Під час сейсморозвідки ми не просто реєструємо сигнали-ми намагаємося зрозуміти, як рухається Земля. 3-компонентний геофон (3C геофон) часто описується як інструмент, який записує вібрацію в трьох напрямках. Це правда, але це не повністю пояснює, з чим ми насправді працюємо в цій галузі.
Ми завжди маємо справу з тією самою фізичною реальністю: рухом землі. Незалежно від того, чи ми описуємо це як переміщення, швидкість чи прискорення, чи ми вимірюємо один або три напрямки, основна вібрація не змінюється. Змінюється те, як ми це спостерігаємо та інтерпретуємо.
Що вимірює 3-компонентний геофон під час сейсмічної розвідки
Коли ми розгортаємо 3-компонентний сейсмоприймач, ми фіксуємо рух землі вздовж трьох осей-зазвичай вертикальної, прямої та поперечної. Це дозволяє нам спостерігати повну векторну поведінку сейсмічних хвиль, а не одну проекцію.
На практиці це стає важливим, коли хвильові поля складні. Відображення, поверхневі хвилі, перетворені хвилі та шум перекриваються. Один-компонентний датчик може показати лише частину цього зображення. Маючи три компоненти, ми можемо почати розділяти типи хвиль і розуміти напрямок їх поширення.
Але навіть з трьома компонентами ми все одно вимірюємо ту саму механічну вібрацію. Різниця полягає в тому, яку частину цього руху ми можемо реконструювати.
Швидкість проти прискорення в 3-компонентних геофонах: що змінюється, а що ні
Сьогодні в багатьох проектах, особливо в дослідженнях із високою-щільністю, ми бачимо більше 3-компонентних геофонів на основі MEMS-, які записують прискорення, а не швидкість.
Легко припустити, що дані про прискорення «кращі», оскільки вони часто показують вищі домінуючі частоти та ширший спектр. Ми всі бачили це в результатах обробки.
Але коли ми дивимося глибше, ситуація виявляється тоншою.
Для тієї самої вібрації ґрунту:
- Швидкість, прискорення та переміщення – це просто різні математичні представлення
- Їх форми, амплітуди та спектри виглядатимуть інакше
- Їх домінуючі частоти можуть зміщуватися
Це не означає, що інформація про надр змінилася. Це означає, що подання змінилося.
Наприклад, дані про прискорення природно посилюють вищі частоти, тоді як швидкість підкреслює нижчі частоти. Ось чому системи,-на основі прискорення часто здаються «перевагою вищої частоти». Насправді це математичний ефект, а не фізичне збільшення підповерхневої роздільної здатності.
Діапазон частот і потужність сигналу: що насправді важливо в польових умовах
При наземній сейсмічній розвідці значущий діапазон сигналу не є необмеженим.
Те, з чим ми можемо реально працювати, це:
- Діапазон частот приблизно від 1 Гц до 200 Гц
- Потужність сигналу обмежена як механічним, так і системним шумом
У цьому діапазоні вимірювання як швидкості, так і прискорення можуть ефективно відображати той самий рух землі-за умови достатнього співвідношення-сигналу до-шуму.
Нас обмежує не лише тип сейсмоприймача, а:
- Механічний шум навколишнього середовища
- Умови зчеплення
- Рівень шуму приладу
- Методи збору та обробки
Ми часто бачимо, що механічний шум домінує над електронним, особливо в польових умовах. Це означає, що лише вдосконалення типу датчика не покращує автоматично якість даних.
Чому 3-компонентні геофони використовуються в сучасних сейсмічних дослідженнях
Ми використовуємо 3-компонентні сейсмоприймачі не тому, що вони змінюють фізику, а тому, що вони дають нам більше способів її інтерпретувати.
Вони особливо цінні, коли:
- Нам потрібно проаналізувати напрям хвилі та поляризацію
- Важливе значення мають перетворені хвилі (PS-хвилі).
- Поверхневі хвилі необхідно розділити або придушити
- Складні-приповерхневі умови спотворюють хвильові поля
У цих випадках наявність трьох компонентів дозволяє нам застосовувати вдосконалені методи обробки та отримувати більше корисної інформації з того самого руху ґрунту.
Чому порівняння геофонів може вводити в оману
У реальних проектах ми часто порівнюємо сейсмоприймачі за допомогою спектрів, енергії або співвідношення-сигнал/-шум. Це виглядає просто, але результати можуть бути оманливими.
Дані про прискорення зазвичай демонструють сильніший високочастотний вміст, але це пов’язано з тим, як його обчислюють, а не з реальнішими високочастотними-сигналами під землею.
Те саме стосується енергії та співвідношення-сигнал/-шум. Зміни в чутливості, фільтрації або області даних можуть вплинути на результат. Те, що виглядає як кращі дані, часто є лише іншим способом представлення того самого руху землі.
Коли ми поміщаємо все в одну область, багато з цих відмінностей стають набагато меншими, ніж здається на перший погляд.
Вибір правильного 3-компонентного геофона для вашого проекту
Коли ми обираємо 3-компонентний сейсмоприймач, ми не зосереджуємось на одному параметрі. Важливо те, як працює вся система в реальних умовах.
Ми дивимося на:
- Характеристики шуму в смузі використовуваних частот
- Стабільність і стабільність датчика
- Поведінка зчеплення з землею
- Сумісність із робочими процесами збору та обробки
Ефективна-система на основі швидкості-може забезпечити результати, еквівалентні системі на основі-прискорення, якщо застосувати відповідні виправлення та перетворення.
Різниця полягає не лише в типі датчика, а й у всій стратегії збору й обробки.
Робота з 3-компонентними геофонами дає нам більш повне уявлення про рух землі, але це не змінює фізику сейсмічних хвиль.
Швидкість або прискорення, одно-компонентна чи три-компонентна-це різні способи спостереження однієї вібрації.
Якщо ми пам’ятаємо про це, стане легше уникнути надмірного-тлумачення явних переваг і зосередитися на тому, що справді покращує якість сейсмічних даних: потужність сигналу, контроль шуму та правильна обробка.
Список літератури
[1] Вей, Цзідун.Сейсмічні геофони для розвідки нафти. Qingdao: China Ocean University Press, 2016.
[2] Компанія Sercel.Технічний посібник 428XL (версія 4.0). Франція, 2010.
[3] Лі Цинчжун. "Деякі помилкові концепції сейсморозвідки з високою- роздільною здатністю та відповідні контрзаходи".Геофізична розвідка нафти, том. 32, №. 6, 1997, стор. 751–783.
[4] Кризі, Пенсільванія, і Т. Дж. Перрін. «Скільки достатньо вітру?»SEG Technical Program Expanded Abstracts, том. 22, 2003, стор. 70–73.
[5] Вей, Цзідун. "Деконволюція геофона для компенсації-низьких частот у сейсмічних даних".Геофізична розвідка нафти, том. 51, №. 2, 2016, стор. 224–231.
