Устройство для корреляционного преобразования вибрационных сейсмозаписей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ- КОРРЕЛЯЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ СЕЙСМОЗАПИСЕЙ, содержащее блок воспроизведения, формирователи марок .времени вибрационного сигнала и импульсов считывания, усилитель сейсмических сигналов, формирователь интервалов постоянной длительности, блоки свертки и считывания, корреляционный преобразователь вибрационных сигналов и регистратор , причем выходы блока воспроизведения соединены со входами формирователей вибрационного сигнала и марок времени вибрационного сигнала и усилителем сейсмических сигналов, выход формирователя .марок времени вибрационного сигнала подключен к входу формирователя ин .тервалов постоянной длительности, выход которого соединен с формирователем импульсов считывания, соединенного с блоком считывания, выход усилителя сейсмических сигналов подключен к входу блока свертки выход которого соединен с входом блока считывания, а выход формирователя вибра-ционного сигнала подключен к одному из входов корреляционного преобразователя, выход которого соединен с входом регистратора , отличающееся тем, что, с целью упрощения аппаратуры за счет свертки сейсмических сигналов с последовательностью отрезков сигнала развертки одинаковой длительности , смещенных на постоянныйинi тервал времени относительно сейсмического сигнала, в него введены управляемый ре (Л гистр сдвига, формирователь импульсов запуска и схема совпадений, причем выход формирователя вибрационного сигнала через управляемый регистр сдвига и схему совпадений соединен с вторым входом блока свертки, выход управляемого регистра сдвига соединен также с входом формирователя импульсов запуска, подключенного к управ00 ляющему входу формирователя интервалов постоянной длительности, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадеел ний, при этом выход блока считывания сое;о ю динен с входом корреляционного преобразователя .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

p g G 01V 137

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

00 ч с©

К) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3413375/ 18-25 (22) 29.03.82 (46) 23.03.84. Бюл. № 11 (72) Ю. П. Лукашин, А. П. Горинов, Л. Г. Козлов и А. Г. Пушкин (71) Научно-производственное объединение «Рудгеофизика» (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Авербух А. Г. и др; Применение вибрационных источников при сейсморазведке на нефть и газ. — Обзор ВИЭМС

«Региональная разведочная и промысловая геофизика», М., 1977, с. 16 — 23.

2. Патент США № 3015086, кл. 340 — 15, опублик. 1961.

3. Козлов Е. А. и др. Цифровая обработка сейсмических данных, М., «Недра», 1973, с. 143 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. КОРРЕЛЯЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ СЕЙСМОЗАПИСЕЙ, содержащее блок воспроизведения, формирователи марок, времени вибрационного сигнала и импульсов считывания, усилитель сейсмических сигналов, формирователь интервалов постоянной длительности, блоки свертки и считывания, корреляционный преобразователь вибрационных сигналов и регистратор, причем выходы блока воспроизведения соединены со входами формирователей вибрационного сигнала и марок времени вибрационного сигнала и усилителем сейсмических сигналов, выход формирова„„SU„„1081592 А теля марок времени .вибрационного сигнала подключен к входу формирователя ин. тервалов постоянной длительности, выход которого соединен с формирователем 1чмпульсов считывания, соединенного с блоком считывания, выход усилителя сейсмических сигналов подключен к входу блока свертки выход которого соединен с входом блока считывания, а выход формирователя вибра-. ционного сигнала подключен к одному из входов корреляционного преобразователя, выход которого соединен с входом регистратора, отличающееся тем, что, с целью упрощения аппаратуры за счет свертки сейсмических сигналов с последовательностью отрезков сигнала развертки одинаковой длительности, смещенных на постоянный интервал времени относительно сейсмического сигнала, в него введены управляемый регистр сдвига, формирователь импульсов запуска и схема совпадений, причем выход формирователя вибрационного сигнала через управляемый регистр сдвига и схему совпадений соединен с вторым - входом блока свертки, выход управляемого-регистра сдвига соединен также с входом формирователя импульсов запуска, подключенного к управляющему входу формирователя интервалов постоянной длительности, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадений, при этом выход блока считывания соединен с входом корреляционного преобразователя.

