Seismisk datainsamling
Seismisk datainsamling är det första av de tre distinkta stegen av seismisk utforskning, de andra två är seismisk databehandling och seismisk tolkning. Seismisk insamling kräver användning av en seismisk källa på specificerade platser för en seismisk undersökning, och energin som färdas inom underytan när seismiska vågor som genereras av källan registreras på specificerade platser på ytan av vad som kallas mottagare ( geofoner eller hydrofoner ) ).
Innan seismiska data kan inhämtas måste en seismisk undersökning planeras, en process som vanligtvis kallas undersökningsdesignen . Denna process innefattar planering av de olika mätparametrarna som används, t.ex. källtyp , mottagartyp, källavstånd, mottagaravstånd, antal källskott, antal mottagare i en mottagargrupp (dvs. grupp av mottagare), antal mottagarkanaler i en mottagarens spridning, samplingsfrekvens , registreringslängd (den angivna tiden under vilken mottagaren aktivt registrerar den seismiska signalen) etc. Med den designade undersökningen kan seismiska data registreras i form av seismiska spår , även kända som seismogram , som direkt representerar " svaret av det elastiska vågfältet på hastighet och densitet kontrasterar över gränssnitten mellan lager av berg eller sediment när energi färdas från en källa genom underytan till en mottagar- eller mottagaruppsättning. "
Undersökningsparametrar
Källtyper för markförvärv
För markförvärv kan olika typer av källor användas beroende på förvärvsinställningarna.
Explosiva källor som dynamit är de föredragna seismiska källorna i ojämn terräng, i områden med hög topografisk variation eller i miljökänsliga områden t.ex. kärr , jordbruksmarker, bergsområden etc. Sådana typer av källor måste begravas (kopplas) ner i marken i för att maximera mängden seismisk energi som överförs till underytan samt för att minimera säkerhetsrisker under dess detonation. En fördel med explosiva källor är att den seismiska signalen (känd som den seismiska vågen ) är minimifas , dvs. det mesta av vågens energi fokuseras vid dess början och därför har vågen under seismisk bearbetning en invers som är stabil och kausal och kan därför användas i försök att ta bort ( dekonvolvera ) den ursprungliga waveleten. En betydande nackdel med att använda explosiva källor är att källan/seismiska vågen inte är exakt känd och reproducerbar och därför kan den vertikala staplingen av seismogram eller spår från dessa individuella skott leda till suboptimala resultat (dvs. signal- brusförhållandet är inte så högt som önskat). [ Citat behövs ] Dessutom kan den seismiska vågen inte avlägsnas exakt för att ge spikar eller impulser (det ideala målet är dirac delta-funktionen) som motsvarar reflektioner på seismogram. En faktor som bidrar till den varierande karaktären hos de seismiska vågorna som motsvarar explosiva källor är det faktum att vid varje explosion på de föreskrivna platserna förändras underytans fysiska egenskaper nära källan; detta resulterar följaktligen i förändringar i den seismiska vågen när den passerar dessa områden. [ citat behövs ]
Vibrationskällor (även kända som Vibroseis) är de vanligaste seismiska källorna inom olje- och gasindustrin. En aspekt som skiljer denna typ av källa från sprängämnen eller andra källor är att den erbjuder direkt kontroll över den seismiska signalen som sänds in i underytan, dvs energi kan överföras till underytan över ett känt frekvensområde under en specificerad tidsperiod. Vibrationskällor är vanligtvis värd för lastbilar som är monterade med tunga plattor som upprepade gånger träffar marken för att överföra seismisk energi till underytan. Figuren till höger visar en sådan Vibroseis, känd som Nomad 90 . Vibrationskällor används ofta där stora områden behöver utforskas och där förvärvsregionen inte har tätbefolkade eller tätt vegeterade områden; mycket varierande topografi hämmar också användningen av vibrationskällor. Dessutom är våta områden också suboptimala för användning av vibrationskällor eftersom dessa truckar är extremt tunga och därför tenderar att skada egendom i våt terräng.
