Способ выбора параметров динамических источников для получения данных сейсмических вибраторов
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсморазведочных работ. Способ и система управления сейсмовибраторами в процессе сейсморазведки включают в себя получение информации о местах проведения исследования в реальном времени для первого множества сейсмовибраторов, определение, по крайней мере, одного геометрического отношения между каждым сейсмовибратором первого множества как функции мест проведения исследования, выбор второго множества сейсмовибраторов из первого множества как функции, по крайней мере, одного геометрического отношения, выбор параметров источников для второго множества как функции пунктов проведения съемки, и управление вторым множеством сейсмовибраторов для передачи сейсмической энергии в землю. Третье множество сейсмовибраторов выбирается на основании геометрических отношений, а соответствующие параметры источников определяются с учетом мест расположения источников. Множественные группы виброисточников позволяют получать данные постоянно и непрерывно. Технический результат: повышение точности и информативности получаемых разведочных данных. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 9 ил.
Предпосылки создания изобретения
Область техники
Настоящее изобретение, главным образом, относится к способам проведения сейсморазведки и обработки полученных результатов и, в частности, получения и обработки сейсмических данных.
Предшествующий уровень техники
Сейсморазведка позволяет отображать или картировать земные недра путем передачи акустической энергии в землю и последующей записи отражаемой энергии или «эха», возвращающегося из нижних слоев недр. Источником акустической энергии обычно служит сейсмический сейсмовибратор, взрыв или пневмопушки (а также морские сейсмовибраторы) в случае морской сейсморазведки.
В процессе проведения сейсморазведки источник энергии располагается на или около поверхности земли. Каждый раз при активировании источника энергии он генерирует сейсмический сигнал, который проникает в землю, частично отражается и после его возвращения может быть записан на различных участках поверхности земли как функция времени прохождения.
Датчики, используемые для приема возвращающейся сейсмической энергии, обычно представляют собой геофоны или акселерометры (для наземной разведки) и гидрофоны (для морской разведки). Возвращающаяся сейсмическая энергия определяется из непрерывного сигнала, несущего информацию о смещении, скорости или ускорении движения грунта в виде изменения амплитуды как функции времени.
Использование множественных комбинаций виброисточник/сейсмоприемник позволяет создавать путем комбинирования записей почти непрерывное изображение недр (геологического среза). Результатом разведки является объем данных в виде акустического изображения недр, расположенных под участком проведения разведки.
Сейсмический сейсмовибратор (сейсмовибратор) обычно представляет собой грузовик или другую машину с излучающей плитой, которая приводится в контакт с землей. Действующая масса вместе с излучающей плитой при помощи системы приводится в колебательное движение, которое распространяется вглубь земли через излучающую плиту. Схожая система исполнительных механизмов используется и в морских сейсмовибраторах. При разведке (съемке) может использоваться несколько сейсмовибраторов, при этом каждый активируется одновременно таким образом, чтобы записывающие приборы улавливали суммарный сигнал, произведенный от всех сейсмовибраторов. Суммарный сигнал формирует разделенную запись виброисточников, что позволяет различить вклады источников посредством инверсии данных.
Один из способов получения сейсмических данных от виброисточников путем создания разделенных записей известен как высокоточная вибрационная сейсмика. При этом способе одновременно работают несколько сейсмовибраторов, таким образом, формируя сложный сигнал источника, в котором отдельные сигналы источников от каждого сейсмовибратора или групп сейсмовибраторов могут быть отделены друг от друга в процессе последующей обработки данных.
При применении разделяемых свип-сигналов сигналы каждого сейсмовибратора могут быть выделены из суммарного сигнала, записанного при многовибраторной разведке (съемке). Свип-сигналы от каждого сейсмовибратора отличаются друг от друга таким образом, чтобы сделать возможным их последующее разделение. Для этого сигнал каждого сейсмовибратора может подвергаться фазовому кодированию постоянным сдвигом фазы относительно свип-сигнала другого сейсмовибратора в группе. При использовании нескольких свип-сигналов источников для каждого сигнала может использоваться иная схема фазового кодирования.
Точность разделения источников зависит в большой степени от выбора соответствующих параметров свип-сигналов сейсмовибратора. При этом лучшей схемой считается та, при которой происходит лучшее (в смысле более высокого отношения сигнал/шум) разделение источников. Лучшее разделение источников, в свою очередь, приведет к повышению качества данных.
Нижеследующее описание изобретения, вместе с сопровождающими чертежами, не следует толковать как ограничивающее данное изобретение приведенными или описанными примерами или практическими реализациями. Специалисты в области, к которой относится данное изобретение, смогут разработать другие его формы в соответствии со своими потребностями.
Краткое изложение сущности изобретения
Ниже для общего понимания изобретения приведено общее описание некоторых из многих возможных форм применения предложенного решения. Настоящее изложение сущности не является полным описанием всех форм применения данного решения. Настоящее изложение сущности не направлено на то, чтобы определить ключевые или наиболее важные элементы решения, а также сузить или ограничить каким-либо иным образом масштабы патентных притязаний. В настоящем изложении сущности в общем виде представлены некоторые концепции решения в виде вступления к более детальному описанию, приведенному ниже.
В одной из форм реализации для получения разделенных сигналов сейсмовибраторов управление первой группой сейсмовибраторов (по существу, всех сейсмовибраторов, участвующих в исследовании) включает выбор второй группы сейсмовибраторов из входящих в первую группу в зоне проведения исследования как функции геометрического взаиморасположения сейсмовибраторов. Вторая группа активируется для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Третья группа сейсмовибраторов может быть выбрана из числа сейсмовибраторов первой группы. Третья группа сейсмовибраторов активируется для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Между окончанием процесса передачи сигнала от одной группы (например, второй группы) и инициацией процесса активирования следующей группы (например, третьей группы) может отсутствовать время задержки, или же источники могут активироваться одновременно, а процесс передачи свип-сигналов от отдельных групп может прерываться по времени.
В другом исполнении способ управления первой группой сейсмовибраторов, имеющей, по крайней мере, одно геометрическое отношение между сейсмовибраторами, как функции места проведения исследования в реальном времени, включает выбор второго множества сейсмовибраторов как функции геометрии первого множества. Для второго множества сейсмовибраторов выбираются параметры источников, и второе множество активируется для передачи сейсмической энергии вглубь земли.
Параметры источников могут выбираться отдельного для каждого сейсмовибратора второго множества прямо перед каждой передачей свип-сигнала, так как условия могут динамически меняться в процессе получения данных. Для облегчения распределения параметров справочная таблица по параметрам свип-сигнала может быть размещена внутри каждого сейсмовибратора. Геометрические отношения между источниками первого множества как функция места проведения исследования (съемки) включают в себя расстояние между всеми виброисточниками первого множества, а также угол между одним из виброисточников первого множества и двумя другими источниками этого множества. Функция геометрического отношения для выбора второго множества виброисточников может представлять собой минимальное предварительно выбранное расстояние между виброисточниками первого множества, максимальное предварительно выбранное расстояние между виброисточниками первого множества, взвешенное расстояние между источниками первого множества или угол между одним из виброисточников первого множества и двумя другими источниками этого множества. Параметры источника могут выбираться как функция количества виброисточников или условий грунтовой поверхности, связанных, как минимум, с одним из участков проведения полевой съемки. Определение параметров источников может включать в себя уравнивание энергии, передаваемой в зонах проведения съемки, связанных с первым множеством виброисточников.
Данный метод может также включать в себя запись полевым датчиком, как минимум, одного сигнала от второго множества сейсмоисточников и запись сигналов передачи от каждого сейсмоисточника второго множества для получения множества сигналов передачи и последующей обработки данных по множеству сигналов передачи источников.
Третье множество виброисточников может выбираться как функция геометрических отношений между виброисточниками первого множества. Параметры источников определяются как функция местоположения, как минимум, одного сейсмовибратора в третьем множестве. Третье множество источников затем активируется для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Второе и третье множества виброисточников могут передавать свип-сигналы с возрастающей и убывающей частотой.
Параметры виброисточников включают в себя следующее: длительность свип-сигнала, общее время передачи всех свип-сигналов, время начала свип-сигнала, время окончания свип-сигнала, начальную частоту свип-сигнала, конечную частоту свип-сигнала, свип-сигнал как функцию амплитуды и времени, фазовое кодирование свип-сигнала, сила прижима сейсмовибратора, количество сегментов свип-сигнала, время нарастания, длительность свипа и время спадания сигнала, время прослушивания сигнала-отклика между свип-сигналами.
