3차원 지진 탐사가 가능한 유닛

Abstract 3차원 탐색을 설계할 때 주의해야 할 두 가지 주요 문제가 있습니다. 첫째, 신호를 올바르게 처리하기 위해 적절한 관측 시스템을 선택해야 합니다. 즉, 해상도와 진폭 충실도입니다. 관찰 시스템 무작위로 발생하는 다양한 유형의 소음은 어떤 방식으로든 감쇠되어야 합니다. 아래에 설명된 설계 프로세스는 이 두 가지 목표(최적의 방법으로 지진 신호를 기록하고 소음을 최대한 감쇠)를 달성하는 방법을 보여줍니다. 이 방법은 지하 지층이 아무리 복잡하더라도 모든 지역의 3D 탐사에 적용할 수 있습니다. .

전통적인 3D 설계 방법(Cordsen et al., 2000)에는 본질적으로 잘못된 것이 없지만 아래의 설계는 더 합리적이고 대상을 더 정확하게 설명할 수 있으며 3D 획득을 더 "똑똑하게" 달성할 수 있습니다. "달성하려는 목적.

방법

적합한 관찰 시스템을 설계하는 단계는 다음과 같습니다.

1. 유정 통나무의 합성 기록에서 얻을 수 있는 주요 대상층의 두께를 해석하는 데 필요한 최대 주파수(Fmax)를 정의합니다.

2. 표면에서 대상 레이어 간격까지의 평균 비탄성 감쇠 계수 Q(품질 인자)를 추정합니다. 적절한 Q 인자는 제로 오프셋에서 VSP의 하향 파동 스펙트럼 비율로부터 얻어집니다.

3. 추정된 Q 값으로부터 유효 주파수 대 시간 또는 깊이의 플롯을 만들 수 있습니다. 이 플롯은 표면 근처 진폭과 비교하여 발산 손실, 전파 및 반사 손실, 비탄성 감쇠 계수에 의해 결정됩니다. 주파수 신호가 110dB 이하로 떨어지면 5비트 이하를 사용하여 녹음되었기 때문에 손실된 것으로 간주되며 디컨볼루션 작업은 이 부적절한 값을 강력하게 파괴합니다(24비트 녹음 시스템의 동적 범위는 138dB에 불과하고 5비트 이하 =30dB). 참고: 계측기 프리앰프 게인(0-60dB)은 110dB로 "증가"됩니다. 이는 작업 영역(얕은 대상에서 깊은 대상까지)에서 관심 있는 대상 레이어 신호를 기록하는 데 유용합니다. 이를 통해 모든 중요한 대상 레이어(반사) )의 신호가 기록됩니다.

4． 석유 물리학 정보(음향 임피던스 대 다공성 플롯)는 기본 대상 레이어에서 확인하고자 하는 가장 작은 변화인 감지 기준을 설정하는 데 사용됩니다. 예를 들어 다공성이 5% 변경되면 지진 추적 음향 임피던스가 8% 변경될 수 있습니다. 지진 소음 수준이 이 값보다 높으면 이 변화를 관찰할 수 없으므로 대상에 대해 원하는 신호 대 소음 비율을 설정할 수 있습니다.

5． 위의 3번 항목에서 언급한 것처럼 전체 감쇠 과정을 연구하면 대상 계층에서 볼 수 있는 최대 주파수를 추정할 수 있습니다. 이 주파수는 Fmax(위의 1)보다 낮을 수 있으며, 이 경우 지구 자체가 대상 레이어에서 더 높은 주파수를 얻는 것을 방지하기 때문에 새로운(낮은) Fmax를 받아들일 수밖에 없습니다.

이제 필요한 에너지원을 계산할 수 있습니다. 해양 환경에서는 계산이 매우 간단합니다. 주변 소음 수준은 일반적으로 알려져 있으며(소음의 몇 마이크로바) 소스의 에너지는 유사한 단위(bar/meter)로 측정할 수 있습니다. 따라서 감지 기준이 알려지면 주변 주변 소음 수준 이상으로 신호를 높이는 데 필요한 에너지를 계산할 수 있습니다. 육지에서의 상황은 그리 간단하지 않습니다. 일반적으로 현장 실험은 소스 에너지를 결정하는 데 필요한 방법입니다. 즉, 적절한 에너지는 대상 층의 가장 높은 주파수를 제공할 수 있습니다.

