Способ возбуждения сейсмических колебаний

 

,!

| !

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

379894

Сова Соеетскнх

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 15Л11.1971 (Ko 1635350/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.IV.1973. Бюллетень № 20

Дата опубликования оп исания 23ХП.1973

M. Кл. G 01v 1/14

Комитет це делам нзоеретеннй н открмтнй лрн Совете Министров

СССР

УДК 550.834(088.8) Автор изобретения

Г. И. Молоканов

Краснодарский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки

Заявитель

СПОСОБ ВОЗБУ)КДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть реализовано с помощью управляемого источника сейсмической энергии в комплексе с регистрирующей аппаратурой для решения задач структурной геологии.

Известен способ сейсмической разведки, основанный на возбуждении ряда импульсов, следующих с линейно изменяющейся частотой, и корреляционной обработке принятых колебаний. Согласно этому способу ряд импульсов заменяет непрерывное квазисинусоидальное колебание с меняющейся частотой и позволяет существенно повысить мощность вибрационного источника и суммарную энергию возбуждаемого сигнала, обеспечивая большую глубинность исследований. Ударновибрационное возбуждение не требует использования многотонных статических нагрузок на излучающую плиту, что позволяет существенно облегчить вибратор, сделать его пор;ативным и удобным в эксплуатации. Ударный вибратор при малом весе позволяет получать большие тротиловые эквиваленты сигнала. Например, если частота следования импульсов меняется от 20 до 60 гтрк за 200 сек, а тротиловый эквивалент каждого удара равен 10 г, что характерно для небольших импульсных излучателей, то общий эквивалент такой серии импульсов равен 50 кг ВВ.

Однако известный способ ударно-вибрационного возбуждения предусматривает использование импульсов постоянной амплитуды и формы. Это значит, что если частота следования импульсов существенно отличается от преобладающей частоты в импульсе, то результирующая кривая отклоняется по форме от квазисинусоиды с линейно изменяющейся частотой. Например, если в импульсе три—

10 четыре полупериода, а интервал следования импульсов равен двум периодам, то наблюдается эффект удвоения видимой частоты. Если же интервал следования импульсов равен полупериоду, то импульсы накладываются, 15 взаимно нейтрализуются, в результате чего возникает эффект деления частоты. Таким образом, известный способ возбуждения не позволяет увеличивать частоту следования импульсов. Ограничение рабочего диапазона

20 частот снижает эффективность известногоспособа. Кроме того, при осуществлении известного способа возбуждения формирование сигнала со спектром заданной формы представляет значительную трудность.

Цель изобретения — обеспечение возможности управления спектром излучаемого сигнала посредством изменения частоты следования импульсов, расширение этого спектра

30 в область высоких частот.

379894

Это достигается совместным изменением частоты следования импульсов, их амплитуды и преобладающей частоты в импульсе так, что огибающая средней амплитуды последовательности импульсов совпадает с формой заданного спектра, а средняя частота в импульсе — с мгновенной заданной частотой следования импульсов.

На фиг. 1 изображен заданный спектр возбуждаемого сигнала S(f); на фиг. 2 изображена последовательность из четырех импульсов при возбуждении сейсмических колебаний по предлагаемому способу.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Задают форму спектра S® с дискретными значениями от Ao — до An — в полосе частот от f, до f в моменты времени ог

4 до 1 с огибающей 1, где а — скорость изменения частоты следования импульсов; t,— время возбуждения первого импульса, t>, 4 —; Т, — видимый период импульса; А,— А„— амплитуды импульсов. Задают число и+1 дискретных значений спектра; равное числу импульсов в возбуждаемом сигнале, которое определяет длительность 1„— 4 суммарного сигнала и скорость изменения частоты следования импульсов, равную а= " . Затем в момент

2n(f,— Л)

tn to возбуждают импульс с амплитудой А, и средней частотой f, в импульсе или с види1 мым периодом Т,= ), которая соответfo ствует минимальной частоте выбранного частотного спектра. В момент 4 возбуждают второй импульс со средней частотой f> и амплитудой А . При этом частота / отличается от а t частоты fo на величину f> — fo=, гц, а

2 амплитуда А отличается от амплитуды А, на величину А — А,= Л$ ч à —, соответствую(/ 2а щую приращению спектра ЬЯ на интервале частот от f, до f .

