбуждения периода и исследуемого отклика среды, при этом во втором сеансе синхронно накапливаемые сигналы предварительно инвертируют. Для получения результирующих импульсных сейсмограмм осуществляют корреляцию периода опорного сигнала с синхронно накопленными сейсмическими сигналами. В качестве опорного сигнала используют период исходной последовательности. Также получение результирующих импульсных сейсмограмм можно осуществить путем корреляции периода опорного сигнала с сейсмическими сигналами, полученными в результате преобразования синхронно накопленных сигналов, при котором сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале первого и второго сеансов на временных интервалах равных длительности исследуемого отклика среды, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам синхронно накопленных откликов среды на возбуждение сейсмоисточником каждого из периодов последовательности в первом и втором сеансах, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником последних периодов последовательностей в первом и втором сеансах, дополнительно суммируют в прямой и инверсной полярности соответственно к сигналам накопления, зарегистрированным с момента начала каждого периода последовательности в первом и втором сеансах. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Способ сейсмической разведки осуществляют, когда сформированная импульсная последовательность 1 содержит один период исходной последовательности, состоящий из 13 импульсов и пропусков возбуждения. Производят одновременный запуск генераторов управляющих сигналов, установленных на сейсмоисточнике в системе регистрации сейсмических колебаний. Генератор управляющих сигналов формирует период исходной последовательности 1, состоящий из 13 импульсов и пропусков. Для этого при q=3 выбран непри3 водимый полином X +2X-f2, на основании которого строят рекуррентное уравнение SJ=SJ-2+SJ-3. Задавая начальные условия == S-i=S-3 1,S-2-2 в генераторе управляющих 9992 сигналов формируется -ичная псевдослучайная последовательность: 0 0 1 0 1 1 1 2 2 0 12 1. Учитывая, что числа "1" в данной последовательности являются квадратичными вычетами, а числа "2" - квадратичными невычетами, сформированную последовательность преобразовывают в последовательность 1, состоящую из шести положительных импульсов 5, трех отрицательных импульсов 6 и четырех пропусков 7 возбуждения. Амплитуды импульсов 5 и 6, а также интервалы 14 следо вания импульсов и пропусков в исходной последовательности 1 устанавливают одинаковыми. Сформированный период последовательности имеет следующую идеальную периодическую автокорреляционную функцию ...9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 . . . Длительность периода 12 исходной последовательности 1 выбирают не менее длительности исследуемой части отклика среды 13 путем соответствующего задания интервала 14 следования импульсов и пропусков и их количества з периоде последовательности. Формируемую импульсную последовательность образовывают из одного целого периода исходной последовательности 1, а ее генерирование сейсмоисточником одностороннего действияпроизводят в двух сеансах возбуждения 8 и 10 в виде последовательностей 2, разнесенных на временной интервал 13 не менее длительности исследуемой части отклика среды. В первом сеансе 8 возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы 15 одинаковой амплитуды в момент времени, соответствующие только положительным импульсам в сформированной последовательности 1, а во втором сеансе 10 возбуждают сейсмоисточником однополярные импульсы 15 одинаковой амплитуды в моменты времени, соответствующие только отрицательным б импульсам в сформированной последовательности 1. Длительность 16 силового импульса 15, возбуждаемого сейсмоисточником. В первом 8 и втором 10 сеансах устанавливают исходя из необходимой энергии в единичном импульсе и его спектрального состава. Возбужденные сейсмические сигналы сейсмоисточником в первом 8 и втором 10 сеансах проходят через среду и регистрируются системой регистрации. При этом регистрацию отраженных сейсмических волн производят во время первого и второго сеансов с момента их начала на временном интервале, равном по длительности сумме временных интервалов 12 и 13, соответствующих длительности периода исходной последовательности и времени исследуемой части отклика среды. 10 Получение результирующих импульсных сейсмограмм возможно выполнить по двум вариантам. В первом варианте для получения ре-5 зультирующих импульсных сейсмограмм производят накопление сейсмических сигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником импульсных последовательностей в первом и втором сеансах. 10 Длительность накапливаемых сигналов равна сумме временных 12 и 13, сооі ветствующих времени возбуждения периода последовательности и исследуемого отклика среды. Зарегистрированные сейсмические сигна15 лы во время второго сеанса возбуждения синхронно накапливают инвертированными. При этом сейсмические сигналы, зарегистрированные в начале первого и второго сеансов на временных интервалах, каждый 20 из которых равен длительности временного интервала 13 исследуемой части отклика среды, дополнительно суммируют соответственно в прямой и инверсной полярности к сейсмическим сигналам откликов среды на 25 возбуждение сейсмоисточником последовательностей 2 в первом и втором сеансах, то есть к сигналам, зарегистрированным с момента окончания возбуждения каждой из последовательностей 2 и находящимся на 30 временном интервале 13, равном длительности исследуемой части отклика среды, а сейсмические сигналы откликов среды, вызванные возбуждением сейсмоисточником последовательностей 2 в первом и втором 35 сеансах, то есть сигналы, зарегистрированные с момента окончания последовательностей 2 на временном интервале 13, равном длительности исследуемой части отклика среды, дополнительно суммируют в прямой 40 и инверсной полярности соответственно к сигналам накопления, зарегистрированным с момента начала последовательностей 2 в первом и втором сеансах. Полученные в результате такой обработки сейсмические сиг45 налы коррелируют с периодом опорного сигнала, представляющим исходную последовательность 1. Во втором варианте для получения результирующих импульсных сейсмограмм 50 производят регистрацию сейсмических сигналов на временном интервале длительностью не менее времени возбуждения периода последовательности и исследуемого отклика среды в первом и втором сеансах. 