Курсовая работа (т): Расчет оптимальных параметров систем наблюдений МОГТ-2Д

Рисунок 2.2.4.1 - Функция запаздывания кратной волны

Рисунок 2.2.4.2 - Характеристика направленности суммирования при N = 12

Определенное по графику t(х) значение стрелы прогиба ∆t* = ∆t, следовательно, выбранная характеристика направленности с параметрами N = 12 и d = 0,25 и максимальным удалением Хмах = 3800, удовлетворяет требованиям задачи.

2.2.5 Расчет параметров оптимальной системы наблюдений на развернутом профиле

Определим длину годографа

Н = Хmax - Хmin=3800 - 0 =3800 м.

Число каналов

К = 4N = 4*12 = 48

Найдем ΔХ - шаг между каналами:

ΔХ = Н/(К-1) = 80,85; ΔХ* = 80

Скорректируем значения Хmin и Xmax:

Х*min = м× ΔХ* = 80 м

X*max = Х*min + (К-1) ΔХ* = 3840 м

Н* = X*max - Х*min = 3760 м

Шаг между пунктами возбуждения, таким образом, получим равным:

= Н/2N = 3760/2*12=160 м.

2.2.6 Изображение системы наблюдений на развернутом профиле

Приложение 4.

2.3 Технология полевых сейсморазведочных работ

.3.1 Условия возбуждения упругих волн

Для того чтобы в упругой среде возникла волна, необходимо в некоторой точке (области) среды создать механическое возмущение. Исходя из этого любое устройство, осуществляющее механическое воздействие на среду, может использоваться в качестве источника сейсмических волн. Однако воздействие должно быть: 1) достаточно сильное, чтобы обеспечить возможность приема волн, отраженных или преломленных от глубоких границ; 2) кратковременное, чтобы обеспечить разделение волн от разных границ (спектр частот возбуждаемых колебаний должен быть оптимальным для решаемых задач). Кроме этого нужно учесть соображения: 3) экономичности; 4) транспортабельности; 5) охраны окружающей среды и т.д.

При сейсмических исследованиях на суше также начали широко использовать невзрывные источники. Однако здесь их преимущества не столь очевидны, как на акваториях. Соображения экономичности, технологичности и охраны окружающей среды указывают на преимущества невзрывных источников поверхностного типа: ударных, газодинамических, электродинамических, вибрационных. Но при возбуждении колебаний на поверхности создаются интенсивные помехи - поверхностные волны, а проникающие в среду волны сильно поглощаются в слое рыхлых отложений ЗМС. В результате сейсмический коэффициент полезного действия таких источников оказывается небольшим. Для получения хороших результатов применяют группирование источников и приемников, накопление сигналов при многократном возбуждении колебаний и другие приемы повышения соотношения сигнал/помеха. Применение современных цифровых сейсморегистрирующих систем и способов обработки данных на ЭВМ позволяют наиболее полно реализовать преимущества невзрывных источников и получать качественные материалы.

Возбуждение взрывами. В производственных работах взрывы тротилового заряда весом 100-500 г производятся в специальных скважинах глубиной 5-20 м, залитых водой или засыпанных сверху землей. Укупорка заряда сверху усиливает силу воздействия взрыва на грунт. Глубина скважин выбирается больше мощности ЗМС, взрывы стараются проводить в оптимальных условиях - в глинистых водонасыщенных отложениях. Сравнение сейсмограмм, полученных при взрывах на поверхности и в скважинах, показывает, что в последнем случае амплитуда отраженных волн возрастает примерно на порядок, амплитуда поверхностных волн существенно уменьшается, звуковые волны практически исчезают, длительность импульса отраженных волн существенно сокращается (т.е. повышается как глубинность, так и разрешающая способность исследований).[5]

2.3.2 Условия приема упругих волн

На прием упругих колебаний влияют частотные характеристики сейсмоприемников условия их установления на грунте и параметры группирования.

Сейсмоприемники с наименьшими искажениями преобразуют колебания, превосходящие их собственную частоту, и ослабляют относительно низкие частотные гармоники. Это обстоятельство учитывают при выборе подходящих приборов для полевых работ.

Выбор собственной частоты сейсмоприемника V0 для используемых на практике приборов определяется решаемыми задачами и соотношением спектров полезных и мешающих волн. Обычно применяют вертикальные сейсмоприемнйки с ύ0=8-10 Гц. Когда интенсивность низкочастотных поверхностных волн-помех очень высока, а глубина исследований не слишком велика более эффективным может оказаться использование приемников с собственной частотой 20 и 30 Гц. При изучении глубин, измеряемых сотни метров (рудные, угольные, гидрогеологические задачи) могут применяться приборы с собственной частотой 40 и 60 Гц. Для малоглубинных (до 100-150 м) изысканий предназначены сейсмоприемники с ύ0=100Гц.

