46-56

С. А. Жгенти
Б. В. Запорожец
Д. П. Лещенко
КОМПАНИЯ “СИ ТЕХНОЛОДЖИ”, ГЕЛЕНДЖИК
КОМПАНИЯ “СИ ТЕХНОЛОДЖИ”, ГЕЛЕНДЖИК
КОМПАНИЯ “СИ ТЕХНОЛОДЖИ”, ГЕЛЕНДЖИК
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНХРОННОГО PZПРИЁМА КОЛЕБАНИЙ
ПРИ СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ В ТРАНЗИТНЫХ ЗОНАХ
ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ВОЛН
В БЛИЖНЕЙ ЗОНЕ ПРИЁМНИКА
ÀÍÍÎÒÀÖÈß.  ñòàòüå ðàññìàòðèâàåòñÿ ñèíõðîííûé ïðè¸ì
êîëåáàíèé âåðòèêàëüíûì ãåîôîíîì (Z) è ãèäðîôîíîì (P),
ïîìåù¸ííûìè íà äíî òðàíçèòíîé çîíû. Ïîêàçàíî, ÷òî, áëàãîäàðÿ ðàçëè÷èþ õàðàêòåðèñòèê íàïðàâëåííîñòè äàò÷èêîâ,
îáðàçóþùèåñÿ â âîäíîì ñëîå âîëíû-ñïóòíèêè ðåãèñòðèðóþòñÿ èìè ñòðîãî â îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Íà îñíîâå ìîäåëüíûõ
èññëåäîâàíèé ðàçðàáîòàí àëãîðèòì ñóììèðîâàíèÿ ñèíõðîííûõ
PZ-íàáëþäåíèé, ïîçâîëÿþùèé ïîäàâèòü èíòåðôåðåíöèþ âîëí
â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà. Ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíîãî îïðîáîâàíèÿ ðàçðàáîòàííîãî àëãîðèòìà íà ïîëåâûõ ìàòåðèàëàõ, ïîëó÷åííûõ â òðàíçèòíûõ çîíàõ ð. Âÿòêà è
Ñåâåðíîãî Êàñïèÿ.
ABSTRACT. The article deals with a synchronous data recording
by a vertical geophone (Z) and hydrophone (P) positioned on the
bottom in TZ zone. It is proved that due to different sensor directivity multiple waves generated in the water layer are recorded with
reverse polarity. Based on modeling investigations PZ a duel sensor
summation algorithm was worked out which enabled to suppress
receiver-side multiples. Here are represented the results of experimental testing of a new algorithm based on field data acquired in
TZ zone on the river Vyatka and the North Caspian.
Ïðè ïðîâåäåíèè èññëåäîâàíèé â òðàíçèòíûõ çîíàõ íà
ïîâåðõíîñòè è ïîäîøâå âîäíîãî ñëîÿ, èìåþùèõ, êàê
ïðàâèëî, âûñîêèå êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ, âñåãäà îáðàçóþòñÿ ÷àñòè÷íî-êðàòíûå âîëíû-ñïóòíèêè [2]. Ïðè
âîçáóæäåíèè êîëåáàíèé, èíòåðôåðèðóÿ (â áëèæíåé çîíå)
ñ âîëíîé, âîçáóæäàåìîé èñòî÷íèêîì, îíè ôîðìèðóþò
ñóììàðíóþ çîíäèðóþùóþ âîëíó, èëè ñóììàðíûé çîíäèðóþùèé ñèãíàë. Ïðè ïðè¸ìå êîëåáàíèé, èíòåðôåðèðóÿ
ñ âîñõîäÿùåé îòðàæ¸ííîé âîëíîé, îíè îáðàçóþò äîïîëíèòåëüíî îñëîæí¸ííóþ èíòåðôåðåíöèåé â áëèæíåé çîíå
ïðè¸ìíèêà èíòåðôåðåíöèîííóþ îòðàæ¸ííóþ âîëíó. Â
ñëó÷àå “çâîíêîãî äíà” [3], êîãäà êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ îò ïîäîøâû âîäíîãî ñëîÿ ñîñòàâëÿåò 0,6 - 0,7, îáðàçóåòñÿ ðåâåðáåðàöèÿ âîëí, îñëîæíÿþùàÿ ðåãèñòðàöèþ
ãëóáèííûõ îòðàæ¸ííûõ âîëí è ïðåïÿòñòâóþùàÿ èõ ïðîñëåæèâàíèþ.