55 Зарегистрированные сейсмические сигналы во времени второго сеанса возбуждения Синхронно накапливают инвертированными к сейсмическим сигналам, зарегистрированным во время первого сеанса. Накопленные сейсмические сигналы после 11 9992 12 двух сеансов возбуждения коррелируют с водят во времени первого и второго сеансов периодом опорного сигнала, представляю9, 11 с момента их начала на двух одинакощим импульсную последовательность 1, а вых временных интервалах, равных двум сигналы корреляционного преобразования, периодам 12 сформированной последовавыделенные на трех временных интервалах, 5 тельности и времени 13 исследуемой части длительность каждого из которых равна пеотклика среды. Получение результирующих риоду возбуждаемого сигнала, синхронно импульсных сейсмограмм возможно выполнакапливают на временном интервале, длинить по двум вариантам. тельностью не менее исследуемого отклика В первом варианте для получения ресреды. 10 зультирующих импульсных сейсмограмм Выделенные по первому и второму вапроизводят в первом и втором сеансах 9,11 риантам примера сейсмические сигналы временное сжатие сейсмических сигналов будут неосложнены корреляционными шупутем накопления сейсмических сигналов, мами и содержат полную энергию принятых вызванных возбуждением сейсмоимточнисигналов. 15 ком каждого периода последовательности. Длительность накапливаемых сигналов усПример 2. Способ сейсмической разведтанавливают не менее времени возбуждеки осуществляют, когда сформированная имния п ер иод а по сл ед ов ат ел ьн ост и и пульсная последовательность 3 содержит два исследуемого отклика среды. Зарегистрипериода исходной последовательности 1. Пе- 20 рованные сейсмически сигналы во время риод исходной последовательности состоит второго сеанса накапливают инвертированиз 13 импульсов и пропусков возбуждения. ными. При этом сейсмические сигналы, заПроизводят одновременный запуск генерарегистрированные в начале первого и торов управляющих сигналов, установленвторого сеансов на временных интервалах, ных на сейсмоисточ нике и сист еме 25 равных длительности исследуемого отклика регистрации сейсмических колебаний. Гесреды, дополнительно суммируют соответнератор управляющих сигналов, аналогичственно в прямой и инверсной полярности но опис анном у в перв ом прим е ре, к сейсмическим сигналам синхронно накопформирует период исходной последоваленных откликов среды на возбуждение тельности 1 и генерирует импульсную по- 30 сейсмоисточником каждого из периодов последовательность 3, состоящую из двух следовательности в первом и втором сеанцелых периодов исходной последовательсах, т.е. суммирование указанных сигналов ности. осуществляют к сигналам накопления, нахоВозбуждение сейсмоисточником однодящимся в конце интервала накопления на стороннего действия сформированной им- 35 временном интервале, равном длительнопульсной последовательности 3 производят сти исследуемого отклика среды, а сейсмив двух сеансах 9 и 11 в виде последовательноческие сигналы откликов находящиеся на стией 4, разнесенных на временной интервал ^временном интервале 13, равном длительно13 не менее длительности исследуемой части сти исследуемого отклика среды, и начинаюотлика среды. В первом сеансе 9 возбужда- 40 щихся с момента окончания возбуждения ют сейсоисточником однополярные импульпоследовательностей 4 дополнительно сумсы 15 одинаковой амплитуды в моменты мируют в прямой и инверсной полярности времени, соответствующие только положисоответственно к сигналам накопления, зательным импульсам 5 в сформированной порегистрированным с момента начала кажследовательности 3, а во втором сеансе 11 45 дого периода последовательности в первом возбуждают сейсмоисточником однополяри втором сеансах, при этом полученные в ные импульсы 15 одинаковой амплитуды в результате такого преобразования сейсмимоменты времени, соответствующие только ческие сигналы коррелируют с периодом отрицательным импульсам 6 в сформироопорного сигнала, представляющим период ванной последовательности 3. Длитель- 50 исходной последовательности 1. ность 16 силового импульса 15, возбужВо втором варианте для получения редаемого сейсмоисточником в первом и зультирующих импульсных сейсмограмм втором сеансах 9,11, устанавливают исхопроизводят в каждом из сеансов 9 и 11 вредя из необходимой энергии в единичном менное сжатие сейсмических сигналов пуимпульсе и его спектрального состава. 55 тем синхронного накопления сейсмических Возбужденные сейсмические сигналы сейссигналов, вызванных возбуждением сейсмоисточником в первом и втором сеансах 9, моисточником каждого периода последова11 проходят через среду и регистрируются тельности. Длительность накапливаемых системой регистрации. При этом регистрасигналов устанавливают не менее времени > цию отраженных сейсмических волн произвозбуждения периода 12 последовательно 9992 13 сти и исследуемого 13 отклика среды, Зарегистрированные сейсмические сигналы во время второго сеанса синхронно накапливают инвертированными, накопленные сейсмические сигналы после двух сеансов коррелируют с периодом опорного сигнала, представляющим исходную последователь 14 ность 1, а сигналы корреляционного преобразования, выделенные на трех временных интервалах, длительность каждого из которых равна периоду возбуждаемого сигнала, синхронно накапливают на временном интервале длительностью не менее исследуе^ мого отклика среды. 13 1. іг 3 4 6 Vs л I 7 У 6 .1 5I 1 Є уЛ 1 \ > , . п. п II V 1 t . п .п J \ iV