1592

108

Изобретение предназначено для использования в аппаратуре вибрационной сейсморазведки, в частности в устройствах для корреляционного преобразования вибрационных сейсмозаписей.

Известно устройство для корреляционной обработки линейно-модулированных по частоте вибрационных сигналов, где преобразование длительных сигналов в импульсную форму осуществляется путем вычисления взаимной корреляционной функции полученных записей с сигналом развертки (1).

При линейном изменении частоты вибрационного сигнала его автокорреляционная функция (импульс Клаудера) имеет сравнительно слабо затухающие «хвосты»

Поэтому интенсивные сейсмические волны в первых вступлениях создают так называемые корреляционные шумы, которые мешают выделению слабых отраженных волнна больших временах. Плавное изменение амплитуды возбуждаемых колебаний в начале и конце развертки («конусность» сигнала) уменьшает «хвосты» автокорреляционных функций линейно-модулированного сигнала. Однако «конусность» малоэффективна. при ослаблении корреляционных шумов, создаваемых реальными сейсмическими волнами. Это объясняется тем, что вследствие случайных изменений амплитуды и фазы возбуждаемых колебаний из-за неравномерности переходной характеристики вибратор †гру, сигнал, распространяющийся в земле, отличается от задающего свип-сигнала.

Известно устройство для ослабления корреляционных шумов, основанное на использовании принципа следящей фильтрации.

Зарегистрированный сигнал пропускается через узкополосный перестраиваемый фильтр частота настройки которого постоянно равна частоте вибрации с задержкой на удвоенное время прохождения до исследуемого отражающего горизонта.

Уменьшение уровня корреляционных шумов происходит за счет ослабления амплитуды наиболее интенсивных сейсмических волн до выполнения операции корреляционного преобразования вибрационных записей (2).

Это устройство имеет ряд недостатков, связанных с техническими трудностями, возникающими при создании многоканальных узкополосных следящих фильтров, которые должны обладать высокой идентичностью при неизменной форме частотной характеристики во всем частотном диа. пазоне вибраций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для корреляционного преобразования вибрационных сейсмозаписей, содержащее блок воспроизведения, формирователи марок времени вибрационного сигнала и импульсов считывания, усилитель сейсмических сигналов, формирователь интервалов постоянной длительности, блоки свертки и считывания, корреляционный преобразователь вибрационных сигналов и регистратор, причем выходы блока воспроизведения соединены со входами формирователей вибрационного сигнала и марок времени вибрационного сигнала и усилителем сейсмических сигналов, выход формирователя марок времени вибрационного сигнала подключен к входу формирователя интервалов постоянной длительности, выход которого соединен с формирователем импульсов считывания, соединенного с блоком считывания, выход усилителя сейсмических сигналов подключен к входу блока свертки, выход которого сое15 динен со входом блока считывания, а выход формирователя вибрационного сигнала подключен к одному из входов корреляционного преобразователя выход которого соединен с входом регистратора.

Перменная во времени фильтрация в этом устройстве осуществляется путем разбивки зарегистрированной трассы на ряд интервалов с некоторым перекрытием. В пределах каждого интервала фильтрацию выполняют с помощью фильтра, рассчитан25 ного для этого интервала. В пределах участков перекрытий отрезки трассы суммируются с соответствующими весами для плавного перехода от одного отрезка трассы к другому (3) .

Практическая реализация такого фильтЗО ра в аналого-цифровом или цифровом виде сопряжена с большими технческими трудностями. Для сравнения можно отметить, что в настоящее время переменная во времени фильтрация реализуется в цифровом виде, при этом используются не более 5 различных фильтров на трассу с длительностью импульсной реакции фильтра не более нескольких десятых долей секунды.

Второй недостаток известного устройства — необходимость перестройки парамет4П ров фильтра при изменении частотного диапазона вибраций.