Êàê ïðàâèëî, óïðàâëÿòü óñëîâèÿìè èíòåðôåðåíöèè
âîëí ïðè ïðîâåäåíèè ðàáîò â òðàíçèòíûõ çîíàõ, êàê ýòî
äåëàåòñÿ íà ãëóáîêîé âîäå, èçìåíåíèåì ãëóáèíû ïîãðóæåíèÿ èñòî÷íèêà ïîä ïîâåðõíîñòü âîäû íåâîçìîæíî èç-çà
îòíîñèòåëüíî ìàëîé ìîùíîñòè âîäíîãî ñëîÿ, ïîýòîìó
òàêèå âîëíû-ïîìåõè ïûòàþòñÿ ïîäàâèòü ïðèìåíåíèåì
ëèíåéíîãî ãðóïïèðîâàíèÿ èñòî÷íèêîâ. Ïðèìåíåíèå æå äëÿ
ïðè¸ìà êîëåáàíèé â êàæäîì ïóíêòå ïðè¸ìà ãèäðîôîíà (P)
è ãåîôîíà (Z) ïðè äîííûõ íàáëþäåíèÿõ â òðàíçèòíûõ çîíàõ
îáåñïå÷èâàåò äîïîëíèòåëüíûå âîçìîæíîñòè ïîäàâëåíèÿ
èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà.
Ðåãèñòðèðóåìàÿ íà äíå âîäíîãî ñëîÿ âîëíà ìîæåò áûòü
çàïèñàíà ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì (ðèñ. 1):
46
Sn(ωt ) = a1e − j ωt (1 ± k1k2e − j ωΔt1 ),
ãäå a1e-jωt - êîìïëåêñíàÿ õàðàêòåðèñòèêà îòðàæ¸ííîé
âîëíû; ω - êðóãîâàÿ ÷àñòîòà ðàññìàòðèâàåìîé ÷àñòîòíîé
ñîñòàâëÿþùåé f, ðàâíàÿ 2πf; t - âðåìÿ; k1 è k2 - êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî îò êðîâëè è ïîäîøâû
âîäíîãî ñëîÿ; Δt1 - çàäåðæêà â íàëîæåíèè âîëíû-ñïóòíèêà
2H cosα
; H - ìîùíîñòü âîäîò ïîâåðõíîñòè âîäû, ðàâíàÿ
V
íîãî ñëîÿ; V - ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêà â âîäå;
α - íàïðàâëåíèå ïîäõîäà îòðàæ¸ííîé âîëíû.
Çíàê ïåðåä âòîðûì ÷ëåíîì âûðàæåíèÿ, ïîìåù¸ííîãî
â ñêîáêè, çàâèñèò îò òèïà ïðèìåíÿåìîãî ïðè¸ìíîãî óñòðîéñòâà. Ïðè ïðèìåíåíèè îáû÷íîãî ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî ñåéñìîïðè¸ìíèêà (ðèñ. 2, à), õàðàêòåðèñòèêà íàïðàâëåííîñòè 1-ãî ðîäà êîòîðîãî çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ ïðèõîäà âîëíû, â âûðàæåíèè èñïîëüçóåòñÿ çíàê “+”.
Ýòî îáóñëîâëåíî îäèíàêîâûì íàïðàâëåíèåì âåêòîðîâ
ïðèëîæåíèÿ óñèëèé ê ñåðäå÷íèêó èíäóêöèîííîé êàòóøêè ñåéñìîïðè¸ìíèêà äëÿ âîëíû, ïðèõîäÿùåé ñíèçó, è
âîëíû, ïðèõîäÿùåé ñâåðõó, íî ïðåòåðïåâøåé ïðè îòðàæåíèè îò ïîâåðõíîñòè âîäû îáðàùåíèå ôàçû.
 ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ ãèäðîôîíà (äàò÷èê îáú¸ìíîãî
äàâëåíèÿ) (ñì. ðèñ. 2, á), íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ó êî-
О*3
а
Δt2 =
2h cosα
V
α
О*2
α
Δt3 =
2H cosα
V
h
H, V
α
б
α
H, V
α
Рис. 1. Лучевые схемы распространения волн в ближ
ней зоне источника (а) и приёмника (б)
òîðîãî íå çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ ïðèõîäà âîëíû, â âûðàæåíèè èñïîëüçóåòñÿ çíàê “-”. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì,
÷òî âîëíà-ñïóòíèê, îòðàçèâøàÿñÿ íà ïîâåðõíîñòè âîäû
ñ îáðàùåíèåì ôàçû, óìåíüøàåò îáú¸ìíîå äàâëåíèå, ñîçäàâàåìîå âîëíîé, ïðèõîäÿùåé èç íèæíåãî ïîëóïðîñòðàíñòâà.
Àìïëèòóäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñóììàðíîé âîëíû, ðåãèñòðèðóåìîé â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà,
а
îïèñûâàåòñÿ âûðàæåíèåì:
íîñòè òåì áîëüøå, ÷åì áîëüøå ìîùíîñòü âîäíîãî ñëîÿ
è âûøå ÷àñòîòà ðàññìàòðèâàåìîé ñîñòàâëÿþùåé â ñïåêòðå ðåãèñòðèðóåìîé âîëíû.