6. 원시 싱글샷 데이터에서 예상되는 신호 대 잡음비를 추정합니다. 이 신호 대 잡음비는 일부 일반적인 테스트 건에서 직접 얻을 수 있거나 스태킹(또는 오프셋 스태킹) 신호 대 잡음비를 스태킹된 테스트 건의 적용 시간 수의 제곱근으로 나누어 얻을 수 있습니다. 프로필.

이유:

커버리지 수 = (최종 스택 오프셋의 신호 대 잡음 비율/원본 데이터의 신호 대 잡음 비율) 2

그래서 원본 데이터의 신호 대 잡음비는 잡음비 = 오프셋 신호 대 잡음비/커버리지 수 0.5입니다.

기존 중첩을 사용하는 장점은 처리 중에 신호 대 잡음비의 개선이 심각하게 고려된다는 것입니다. 따라서 원하는 신호 대 잡음비를 달성하는 데 필요한 적용 범위 수에 대한 후속 계산이 더 안정적입니다.

해당 영역에 대해 아무것도 모르는 경우 경험상 스택 신호 대 잡음 비율이 4가 되어야 합니다. 이 수준 아래의 최종 스택 오프셋은 일반적으로 인터프리터가 어려움을 겪게 됨을 의미합니다. 잠재적인 대상 레이어를 결정합니다. 이보다 높은 금액은 추가 소득으로 간주됩니다.

7． 예상 S/N(위 4에서 언급)과 원본 데이터의 추정 신호 대 잡음비(위 6에서 언급한 기존 데이터의 적용 범위 수 기준)를 통해 필요한 설계 수를 결정할 수 있습니다. 보장.

8. 다음으로 빈의 크기를 계산해야 합니다.

Fmax(필요한 최대 주파수)를 사용하면 수평 및 수직 해상도를 추정할 수 있습니다(Vermeer, 2002).

Rx=(Vrms×0.715)／(2×Fmax×sin(θmax)×cos(i))

최상의 경우(최대 유효 오프셋 조리개, 게다가 제로 오프셋 건 체크 정렬) 분해능은 대략 최대 주파수의 1/4 파장과 같습니다.

이 해상도는 또한 최대 경사각(90°), 최대 경사각(θmax), 속도(Vrms), 최대 주파수(비앨리어싱)에서 최대 주파수를 올바르게 기록하는 데 필요한 빈 크기와 동일합니다(Famx ) 및 빈 크기(Δx)는 다음과 같은 관계를 갖습니다.

Δx=Vrms/(4×Fmax×sin(θmax)) (1)

따라서 가장 적합한 빈 크기는 일반적으로 90°입니다. 경사각과 Vrms/(4×Fmax) 또는 최대 주파수의 1/4 파장이 구해집니다.

실제로는 각 각도의 최대 빈도를 추정하는 것이 실제로 비현실적이기 때문에(자주 사용되는 빈 크기가 상대적으로 큼) 일반적으로 완화됩니다. 예를 들어 속도가 3000m/s이고 Fmax가 60Hz인 경우 계산된 적절한 빈 크기는 12.5m이며 이는 오늘날 대부분의 육상 탐사에 사용되는 빈 크기보다 훨씬 작습니다. 보다 일반적인 계산은 복각이 30° 이하인 구조물의 경우 Fmax=60Hz의 최대 주파수를 얻을 것으로 예상하여 면적 요소 크기를 25m로 완화할 수 있다는 것입니다.

경사각(θmax)은 30°로 고정되어 있으며, 이 관계는 식(1)을 기반으로 하며 다양한 주파수와 속도에 적용되는 표면 요소 크기(레이어 라인)와 관련이 있습니다. 또는 시간이 증가함에 따라 Fmax는 30°의 경사각에서 깊이에 따라 깊어진다는 결론을 내릴 수 있으며, 이는 다양한 빈 크기를 선택하는 데 사용할 수 있습니다.

고주파는 표면의 소스에서 대상 레이어에 도달한 다음 표면 지리폰의 주파수 구성 요소로 돌아갈 수 있어야 합니다.