Целью изобретения является упрошение аппаратуры за счет свертки сейсмических сигналов с последовательностью отрезков сигнала развертки одинаковой длительно45 сти, смещенных на постоянный интервал времени относительно сейсмического сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для корреляционного преобразования вибрационных сейсмозаписей, содержащем блок воспроизведения, формиро5б ватели марок времени вибрационного сигнала и импульсов считывания, усилитель сейсмических сигналов, формирователь интервалов постоянной длительности, блоки свертки и считывания, корреляционный преобразователь вибрационных сигналов и регистратор, причем выходы блока воспроизведения соединены со входами формирователей вибрационного сигнала и марок вре!

081592 з мени вибрационного сигнала и усилителем сейсмических записей, выход формирователя марок времени вибрационного сигнала подключен к входу формирователя интервалов постоянной длительности, выход которого соединен с формирователем импульсов считывания, соединенного с блоком считывания, выход усилителя сейсмических сигналов подключен к входу блока свертки, выход которого соединен с входом блока считывания, а выход формирователя вибрациой- 1О ного сигнала подключен к одному из входов корреляционного преобразователя, выход которого соединен с входом регистратора, введены управляемый регистр сдвига, формирователь импульсов запуска и схема совпадений, причем выход формировате- 15 ля вибрационного сигнала через управляемый регистр сдвига и схему совпадений соединен с вторым входом блока свертки, выход управляемого регистра сдвига соединен также с входом формирователя импульсов запуска, подключенного к управляющему входу формирователя интервалов постоянной длительности, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадений, при этом выход блока считывания соединен с входом корреляционного преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема устройства для корреляционного преобразования сейсмозаписей, Устройство содержит блок 1 воспроизведения, формирователь 2 марок времени вибрационного сигнала, формирователь 3 вибрационного сигнала, усилитель 4 сейсмических сигналов, формирователь 5 интервалов постоянной длительности, блок 6 свертки, блок 7 считывания, формирователь

8 импульсов запуска, управляемый регистр

9 сдвига, схема 10 совпадений, корреляцион- З5 ный преобразователь 11, регистратор 12, формирователь 13 импульсов считывания.

Блок 1 воспроизведения соединен со входами формирователя 2 марок времени, формирователя 3 вибрационного сигнала и уси- 4О лителя 4 сейсмических сигналов. Выход формирователя 2 соединен со входом формирователя 5 интервалов постоянной длительности, выход которого подключен к одному из входов схемы 10 совпадений и входу формирователя 13 импульсов считывания. Вы- 45 ход формирователя 3 подключен к входу управляемого регистра 9 сдвига, выход которого соединен со входом формирователя

8 импульсов зепуска и вторым входом схемы 10. Выход формирователя 8 соединен с управляющим входом формирователя 5.

Выход схемы 10 подключен к одному из входов блока 6 свертки, второй вход которого содинен с выходом усилителя 4. Выход блока 6 подключен к входу блока 7 считывания, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 13.

Выход блока 7 подключен к входу корреляцчонного преобразователя 11, второй

4 вход которого соединен с выходом формирователя 3.

Выход преобразователя 11 подключен к входу регистратора 12.

Устройство работает следующим образом.

После воспроизведения и формирования вибрационный сигнал задерживается на заданный интервал времени дТ и подается на блок 6 свертки, на второй вход которого поступает усиленный сейсмический сигнал.

Длительность д1 отрезка вибрационного сигнала, с которым производится свертка сейсмической записи, задается формирователем 5 интервалов постоянной длительности.

Схема 10 совпадений обеспечивает поступление вибрационного сигнала в блок 6 свертки только в течение интервала времени ь1. В момент окончания интервала ht формируется импульс считывания, который запускает блок 7 считывания. Считывание начинается с первой ячейки, которая после снятия сигнала сразу же разряжается. Скорость считывания равна скорости воспроиз= ведения магнитной записи.

С выхода блока 7 считывания сигнал поступает в корреляционный преобразователь 11, в котором производится вычисление взаимной корреляционной функции сейсмического сигнала с сигналом вибратора, и затем регистрируется.