Îòñþäà ñëåäóåò âûâîä î òîì, ÷òî äëÿ êîìïåíñàöèè
èñêàæàþùåãî äåéñòâèÿ íà äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âîëí ÿâëåíèé èíòåðôåðåíöèè â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà çàïèñè êîëåáàíèé, ðåãèñòðèðóåìûõ ãåîôîíîì è
ãèäðîôîíîì, öåëåñîîáðàçíî ñóììèðîâàòü.
Îöåíêà ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåäóðû ñóììèðîâàíèÿ
äàííûõ, ðåãèñòðèðóåìûõ ãåîôîíîì è ãèäðîôîíîì, äëÿ
ïîäàâëåíèÿ èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà áåç ó÷¸òà ðàçëè÷èé â èõ À×Õ áûëà ïðîâåäåíà íà
ìîäåëüíûõ èññëåäîâàíèÿõ.
 êà÷åñòâå èñõîäíîé èñïîëüçîâàëàñü ôîðìà ñèãíàëà,
íàáëþä¸ííàÿ íà ãëóáîêîé âîäå îò ñðàáàòûâàíèÿ ãðóïïû
èçëó÷àòåëåé, âûáðàííîé â êà÷åñòâå îïòèìàëüíîé äëÿ
ïðîâåäåíèÿ ïðîôèëüíûõ íàáëþäåíèé (ðèñ. 4, à). Íà òîì
æå ðèñóíêå ïðèâåäåíà ôîðìà ñóììàðíîãî çîíäèðóþùåãî
ñèãíàëà, ðàññ÷èòàííàÿ äëÿ ìîäåëè ñòðîåíèÿ áëèæíåé çîíû
èñòî÷íèêà, ïðèâåä¸ííîé íà ðèñ. 4, á. Äàëåå, ïðåíåáðåãàÿ
ëþáûìè èçìåíåíèÿìè â ôîðìå ñèãíàëà, ïðîèñõîäÿùèìè
â ïðîöåññå åãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ â ñðåäå, è èñïîëüçóÿ ìîäåëü ñòðîåíèÿ áëèæíåé çîíû ïðè¸ìíèêà, ïðèâåä¸ííóþ íà
ðèñ. 5, à, ðàññ÷èòàëè ôîðìû ñèãíàëîâ, ðåãèñòðèðóåìûõ ãèäðîôîíîì è ãåîôîíîì (ñì. ðèñ. 5, á).
Èç ðàññìîòðåíèÿ ïðèâåä¸ííûõ ôîðì ñèãíàëîâ ñëåäóåò,
÷òî ðàçëè÷èÿ â ñîïîñòàâëÿåìûõ ôîðìàõ íà÷èíàþòñÿ âî
âòîðîì ïåðèîäå ñèãíàëà, êîãäà ãåîôîí è ãèäðîôîí ïîðàçíîìó ïðèíèìàþò âîëíû-ñïóòíèêè, îáðàçóþùèåñÿ â
áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà, ïðè ýòîì âðåìåíà ïðîòèâîïîëîæíûõ ýêñòðåìóìîâ ñîâïàäàþò. Ôîðìà ñèãíàëà, ïîëó÷åííàÿ â ðåçóëüòàòå ñóììèðîâàíèÿ äàííûõ, ðåãèñòðèðóåìûõ ãèäðîôîíîì è ãåîôîíîì, ïðèâåä¸ííàÿ íà ðèñ. 5, â,
ïîëíîñòüþ èäåíòè÷íà ôîðìå ñóììàðíîãî çîíäèðóþùåãî ñèãíàëà (ñì. ðèñ. 4, à), èñïîëüçîâàííîé â ðàñ÷¸òàõ â
êà÷åñòâå èñõîäíîé.
Òàêèì îáðàçîì, ñóììèðîâàíèå äàííûõ ñèíõðîííî
çàðåãèñòðèðîâàííûõ ãåîôîíîì (Z) è ãèäðîôîíîì (P),
б
Волнаспутник в противофазе
Pn(ωt ) =
2πf 2H cos α
−j
V
1 ± k2e
.
Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òà àìïëèòóäíî-÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèê (À×Õ) íàïðàâëåííîñòè èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé çîíå
ïðè¸ìíèêà ïðè èñïîëüçîâàíèè äëÿ ïðè¸ìà êîëåáàíèé ãåîôîíà (ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî ñåéñìîïðè¸ìíèêà) è ãèäðîôîíà (äàò÷èêà îáú¸ìíîãî äàâëåíèÿ). Èç ðàññìîòðåíèÿ ïðèâåä¸ííûõ êðèâûõ
ñëåäóåò, ÷òî ïðèìåíåíèå ãèäðîôîíà îáåñïå÷èâàåò áîëüøóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ïðè¸ìà âûñîêî÷àñòîòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ, à ïðèìåíåíèå ãåîôîíà íèçêî÷àñòîòíûõ. Ïðè ýòîì ïðîòèâîïîëîæíûå
ýêñòðåìóìû èìåþò îäèíàêîâûå îòìåòêè íà îñè
÷àñòîò, à èçðåçàííîñòü õàðàêòåðèñòèê íàïðàâëåí-
V2 вектор усилия волны
спутника
Волнаспутник
создаёт разрежение U2
V1 вектор усилия
отражённой волны
Uвых = U1 U2
Отражённая волна
Отражённая волна
создаёт сжатие U1
Рис. 2. Приём колебаний геофоном (а) и гидрофоном (б), поме
щёнными на подошву водного слоя
47
А, усл. eд.
2,5
H = 0,5
H
=
3
2
1,5
H
5
5
H=
1
H
40
=1
,5
,5
H=0
3
0
0
1,
H=
H=5
0,5
=
80
Стр. 48
120
160
Синий
200
240
Красный
280 f, Гц
Желтый
Контур
ëÿþùèõ, íî â äàííîì ñëó÷àå òàêîå óòî÷íåíèå íå ñóùåñòâåííî, åãî ïðîñòî íåîáõîäèìî èìåòü â âèäó ïðè èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ.
Ñèãíàë SΣ(ω, t), ïîëó÷àåìûé â ðåçóëüòàòå ñóììèðîâàíèÿ ñèãíàëîâ, çàðåãèñòðèðîâàííûõ ãåîôîíîì è ãèäðîôîíîì, ïîìåù¸ííûìè â îäíó è òó æå òî÷êó íà ïîäîøâå
âîäíîãî ñëîÿ, ìîæåò áûòü çàïèñàí òàê:
SΣ (ω,t ) = S1(ω,t ) + S2(ω,t ),
ãäå S1(ω, t) - ñèãíàë, çàðåãèñòðèðîâàííûé ãèäðîôîíîì;
S2(ω, t) - ñèãíàë, çàðåãèñòðèðîâàííûé ãåîôîíîì; SΣ(ω, t) ðåçóëüòàò ñóììèðîâàíèÿ ñèãíàëîâ.
Ïðè ýòîì ñ ó÷¸òîì èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé
çîíå ïðè¸ìíèêà èíòåðôåðåíöèîííûé ñèãíàë, ðåãèñòðèðóåìûé ãèäðîôîíîì, ìîæåò áûòü çàïèñàí â ñëåäóþùåì
âèäå:
n
S1(ω,t ) = Q1F1ae − jωt − Q1F1∑ nk1k2ae − jωΔtn ,
1
à ãåîôîíîì:
n
S2(ω,t ) = Q2F2ae − jωt + Q2F2 ∑ nk1k2ae − jωΔtn ,
1
ãäå F1 - À×Õ ãèäðîôîíà; F2 - À×Õ ãåîôîíà; Q1 è Q2 êîýôôèöèåíò êà÷åñòâà èçìåðåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî ãèäðîôîíîì è ãåîôîíîì â ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ, èçìåíÿþùèéñÿ îò 0 äî 1; ae-jωΔt - âîëíà, ïðèõîäÿùàÿ ñíèçó â áëèæíþþ çîíó ïðè¸ìíèêà; k1 è k2 - êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî îò êðîâëè è ïîäîøâû âîäíîãî ñëîÿ;
Δtn - çàäåðæêà n-é âîëíû-ñïóòíèêà, îáðàçóþùåéñÿ íà
êðîâëå è ïîäîøâå âîäíîãî ñëîÿ.
Ïîäñòàâèâ ýòè âûðàæåíèÿ â èñõîäíóþ ôîðìóëó,
èìååì:
SΣ (ω,t ) =
n
⎤
⎡
= ae − jωt ⎢ F1Q1 + F2Q2 + ∑ ae − jωΔtn (nF1Q1k1k2 − nF2Q2k1k2 )⎥ .
⎢⎣
⎥⎦
1
 èäåàëüíîì ñëó÷àå, êîãäà F1 = F2 = F (ò. å. À×Õ äàò÷èêîâ èäåíòè÷íû), à Q1 = Q2 = 1 (100%-é êîíòàêò äàò÷èêîâ ñî ñðåäîé), â ðåçóëüòàòå ñóììèðîâàíèÿ ïîëó÷èì:
SΣ (ω,t ) = 2ae − j ωt F .