В ином осуществлении блок управления системой получения сейсмических данных с передачей данных от первого множества виброисточников включает в себя процессор с запоминающим устройством и прикладную программу, заложенную в процессор для исполнения. Прикладная программа включает в себя инструкции по выбору второго множества виброисточников как функции геометрического отношения для каждой зоны съемки первого множества виброисточников, инструкции по определению параметров источника как функции расположения, как минимум, одного источника во втором множестве, и инструкции по активированию второго множества сейсмоисточников для передачи энергии вглубь земли.
Прикладная программа может также включать в себя инструкции по выбору третьего множества виброисточников как функции, как минимум, одного геометрического отношения между виброисточниками первого множества; инструкции по определению параметров источника как функции расположения, как минимум, одного источника в третьем множестве, и инструкции по активированию третьего множества виброисточников для передачи энергии вглубь земли.
Блок управления может состоять из множества датчиков для выявления сейсмического события, при этом каждый датчик имеет выход данных для индицирования сейсмического события. Определенное геометрическое отношение, связанное с местом положения первого множества виброисточников, может представлять собой расстояние между источниками первого множества, или же угол между одним из виброисточников первого множества и, как минимум, двумя другими виброисточниками этого множества.
Функция геометрического отношения, связанная с местом положения каждого виброисточника первого множества, для выбора второго множества виброисточников может включать в себя минимальное предварительно выбранное расстояние между виброисточниками первого множества, максимальное предварительно выбранное расстояние между виброисточниками первого множества, взвешенное расстояние между всеми источниками первого множества или угол между одним из виброисточников первого множества и двумя другими источниками этого множества. Параметры источника могут выбираться как функция количества виброисточников или грунтовых условий, связанных, как минимум, с одним из участков проведения полевой съемки.
Прикладная программа может включать в себя инструкции по значительному уравниванию энергии, передаваемой в местах проведения съемки в соответствии с заранее выбранным объемом работы источников. Прикладная программа может включать в себя инструкции по заданию параметров свип-сигнала с возрастающей частотой для второго множества виброисточников и параметров свип-сигнала с убывающей частотой для третьего множества виброисточников.
В еще одном осуществлении набор интерфейсов прикладных программ объединяется в компьютерную среду для исполнения на процессоре вместе с прикладной программой для активирования первой группы виброисточников, включая первый интерфейс, который получает данные для выбора второго множества сейсмовибраторов, как функции геометрического отношения, связанного с местами проведения съемки сейсмовибраторами первого множества, и второй интерфейс, который получает данные о параметрах источников для второго множества сейсмовибраторов как функции мест проведения полевой съемки виброисточниками.
Набор интерфейсов прикладных программ может также включать в себя третий интерфейс, который получает инструкции для активирования второго множества сейсмовибраторов для передачи энергии вглубь земли. Четвертый интерфейс может получать данные для третьего множества сейсмовибраторов как функции, как минимум, одного геометрического отношения. Пятый интерфейс получает данные о параметрах источников для третьего множества как функции мест проведения съемки сейсмовибраторами. Шестой интерфейс может получать инструкции для активирования третьего множества сейсмовибраторов. Седьмой интерфейс может отсылать данные для выбора второго множества виброисточников как функции диапазона удаленности от каждого сейсмовибратора в первом множестве. Восьмой интерфейс может отсылать данные для выбора третьего множества виброисточников как функции положения в пределах удаленности от каждого виброисточника в первом множестве. Девятый интерфейс может задавать параметры свип-сигнала с возрастающей частотой для второго множества виброисточников и параметры свип-сигнала с убывающей частотой для третьего множества виброисточников.
Краткое описание чертежей
На чертежах приведены для общего понимания изобретения некоторые из многих возможных форм осуществления данного решения. Эти чертежи не дают полного обзора всех форм осуществления данного решения. Целью чертежей не является определение ключевых или наиболее важных элементов решения или оконтуривание или ограничение каким-либо иным способом масштаба притязаний. Приведенные чертежи представляют собой только некоторые концепции решения в общем виде. Поэтому для более полного понимания предложенного решения следует обратиться к детальному описанию ниже со всеми сопутствующими чертежами, на которых элементы представлены цифрами.
Фиг.1 представляет собой блок-схему реализации для непрерывного сбора данных.
На фиг.2 схематически изображен сейсмовибратор при выбранном относительном минимальном и относительном максимальном удалении от других сейсмовибраторов.
Фиг.3 схематически представляет положение сейсмовибратора относительно других сейсмовибраторов как пример их размещения для проведения сейсморазведки.
Фиг.4 представляет собой блок-схему не ограничивающей реализации для получения данных с параметрами источников, выбранными как функция параметра расположения.
На фиг.5 изображена блок-схема неограничивающей реализации для получения данных с параметрами источников, выбранными для подгруппы сейсмовибраторов, действующих в зоне исследования. Параметры источников выбраны как функция условий съемки.
Фиг.6 представляет собой блок-схему неограничивающей реализации для получения данных от групп сейсмовибраторов при съемке, где группы могут состоять из различного количества сейсмовибраторов.
На фиг.7 представлена блок-схема неограничивающей реализации, при которой группы сейсмовибраторов выбираются как функция геометрических отношений.
Фиг.8 представляет собой блок-схему неограничивающей реализации для получения непрерывных данных для групп сейсмовибраторов.
На фиг.9 изображена система получения сейсмических данных и система обработки сейсмических данных, или основной блок управления, в пределах которого набор инструкций позволяет системе выполнять любые неограничивающие реализации, или их эквиваленты, описанные здесь.
Подробное описание изобретения
Неограничивающая форма реализации системы и способа выбора сейсмовибраторов, а также выбора параметров источников представлены наглядно в одном или нескольких вариантах ниже. В частности, ниже описаны не ограничивающие варианты реализации с одновременно работающими одновибраторными пунктами, передающими разделяемые сигналы, и соответствующие параметры сейсмических виброисточников. Формы реализации, представленные здесь, а также их варианты, очевидные для специалистов в данной области, способствуют устойчивому улучшению эффективности получения высококачественных сейсмических данных.
Система и способы представляют собой различные не ограничивающие варианты работы отдельных сейсмовибраторов, включая непрерывную запись данных, оптимизированные и варьирующие параметры кодировки свип-сигналов, выбор динамических параметров кодировки свип-сигналов на основании имеющихся полевых ресурсов и условий размещения, поддержание почти одинаковых энергетических вкладов для всех пунктов источников, динамический подбор сейсмовибраторов для целей съемки на основании имеющихся полевых ресурсов в реальном времени и управление ресурсами в реальном времени для достижения наибольшей эффективности съемки. Возможность работать в режиме «реального времени» обеспечивает уверенность в том, что местоположение сейсмовибратора известно с заданной точностью, например, запрос или донесение о местоположении может производиться с периодичностью от нескольких секунд до нескольких минут. Функция управления в реальном времени обеспечивает непрерывное или почти непрерывное получение необходимых данных в период, когда ресурсы съемки присутствуют в зоне ее проведения.
«Время набивки» - обычный термин, применяемый для описания длительности приложения свип-сигнала в пункте источника. Время набивки - это общее количество секунд, затрачиваемое на воспроизведение свип-сигнала. Время, следующее за временем передачи свип-сигнала, называется временем прослушивания отклика. Вибросейсмическая партия, работающая на виброисточнике с нулевым временем простоя, не может достигнуть большей продуктивности рабочего цикла, чем время набивки плюс время прослушивания отклика.
Все или почти все время прослушивания, упомянутое выше, после передачи свип-сигнала (то есть «нулевое» время прослушивания) сокращает общую длительность зондирования. И наоборот, увеличение времени передачи свип-сигнала увеличивает количество энергии, передаваемой вглубь земли, тем самым, увеличивая мощность возможных сигналов, возвращающихся к записывающим датчикам. Методы съемки разделяемыми свип-сигналами виброисточников для осуществления успешной инверсии требуют стабильной матрицы. Поэтому для проведения работ необходимо, как минимум, то же количество свип-сигналов, что и сейсмовибраторов, работающих в расстановке. Время прослушивания не является основным требованием к методам работы с виброисточниками, передающими разделяемые свип-сигналы.
