CC BY
61
УДК 550.834
С.Б. Горшкалёв, В.В. Карстен, Д.Д. Путинцева ИНГГ СО РАН, Новосибирск
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ ТРЁХКОМПОНЕНТНЫХ РЕГИСТРИРУЮЩИХ ПРИБОРОВ НА СЕЙСМИЧЕСКОМ ПРОФИЛЕ
В докладе рассмотрена методика определения ориентации трёхкомпонентных регистрирующих приборов на сейсмическом профиле, которая позволила ввести поправки за неправильную ориентацию компонент.
В ходе исследований также были выявлены методические и аппаратурные недостатки полевых наблюдений, учёт которых позволит избежать ошибок при дальнейшей обработке данных.
S.B. Gorshkalev, W.V. Karsten, D.D. Putintseva
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG)
Acad. Koptyug av. 3, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
TECHNIQUE FOR DETERMINING THE MULTICOMPONENT GEOPHONE ORIENTATION ON A SEISMIC LINE
Technique for determining the multicomponent geophone orientation on a seismic line is considered in the report. This technique allowed correcting the components orientation. Methodical and instrumental imperfections of field measurements were also detected in the course of research. Taking these into account may allow avoiding the errors in further data processing.
Проведение трёхкомпонентных наблюдений, помимо кинематических характеристик упругих волн, позволяет использовать такой параметр как их поляризацию. Проанализировав поляризацию поперечных и обменных волн, можно однозначно определить анизотропию горных пород. В азимутальноанизотропной среде, при субвертикальном распространении, происходит расщепление поперечной волны на быструю и медленную. Вектор смещения первой будет совпадать с направлением преимущественной трещиноватости горных пород. Определение направления вектора смещения в пространстве невозможно без знания точной ориентации регистрирующих приборов. В докладе рассмотрены способы контроля их установки. Показаны результаты определения ориентации сейсмических датчиков на трёхкомпонентном профиле ОГТ № 101, которые позволили выявить методические и аппаратурные недостатки полевых наблюдений.
Профиль проходил по южному склону Байкитской антиклизы, использовалась центральная система наблюдения с шагом между ПВ 45м, между 1111 - 15м. Определение ориентации сейсмоприемников производилось
путём анализа поляризации головных продольных волн на трёхкомпонентных трассах. Для этого была построена симметричная матрица ковариаций компонент в окне головных продольных волн, составляющем 35 мс. Вектор поляризации был получен как собственный вектор этой матрицы, соответствующий максимальному собственному числу X:
Г2Х Xх*у- 2>Л
^х-У- Ху2 £у-2- У = л У
£у-2- Е2? у ч2; 12у
Рис. 1. Пример сигнала в первых вступлениях, х-, у- и z-компоненты (слева) и траектории смещения частиц в окне прямой продольной волны (справа)
Для всего профиля были посчитаны углы ф (рис. 1) между х-компонентой и направлением проекции вектора смещения головной продольной волны на горизонтальную плоскость. Результаты расчёта приведены на рис. 2. Поскольку осуществлялся контроль за синфазностью записи х- и z-компоненты, то для идеально сориентированного прибора на ветке положительных удалений должно быть определено ф=0°, а на ветке отрицательных удалений ф=-180°, что для каждой ветки обозначено на рис. 2 белым цветом. Оттенками чёрного цвета показаны отклонения ориентации приборов от направления профиля. Видно, что углы сильно отличаются на разных ветках, то есть, ориентация приборов менялась при прохождении ПВ по профилю.
Итоговое значение угла ориентации было вычислено по сейсмограммам общего пункта приёма, причём был выбран диапазон удалений 500-1500м, где головные продольные волны хорошо прослеживались в первых вступлениях. Углы разворота считались для каждой ветки независимо путём осреднения значений, полученных в каждой точке. При этом в расчет среднего не включались углы, полученные по «шумным» трассам. После разворота на найденные таким образом углы, регистрирующие приборы были сориентированы по направлению профиля.
Удаление, м
6000
4000 2000
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400
■2000
-4000
-6000
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400
№ ПП
Рис. 2. Углы между х-компонентой и направлением проекции вектора смещения головной продольной волны на горизонтальную плоскость, найденные для всех трасс в зависимости от удаления и пункта приёма, ветка положительных удалений (сверху), ветка отрицательных удалений (снизу)
Для оценки эллиптичности поляризации головных продольных волн был взят параметр п:
77 =
77 =
2Л„
для плоского случая где Х\, Х2, А,3, собственные значения матрицы ковариаций, а ^1ШП -минимальное собственное значение.
В процессе исследований были выявлены случаи, где в окне первых вступлений головных продольных волн определялась высокая степень линейности поляризации в горизонтальной плоскости (рис. 3). После этого параметр п был рассчитан в большом окне, содержащем волны разных типов поляризации, где заведомо поляризация не может быть линейной. По рисунку 3 видно, что отношение амплитуд х- и у-компонент постоянно во всём временном окне. Такой сигнал не является кондиционным, и, следовательно, не может быть принят в обработку. Подобные ошибки явно вызваны сбоями в работе регистрирующей аппаратуры.
Также в процессе обработки были выявлены случаи, когда компоненты менялись местами. На рис. 4 приведён пример такой сейсмограммы. Можно заметить, что в диапазоне удалений от -540 до -990 запись х-компоненты схожа по динамическим и кинематическим характеристикам зарегистрированных волн с записью z-компоненты. Такие ошибки могли быть вызваны потерей
0
слова (отсчёта) при передаче сигнала. Сейсмические трассы, соответствующие таким случаям также должны быть отбракованы.
Т, мс
(и
ад
¥
г О 11(11) Ад—31.6*
Рис. 3. Фрагмент сейсмограммы ОПП № 63 (слева), х-компонента (чёрный цвет), у - компонента (серый цвет) и траектория смещения частиц в прямой
продольной волне (справа)
Т, мс
<8
ад
Рис. 4. Фрагмент сейсмограммы ОПП № 2042, х-компонента (слева) и z-
компонента (справа)
Итак, в ходе исследований было установлено, что при прохождении ПВ по профилю менялась ориентация приборов, что говорит об ошибках в технологии проведения полевых работ. Также были выявлены случаи некорректной работы регистрирующей аппаратуры, которые заключались в недопустимых взаимных влияниях между регистрирующими каналами и в потере слова (отсчёта) при
передаче сигнала, что приводило к смене местами компонент. Сейсмические трассы, соответствующие таким случаям были отбракованы (табл. 1).
Таблица 1 Сводная таблица отбраковок
Кол-во трасс, шт Кол-во трасс, %
Всего трасс 471 871 100
Всего отбраковано 33 589 7.12
Причина отбраковки
Недопустимо высокие взаимные влияния между каналами 14 634 3.1
Высокий уровень шума 16 761 3.55
Неверное указание компонент 2 194 0.465
Таким образом, методика определения ориентации трёхкомпонентных регистрирующих приборов была успешно применена к реальным профильным данным. Были введены поправки за неправильную ориентацию компонент и отбракованы точки наблюдения, где невозможно корректно провести эту операцию из-за сбоев аппаратуры.
© С.Б. Горшкалёв, В.В. Карстен, Д.Д. Путинцева, 2011