Òàêèì îáðàçîì, â ýòîì èäåàëüíîì ñëó÷àå ðåçóëüòàò
ñóììèðîâàíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íå ÷òî èíîå, êàê ñèãíàë âîëíû, ïðèõîäÿùåé ñíèçó â áëèæíþþ çîíó ïðè¸ìíèêà, óäâîåííûé ïî àìïëèòóäå (ñëîæåíèå äàííûõ äâóõ
èäåíòè÷íûõ äàò÷èêîâ), à âîëíû-ñïóòíèêè âçàèìíî óíè÷òîæàþòñÿ, áëàãîäàðÿ èõ ðåãèñòðàöèè ðàçíûìè äàò÷èêàìè â îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè. Ïðè÷¸ì óíè÷òîæàþòñÿ òîëüêî ÷àñòè÷íî-êðàòíûå âîëíû â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà,
íà äðóãèå êðàòíûå è ÷àñòè÷íî-êðàòíûå âîëíû ýòîò ýôôåêò íå ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ. Âîçìîæíîñòü ïîäàâëåíèÿ èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà îñîáåííî
âàæíà â ñëó÷àå ðåâåðáåðàöèè êîëåáàíèé, êîãäà ïðîñëåæèâàíèþ îòðàæ¸ííûõ âîëí ìåøàåò èíòåðôåðåíöèîííûé
öóã èíòåíñèâíûõ ìíîãîêðàòíûõ îòðàæåíèé â âîäíîì ñëîå.
Íà ïðàêòèêå èìåþò ìåñòî ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ â
õàðàêòåðèñòèêàõ F1 è F2 (ðàçëè÷íûå ðåçîíàíñíûå ÷àñòîòû äàò÷èêîâ) è â ÷óâñòâèòåëüíîñòè äàò÷èêîâ. Êðîìå òîãî,
äàò÷èêè èçìåðÿþò ðàçëè÷íûå, õîòÿ è ñâÿçàííûå äðóã ñ
äðóãîì ïàðàìåòðû êîëåáàòåëüíîãî ïðîöåññà. Ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ýôôåêòèâíîñòü ïîäàâëåíèÿ âîëí-ñïóòíèêîâ ìîæåò òàêæå îêàçûâàòü è êîýôôèöèåíò êà÷åñòâà
èçìåðåíèé. Åñòåñòâåííî, äîëæíî âûïîëíÿòüñÿ ñòàíäàðòíîå òðåáîâàíèå ê èçìåðåíèÿì â ñåéñìîðàçâåäêå - íàä¸æíûé êîíòàêò ïðè¸ìíèêà ñî ñðåäîé.  ñëó÷àå íåäîñòàòî÷íîãî êîíäèöèîííîãî èçìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ ýôôåêò
ïîäàâëåíèÿ êðàòíûõ âîëí ñíèæàåòñÿ.
Çàäà÷à ïðèáëèæåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ñóììèðîâàíèÿ
äàííûõ ê èäåàëüíîé ìîæåò áûòü ðåøåíà äâóìÿ ïóòÿìè.
Êîíñòðóêòîðñêèé ïóòü - ñîçäàíèå äàò÷èêîâ, èìåþùèõ
èäåíòè÷íûå À×Õ (íàñêîëüêî ýòî âîçìîæíî, ó÷èòûâàÿ
æåëàåìûå ãàáàðèòû èçäåëèé) è ÷óâñòâèòåëüíîñòü. Ðÿäîì
èññëåäîâàòåëåé [1] óêàçûâàëîñü, ÷òî ãèäðîôîí, ïîìåù¸ííûé ïîä àêóñòè÷åñêè ðåçêóþ ãðàíèöó, òàêóþ êàê ïîâåðõíîñòü âîäû, èç äàò÷èêà ñêîðîñòè ñìåùåíèÿ (âåëîñèìåòðà) ïðåâðàùàåòñÿ â àêñåëåðîìåòð (äàò÷èê óñêîðåíèÿ
ñìåùåíèÿ), èìåþùèé àìïëèòóäíî-÷àñòîòíóþ õàðàêòåðèñòèêó îòëè÷íóþ îò âåëîñèìåòðà. Ðàçëè÷èå â àìïëèòóäíî-÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèêàõ îáóñëîâëåíî ãëàâíûì
îáðàçîì ðàçíûìè ðåçîíàíñíûìè ÷àñòîòàìè àêñåëåðîìåòðà è âåëîñèìåòðà, êîòîðûå äëÿ êîððåêòíîãî ïðîâåäåíèÿ ñóììèðîâàíèÿ äàííûõ äîëæíû áûòü ñîãëàñîâàíû [5].
Êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ðàçëè÷èå â èçìåðÿåìûõ ïàðàìåòðàõ (îáëàñòü èçìåðåíèé), ñâÿçàííûõ ñ ïðèðîäîé äàò÷èêîâ.
Íà îñíîâàíèè ïðîâåä¸ííûõ èññëåäîâàíèé áûëà èíèöèèðîâàíà ðàçðàáîòêà ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèõ àêñåëåðîìåòðîâ äëÿ ïðèìåíåíèÿ â ïðè¸ìíîé êîñå ñèñòåìû XZone®
Marsh Line, êîòîðàÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîèçâîäèòñÿ â
êîìïàíèè “ÑÈ Òåõíîëîäæè” ñîâìåñòíî ñ ëàáîðàòîðèåé
ïðè¸ìíûõ óñòðîéñòâ ÔÃÓÃÏ “ÂÍÈÈãåîôèçèêà”.