Минимальное время прослушивания или его отсутствие увеличивает эффективное время набивки для сейсмовибраторов, передающих энергию в землю. Это может позволить улучшить качество получаемых данных путем увеличения эффективного времени передачи свип-сигнала из расчета на один источник и на активный рабочий цикл. В зависимости от типа сейсмовибратора и электроники для восстановления виброисточника и передачи нового сигнала может потребоваться минимальное время прослушивания продолжительностью в несколько десятков или сотен миллисекунд. Время восстановления для различных сейсмовибраторов и электронных систем управления может варьироваться. Непрерывная запись сейсмических данных сокращает расходы на сейсморазведку, в то же время улучшая общее качество данных. Отношение сигнал/шум улучшается для получаемых данных путем минимизации времени прослушивания и увеличения эффективного количества энергии на один источник с помощью увеличения усилия источника или фактически увеличения времени набивки.
Для непрерывной и постоянной производительности источника системы регистрации сейсмических данных могут работать таким образом, чтобы запись осуществлялась постоянно, без перерывов. Запись сейсмических данных может осуществляться в течение суток или даже более. Известны несколько методов корреляции времени между временем события в источнике и соответствующей записью данных.
На фиг.1 представлена форма реализации для непрерывной записи сейсмических данных от первой группы сейсмовибраторов 101 в зоне съемки. Форма реализации, которая может включать в себя один или несколько следующих элементов (в любом порядке), позволяет выбирать вторую группу виброисточников 103 из первой группы источников в зоне съемки. Вторая группа активируется 105 для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Третья группа сейсмовибраторов выбирается 107 одновременно с передачей энергии второй группой или сразу по завершению передачи свип-сигнала второй группой. Третья группа источников активируется 109 для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Отсутствует какое-либо требование к временам задержки между окончанием процесса передачи свип-сигнала от одной группы (например, второй группы) и инициацией следующей группы (например, третьей группы). А третья группа может активироваться в процессе передачи свип-сигнала второй группой. Благодаря тщательному определению параметров источников с разделяемыми сигналами единичные виброисточники и группы сейсмовибраторов могут начинать и заканчивать передачу свип-сигнала произвольно с перекрыванием свип-сигналов.
Способы получения сейсмических данных от множественных сейсмоисточников при помощи одновременных и разделяемых свип-сигналов обычно требуют использования четырех сейсмовибраторов с четырьмя свип-сигналами на одну расстановку. При этом сейсмовибраторы располагаются группой на расстоянии от нескольких метров до десятков метров друг от друга и обычно используют общие частоты свип-сигналов. Свип-сигналы обычно отличаются только по сдвигам фаз, во всем же остальном свип-сигналы имеют одинаковые параметры.
Однако для работы с разделяемыми свип-сигналами не требуется определенное количество сейсмовибраторов, определенная частота или определенное фазовое разделение. Использование отдельных сейсмовибраторов, разнесенных на достаточное расстояние друг от друга, в отличие от предшествующей практики, облегчает разделение сигналов. Частотные параметры свип-сигналов и другие переменные источников могут отличаться от таких характеристик свип-сигналов других сейсмовибраторов, что позволяет оптимизировать разделение свип-сигналов. Параметры виброисточников могут быть уникальны для каждого сейсмовибратора и не обязательно должны совпадать с таковыми для любого из всей группы одновременно работающих сейсмовибраторов. Свип-сигналы с возрастающей и с убывающей частотой и другие варианты свип-сигналов с нелинейными параметрами могут использоваться для того, чтобы повысить обусловленность матрицы инверсии, улучшить разделение сигналов и добиться увеличения количества одновременно работающих сейсмовибраторов.
В случае неограничивающей формы реализации данные о свип-сигналах с возрастающей и с убывающей частотой могут быть получены от одновременно работающих отдельных станций виброисточников. Для получения данных о разделяемых свип-сигналах с возрастающей частотой может использоваться одна группа из трех, четырех или пяти отдельных сейсмовибраторов, а в то же время другая группа из трех, четырех или пяти отдельных сейсмовибраторов будет использоваться для получения данных о разделяемых свип-сигналах с убывающей частотой. Это позволит одновременно получать данные от шести до десяти станций источников. Конечно, количество станций источников, работающих одновременно, может зависеть от местоположения оборудования на местности.
Когда в качестве отдельных станций источников используются одиночные сейсмовибраторы, желательно определить диапазон расстояний до других одновременно работающих сейсмовибраторов, при котором будет обеспечиваться эффективная работа источников. Если два источника работают слишком близко друг от друга, сейсмовибраторы будут мешать датчикам, находящимся на или рядом с сейсмовибратором (сейсмовибраторами), снижая эффективность разделения сигналов по сравнению с ситуацией, когда источники расположены на большем расстоянии друг от друга. В то же время, расстояние между виброисточниками может быть таковым, что энергия, исходящая от источников, будет создавать помехи, перекрывая любой отраженный сигнал, получаемый на датчиках, находящихся рядом с сейсмовибраторами, расположенными на большом расстоянии от виброисточника, посылающего сигнал для инверсии.
На схеме, представленной на фиг.2, для сейсмовибратора А, отмеченного крестиком, показано минимальное в диапазоне удаленности расстояние m до ближайшего источника. Для сравнения показано также максимальное расстояние диапазона M. Область, которая превышает m, но меньше M, относится к зоне сейсмовибратора А, в пределах которой другие сейсмовибраторы могут оптимально работать, не перегружая датчиков, расположенных в непосредственной близости от сейсмовибраторов. Эти расстояния m и М могут локально отличаться для различных участков даже в пределах одной зоны съемки. Для различных участков и уровней взаимных помех могут быть сделаны корректировки и достигнут компромисс, если таковые считаются приемлемыми.
Схематический план для 10 сейсмовибраторов A-J представлен на фиг.3. Приведены минимальные расстояния для каждого из сейсмовибраторов. Сейсмовибраторы A-F (показаны заштрихованными крестиками, означая наличие по выбранным параметрам) расположены таким образом, что для проведения съемки одной расстановкой из них могут быть выбраны любые группы в составе от 1 до 6 сейсмовибраторов. Сейсмовибраторы I и J расположены слишком далеко от сейсмовибраторов G и Н, и наоборот, и не могут использоваться в том случае, если применяются ограничения на неиспользование сейсмовибраторов, удаленных на расстояние более чем М друг от друга. Однако сейсмовибраторы A-F расположены друг от друга на расстоянии, не превышающем М, от любого из сейсмовибраторов А-J.
Далее набор сейсмовибраторов на фиг.3 может быть оптимизирован путем использования множественных групп, например, в случае, когда выбираются номинально группы из трех сейсмовибраторов в расстановке. Сейсмовибраторы А, В и С могут использоваться как одна группа, а сейсмовибраторы D, Е и F - как другая группа. Однако эти две группы могут сформировать линейный отпечаток в зондирующей выборке. Такого отпечатка можно избежать, используя сейсмовибраторы А, В и D в качестве одной группы, а сейсмовибраторы С, Е и F - в качестве другой группы, тем самым обеспечивая получение лучшего набора записей данных.
Для тестирования параметров свип-сигналов с целью определения оптимального набора характеристик для обеспечения эффективного разделения сигналов виброисточников, используемых для каждой конкретной расстановки, может применяться компьютерное моделирование. Такое моделирование может быть проведено до начала съемки. Кроме того, моделирование может также выполняться с использованием параметров съемки, уточняемых в процессе проведения полевых работ. Параметры могут быть адаптированы под количество используемых сейсмовибраторов, количество свип-сигналов и даже условия окружающей среды вблизи одного и более сейсмовибраторов, работающих одновременно, включая грунтовые условия и особенности группирования или расположения сейсмовибраторов. Если один или несколько сейсмовибраторов передают свип-сигнал в мягкую почву, полезно добавлять один свип-сигнал к используемому номинальному количеству. Например, если в зоне съемки номинально используются пять свип-сигналов, можно использовать шесть свип-сигналов, что создает некоторую информационную избыточность любой инверсии, а также «улучшает» поверхность грунта, обеспечивая лучшую передачу энергии. Кроме того, для отдельного пункта могут быть получены характерные волновые формы, если более чем один сейсмовибратор устанавливается в один и тот же пункт при повторяющихся расстановках, например, с другим диапазоном частот свип-сигнала или конкатенированными (состыкованными) свип-сигналами.