В момент t> возбуждают третий импульс, форма которого также подвергается изменению в соответствии с выбранным спектром

S сигнала и длительностью ряда импульсов и т. д.

В результате такого изменения формы последовательно излучаемых импульсов. Ряд импульсов сливается, превращаясь в непрерывную кривую 2 (фиг. 2) с линейным законом изменения частоты. Если выбранный спектр лежит в сейсмическом диапазоне частот (например, fo=20 гц, „=30 гц, fn — fo=

=60 гц), а длительность суммарной кривой равна нескольким секундам, что применяется в методе «Вибросейс», то выполняется условие (п fo) ° (п — to) ) 100, пРи котоРом форма огибающей частотного спектра непрерывной кривой с линейно изменяющейся частотой примерно совпадает с огибающей ам5 плитуд этой кривой, а граничные частоты этого спектра — с мгновенными частотами в начале и в конце кривой, т. е. спектр суммарного сигнала действительно соответствует заданному.

10 При работе на суше возможны случаи, когЖГда требуемый диапазон изменения частоты

,— f превышает возможности излучателя по формированию импульсов с различной преобладающей частотой. Эту трудность преодо15 левают путем использования нескольких излучателей, формирующих импульсные сигналы различного спектра. Например, требуется сформировать непрерывный сигнал с изменением частоты от 30 до 50 гц, но каждый из

20 излучателей способен менять преобладающую частоту в импульсе лишь в диапазоне <-2 гц, тогда полный диапазон частот может быть получен с помощью пяти излучателей, работающих последовательно во времени, первый

25 в диапазоне частот 30 — 34 гц, второй 34—

38 гц и т. д. При этом каждый последующий излучатель включают после прекращения работы предыдущего, так что результирующая кривая сохраняется непрерывной.

50 При работе на суше или на море возможны случаи, когда один излучатель не может формировать импульсные сигналы с меняющимся спектром, например излучатель взрывного типа. Эта трудность может быть преодо35 лена использованием группы излучателей, каждый из которых настроен на свою частоту, а число излучателей равно числу дискретных значений заданного спектра. При этом каждый излучатель формирует только

40 один импульс, но излучатели включают последовательно с таким временным запаздыванием, что образуется непрерывное колебание с линейно меняющейся частотой.

Возможны случаи, когда излучатель может

45 формировать импульсы с различной преобладающей частотой, но обладает недостаточным быстродействием. Это преодолевают попеременной работой нескольких одинаковых излу.чателей, т. е. импульс на времени t, форми50 руется одним излучателем (фиг. 2), на времени 1 — вторым, на времени t> — третьим, затем снова первым и т. д.

Способ может быть реализован с помощью одного сложного импульсного источника, спо55 собного с достаточной точностью формировать импульсные сигналы с различным спектром в пределе широкой полосы сейсмических частот. Такие источники, состоящие, например, из комбинации пневматических или газо60 вых пушек, известны.

Известны также газовые излучатели импульсного типа, с частотой следования ударов до 100 гц.

Таким образом, благодаря тому, что изме65 нение частоты следования в излучаемом ря379894 ч иг,.2 2 5

Фиг. 1

Составитель Ю. Дадерко

Техред Л. Богданова

Редактор Э. Мельниченко

Корректоры: Е. Сапунова и

Е. Михеева

Заказ 1919/15 Изд №. 1485 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 де импульсов сопровождается непрерывным изменением формы импульсов, появляется возможность получать непрерывное колебание с меняющейся частотой, создавать в среде частотное поле и работать спектральным вибросейсмическим методом, что позволяет существенно повысить мощность вибрационного источника и тротиловый эквивалент сигнала, облегчить вес аппаратуры вибрационного возбуждения.

Предмет изобретения

Способ возбуждения сейсмических колебаний путем излучения непрерывного ряда импульсов, следующих один за другим с линейно изменяющейся частотой, отличающийся тем, что, с целью управления спектром сигнала, расширения рабочей полосы излучаемых частот и повышения мощности вибрационного источника, непрерывно совместно изменяют частоту следования импульсов, их амплитуду и преобладающую частоту в импульсе так, что огибающая амплитуды последовательно10 сти импульсов совпадает с формой заданного спектра, а средняя частота в импульсе совпадает с мгновенной заданной частотой следования импульсов.