Fmax가 너무 높으면 선택한 빈 크기가 너무 작아서 사용할 수 없는 기록 주파수에 많은 비용이 낭비됩니다.

반대로 Fmax가 너무 낮으면 빈 크기가 너무 커져 지상에서 수신된 고주파가 앨리어싱되어 최종 마이그레이션에 기여하지 않게 됩니다. 실제로 두 번째 시나리오는 세계 대부분의 장소에서 사용되는 표준 운영 절차입니다. 즉, 대부분의 탐색이 과소 샘플링됩니다.

따라서 일반적으로 작은 셀 크기를 사용하여 딥 구조의 주파수를 높일 수 있지만 특정 제한이 있습니다. 즉, 지구에 의해 흡수되고 감쇠되는 고주파가 레벨보다 낮을 수 없습니다. 우리는 녹음할 수 있어요.

9． 최소 및 최대 오프셋 결정(Xmin 및 Xmax) 이는 처리 중에 사용되는 절단 기능이나 속도에서 파생된 자동 스트레치 절단 계산에서 계산되는 경우가 많습니다. 경험상 동적 스트레치 컷오프 계수의 20~25%를 사용하는 것이 좋습니다. 긴 오프셋을 성공적으로 적용할 수 있으면 스트레치 계수는 최대 30%까지 높아질 수 있습니다. 최소 오프셋은 관심 있는 가장 얕은 대상 레이어에 의해 결정되는 반면, 최대 오프셋은 탐색할 가장 깊은 대상과 관련됩니다. 이 두 값(Xmin 및 너비)입니다.

10. 오프셋 조리개

각 샷은 지면을 관통하는 동시에 위쪽으로 반사되어 표면에 기록되는 파동장을 생성합니다. 각 패스는 발사 지점에서 지하 반사 지점, 수신 지점까지의 거리에 관계없이 지하 반사 인터페이스의 각 지점에서 자체 반사를 기록하기에 충분한 시간 동안 기록되어야 합니다. 또한 탐색 영역 자체는 해당 영역의 모든 중요한 반사가 기록 영역(오프셋 조리개)에 포함되도록 공간에서 충분히 커야 합니다. 복잡한 영역의 경우 이 단계에서는 3차원 모델을 구축해야 할 수 있습니다.

3D 모델은 레이 트레이싱을 통해 합성 3D 데이터 볼륨을 생성할 수 있습니다. 레이 트레이싱을 통해 얻은 이 복잡한 데이터 볼륨은 정확한 시간과 진폭을 갖습니다. 이를 통해 연구자는 처리, 특히 PSDM(사전 스택 깊이 마이그레이션)에 대한 지형의 영향을 관찰할 수 있습니다. 이를 통해 관심 있는 레이어의 조명을 결정할 수 있습니다. 복잡한 지하 지역에서 이러한 광선 추적은 지정된 획득 및 관측 시스템을 위한 "시각화" 또는 기타 형태의 탐사 대상을 설정할 수 있습니다.

오프셋 조리개(모든 중요한 경사 구조의 가장자리 정보를 완전히 기록하는 데 필요한 증가된 탐색 영역과 동일)는 일반적으로 대상 레이어의 3D "블록" 모델에서 계산됩니다. 여기에 색상으로 구분된 대상 레이어 표시(여기서 색상은 오프셋 조리개 값임)를 통해 제안된 측량의 각 가장자리에 추가해야 하는 양을 확인할 수 있으므로 샷의 전체 영역과 리시버 포인트를 획득할 수 있습니다.

11. 이제 다양한 대체 관측 시스템이 제안될 수 있습니다. 빈 크기(위 8에서 언급), 적용 시간(위 7에서 언급), Xmax(9에서 언급)와 같은 주요 매개변수는 변경하면 안 됩니다. 물론, 샷과 리시버 지점(SI 및 RI) 사이의 거리는 필요한 빈 크기의 두 배입니다. 따라서 유일한 변수는 샷 라인 거리와 검출기 라인 거리(SLI 및 RLI)입니다. 그러나 Xmin2=SLI2+RLI2가 됩니다(총 라인과 검출기 라인의 레이아웃이 직교한다고 가정). 대부분의 경우 이러한 "대체" 관측 시스템을 구축해야 합니다. 즉, 모두 원하는 빈 크기와 적용 범위 수를 충족할 수 있으며 Xmin 및 Xmax의 요구 사항을 충족하는 것은 그리 어렵지 않습니다.