Единый набор частот свип-сигнала, типов свип-сигналов и относительные сдвиги фаз в каждом виброисточнике группы могут не давать оптимальный набор параметров свип-сигналов. Любые переменные параметры свип-сигналов, не только относительные сдвиги фаз, используемые для кодирования фаз свип-сигналов, могут быть оптимизированы для разделения сигналов. Такие переменные параметры свип-сигналов могут быть определены и предоставлены для введения в контроллеры сейсмовибраторов в любое время, даже прямо перед окончанием цикла работы группы сейсмовибраторов. Для обеспечения оптимального набора параметров свип-сигналов для группы сейсмовибраторов один или нескольких сейсмовибраторов группы одновременно работающих источников могут использовать набор свип-сигналов или конкатенированные свип-сигналы, отличные от сигналов любых других сейсмовибраторов в данной расстановке.
На фиг.4 представлена форма реализации метода, которая может включать в себя один или более из следующих элементов (в любом порядке): работа множества сейсмовибраторов 401 включает в себя получение информации о месте проведения съемки в реальном времени 403 для группы сейсмовибраторов и определение, как минимум, одного параметра места проведения съемки 405. Данные о параметрах источников для каждого из множества сейсмовибраторов выбираются 407 как функция количества сейсмовибраторов во множестве сейсмовибраторов и соответствующего параметра места проведения съемки для любого из источников (например, специфические грунтовые условия, которые могут изменить параметры свип-сигнала). Выбранные параметры источника передаются 409 множеству сейсмовибраторов, и сейсмовибраторы активируются 411 для передачи сейсмической энергии вглубь земли.
Также соответствующий параметр места проведения съемки, который может повлиять на параметры источника, может представлять собой вес любого сейсмовибратора или значение толкающего усилия, используемого при действии любого сейсмического сейсмовибратора. Параметры источника, передающиеся на сейсмовибраторы, включают в себя следующие, но не ограничиваются только ими: длительность сигнала, время начала и окончания сигнала, частота начала и окончания свип-сигнала, время и тип запаздывания, время и темп нарастания и спадания свипа, фазовое кодирование, сила прижима, свип-сигналы с возрастающей и с убывающей частотой и количество свип-сигналов. Эти параметры источников могут корректироваться с целью уравнивания энергии, передаваемой источниками в разных пунктах зондируемой территории, при помощи любого известного способа обработки для оценки распространения сигнала.
Съемка также включает в себя запись полевыми датчиками сигналов отклика на воздействия виброисточников, запись передаваемого сигнала от каждого виброисточника для получения множества сигналов, распространяющихся от сейсмовибраторов (например, сигнала толкающего усилия сейсмовибратора или другого сигнала для расчета характеристического передаточного оператора) и обработку или инвертирование ответных сигналов с помощью передаточного оператора для получения сейсмических записей с целью их дальнейшей обработки. Примером восстановления формы записи служит деконволюция сигнала с целью удаления измеренных или смоделированных волновых пакетов, т.е. оценки того, что было бы получено от импульсного источника с широким диапазоном частот или ограниченным диапазоном рабочих частот виброисточника. Методы восстановления формы записи и деконволюции хорошо известны специалистам по методам обработки сейсмических данных.
На фиг.5 представлена форма реализации, которая может включать один или несколько следующих элементов (в любом порядке), связанных с работой первой группы 501 виброисточников, все из которых могут работать в зоне съемки. Она включает в себя определение местоположения в реальном времени 503 сейсмовибраторов и выбор второй группы сейсмовибраторов 505 из первой группы на основании относительных расстояний между любыми виброисточниками первой группы. Параметры источников определены 507 как функция второй группы источников и условий проведения съемки, связанных с местом проведения съемки вблизи выбранных сейсмовибраторов. Параметры источников передаются 509 второй группе сейсмовибраторов, и сейсмовибраторы активируются 511 для передачи сейсмической энергии вглубь земли.
Условия проведения съемки могут включать в себя количество сейсмовибраторов во второй группе, вес любого сейсмовибратора из второй группы, грунтовые условия в месте проведения съемки или сигнал толкающего усилия, используемый для активирования любого сейсмовибратора. Может быть также активирована третья группа виброисточников, выбранных после активирования второй группы, за исключением, возможно, случаев необходимости переустановки оборудования.
Параметры удаленности, которые могут повлиять на то, будет ли включен сейсмовибратор в какую-либо группу для определенного цикла работ, включают в себя выбор виброисточника, расположенного на расстоянии, превышающем минимальное предварительно определенное расстояние внутри группы до другого сейсмовибратора (например, m на фиг.3), выбор виброисточника, расположенного на расстоянии, меньшем, чем предварительно выбранное максимальное расстояние внутри группы до любого сейсмоисточника (например, М на фиг.3) или выбор виброисточника, расположенного в пределах предварительно выбранного максимального расстояния до любого из сейсмовибраторов первого множества. С другой стороны, расстояния могут быть взвешены таким образом, чтобы была выбрана оптимальная группа, которая бы включала пары сейсмовибраторов, которые иначе не могли быть выбраны, кроме как для целей получения наибольшего количества записей в зонах, где не может быть достигнуто достаточное покрытие.
Параметры источников, используемых для регистрации записей разделяемых свип-сигналов виброисточников, могут включать в себя загрузку фиксированного набора данных фазовой кодировки в справочную таблицу для устройства, кодирующего свип-сигналы сейсмовибратора. Кодирующее устройство сейсмовибратора затем циклически повторяет фиксированное количество фазовых кодировок для каждой расстановки. По завершении цикла сейсмовибратор перемещается в новую точку, и до или после перемещения выполняется сброс его рабочих параметров в первую позицию справочной (задающей) таблицы. Эти параметры часто загружаются до начала съемки и не изменяются в процессе ее проведения. Данный тип съемки, таким образом, малогибкий и становится причиной неэффективной работы и простоев, если какие-либо элементы, например отдельные сейсмовибраторы, не работают в постоянном режиме.
Фиксированное количество свип-сигналов и неизменные параметры не могут обеспечить оптимальный набор свип-сигналов для группы одновременно работающих виброисточников. Группа виброисточников может потерять своего члена из-за механической поломки, что остановит работу всей группы до проведения замены или ремонта.
Оптимальное количество свип-сигналов для съемки множественными виброисточниками может зависеть от условий окружающей среды и имеющихся в наличии ресурсов, таких как количество сейсмовибраторов, готовых к работе в определенный момент времени. Одним из требований к инвертированию записей разделяемых свип-сигналов виброисточников является стабильная матрица, содержащая, как минимум, столько же свип-сигналов, сколько действующих сейсмовибраторов участвовало в рабочем цикле съемки. Использование различных параметров фазовой кодировки и других параметров свип-сигналов может улучшить набор разделяемых записей по сравнению с результатом, предполагавшимся до начала съемки. Если какой-либо сейсмовибратор в группе не может работать, оптимальные параметры свип-сигналов могут быть изменены. В противном случае съемка останавливается. Кроме того, параметры сигналов могут корректироваться таким образом, что благодаря передаче одинакового количества энергии от каждого источника существенно облегчатся процессы обработки, интерпретации и анализа сейсмических данных.
При использовании предшествующей методики вибросейсморазведки полевые работы часто подразумевают наличие периодов ожидания, когда набор сейсмовибраторов занимает заданное положение для начала съемки следующего цикла. В течение этого периода простоя данные не собираются. Время простоя может быть сокращено до минимума путем использования более одного набора или группы сейсмовибраторов. Однако все равно еще может оставаться существенный отрезок рабочего дня, в течение которого записывающая партия ожидает, пока сейсмовибраторы займут свое положение. Размещение одного или нескольких наборов сейсмовибраторов способом, позволяющим по завершении съемки первой группы следующей группе сейсмовибраторов незамедлительно начать процесс получения данных, обеспечивает непрерывный сбор данных в течение всего времени пребывания оборудования в поле.
Динамическая корректировка количества работающих сейсмовибраторов, а также других параметров виброисточников путем передачи параметров в процессе съемки в реальном времени обеспечивает оптимальную схему съемки без необходимости ожидания предварительно настроенной или предварительно выбранной группы. Это может быть особенно важно в случае, если различное вибросейсмическое оборудование не работает с максимальной эффективностью, или же предварительно выбранная группа сейсмовибраторов не имеет полную или номинальную комплектацию. Если выбор компенсирующего параметра обеспечен в режиме реального времени, отпадает необходимость при полевой съемке прибегать к каким бы то ни было периодам простоя.