Viktfallskällor , såsom hammarkällan, är enklare seismiska källor som vanligtvis används för seismiska refraktionsundersökningar nära ytan. Denna typ av källa involverar ofta bara en viktkälla (t.ex. hammare) och en platta (vid sidan av en trigger för att initiera inspelning på mottagare) och är därför logistiskt genomförbar på de flesta platser. Dess användning huvudsakligen i undersökningar nära ytan är förknippad med de mindre amplituder som genereras och därmed mindre penetrationsdjup jämfört med vibrations- och explosiva källor. Som i fallet med explosiva källor, använder viktminskningskällor också en okänd källa wavelet som erbjuder svårigheter med optimal vertikal stapling och deconvolution . [ citat behövs ]
Källtyper för marin anskaffning
Air-gun är den vanligaste seismiska källan för marin seismisk insamling sedan 1970-talet. Luftpistolen är en kammare som är fylld med högt trycksatt, komprimerad luft som snabbt släpps ut i vattnet för att generera en akustisk puls (signal). De faktorer som bidrar till dess vanliga användning inkluderar det faktum att de genererade pulserna är förutsägbara, kontrollerbara och därmed repeterbara. Dessutom använder den luft för att generera källan som är lättillgänglig och kostnadsfri. Slutligen har den också en relativt mindre miljöpåverkan för det marina livet jämfört med andra marina seismiska källor; en aspekt som avskräcker användningen av vibrationskällor för marin insamling. Luftpistoler används vanligtvis i grupper eller arrayer (dvs. flera luftkanoner med olika volymer) för att maximera signal -brusförhållandet och för att minimera uppkomsten av bubbelpulser eller svängningar på spåren. [ citat behövs ]
Mottagare typ
Hydrofon
En hydrofon är en seismisk mottagare som vanligtvis används vid marin seismisk insamling, och den är känslig för tryckförändringar orsakade av akustiska pulser i dess omgivande miljö. Typiska hydrofoner använder piezoelektriska omvandlare som, när de utsätts för tryckförändringar, producerar en elektrisk potential som är direkt indikation på tryckförändringar. Som är fallet med luftpistoler, används hydrofoner ofta också i grupper eller arrayer som består av flera hydrofoner kopplade tillsammans för att säkerställa maximalt signal-brusförhållande . [ citat behövs ]
Geofon
En geofon är en seismisk mottagare som ofta väljs vid markförvärv för att övervaka partikelhastigheten i en viss orientering. En geofon kan antingen vara en enkomponents geofon som är designad för att spela in p-vågor (kompressionsvågor), eller så kan den vara en flerkomponents geofon som är designad för att spela in p-vågor och s-vågor (skjuvvågor). Geofoner kräver tillräckligt stark koppling med marken för att registrera den verkliga markrörelsen som initieras av den seismiska signalen. Detta är av stor betydelse för högre frekvenskomponenter i de seismiska signalerna, vilka kan ändras väsentligt med avseende på deras fas och amplitud på grund av dålig koppling. I bilden till höger visas en geofon; den koniska spiken på geofonen grävs ner i marken för koppling. Som är fallet med hydrofoner, är geofoner ofta arrangerade i arrayer också för att maximera signal -brusförhållandet samt för att minimera påverkan av ytvågor på inspelad data.
Samplingsintervall och Nyquist-kriterium
Den seismiska signalen som måste registreras av mottagarna är i sig kontinuerlig och måste därför diskretiseras . Hastigheten med vilken denna kontinuerliga signal diskretiseras kallas samplingsintervallet eller samplingshastigheten ( se Sampling (signalbehandling) för mer information). Enligt Nyquist-kriteriet bör frekvensen med vilken den seismiska signalen behöver samplas vara minst lika med eller större än två gånger signalens maximala frekvenskomponent, dvs. f sample ≥ 2f max,signal . Utmaningen som återstår är att den högsta frekvenskomponenten vanligtvis inte är känd vid inhämtningen för att kalkylmässigt kunna bestämma samplingsfrekvensen. Därför måste uppskattningar göras av de högsta möjliga frekvenserna som finns i signalen; vanligtvis föredras samplingsfrekvenser som är högre än dessa uppskattningar för att säkerställa att temporal aliasing inte inträffar.
Rekordlängd
Trots termen längd hänvisar postlängden till tidslängden (typiskt listad i millisekunder) under vilken mottagarna är aktiva, registrerar och lagrar det seismiska svaret från underytan. Denna inspelningstid bör vanligtvis starta något innan källan initieras för att säkerställa att de direkta vågorna tas emot som de första ankomsterna på mottagarna med nästan offset. Dessutom bör rekordlängden vara tillräckligt lång för att säkerställa att de senaste förväntade ankomsterna registreras. Vanligtvis, för djupare prospekteringsundersökningar, justeras rekordlängden i storleksordningen flera sekunder (6 sekunder är vanligt). 15 till 20 sekunder är vanligt för djupa jordskorpor. Eftersom de inspelade spåren alltid kan klippas för senare ankomster under databehandling, är postlängden normalt att föredra längre än nödvändigt snarare än kortare.