Алтае-Саянский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Геофизической службы Сибирского отделения Российской

академии наук

В. М. Соловьев, И. Е. Романенко, С. А. Елагин, В. Н. Кашун

Романенко Илья Евгеньевич

Одним из главных методов геофизических исследований на опорных профилях на Востоке России, наряду с глубинным ОГТ, является метод ГСЗ, выполняемый с использованием взрывных и вибрационных источников. Повышение результативности глубинных сейсмических исследований диктует необходимость повышения качества экспериментальных данных.

Введение

Рис. 1. Схема расположения отработанных комплексных геофизических профилей

А

Б

Рис. 2. А.- Пример системы наблюденийБ. - Виброисточик и регистрирующая аппаратура при ГСЗ.

ГСЗ на профиле 3ДВ-Томмот-Теплый Ключ 2010г

Рис. 3.: Профиль №4 (п.Томмот – п.Н. Бестях) и Профиль №5 (п.Н. Бестях – п.Теплый Ключ)

АСФ ГС СО РАН

Технологические приемы повышения качества коррелограмм в полевых условиях.

1. Работа в ночные часы, когда стихает фон помех, 2. Установка приборов в глубокие ямы до 1.5-2 метров в

лесу, на болоте – на мощные колья, вбитые до плотных грунтов, в горах –на массивные скальные породы.

3. Локальное группирование датчиков4. Использование выносных точек и погружных зондов.5. Выбор оптимального времени для отработки пункта

возбуждения по метео и техническим условиям6. Автономность регистраторов позволяет держать

профиль в режиме ожидания

В области приёма :

Рис. 4. К исследованию влияния уровня шумов на регистрацию вибросигналов на профиле 3ДВ. А, Б – данные,

полученные на Южном (А) и Центральном (Б) участках.

А Б

1. Подбор площадок с низкоскоростной (250-350м/с) верхней частью разреза мощностью в несколько метров (выполняются инженерно-геофизические исследования ).

2. Использование повторных сеансов (до 15 сеансов) для суммирования

3. Использование разных дебалансов виброисточника (позволяет расширить частотный диапазон).

4. Группирование виброисточников (существенно повышает мощность сигнала)

В области излучения виброисточника :

Рис. 5. А, Б- фото и схема размещения группы вибраторовВ – виброграммы и поляризационные диаграммы колебаний

платформы и грунта при работе двух вибраторов.

А Б

В

В вибрационной сейсморазведке в качестве зондирующего сигнала используют ЛЧМ сигнал :

мгновенная круговая частота меняется от до

Этот сигнал удовлетворяет двум важным условиям: 1.Основной импульс автокорреляционной функции

зондирующего сигнала должен быть компактным во времени.

2.Колебания автокорреляционной функции вне основного импульса должны быть минимальными.

АСФ ГС СО РАН

Способы цифровой обработки для улучшения качества материалов от мощных вибраторов.

Вибрационные сигналы большой длительности

1. Большая длительность виброграмм от десятков минут до 1—1,5 ч.

2. Сравнительно малая длительность полезного участка коррелограммы (десятки секунд).

3. Низкочастотный диапазон колебаний (от единиц до двадцати-тридцати Гц).

4. Высокая повторяемость во времени при неизменных свойствах грунтов.

АСФ ГС СО РАН

Расчет коррелограмм по сегментам Для ускорения процесса, расчёт коррелограммы

осуществляется в частотной области с использованием ПДПФ и ОДПФ.

- коррелограмма;

- ДПФ виброграммы и опорного сигнала. При использовании сегментов для расчёта

коррелограммы в частотной области, возникает проблема растекания спектра. Для уменьшения растекания применяются весовые функции (окна).

АСФ ГС СО РАН

Запись данных , разбивается на сегментов по отсчетов в каждом со сдвигом отсчетов между соседними сегментами ( ).

После взвешивания окном сегмент с номером :

Выборочный спектр - го сегмента:

Для опорного сигнала рассчитывается , находится коррелограмма по формуле:

АСФ ГС СО РАН

Рис. 2.: Окно Ханна во временной и частотной областях

АСФ ГС СО РАН

Свип : Fn=8 Гц. , Fk=11,5 Гц. , Time=55 мин.

запись 55 минут

1 сеанс

2 сеанс

3 сеанс

4 сеанс

5 сеанс

6 сеанс

Рис. 3.: Визуальное представление процесса вычисления коррелограмм по сегментам

Рис. 4.: Коррелограммы и их спектры, полученные на каждом шаге расчета по сегментам

АСФ ГС СО РАН

Рис. 5.: Пример анализа шума (ВПВ 15, 252 км)Слева: Расчёт шума по всей длине записи для 4х трасс 6 сеансов

Справа: Расчет шума по кусочкам для 4х трасс сеанса №3

АСФ ГС СО РАН

Рис. 6.: Текущие спектры 6-и сеансов виброисточника и суммированной по частям виброграммы.

АСФ ГС СО РАН

Полезный сигнал

Нестационарный шум

Сравнение полученных материаловОбычное суммирование

2. Анализ сигнала в ближней зоне3. Анализ шума в дальней зоне4. Следящая фильтрация сигнала в

ближней и дальней зоне5. Дисперсионный анализ сигнала

в дальней зоне6. Свертка сигнала в ближней и

дальней зоне вибратора (корреляционное накопление )

7. Обычное суммирование коррелограмм

Суммирование по сегментам2. Анализ сигнала в ближней зоне3. Анализ шума в дальней зоне4. Следящая фильтрация сигнала в

ближней и дальней зоне5. Разбиение сигнала на сегменты и

анализ шума по сегментам6. Дисперсионный анализ сигнала в

дальней зоне7. Корреляционное накопление по

сегментам8. Обычное суммирование

полученных коррелограмм9. Суммирование по сегментам

АСФ ГС СО РАН

Рис. 7.: Примеры коррелограмм (ВПВ15, 252 км.) 1-6: Коррелограммы 6 сеансов виброисточника.

7: Коррелограмма, полученная обычным суммированием 8: Коррелограмма, полученная суммированием по частям

АСФ ГС СО РАН

Обычная сумма

Сумма по сегментам

6 сеансов

Рис. 8.: Обзор корелограмм для ВПВ №16Слева: обычное суммирование.

Справа: коррелограммы, суммированные по частям

Обычное суммирование Суммирование коррелограмм по частям

АСФ ГС СО РАН

Метод представляет собой стабильную систему с малым количеством входных параметров

Позволяет : Применять автоматизированной обработки Применять в поле без использования априорной

информации Увеличить дальность полезных данных Бороться с нестационарными шумами без потерь в

частотной области Применять в качестве критерия качества не только

уровень шума, но и другие критерии (когерентное взвешивание, анализ сигнала в частотной области и др.)

АСФ ГС СО РАН

Заключение Подбор оптимальных площадок с низкоскоростной

верхней частью разреза под установку групп вибраторов возможно осуществить в поймах рек и межгорных долинах, а для транспортировки вибраторов использовать высокопроходимую тяжелую транспортную технику типа «Витязь».

Необходимо широко применять погружные зонды и выносные точки регистрации

Вполне реально в ближайшем будущем проводить работы с группированием трех вибраторов ЦВ-40, что может существенно увеличить интенсивность излучения.

Спасибо за внимание

АСФ ГС СО РАН