Например, если при съемке используется одна группа сейсмовибраторов, другая группа сейсмовибраторов может в это время подготавливаться для последующей работы в качестве источников. При этом данная подготовка может включать в себя получение параметров источников с центрального пункта. Параметры источников могут также дополнять или изменять справочную таблицу доступных для выбора фазовых кодировок, параметров толкающего усилия и других параметров источника для различного количества сейсмовибраторов. Эта таблица может быть загружена и/или постоянно находиться в блоке управления свип-сигналами сейсмовибраторов. Центральный или управляющий пункт может обеспечивать динамическое определение параметров блока управления свип-сигналами сейсмовибратора в зависимости от количества сейсмовибраторов, задействованных в расстановке, и условий окружающей среды вблизи группы, выбранной для следующего цикла получения данных. Оптимальное количество свип-сигналов и соответствующие параметры, таким образом, выбираются и передаются в реальном времени для поддержания равномерного количества энергии, передаваемой источниками, для обеспечения оптимального качества данных, а также постоянной и непрерывной передачи энергии от источника.
Если оператор съемки решает, что в пункте источника требуется выдавать определенное номинальное количество энергии, тогда для достижения желаемого результата на определенную группу сейсмовибраторов могут передаваться данные о необходимом количестве свип-сигналов и/или их длине с соответствующими фазовыми кодировками. Эти параметры могут меняться в зависимости от имеющихся типов сейсмовибраторов и условий окружающей среды. Количество энергии, передаваемой вглубь земли для поддержания равномерной работы источников в каждой точке их расположения, динамически корректируется в зависимости от имеющегося количества выбранных сейсмовибраторов и выбранной фазовой кодировки; эти данные, являющиеся оптимизирующими для задействованных сейсмовибраторов, передаются на их блоки управления.
Количество используемых сейсмовибраторов динамически корректируется, а оптимальный набор фазовых кодировок или других параметров этих сейсмовибраторов может передаваться почти мгновенно, что может быть очень важно при отказе оборудования. Для всех источников, от пункта к пункту, количество свип-сигналов и их длина корректируются для поддержания равномерной передачи энергии.
На фиг.6 представлена форма осуществления, которая может иметь один или несколько следующих элементов (в любом порядке). В данном случае работа первой группы сейсмовибраторов 601 (практически все сейсмовибраторы, участвующие в съемке), расположенных в зоне проведения съемки, включает в себя выбор второй группы сейсмовибраторов 603 и третьей группы сейсмовибраторов 605 из первой группы сейсмоисточников. Вторая и третья группы содержат различное количество сейсмовибраторов. Параметры источников определяются 607 как функция предварительно выбранной номинальной программы съемки. Например, съемка может проводиться таким образом, что номинальное действие источников будет заключаться в одновременной работе пяти сейсмовибраторов, передающих пять раз свип-сигналы. Затем активируется вторая группа сейсмовибраторов 609 для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Параметры источников, передаваемых третьей группе, выбираются 611 для существенного уравнивания энергии, передаваемой в пунктах съемки третьей группы, соразмерно энергии, передаваемой в пунктах съемки второго множества сейсмовибраторов.
Параметры источников могут затем выбираться как функция условий поверхности земли в зоне проведения съемки первым множеством сейсмовибраторов. Третья группа виброисточников может также активироваться для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Предварительно выбранная программа проведения съемки включает в себя существенное уравнивание количества вибрационной энергии, передаваемой во всех пунктах съемки первым множеством сейсмовибраторов. Сейсмовибраторы во второй и третьей группах могут выбираться как функция соответствующих полевых пунктов расположения сейсмовибраторов. Выбор второй и третьей группы виброисточников из первой группы основан на расстояниях между пунктами расположения сейсмовибраторов.
Сейсмовибраторы, используемые в съемках с разделяемыми свип-сигналами и не относящиеся к активным пунктам отрабатываемой расстановки, могут служить источниками шума, который будет во время рабочего цикла загрязнять получаемые данные. Между различными виброисточниками, участвующими в цикле, может возникать паразитное шумовое влияние даже при оптимальной фазовой кодировке сигналов сейсмовибраторов.
Проекты съемки для трехмерной сейсморазведки обычно имеют естественную тенденцию к увеличению количества трасс при средних и дальних выносах от источников из-за увеличения расстояния от источника по сравнению с ближним выносом. Поэтому ближние выносы, возможно, нуждаются в защите от загрязнения шумом. Полевые испытания и компьютерное моделирование показали, что при проведении съемки виброисточниками с разделяемыми свип-сигналами на дальних выносах (или по мере увеличения расстояния выноса от активного источника) шум от сейсмовибраторов, работающих в цикле, в конечном счете, превышает сигнал, записываемый геофонами или сейсмоприемниками, расположенными на поверхности. Следовательно, если сейсмовибраторы расположены близко к пункту приема, они могут загрязнять сигналы на близких к источнику датчиках, а если они расположены очень далеко, то они могут перекрывать геологические сигналы на далеко вынесенных датчиках. Для каждой зоны съемки или части зоны желательно, чтобы сейсмовибраторы, задействованные в определенной расстановке, выбирались в пределах диапазона удалений от каждого сейсмовибратора в групповой расстановке.
В одной из форм осуществления в компьютерной памяти в реальном времени для проведения сейсмосъемки можно установить очередь для имеющихся сейсмоисточников. Программа или аппаратно-программный комплекс динамически выбирает наилучшую комбинацию или площадную расстановку произвольного количества сейсмовибраторов с целью сокращения перекрестного зашумления записей. Пункты расположения группы (т.е. распределенной группы источников или расстановки) можно сильно варьировать (они не располагаются линейно по отношению к другим сейсмовибраторам) с целью сокращения вариаций амплитуды в зависимости от азимута и уменьшения проблем возникновения шумовых и интерференционных «следов». Это позволяет оптимизировать качество конечных данных путем распределения в облегченном виде перекрестных загрязняющих шумов в записях зондирующих сигналов.
На фиг.7 представлена форма осуществления, включающая один или несколько следующих элементов (в любом порядке), при которой работа сейсмоисточников 701 включает в себя получение в реальном времени информации о пунктах проведения съемки 703 первой группой сейсмовибраторов, работающих в зоне съемки. Как минимум, одно геометрическое отношение 705 между каждыми сейсмовибраторами первой группы определяется как функция пунктов проведения съемки. Из первой группы выбирается вторая группа сейсмовибраторов 707 как функция, как минимум, одного геометрического отношения. Параметры источников затем выбираются 709 как функция расположения пунктов проведения съемки. Затем активируются сейсмовибраторы 711 для передачи энергии в землю. Затем записываются данные для дальнейшей обработки.
Геометрические отношения между сейсмовибраторами первой группы как функция расположения пунктов проведения полевой съемки включают в себя расстояние между всеми сейсмовибраторами первого множества. Они могут также включать в себя угол между одним из сейсмовибраторов первого множества и, как минимум, двумя другими сейсмовибраторами этого множества. Функция, как минимум, одного геометрического отношения для выбора второго множества сейсмовибраторов может представлять собой минимальное предварительно выбранное расстояние между каждыми сейсмовибраторами первого множества, максимальное предварительно выбранное расстояние между каждыми сейсмовибраторами первого множества, взвешенное расстояние между сейсмовибраторами первого множества или угол между одним из сейсмовибраторов первого множества и, как минимум, двумя другими сейсмовибраторами этого множества. Далее, функция пунктов проведения съемки для выбора параметров источников может представлять собой количество выбранных сейсмовибраторов или поверхностные грунтовые условия, как минимум, в одном пункте проведения съемки. Параметры выбора источников могут выбираться с целью существенного уравнивания энергии, передаваемой во всех пунктах проведения съемки, обусловленных программой вибросейсморазведки.
На фиг.8 представлена иная форма осуществления, включающая один или несколько следующих элементов (в любом порядке), при которой работа сейсмовибраторов 801 включает в себя определение пунктов проведения съемки 803 для первой группы сейсмовибраторов, работающих в зоне съемки. Вторая 805 и третья 807 группа сейсмовибраторов могут выбираться из первой группы как функция параметров пунктов проведения полевой съемки. Так, расстояния, разделяющие сейсмовибраторы, а также расстояния, на которых группы расположены друг от друга, являются факторами, влияющими на выбор. Эти расстояния могут изменяться в пределах участка съемки. Параметры источников для второй и третьей групп выбираются 809 как функция параметров пункта размещения каждого сейсмовибратора при полевой съемке. Вторая группа сейсмоисточников активируется 811 для передачи сейсмической энергии вглубь земли. Третья группа источников активируется 813 для передачи сейсмической энергии, когда второе множество сейсмоисточников прекращает передавать энергию в землю. Таким образом, сейсмовибраторы постоянно, без перерывов, передают свип-сигналы. Третья группа сейсмовибраторов также может передавать свип-сигналы в любое произвольное время при работе второй группы сейсмовибраторов, так что съемка второй и третьей группой перекрывается по времени. Если между свип-сигналами отсутствует время прослушивания отклика, многочисленные группы сейсмовибраторов могут передавать свип-сигналы непрерывно.