Ïðîãðàììíûé ïóòü - ñóììèðîâàíèå ñèãíàëîâ, ðåãèñòðèðóåìûõ ãåîôîíîì è ãèäðîôîíîì, ïðèâåä¸ííûõ â
åäèíóþ îáëàñòü èçìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ êîëåáàòåëüíîãî
ïðîöåññà, è ïîñëåäóþùàÿ êîððåêöèÿ èõ àìïëèòóäíî÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèê. Îñòàíîâèìñÿ ïîäðîáíåå íà
îïèñàíèè ïðîãðàììíîãî ïóòè.
Âûõîäíûå ñèãíàëû ãåîôîíà è ãèäðîôîíà - ýòî çíà÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî íàïðÿæåíèÿ, êîòîðîå çàâèñèò îò
èçìåðÿåìûõ äàò÷èêàìè ïàðàìåòðîâ êîëåáàòåëüíîãî ïðîöåññà. Ãåîôîí èçìåðÿåò êîëåáàòåëüíóþ ñêîðîñòü ÷àñòèö
ñðåäû, à ãèäðîôîí - èçìåíåíèå äàâëåíèÿ â âîäå, ïîðîæä¸ííîå ýòèìè êîëåáàíèÿìè ÷àñòèö ñðåäû. Ïðè ýòîì
èçâåñòíî [4], ÷òî èçìåíåíèå äàâëåíèÿ, ñîçäàâàåìîå â
ñðåäå, îòñòà¸ò îò êîëåáàòåëüíîé ñêîðîñòè ÷àñòèö ñðåäû
íà π/2, îáà ïàðàìåòðà ðåãèñòðèðóþòñÿ ñèíôàçíî (â îäèíàêîâîé ïîëÿðíîñòè), à èçìåíåíèå äàâëåíèÿ ïðîïîðöèîíàëüíî êîëåáàòåëüíîé ñêîðîñòè ÷àñòèö ñðåäû, âûçûâàþùåé ýòî èçìåíåíèå.
Ñïîñîáû ñóììèðîâàíèÿ äàííûõ, ðåãèñòðèðóåìûõ
ãåîôîíîì è ãèäðîôîíîì, èçâåñòíû è îïèñàíû, íàïðè-
49
Геофон
CDP
10
Гидрофон
2162 2202 2242 2282
Геофон + Гидрофон
2162 2202 2242 2282
2162 2202 2242 2282
10
10
200
200
200
400
400
400
600
600
600
800
800
800
1000
1000
1000
1200
t, мс
1200
t, мс
1200
t, мс
Рис. 6. Фрагменты временных разрезов в транзитной зоне р. Вятка
Геофон
Гидрофон
CDP 5393 5413 5433 5453
0
Геофон + Гидрофон
5393 5413 5433 5453
5393 5413 5433 5453
0
0
200
200
200
400
400
400
600
600
600
800
800
800
1000
1000
1000
1200
1200
1200
1400
1400
1400
1600
1600
1600
1800
1800
1800
2000
2000
2000
2200
2200
2200
2400
2400
2400
2600
2600
t, мс
0
50
100
f, Гц
t, мс
2600
0
50
100
f, Гц
t, мс
0
50
100
f, Гц
Рис. 7. Фрагменты временных разрезов, иллюстрирующие эффектив
ность работы алгоритма сложения данных, зарегистрированных геофо
ном (Z) и гидрофоном (P)
50
ìåð â ðàáîòå [6]. Àâòîðû íàñòîÿùåé ñòàòüè îñóùåñòâèëè èõ àäàïòàöèþ ê îñîáåííîñòÿì ñèñòåìû XZone® Marsh Line, íèêîãäà ðàíåå íå ïðåäóñìàòðèâàâøåé (äàæå
îïöèîíàëüíî) ïðîâåäåíèå ýòîé ïðîöåäóðû ïðè ðåãèñòðàöèè äàííûõ â ÖÑÐ.
Àëãîðèòì ïîëó÷åíèÿ ñóììàðíûõ òðàññ
äëÿ ñèñòåìû XZone® Marsh Line ñîñòîèò â
ñëåäóþùåì.