Непрерывность функции на выходе блока свертки обеспечивается несложными средствами. Условие непрерывности функции на выходе блока 7 считывания будет выполнено, если фазовое положение вибрационного сигнала относительно сейсмической записи в момент его считывания с последней ячейки будет совпадать с фазой следующего отрезка вибрационной записи на первой ячейке. Это условие реализуется следующим образом. Запуск формирователя 5 производится только в момент появления, положительного перехода через ноль вибрационного сигнала, снимаемого с регистра 9, т. е. в начале периода. Таким образом, считывание производится в интервал времени, равный промежутку между двумя запусками формирователя 5, т. е. оно всегда больше at и равно целому числу периодов вибрационного сигнала для любого отрезка записи. Этим обеспечивается непрерывность функции на выходе блока считывания.

После считывания каждая ячейка разряжается.

Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем. Так как вибрационный сигнал представлен синусоидальным сигналом с линейно-изменяющейся частотой (ЛИМ), то свертка с ним в пределах небольшого интервала записи (t« ((ьТ) эквивалентна свертке сейсмического сигнала с отрезком синусоиды. Ширина полосы пропускания д f зависит от числа пе1081592 а |/2 = 1./ t, Составитель Т. Райкова

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 1545/42

5 риодов и и равна ь f =,„ (1), где

f0 — частота синусоидального колебания.

Так как регистрируемые сейсмические волны смещены относительно. сигнала развертки на некоторое время, соответствующее времени вступления волны на сейсмограмме, то при линейной развертке это эквивалентно сдвигу частоты на постоянное значение.

Частотный сдвиг д F„ñåéñìè÷åñêîé вол.ны, регистрируемой на времени t равен

F развертки, Гц; Т вЂ” длительность развертки с.. Если АТ = О (временной сдвиг сигнала развертки, то преобразование (1) приводит 1s к ослаблению сейсмических волн на временах tz > О.

Для уменьшения интенсивности сигналов на малых временах необходимо осуществить временный сдвиг сигнала развертки на некоторое время ьТ. В этом случае максимум переходной характеристики смещен на величину дГ = - ЬТ, т. е. без ослабления пропускаются сейсмические волны на временах t> =aT. Волны на малых временах попадут на склон характеристики и будут ослаблены.

Ширина полосы пропускания М должна выбираться таким образом, чтобы сейсмические волны, которые необходимо ослабить, находились в области минимума частотной характеристики.hf определяется дли- 30 тельностью отрезка синусоиды. Из выражения (1) можно получить формулу для ь f (учитывая, что и = Ь t/t, где 1о — период частоты fo .

Таким образом, af определяется только интервалом интегрирования b,t и не зависит от частоты f, при постоянном а t.

Следовательно ослабление сейсмических колебаний на времени tz будет постоянным в течение всего цикла возбуждения Т. Это обеспечивает сохранение неизменной формы сигналов при любых значениях

Предлагаемое устройство отличается простотой конструкции, обусловленной применением набора одинаковых стандартных ячеек, отсутствием частотно-фазовых искажений сейсмических сигналов в связи с неизменностью формы переходной характеристики эквивалентного фильтра во всем частотном диапазоне вибраций, а также простотой перестройки параметров фильтра, которая осуществляется изменением задержки вибрационного сигнала (hT) и временем интегрирования (a t). роме того, возможность подбора оптимальных параметров эквивалентного следящего фильтра при воспроизведении зарегистрированных на магнитную пленку вибрационных записей, резко упрощает методику полевых работ.

Применение предлагаемого устройства позволит увеличить глубинность разведки с использованием вибрационных источников и даст возможность уменьшить трудоемкость полевых наблюдений за счет использования более простых интерференционных систем при возбуждении и регистрации вибрационных колебаний. Теоретические расчеты, выполненные авторами, показывают, что за счет предварительной обработки вибрационных сигналов методами следящей фильтрации можно уменьшить амплитуду корреляционных шумов, создаваемых наиболее интенсивными сейсмическими волнами в 3 — 4 раза.