DE1184098B

DE1184098B - Verfahren zur Verbesserung des Amplitudenverhaeltnisses von Nutzwellen zu Stoerwellen beim multiplen Schiessen in der angewandten Seismik

Info

Publication number: DE1184098B
Application number: DES81369A
Authority: DE
Inventors: Theodor Krey
Original assignee: Seismos GmbH
Current assignee: Seismos GmbH
Priority date: 1962-09-08
Filing date: 1962-09-08
Publication date: 1964-12-23
Also published as: US3285363A

Description

Verfahren zur Verbesserung des Amplitudenverhältnisses von Nutzwellen zu Störwellen beim multiplen Schießen in der angewandten Seismik In der angewandten Seismik ist es bekannt, mehrere Energiequellen zur Erzeugung seismischer Schwingungen für eine Registrierung in einer bestimmten Anordnung im Gelände zu verteilen und entweder gleichzeitig oder mit gewissen gegenseitigen Verzögerungen wirken zu lassen. Des weiteren ist es in neuerer Zeit üblich, jede dieser Energiequellen einzeln wirken zu lassen und die so erhaltenen einzelnen Registrierungen als reproduzierbare Registrierungen - z. B. auf Magnetband - später zu addieren, was üblicherweise als Stapeln bezeichnet wird. Zweck dieser Verfahren, die auch als multiples Schießen bezeichnet werden, ist es, das Verhältnis der Nutzamplitude zur Störamplitude zu verbessern.
Die günstigste Energiequellenverteilung im Gelände ist nun abhängig von dem Verhältnis der Wellenlängen der Nutzsignale zu den Wellenlängen der Störsignale.
Eine Faustregel besagt, daß die Länge der Energiequellenfigur in Profilrichtung nicht größer sein darf als etwa eine halbe Wellenlänge des Nutzsignals, in horizontaler Richtung gemessen, und daß sie möglichst mindestens so groß sein muß wie die Wellenlänge der Störwellen, ebenfalls in horizontaler Richtung gemessen. Nun bestehen die gesendeten Signale nicht aus einer einzigen Frequenz, sondern aus einem Frequenzgemisch. Für jede dieser Frequenzen gibt es aber eine zugehörige minimale Nutzwellenlänge, die man noch ungeschwächt aussenden will. Diese minimale Nutzwellenlänge ist naturgemäß bei den höheren Frequenzen kleiner als bei den niedrigen Frequenzen. Eine Energiequellenanordnung, die für eine niedrige Frequenz gerade die richtige Länge besitzt, wird daher für eine höhere Frequenz häufig zu lang sein.
Um trotzdem für niedere und hohe Frequenzen die günstigsten Energiequellenanordnungen benutzen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei der Energiequellenanordnung so zu verfahren, daß die Sendefrequenzspektren der äußeren Energiequellen nicht so viele hohe Frequenzen enthalten wie die mittleren Energiequellen. Der Gedankengang und die Merkmale der Erfindung werden an Hand der A b b. 1 bis 4 näher erläutert.
A b b. 1 gibt in schematischer Weise das an sich bekannte Prinzip des multiplen Schießens wieder.
Darin sind verschiedene Energiequellen 1 zur Schwingungserzeugung vorgesehen, die entweder gleichzeitig wirken oder deren Einzelwirkung später mit Hilfe reproduzierbarer Registrierungen addiert wird. Mehrere Geophone 2 sind zusammengeschaltet und durch die Kabel 3 an den Verstärker4 gelegt.
Der Ausgang des Verstärkers 4 wird mit dem Lichtschreiber 5 registriert, außerdem wird gewöhnlich auf dem Magnetband 6 eine reproduzierbare Registrierung vorgenommen. In A b b. 2 sind die ausgesendeten Wellenflächen 7 als Nutzwellen anzusehen, zu 7 gehören die parallel zur Erdoberfläche 9 gemessenen Wellenlängen 8; 10 sind Fronten von Wellen, die als störend angesehen werden müssen. Die zu ihnen gehörige, an der Erdoberfläche gemessene Wellenlänge wird durch 12 wiedergegeben.
Ersichtlich ist, so wie es sein soll, die Wellenlänge der Nutzwelle 8 mehr als doppelt so groß wie die Länge der Energiequellenanordnung, während die Wellenlänge 12 der Störwellen kleiner ist als die Länge der Energiequellenanordnung.
Abt. 3 gibt im Prinzip die gleiche Anordnung wieder wie A b b. 1; jetzt aber ist die Nutzwellenlänge 8, da eine höhere Frequenz vorliegt, nur noch halb so groß wie die Länge der Energiequellenanordnung. Infolgedessen würde für diese Nutzwellenlänge eine ganze oder teilweise Auslöschung des Signals eintreten. Aus diesem Grunde sind die Energiequellen unterteilt worden in eine mittlere Gruppe 11 und in zwei äußere Gruppen 21. Während die Energiequellen der mittleren Gruppe 11 dieselben sind wie in der Ab b. 1, sind die der äußeren Gruppen 21 so eingerichtet, daß sie nur Frequenzen aussenden, die kleiner sind als die Frequenz, die zu den in Ab b. 4 dargestellten Wellen gehört. Es wirkt also nur noch der innere Teil der Energiequellen 11. Für diesen inneren Teil sind wieder die Wellenlängen 8 der Nutzwellen größer als die doppelte Längenerstreckung der wirksamen Energiequellen, während die Wellenlänge der Störwellen immer noch kleiner ist als ein Bruchteil dieser wirksamen Quellenanordnungslängen.