Äëÿ êîððåêòíîãî ñóììèðîâàíèÿ ñèãíàëîâ, ðåãèñòðèðóåìûõ ãåîôîíîì è ãèäðîôîíîì, íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ðåãèñòðàöèþ
êîëåáàíèé ãåîôîíîì è ãèäðîôîíîì â îäíîé ïîëÿðíîñòè. Îòðàñëåâûå ñòàíäàðòû ïî
ðåãèñòðàöèè êîëåáàíèé ãèäðîôîíîì íå
èçâåñòíû. Ñóùåñòâóþùèé æå ñòàíäàðò
SEG ïðåäóñìàòðèâàåò, ÷òî âñòóïëåíèå
âîëíû ïðè å¸ ðåãèñòðàöèè ãåîôîíîì äîëæíî îòìå÷àòüñÿ ñðûâîì àìïëèòóäû ñèãíàëà â îáëàñòü îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèé
(“ñðûâ ñèãíàëà âíèç”). Ïîëÿðíîñòü ãèäðîôîíà â ñèñòåìå XZone® Marsh Line äîëæíà áûòü èäåíòè÷íîé. Êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ôàçîâûé ñäâèã ñèãíàëîâ,
ðåãèñòðèðóåìûõ ãèäðîôîíîì, íà - π/2. Ýòà
îïåðàöèÿ ìîæåò áûòü âûïîëíåíà ïóò¸ì
ïðèìåíåíèÿ ôàçîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ
ñèãíàëà Ãèëáåðòà [7 ].
Ñèãíàëû, ðåãèñòðèðóåìûå ãåîôîíîì è
ãèäðîôîíîì, íåîáõîäèìî ïðèâåñòè ê îäèíàêîâîìó ìàñøòàáó àìïëèòóä. Îïûò ïðèìåíåíèÿ ñèñòåìû XZone® Marsh Line ïîêàçàë, ÷òî àìïëèòóäû êîëåáàíèé, ðåãèñòðèðóåìûå ãèäðîôîíîì, êàê ïðàâèëî, íà
ïîðÿäîê áîëüøå àìïëèòóä ñèãíàëîâ, ðåãèñòðèðóåìûõ ãåîôîíîì. Ìàñøòàáèðîâàíèå
àìïëèòóä ñèãíàëîâ, ðåãèñòðèðóåìûõ ãåîôîíîì, îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóò¸ì ðàñ÷¸òà äëÿ
êàæäîé ïàðû òðàññ (ãèäðîôîí è ãåîôîí)
äëÿ êàæäîãî îäíîèì¸ííîãî ïóíêòà ïðè¸ìà
íåêîòîðîé ñêàëÿðíîé òðàññû (ìàñøòàáèðóþùåé òðàññû). Ñêàëÿðíàÿ òðàññà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòíîøåíèÿ îäíîâðåìåííûõ
âûáîðîê àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé àìïëèòóä
ãèäðîôîíà ê âûáîðêàì àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé àìïëèòóä ãåîôîíà ïîñëå ìåäèàííîé
ôèëüòðàöèè. Ìåäèàííàÿ ôèëüòðàöèÿ ïðèìåíÿåòñÿ ñ öåëüþ îñëàáëåíèÿ âëèÿíèÿ íà
ðåçóëüòàò ñóììèðîâàíèÿ ñëó÷àéíûõ ïîìåõ
ñ áîëüøèìè àìïëèòóäàìè. Ïîñëå ýòîãî
âûáîðêè àìïëèòóä ñèãíàëà, çàðåãèñòðèðîâàííîãî ãåîôîíîì, ïåðåìíîæàþòñÿ ñ ðàññ÷èòàííûìè îäíîâðåìåííûìè âûáîðêàìè
ïîëó÷åííîé ñêàëÿðíîé òðàññû, è ðåçóëüòàò ñóììèðóåòñÿ ñ îäíîâðåìåííûìè âûáîðêàìè àìïëèòóä ãèäðîôîíà.
Îïðîáîâàíèå ðàçðàáîòàííîãî àëãîðèòìà ïðîâåäåíî íà ïîëåâûõ äàííûõ, çàðåãèñòðèðîâàííûõ â òðàíçèòíîé çîíå ð. Âÿò-
êà. Íà ðèñ. 6 ïðèâåäåíû ôðàãìåíòû âðåìåííûõ ðàçðåçîâ,
ïîëó÷åííûõ ñ èñïîëüçîâàíèåì îïèñàííîãî àëãîðèòìà ïðè
ïðè¸ìå êîëåáàíèé ãåîôîíàìè è ãèäðîôîíàìè. Èç ðèñ. 6
ñëåäóåò, ÷òî âîëíîâàÿ êàðòèíà íà âðåìåííîì ðàçðåçå,
ïîëó÷åííîì ïî ñóììàðíûì äàííûì, õàðàêòåðèçóåòñÿ
ñóùåñòâåííûì óìåíüøåíèåì ÷èñëà âûäåëÿþùèõñÿ íà
ðàçðåçå îñåé ñèíôàçíîñòè, ÷òî, ïî-âèäèìîìó, è îáúÿñíÿåòñÿ ïîäàâëåíèåì èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé çîíå
ïðè¸ìíèêà. Êàê âèäíî èç ðèñ. 6, à, êà÷åñòâî ðåãèñòðàöèè êîëåáàíèé ãåîôîíàìè áûëî íåâûñîêèì, ïîýòîìó
ýôôåêò ïîäàâëåíèÿ èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé çîíå
ïðè¸ìíèêà õîòÿ è î÷åâèäåí, íî äàë¸ê îò èäåàëüíîãî.