우리가 흔히 변경하는 것은 라인 간격(SLI 및 RLI)인데, 이는 라인을 촬영하는 데 비용이 더 드는지 검사하는 데 비용이 더 드는지에 따라 달라집니다.

따라서 헬리콥터가 지원하는 산악지형에서는 일반적으로 탄점은 지리폰점보다 비싸므로 탄점 수를 최소화하기 위해 탄선 거리(SLI)를 최대한 크게 만듭니다. OBC 탐사에서는 사격지점(공기총)보다 수신지점이 더 비싸기 때문에 지리폰 거리를 최대한 크게 만든다.

모든 직교 관측 시스템에서 샷-지상 대칭에서 너무 많이 벗어나는 것은 현명하지 않습니다. 비대칭이 증가하면 오프셋 응답의 웨이블릿 펄스가 변경되므로 두 직교 방향에서 바람직하지 않은 해상도 차이가 발생합니다.

많은 설문조사에서 다양한 샷과 지리폰 간격을 사용합니다. 이 접근 방식을 사용하면 슛 라인과 리시버 라인 방향에서 해상도가 달라집니다. 이로 인해 다양한 방향에서 실제 3D 구조의 이미징이 고르지 않게 됩니다. 보간법으로는 이 문제가 해결되지 않습니다. 야생에서 기록되지 않은 것(양방향의 작은 공간 파장)은 처리 기술을 사용하여 복구할 수 없습니다.

12. 각 후보 관측 시스템은 선형 잡음, 주변 배경의 무작위 잡음, 배수 등 다양한 유형의 잡음에 대한 응답을 테스트할 수도 있습니다. 이러한 대체 관측 시스템은 장애물을 피하기 위해 총과 수신기 라인이 약간 움직이기 때문에 테스트해야 합니다. 소음 감쇠에 있어 최고의 성능을 발휘하는 시스템이 "승리"하는 유일한 관측 시스템이 될 것입니다. 물론 모든 후보 관측 시스템은 최적의 빈 크기, 필요한 커버리지 수 등을 선택했습니다. "승자"는 또한 최고의 이미징 특성을 가지고 있습니다.

13. 이제 "승리한" 관측 시스템의 투자와 비용을 평가하는 것이 가능해졌습니다. 예상 결과(예산 초과 또는 미만)를 기반으로 약간의 변경이 이루어질 수 있습니다. 큰 변화가 필요한 경우 가장 먼저 고려해야 할 것은 Fmax를 희생하는 것입니다. 그러면 우리가 기대하는 높은 빈도가 줄어들고 더 저렴한 탐색을 달성하기 위해 더 큰 저장소를 선택하게 됩니다. 희생될 수 있는 또 다른 것은 원하는 신호 대 잡음비(S/N)입니다. 즉, 적용 범위 수가 줄어듭니다.

14. 일반적으로 설계가 완료된 후에는 이러한 질문에 대한 답이 없으며 현장 테스트를 통해 이러한 문제를 궁극적으로 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 폭발원의 비용은 발파공의 깊이에 따라 달라집니다. 현장에서 체계적인 테스트를 수행해야만 최적의 발파공 깊이와 폭발물의 양에 대한 질문에 완전히 답할 수 있습니다.

따라서 정식 탐사 및 건설 전 현장 테스트는 일반적으로 다음 질문에 답하는 데 사용됩니다.

지진원 매개변수(발파공 깊이 및 전하량, 제어 가능한 지진원 매개변수 - - 소스 강도, 스캐닝 주파수, 조합 매개변수 등).

수신 매개변수(지오폰 매립 여부, 지리폰 유형 등)

결합 매개변수 - 표면파를 억제하려면 샷 지점과 지리폰 지점을 모두 고려해야 합니다.

녹음 게인은 대상 레이어 주파수의 샘플링을 최적화할 수 있습니다.