Die vorstehenden Überlegungen sind natürlich nicht auf zwei diskrete Frequenzen beschränkt. Sie können auf eine Vielzahl von Frequenzen ausgedehnt werden, derart, daß jede Energiequelle ein Spektrum aussendet, welches abhängig ist vom Abstand der Energiequelle vom Mittelpunkt der Energiequellenanordnung. Dabei muß das Sendespektrum um so mehr die tiefen Frequenzen betonen, je größer der erwähnte Abstand ist.
Die Verwirklichung der verschiedenen Sendespektren kann in verschiedener Weise erfolgen. Wenn in üblicher Weise die Energiequellen aus Sprengungen bestehen, so kann man in der Weise vorgehen, daß man bei den äußeren Schußlöchern größere Sprengstoffmengen verwendet als bei den inneren Schußlöchern, denn es ist eine Erfahrungstatsache, daß das ausgesendete Spektrum um so tieferfrequent wird, je größer die geballte Ladung ist. Natürlich muß man die dadurch bei den äußeren Schußlöchern anfallende größere Gesamtenergie kompensieren. Das geschieht am einfachsten dadurch, daß man die Zahl der inneren, schwächer geladenen Schußlöcher entsprechend erhöht.
Eine andere Erfahrungstatsache ist, daß das ausgesendete Spektrum im allgemeinen um so höherfrequent wird, je größer die Tiefe der Ladung ist.
Man kann daher auch die gemäß der Erfindung gewünschten unterschiedlichen Sendespektren dadurch erzeugen, daß man bei gleichen Ladungen die äußeren Schußlöcher flacher bohrt als die mittleren.
Natürlich kann man auch das vorstehend geschilderte Verfahren der unterschiedlichen Ladungen mit dem Verfahren der unterschiedlichen Tiefen sinngemäß verbinden.
Eine andere Energiequelle besteht in neuer Zeit in der Benutzung von Fallgewichten. Bei dieser Methode kann man die Wirkung gemäß der Erfindung dadurch hervorrufen, daß man unterschiedliche Fallhöhen oder unterschiedliche Gewichte oder beides benutzt.
In jüngster Zeit werden als Energiequellen auch Vibratoren benutzt, die ein längeres Signal wechselnder Frequenz aussenden. Hier läßt sich das Sendespektrum am besten beeinflussen. Besonders üblich ist es, das Signal langsam von niederen Frequenzen auf höhere zu steigern und bei Erreichung einer bestimmten Frequenz abbrechen zu lassen.
Gemäß der Erfindung wird man in diesem Falle den Moment des Signalabbruchs bei den äußeren Energiequellen passend vorverlegen, so daß die gegen Ende auftretenden höheren Frequenzen nicht mehr ausgesendet werden. Da es üblich ist, bei diesem Verfahren die einzelnen Sendesignale, die zu einer Energiequellenanordnung gehören, nacheinander auszusenden und die zugehörigen Aufnahmen später zu addieren (stapeln), so benutzt man rnit Vorliebe stets das gleiche Sendesignal. An dieser Addierbarkeit der verschiedenen Signale ändert sich offenbar nichts, wenn, wie vorgeschlagen, bei den entfernteren Energiequellen ein mehr oder weniger großer Teil am Ende des Signals weggelassen wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verbesserung des Amplitudenverhältnisses von Nutzwellen zu Störwellen in der angewandten Seismik durch Benutzung einer Vielzahl von Energiequellen für eine Registrierung, wobei die Länge der Energiequellenanordnung in Profilrichtung nicht mehr als etwa eine halbe Wellenlänge der Nutzwelle, in horizontaler Richtung gemessen, und mindestens die doppelte Wellenlänge der Störwelle, ebenfalls in horizontaler Richtung gemessen, betragen soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenzspektren der einzelnen Energiequellen durch an sich bekannte Mittel so beeinflußt werden, daß die wirksame Länge der Energiequellenanordnung den einzelnen Frequenzen angepaßt wird, aus denen sich die ausgesendeten Wellen zusammensetzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenzspektren um so niederfrequenter gehalten werden, je größer der Abstand der Energiequellen vom Mittelpunkt der Energiequellen anordnung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Sprengladungen als Energiequellen zur Erzeugung niederfrequenterer Sendefrequenzspektren um so größere Sprengladungen verwendet werden, je größer der Abstand der Energiequellen vom Quellenmittelpunkt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Sprengladungen als Energiequellen zur Erzeugung niederfrequenterer Sendefrequenzspektren die Sprengladungen um so flacher unter die Erdoberfläche gebracht werden, je größer der Abstand der Energiequellen vom Quellenmittelpunkt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale der Ansprüche 3 und 4.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Fallgewichten als Energiequellen die Fallhöhe oder die Masse des Fallgewichtes oder beide entsprechend dem Abstand der Energiequelle vom Quellenmittelpunkt sinngemäß variiert werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Vibratoren als Energiequellen deren Sendespektren entsprechend dem Abstand der Energiequelle vom Quellenmittelpunkt verändert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequellen stets die gleichen Sendesignale verwendet werden, die von niedrigen zu höheren Frequenzen übergehen, wobei jedoch ein mehr oder weniger großer höherfrequenter Teil des Sendesignals weggelassen wird, und zwar um so mehr, je größer die Entfernung der Energiequellen vom Quellenmittelpunkt ist.