Съемка с использованием метода непрерывной записи многочисленных групп включает в себя запись сигналов на полевых датчиках, принимающих воздействия от сейсмовибраторов, запись распространяющегося сигнала от каждого источника для получения множества сигналов, распространяющихся от сейсмовибраторов (например, сигнал толкающего усилия или другой сигнал для расчета оператора восстановления формы записи) и обработку или инвертирование ответных сигналов оператором восстановления формы записи для получения разделенных сейсмических записей с целью их дальнейшей обработки.
Точность метода сейсморазведки с использованием разделяемых свип-сигналов виброисточников зависит от разработанной схемы фазовой кодировки сейсмовибраторов и соответствующих параметров свип-сигналов, пространственного расположения сейсмовибраторов, устойчивого алгоритма инверсии и методики проведения полевых работ. Данный метод требует одновременной работы множества сейсмовибраторов, работающих как одна многовибраторная группа и передающих свип-сигналы. В пределах одной группы сейсмовибраторов каждый виброисточник имеет свой собственный уникальный свип-сигнал. Такой процесс повторяется для конкретного или заранее определенного многократного повторения свип-сигналов в одной и той же точке зондирования.
Эффективность съемки может быть оптимизирована при помощи способа определения выборки (выбора мест расположения) имеющихся сейсмовибраторов, выбора количества свип-сигналов и наилучшей схемы передачи свип-сигналов для подгруппы сейсмовибраторов. Способ заключается в использовании подгрупп имеющихся сейсмовибраторов, что снижает перекрестное зашумление различными сейсмовибраторами инвертированных записей зондирующих сигналов.
На фиг.9 представлена система, которая может включать в себя блок управления 10 системой. Блок управления 10 включает один или несколько компонентов, представленных и описанных ниже. Сейсморазведочная система включает в себя первую группу сейсмовибраторов (так сейсмовибраторы, установленные для проведения сейсморазведки, указаны как A-J, как и на фиг.3) и, опционально, множество датчиков 901 для обнаружения и записи сейсмического события. При этом каждый датчик имеет на выходе данные о происходящем сейсмическом событии.
Система включает в себя основной блок управления 10, который может являться частью системы обработки сейсмических данных и системы передачи данных от первой группы сейсмовибраторов, а также опционально от множества датчиков. Записывающие датчики, включая датчики, выдающие информацию о текущем местоположении, не являются необходимой частью данной системы, хотя иногда может понадобиться очень точное определение времени прохождения сигнала между виброисточниками и сейсмоприемниками. Основной блок управления 10 может располагаться рядом с сейсмическим оборудованием (сейсмовибраторами и датчиками) или удаленно от него.
Компьютерная программа (одна или сочетание 13, 15, 21, 27 и 29) для блока управления 10 включает в себя исполняемые инструкции. Это инструкции по определению геометрического отношения для местоположения каждого сейсмовибратора первой группы, инструкции по выбору второй группы сейсмовибраторов как функции геометрического отношения местоположения каждого сейсмовибратора первой группы, инструкции по определению параметров источников как функции места зондирования, как минимум, одним сейсмовибратором второй группы сейсмовибраторов и команды активирования второй группы сейсмоисточников для передачи энергии вглубь земли.
Компьютерная программа может также включать в себя инструкции по выбору третьей группы сейсмовибраторов как функции геометрического отношения между всеми сейсмовибраторами первой группы; инструкции по определению параметров источников для их передачи каждому сейсмовибратору третьей группы как функции местоположения, как минимум, одного сейсмовибратора третьей группы, и команды активирования третьей группы сейсмовибраторов для передачи энергии вглубь земли. Программа может также включать в себя инструкции по активированию третьей группы сейсмоисточников для передачи энергии вглубь земли.
Определяемое геометрическое отношение местоположения каждого сейсмовибратора первой группы может представлять собой расстояние между источниками первой группы или же угол между одним из сейсмовибраторов первой группы и, как минимум, двумя другими сейсмовибраторами этой группы. Геометрическое отношение местоположения каждого сейсмовибратора первой группы для выбора второй группы сейсмовибраторов может представлять собой минимальное предварительно выбранное расстояние между всеми сейсмовибраторами первой группы, максимальное предварительно выбранное расстояние между всеми сейсмовибраторами первой группы, взвешенное расстояние между всеми сейсмовибраторами первой группы или угол между одним из сейсмовибраторов первой группы и двумя другими сейсмовибраторами этой группы. Функция местоположения, как минимум, одного сейсмовибратора во второй группе сейсмовибраторов для определения параметров источников может представлять собой количество выбранных сейсмовибраторов или же поверхностные грунтовые условия, как минимум, в одном пункте проведения съемки. Компьютерная программа может включать в себя инструкции по уравниванию энергии, передаваемой в пунктах проведения съемки, в соответствии с заранее выбранной программой съемки.
В другой форме осуществления набор интерфейсов прикладных программ объединен на машиночитаемом носителе (например, связанным с одним или несколькими элементами, как показано для основного блока управления 10 на фиг.9). Они выполняются на процессоре (15) вместе с прикладной программой (29), так как для активирования первой группы сейсмовибраторов может потребоваться интерфейс, который получает данные о положении сейсмовибраторов для распознания или определения данных для выбора второго множества сейсмовибраторов как функции геометрического отношения места проведения съемки первым множеством сейсмовибраторов. Другой интерфейс получает данные для выбора второго множества сейсмовибраторов как функции геометрических отношений. Еще один интерфейс получает параметры источников для второго множества сейсмовибраторов как функции места проведения съемки. Другой интерфейс получает инструкции по активированию второго множества сейсмовибраторов для передачи энергии вглубь земли. Программы могут также включать в себя интерфейс, который получает данные для выбора третьего множества сейсмовибраторов как функции, как минимум, одного геометрического отношения, и интерфейс, который получает данные о параметрах источников для третьего множества как функции пунктов расположения сейсмовибраторов. Еще один интерфейс может получать инструкции для активирования третьего множества сейсмовибраторов. Другой интерфейс может также отсылать данные для выбора второго множества сейсмовибраторов как функции расстояний удаленности от каждого сейсмовибратора в первом множестве сейсмовибраторов. Другой интерфейс может отсылать данные для выбора третьего множества сейсмовибраторов как функции положения в пределах расстояния удаленности от каждого сейсмовибратора первого множества.
Различные варианты формы осуществления данного решения и их эквиваленты могут включать в себя систему обработки сейсмических данных. Система обработки сейсмических данных может включать в себя любое сочетание компьютерного оборудования и программ, пригодных для расчета, классификации, обработки, передачи, получения, поиска, создания, переключения, хранения, отображения, обнародования, выявления, записи, воспроизведения, управления или использования любой формы сейсмической информации, материала или данных для деловых, научных, управленческих и других целей. Например, система обработки сейсмических данных может представлять собой персональный компьютер, суперкомпьютер, сетевой накопитель или другое подходящее устройство и может варьировать в размере, форме, исполнении, функциональности и цене. Система обработки сейсмических данных может включать в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), один или несколько ресурсов обработки, таких как центральный процессор (ЦП) или логические схемы аппаратного или программного управления, постоянное запоминающее устройство и/или другие типы энергонезависимых запоминающих устройств. Дополнительные компоненты к системам обработки сейсмических данных могут включать в себя один или несколько дисководов, один или несколько сетевых портов для связи с внешними устройствами, а также различные устройства ввода и вывода, такие как клавиатура, мышь и видеодисплей. Система обработки сейсмических данных может также включать в себя одну или несколько шин для обеспечения связи между различными компонентами аппаратного обеспечения.