Íà ðèñ. 7 ïðèâåäåíû ôðàãìåíòû âðåìåííûõ ðàçðåçîâ,
ïîëó÷åííûõ â ðåçóëüòàòå àíàëîãè÷íûõ ïðåîáðàçîâàíèé,
íî ïî èñõîäíûì ìàòåðèàëàì ñ ëó÷øèì êà÷åñòâîì ðåãèñòðàöèè äàííûõ ãåîôîíàìè (ñì. ðèñ. 7, à) è ãèäðîôîíàìè (ñì. ðèñ. 7, á). Ðàéîí ðàáîò - òðàíçèòíàÿ çîíà Ñåâåðíîãî Êàñïèÿ. Ïðèâåä¸ííûå ðàçðåçû èëëþñòðèðóþò ýôôåêòèâíîñòü ïîäàâëåíèÿ èíòåðôåðåíöèè âîëí â áëèæíåé çîíå ïðè¸ìíèêà â ðåçóëüòàòå ñóììèðîâàíèÿ èñõîäíûõ äàííûõ (ñì. ðèñ. 7, â) ïî ðàçðàáîòàííîìó àëãîðèòìó.
 êîìïàíèè “ÑÈ Òåõíîëîäæè” â ñåðèéíî âûïóñêàåìîé ñèñòåìå XZone® Marsh Line áóäåò ïðåäóñìîòðåí
îïöèîíàëüíûé âàðèàíò ðåãèñòðàöèè ñóììàðíûõ (PZ)
äàííûõ, íàðÿäó ñ ðàçäåëüíîé ðåãèñòðàöèåé äàííûõ ãåîôîíàìè (Z) è ãèäðîôîíàìè (P).
 çàâåðøåíèå íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî, íåñìîòðÿ
íà êàæóùóþñÿ ïðîñòîòó âîïðîñà, àâòîðàì íå óäàëîñü
íàéòè íè îäíîé ðîññèéñêîé ïóáëèêàöèè íà ðàññìàòðèâàåìóþ òåìó.
À»“≈–¿“”–¿
1. Áîãàíèê Ã. Í., Ãóðâè÷ È. È., 2006, Ñåéñìîðàçâåäêà: Ó÷åáíèê
äëÿ âóçîâ: Òâåðü, ÀÈÑ.
2. Æãåíòè Ñ. À., 2005, Ñáîð ñåéñìè÷åñêèõ äàííûõ è òåëåìåòðèÿ ïåðåõîäíûõ çîí: Ïðèáîðû è ñèñòåìû ðàçâåäî÷íîé ãåîôèçèêè, 3.
3. Ìîðñêàÿ ñåéñìîðàçâåäêà: Ïîä ðåä. À. Í. Òåëåãèíà, 2004, Ì.,
Ãåîèíôîðììàðê.
4. Ñîëîâüÿíîâà È. Ï., Øàáóíèí Ñ. Í., 2004, Òåîðèÿ âîëíîâûõ ïðîöåññîâ: Àêóñòè÷åñêèå âîëíû. Ó÷åáíîå ïîñîáèå: Åêàòåðèíáóðã,
ÃÎÓ ÂÏÎ ÓÃÒÓ-ÓÏÈ.
5. Denis Mougenot, 2005, Òðàíçèòíàÿ çîíà: ïîñëåäíèé ðóáåæ ñåéñìîðàçâåäêè: Ïðèáîðû è ñèñòåìû ðàçâåäî÷íîé ãåîôèçèêè, 1.
6. Hoffe, B. H., Lines, L. R., and Cary, P. W., 2000, Applications of
OBC Recording: The Leading Edge, April 2000, Vol. 19, No. 4.
7. Mathias Johansson, 1999, The Hilbert transform: Vaxjo University.
üŒ–Œ“üŒ Œ¡ ¿¬“Œ–¿’
Ñåðãåé Àíàòîëüåâè÷ ÆÃÅÍÒÈ - ãëàâíûé ãåîôèçèê êîìïàíèè “ÑÈ Òåõíîëîäæè”.
Áîðèñ Âëàäèìèðîâè÷ ÇÀÏÎÐÎÆÅÖ - äèðåêòîð êîìïàíèè “ÑÈ Òåõíîëîäæè”.
Äìèòðèé Ïåòðîâè÷ ËÅÙÅÍÊÎ - ïðîãðàììèñò êîìïàíèè “ÑÈ Òåõíîëîäæè”.
51