Группирование сейсмоприемников является важным методическим арсеналом, особенно широко применяемым в МОВ, где на один канал работают до 20-30 приборов. В группе сейсмоприемники соединяют последовательно или последовательно-параллельно. В последнем случае снижается чувствительность канала, зато уменьшается уровень электрических наводок на соединительную линию из-за уменьшения ее сопротивления.

На практике используют линейные (продольные или поперечные) и площадные группы приемников, обычно - с приборами одинаковой чувствительности (однородные группы). Группирование приемников создает полезные эффекты-направленности, статистический, осреднения условий установки.

2.3.3 Выбор аппаратурных средств и спецоборудования

Анализ алгоритмов обработки данных метода ОГТ определяет основные требования к аппаратуре. Обработка, предусматривающая выборку каналов (формирование сейсмограмм ОГТ), АРУ, введение статических и кинематических поправок, может выполняться на специализированных аналоговых машинах. При обработке, включающей операции определения оптимальных статических и кинематических поправок, нормирование записи (линейное АРУ), различные модификации фильтрации с вычислением параметров фильтров по исходной записи, построение скоростной модели среды и преобразование временного разреза в глубинный, аппаратура должна обладать широкими возможностями, обеспечивающими систематическую перенастройку алгоритмов. Сложность перечисленных алгоритмов и их непрерывное видоизменение в зависимости от сейсмогеологической характеристики исследуемого объекта обусловили выбор универсальных электронно-вычислительных машин в качестве наиболее эффективного инструмента для обработки данных метода ОГТ.

Обработка данных метода ОГТ на ЭВМ позволяет оперативно реализовать полный комплекс алгоритмов, оптимизирующих процесс выделения полезных волн и их преобразование в разрез. Широкие возможности ЭВМ в значительной степени определили применение цифровой регистрации сейсмических данных непосредственно в процессе проведения полевых работ.

Вместе с тем в настоящее время значительная часть сейсмической информации регистрируется аналоговыми сейсмическими станциями. Сложность сейсмогеологических условий и связанный с ними характер записи, а также тип аппаратуры, используемый для регистрации данных в поле, определяют процесс обработки и тип обрабатывающей аппаратуры. В случае аналоговой регистрации обработка может выполняться на аналоговых и цифровых машинах, при цифровой регистрации - на цифровых машинах.

Система для цифровой обработки включает универсальную ЭВМ и ряд специализированных внешних устройств. Последние предназначены для ввода - вывода сейсмической информации, выполнения отдельных непрерывно повторяющихся вычислительных операций (свертка, интеграл Фурье) со скоростью, существенно превышающей скорость основного вычислителя, специализированных графопостроителей и просмотровых устройств. В ряде случаев весь процесс обработки реализуется двумя системами, использующими в качестве основных вычислителей ЭВМ среднего класса (препроцессор) и ЭВМ высокого класса (основной процессор). Система, базирующаяся на ЭВМ среднего класса, применяется для ввода полевой информации, преобразования форматов, записи и ее размещения в стандартной форме на накопителе магнитной ленты (НМЛ) ЭВМ, воспроизведения всей информации с целью контроля полевой записи и качества ввода и ряда стандартных алгоритмических операций, обязательных для обработки в любых сейсмогеологических условиях. В результате обработки данных на выходе препроцессора в двоичном коде в формате основного процессора могут быть записаны исходные сейсмические колебания в последовательности каналов сейсмограммы ОПВ и сейсмограммы ОГТ, сейсмические колебания, исправленные за величину априорных статических и кинематических поправок. Воспроизведение трансформированной записи помимо анализа результатов ввода позволяют выбрать алгоритмы последующей обработки, реализуемой на основном процессоре, а также определить некоторые параметры обработки (полосу пропускания фильтров, режим АРУ и т. д.). Основной процессор, при наличии препроцессора, предназначен для выполнения главных алгоритмических операций (определение скорректированных статических и кинематических поправок, вычисление эффективных и пластовых скоростей, фильтрация в различных модификациях, преобразование временного разреза в глубинный). Поэтому в качестве основного процессора используются ЭВМ с большим быстродействием (106 операций в 1 с), оперативной (32-64 тыс. слов) и промежуточной (диски емкостью 107 - 108 слов) памятью. Использование препроцессора позволяет повысить рентабельность обработки за счет выполнения ряда стандартных операций на ЭВМ, стоимость эксплуатации которой существенно ниже.

При обработке на ЭВМ аналоговой сейсмической информации обрабатывающая система оснащается специализированной аппаратурой ввода, главным элементом которой является блок преобразования непрерывной записи в двоичный код. Дальнейшая обработка полученной таким образом цифровой записи полностью эквивалентна обработке данных цифровой регистрации в поле. Использование для регистрации цифровых станций, формат записи которых совпадает с форматом НМЛ ЭВМ, исключает необходимость в специализированном вводном устройстве. Фактически процесс ввода данных сводится к установке полевой магнитофонной ленты на НМЛ ЭВМ. В противном случае ЭВМ оснащается буферным магнитофоном с форматом, эквивалентным формату цифровой сейсмостанции.