Пример системы обработки сейсмических данных представлен на фиг.9 с основным управляющим устройством. В этой форме осуществления системы обработки сейсмических данных набор инструкций позволяет системе выполнять любые из неограничивающих форм осуществления или их эквиваленты, описанные здесь. Система обработки сейсмических данных может представлять собой отдельную систему, включающую, как минимум, устройство 10 с любым дополнительным компьютером, центральной ЭВМ, сервером или электронной автоматикой базового уровня, или подключением к другим системам в компьютерной сети. Основное управляющее устройство 10 системы обработки сейсмических данных может включать в себя радиостанцию 11, соединенную с антенной для обеспечения беспроводного доступа к системам, сетям и устройствам. Например, радиостанция 11 обеспечивает беспроводную связь с группами сейсмовибраторов при полевой съемке (например, A-J) и может использовать антенну 33. При сетевой установке система обработки сейсмических данных может работать как сервер или клиент в сетевой среде сервера-клиента или как член распределенной сети. Память 13 может быть либо энергозависимой, либо энергонезависимой с инструкциями и данными. Центральный процессор (ЦП) 15 или другой процессор может быть включен в систему вместе с инструкциями. В период исполнения инструкции могут, как минимум, частично находится в памяти 13 и/или внутри процессора 15. Память 13 и процессор 15 могут включать в себя машиночитаемые носители.
Машиночитаемые носители включают твердотельную память, такую как карты или другие типы энергонезависимой памяти, RAM-устройства и другие типы энергозависимой памяти, магнитооптические или оптические носители (например, диск или кассета), или сигналы, несущие компьютерные инструкции в передающей среде. Машиночитаемые носители для форм осуществления, описанных здесь, включают в себя эквиваленты и носители для последующих операций.
Устройство ввода/вывода 17 обеспечивает передачу или получение данных от других компонентов или устройств системы. Как минимум, одна шина системы обработки сейсмических данных 31 обеспечивает связь между всеми компонентами.
Кроме того, основное управляющее устройство 10 системы обработки сейсмических данных может включать в себя периферийные устройства 21 (клавиатуры, приемники GPS, USB адаптеры, наушники, микрофон, беспроводной преобразователь звука, адаптер для принтера, мышь, адаптер последовательного порта и т.д.). К основному блоку управления 10 могут подключаться различные типы отображающих устройств 23. Сетевое оборудование, такое как контроллер сетевого интерфейса 25 (КСИ), может обеспечивать проводной доступ к инфраструктуре. Другие интерфейсы могут включать в себя шину PCI, порты USB и другие устройства. Машиночитаемый носитель с инструкциями 27 может находиться на дисковом устройстве и использоваться как дополнительное хранилище для программного обеспечения и данных для основного блока управления 10.
Процессор 15 может выполнять функции концентратора контроллера графика/память, а также обеспечивать функции ввода/вывода (I/O) для I/O-устройств 17 и соответствующих периферийных устройств 21. Периферийные устройства 21, такие как мышь, клавиатура и планшет, также могут соединяться по желанию пользователя с другими компонентами. Шина системы обработки сейсмических данных 31 может соединяться с I/O-устройствами 17. Неограничивающие примеры шины системы обработки сейсмических данных могут включать в себя шину PCI, шину PCI-Express, шину последовательного АТА (SATA) и другие шины, соединяющиеся для подключения шины системы обработки сейсмических данных 31 к другим устройствам, которые дополняют функциональные возможности основного блока управления 10. Интерфейсы прикладной программы любого типа могут при необходимости соединяться с помощью прикладной программы 29 через шину 31 с другими компонентами. Универсальная последовательная шина (USB) или любая другая шина ввода/вывода может быть соединена с шиной системы обработки сейсмических данных 31 для обеспечения соединения периферийных устройств 21 с основным блоком управления 10. Процессор 15 может быть снабжен системой ввода-вывода (BIOS). Программное обеспечение BIOS хранится в энергонезависимой памяти 13 в виде памяти КМОП или флэш-памяти. Контроллер сетевого интерфейса (КСИ) 25 соединяется с процессором 15 для подключения устройства 10 к другим системам обработки данных и информации. Контроллер управления носителями (не показан) соединяется с устройством 15 посредством шины 21. Контроллер управления носителями может включать в себя объединенный контроллер управления (ОКУ). Устройства, которые соединяются с контроллером управления носителями, представлены запоминающими устройствами CD-ROM, накопителями DVD, жесткими дисками и другими фиксированными или сменными запоминающими устройствами носителей. Следует понимать, что технология, описанная в данном документе, применяется не только для формы осуществления, показанной на фиг.9, но также и для других типов систем обработки сейсмических данных.
Несмотря на то, что здесь были показаны и описаны различные формы осуществления, возможны различные модификации и замены без ухода от общей идеи и формулы изобретения. Соответственно следует понимать, что настоящее изобретение было описано посредством иллюстраций, а не ограничений.
1. Способ получения сейсмических данных в процессе сейсмического исследования, согласно которому сейсмическую энергию излучают в глубь земли от сейсмовибратора в каждом из множества мест исследования, при этом рассредоточивают первое множество сейсмовибраторов в различных местах исследования в зоне проведения исследования, а каждый сейсмовибратор после излучения свип-сигнала сейсмической энергии в месте исследования перемещают в другое место исследования в зоне проведения исследования для излучения частотной последовательности свип-сигнала сейсмической энергии в глубь земли, перемещение осуществляют до тех пор, чтобы все выбранные места исследования подверглись воздействию сейсмической энергии, при этом каждый свип-сигнал сейсмической энергии от каждого сейсмовибратора представляет собой источник, отделимый от всех других свип-сигналов сейсмической энергии в других местах исследования, а первое множество сейсмовибраторов во время их нахождения в местах исследования имеет, по меньшей мере, одну геометрическую зависимость между каждым сейсмовибратором как функцию текущего местоположения в реальном времени; при этом согласно указанному способу:
а) выбирают из первого множества сейсмовибраторов второе множество сейсмовибраторов как функцию, по крайней мере, одной геометрической зависимости;
б) выбирают параметры источника для второго множества сейсмовибраторов и
в) активируют второе множество сейсмовибраторов для излучения сейсмической энергии в глубь земли.
2. Способ по п.1, согласно которому дополнительно обеспечивают параметры источника для каждого сейсмовибратора второго множества непосредственно перед излучением каждого свип-сигнала.
3. Способ по п.1, согласно которому, по крайней мере, одна геометрическая зависимость между каждым сейсмовибратором первого множества как функция мест проведения исследования включает в себя, по крайней мере, одно из: i) расстояние между каждым сейсмовибратором первого множества; ii) угол между одним из сейсмовибраторов первого множества и двумя другими сейсмовибраторами этого множества.
4. Способ по п.1, согласно которому функция, по крайней мере, одной геометрической зависимости для выбора второго множества сейсмовибраторов включает, по крайней мере, одно из: i) минимальное предварительно выбранное расстояние между каждым сейсмовибратором первого множества; ii) максимальное предварительно выбранное расстояние между каждым сейсмовибратором первого множества; iii) взвешенное расстояние между каждым сейсмовибратором первого множества; iv) угол между одним из сейсмовибраторов первого множества и двумя другими сейсмовибраторами этого множества.
5. Способ по п.1, который дополнительно включает выбор параметров источника как функции, по крайней мере, одного из: i) числа выбранных сейсмовибраторов; ii) поверхностных грунтовых условий, связанных, по крайней мере, с одним из мест проведения исследования.
6. Способ по п.1, согласно которому выбор параметров источника дополнительно включает в себя уравнивание энергии, излучаемой в местах проведения исследования, относящихся к первому множеству сейсмовибраторов.
7. Способ по п.1, дополнительно включающий: запись на полевом датчике, по крайней мере, одного сигнала отклика на воздействие от второго множества сейсмовибраторов; запись излучаемого сигнала от каждого сейсмовибратора второго множества для получения множества сигналов, излучаемых сейсмовибраторами; и обработку, по крайней мере, одного сигнала отклика на воздействие от второго множества сейсмовибраторов при множестве излучаемых сейсмовибраторами сигналов.
8. Способ по п.1, дополнительно включающий: выбор третьего множества сейсмовибраторов как функции геометрических зависимостей между каждым сейсмовибратором первого множества; определение параметров источника как функции положения, по крайней мере, одного сейсмовибратора в третьем множестве сейсмовибраторов и активацию третьего множества сейсмовибраторов для излучения энергии в глубь земли.
9. Способ по п.1, согласно которому параметры источника для второго множества сейсмовибраторов дополнительно включают, по крайней мере, один свип-сигнал с возрастающей частотой и свип-сигнал с убывающей частотой.
10. Способ по п.1, согласно которому параметры источника для второго множества включают в себя, по крайней мере, один из следующих параметров:
(1) длительность свип-сигнала,
(2) общая длительность всех свип-сигналов,
(3) время начала свип-сигнала,
(4) время окончания свип-сигнала,
(5) начальную частоту свип-сигнала,
(6) конечную частоту свип-сигнала,
(7) свип-сигнал как функцию амплитуды и времени,
(8) фазовое кодирование свип-сигнала,
(9) силу прижима сейсмовибратора,
(10) количество сегментов свип-сигнала,
(11) нарастание сигнала до свипа и спадание после свипа и длительность,
(12) время прослушивания отклика свип-сигнала между передачей свип-сигналов.
11. Способ по п.1, согласно которому каждый сейсмовибратор второго множества излучает свип-сигнал сейсмической энергии в глубь земли и сейсмовибраторы перемещают от места к месту до тех пор, чтобы все выбранные места исследования подверглись воздействию сейсмической энергии.
12. Способ по п.1 или 11, согласно которому этап активации второго множества сейсмических вибраторов для излучения сейсмической энергии в глубь земли содержит каждый сейсмовибратор, излучающий отделимый сигнал так, чтобы сигнал от каждого сейсмовибратора являлся позже отделимым от сигналов, излученных другими сейсмовибраторами второго множества сейсмовибраторов.
13. Способ по п.1, согласно которому этап выбора второго множества сейсмовибраторов содержит выбор части сейсмовибраторов первого множества.
14. Способ по п.12, согласно которому этап выбора второго множества сейсмовибраторов содержит выбор части сейсмовибраторов первого множества.
15. Устройство управления получением сейсмических данных в процессе сейсмического исследования, при котором сейсмическую энергию излучают в глубь земли от сейсмовибратора в каждом из множества мест исследования, при этом рассредоточивают первое множество сейсмовибраторов в различных местах исследования в зоне проведения исследования, а каждый сейсмовибратор после излучения свип-сигнала сейсмической энергии в месте исследования перемещают в другое место исследования в зоне проведения исследования для излучения частотной последовательности свип-сигнала сейсмической энергии в глубь земли, перемещение осуществляют до тех пор, чтобы все выбранные места исследования подверглись воздействию сейсмической энергии, при этом каждый свип-сигнал сейсмической энергии от каждого сейсмовибратора представляет собой источник, отделимый от всех других свип-сигналов сейсмической энергии в других местах исследования; при этом указанное устройство управления связано с первым множеством сейсмовибраторов и содержит:
а) процессор с запоминающим устройством;
б) исполнительную прикладную программу, связанную с процессором, обеспечивающую: инструкции для динамического выбора второго множества сейсмовибраторов из первого множества сейсмовибраторов как функции геометрической зависимости по отношению к каждому месту проведения исследования в реальном времени для каждого сейсмовибратора первого множества сейсмовибраторов; инструкции для определения параметров источника как функции расположения, по крайней мере, одного сейсмовибратора во втором множестве сейсмовибраторов; и инструкции для активации второго множества сейсмовибраторов для излучения энергии в глубь земли.
16. Устройство управления по п.15, в котором прикладная программа также обеспечивает: инструкции для динамического выбора третьего множества сейсмовибраторов как функции, по крайней мере, одной геометрической зависимости между каждым сейсмовибратором первого множества; инструкции для определения параметров источника как функции местоположения исследования, по крайней мере, одного сейсмовибратора в третьем множестве сейсмовибраторов; и инструкции для активации третьего множества сейсмовибраторов для излучения энергии в глубь земли.
17. Устройство управления по п.15, дополнительно содержащее множество датчиков для обнаружения сейсмического события, при этом каждый датчик имеет на выходе данные о происходящем сейсмическом событии.
18. Устройство управления по п.15, в котором определяемая геометрическая зависимость расположения в отношении каждого места каждого сейсмовибратора первого множества сейсмовибраторов содержит, по крайней мере, одно из: i) расстояние между каждым сейсмовибратором первого множества сейсмовибраторов; ii) угол между одним сейсмовибратором первого множества и, по крайней мере, двумя другими сейсмовибраторами этого множества.
19. Устройство управления по п.15, в котором функция геометрической зависимости расположения в отношении каждого места каждого сейсмовибратора первого множества сейсмовибраторов для выбора второго множества сейсмовибраторов содержит, по крайней мере, одно из: i) минимальное предварительно выбранное расстояние между каждым сейсмовибратором из первого множества сейсмовибраторов; ii) максимальное предварительно выбранное расстояние между каждым сейсмовибратором из первого множества сейсмовибраторов; hi) взвешенное расстояние между каждым сейсмовибратором из первого множества сейсмовибраторов; iv) угол между одним сейсмовибратором первого множества и двумя другими сейсмовибраторами того же множества.
20. Устройство управления по п.15, дополнительно обеспечивающее выбор параметров источника как функции, по крайней мере, одного из: i) числа выбранных сейсмовибраторов во втором множестве сейсмовибраторов; ii) поверхностных грунтовых условий по отношению, по крайней мере, к одному месте проведения исследования.
21. Устройство управления по п.15, в котором прикладная программа дополнительно обеспечивает инструкции по уравниванию энергии, излучаемой в местах проведения исследования в соответствии с заранее выбранной программой вибросейсмического исследования.
22. Устройство управления по п.16, в котором прикладная программа дополнительно обеспечивает инструкции по передаче данных о свип-сигнале с возрастающей частотой ко второму множеству сейсмовибраторов и данных о свип-сигнале с убывающей частотой к третьему множеству сейсмовибраторов.
23. Способ управления получением сейсмических данных в процессе сейсмического исследования посредством набора интерфейсов, установленных на машиночитаемом носителе, для их выполнения на процессоре совместно с прикладной программой для активации первой группы сейсмовибраторов, содержащий: первый интерфейс для получения данных для динамического выбора второго множества сейсмовибраторов из первого множества сейсмовибраторов как функции геометрической зависимости в отношении мест проведения исследования сейсмовибратором первого множества сейсмовибраторов; второй интерфейс для получения параметров источника для второго множества сейсмовибраторов как функции мест проведения исследования сейсмовибратором; третий интерфейс для получения данных для выбора третьего множества сейсмовибраторов из первого множества сейсмовибраторов как функции геометрической зависимости по отношению к месту проведения исследования сейсмовибратором первого множества сейсмовибраторов и четвертый интерфейс для получения параметров источника для третьего множества сейсмовибраторов как функции сейсмовибратора по отношению к местам проведения исследования, при этом сейсмовибраторы первого множества являются в одно время частью второго множества и в другое время частью третьего множества.
24. Способ по п.23, дополнительно включающий: пятый интерфейс для получения инструкции по активации второго множества сейсмовибраторов для излучения энергии внутрь земли.
25. Способ по п.23, дополнительно включающий: десятый интерфейс для получения данных для динамического выбора четвертого множества сейсмовибраторов из первого множества сейсмовибраторов как функции, по крайней мере, одной геометрической зависимости и одиннадцатый интерфейс для получения параметров источника для четвертого множества сейсмовибраторов как функции сейсмовибратора по отношению к местам проведения исследования.
26. Способ по п.23, дополнительно включающий: шестой интерфейс для получения инструкций для активации третьего множества сейсмовибраторов.
27. Способ по п.23, дополнительно включающий: седьмой интерфейс для отсылки данных для динамического выбора второго множества сейсмовибраторов как функции расстояния удаленности от каждого другого сейсмовибратора в первом множестве сейсмовибраторов.
28. Способ по п.23, дополнительно включающий: восьмой интерфейс для отсылки данных для динамического выбора третьего множества сейсмовибраторов как функции положения в пределах расстояния удаленности от каждого другого сейсмовибратора в первом множестве сейсмовибраторов.
29. Способ по п.23, дополнительно включающий: девятый интерфейс для передачи данных о свип-сигнале с возрастающей частотой ко второму множеству сейсмовибраторов и данных о параметрах свип-сигнала с убывающей частотой к третьему множеству сейсмовибраторов.
30. Способ по п.23, в котором сигналы от каждого сейсмовибратора создают запись отдельного источника сейсмовибратора в пределах суммарного сигнала от всех множеств сейсмовибраторов.