2.3.4 Организация полевых сейсморазведочных работ

Организация полевых работ осуществляется коллективом партии под руководством начальника сейсмической партии, действующего на основе единоначалия.

Этапы деятельности партии подразделяются на следующие периоды:

проектно-сметный;

организационный:

на базе формирования партии;

на месте проведения полевых работ;

полевой; -ликвидационный:

на месте проведения работ;

на базе ликвидации партии;

камеральный.

Содержание и сроки каждого периода устанавливаются проектом работ.

В проектно-сметный период на основании полученного геологического задания составляется и утверждается вся проектно-сметная документация.

После утверждения проекта издается приказ о формировании партий и назначается начальник сейсмической партии.

В организационный период производится:

комплектование партии кадрами инженерно-технических работников и рабочих;

ознакомление всех работников партии с составом и сутью геологического задания и порядком его реализации в соответствии с проектом;

получение необходимой аппаратуры и оборудования и их транспортировка к месту работы;

согласование всей разрешительной документации на право проведения всех видов работ партией;

организация базы партии;

организация снабжения партии всеми расходными материалами (ГСМ, ВВ, продукты питания и т.п.);

рекогносцировка местности и изучение путей проезда по территории данной площади.

Началом полевых работ принято считать день получения первой сейсмической записи, которую можно использовать для решения поставленных проектом задач. Окончанием полевых работ принято считать день получения последней записи, необходимой для решения поставленных задач.

Продолжительность ликвидационного периода устанавливается проектом. Фактически его началом считается день, следующий за днем окончания полевых работ.

Начало камерального периода устанавливается приказом начальника партии. В камеральный период производятся предварительная и окончательная обработка, и интерпретация полученных материалов, составление отчета о проведенных работах, его защита на научно-технических советах организации Исполнителя и Заказчика работ и сдача отчета Заказчику и в Росгеолфонд. День отправки отчета в Росгеолфонд считается датой окончания камерального периода и последним днем работы партии по этому проекту.

В процессе всего периода деятельности партии ежемесячно составляют акты о выполненных объемах работы с представлением необходимых документов и актов, подтверждающих их выполнение.[6]

3. Обработка и интерпретация данных сейсморазведки

Качество первичного (полевого) материала оценивается при анализе волновой картины.

Волновая картина - это то, в каком виде на сводных сейсмограммах отображается волновое поле данного источника, т.е. характер регистрации волн на сейсмограммах, их динамические и кинематические параметры, области прослеживаемости на профиле, регулярные и нерегулярные помехи (рисунок).

Рисунок 3.1- сейсмограмма ОПВ

По полученной сейсмограмме проводят корреляцию. Корреляцией (фазовой корреляцией, пикированием) волн называют процесс прослеживания от трассы к трассе какой-либо фазы (экстремума) волны. Линию, соединяющую одинаковые фазы одной и той же волны на разных трассах, называют осью синфазности. Она представляет собой годограф фазы волны в масштабе сейсмограммы [5].

Извлечение полезной геологической информации из полевых сейсмических записей происходит в процессе их обработки и интерпретации. При этом получение итоговой геолого-геофизической информации о разрезе базируется на решении так называемой обратной задачи сейсморазведки - задачи определения сейсмогеологического строения изучаемой территории по наблюденному полю упругих волн. Идеальным результатом такого решения было бы установление характера распределения сейсмических параметров (скоростных и поглощающих свойств) во всем объеме изучаемой геологической среды. Однако получение такого результата на современном уровне развития теории метода по ряду причин пока невозможно. Тем не менее, с учетом ряда ограничений, существующая теория сейсморазведки позволяет получать количественные данные о строении изучаемых геологических объектов. При этом различают, в широком смысле этого слова, два различных подхода к обработке и интерпретации данных сейсморазведки.

Первый подход - кинематический - позволяет по наблюденным временам прихода импульсов полезных (целевых) волн восстановить положение отдельных сейсмических границ и изучить в первом приближении распределение скоростей в среде. В настоящее время кинематическая интерпретация является на практике преобладающей и служит основой для решения большинства традиционных задач структурной сейсморазведки.

Второй подход - динамический - основан на одновременном количественном использовании, как времени прихода сейсмических колебаний, так и их интенсивности и формы записи. В этом направлении достигнуты пока относительно скромные результаты. Однако этот подход быстро и эффективно совершенствуется. Можно ожидать, что в недалеком будущем на его основе станет возможным надежное получение важных и достоверных сведений не только о форме сейсмических границ, но и о характере распределения во всем разрезе акустической жесткости и коэффициентов поглощения упругих волн.