U seizmičkom istraživanju ne bilježimo samo signale-već pokušavamo razumjeti kako se Zemlja kreće. 3-komponentni geofon (3C geofon) često se opisuje kao alat koji bilježi vibracije u tri smjera. To je istina, ali ne objašnjava u potpunosti s čime zapravo radimo na terenu.
Ono s čime imamo posla uvijek je ista fizička stvarnost: kretanje tla. Bez obzira opisujemo li to kao pomak, brzinu ili ubrzanje, ili mjerimo li jedan smjer ili tri, temeljna vibracija se ne mijenja. Ono što se mijenja je način na koji to promatramo i tumačimo.
Što 3-komponentni geofon mjeri u seizmičkom istraživanju
Kada postavimo 3-komponentni geofon, hvatamo kretanje tla duž tri osi-obično okomite, unutarnje i poprečne. To nam omogućuje da promatramo potpuno vektorsko ponašanje seizmičkih valova, a ne jednu projekciju.
U praksi, ovo postaje važno kada su valna polja složena. Refleksije, površinski valovi, pretvoreni valovi i šum se preklapaju. Jedno-komponentni senzor može prikazati samo dio te slike. S tri komponente možemo početi odvajati vrste valova i razumjeti njihov smjer širenja.
Ali čak i s tri komponente, još uvijek mjerimo istu mehaničku vibraciju. Razlika leži u tome koliko tog gibanja možemo rekonstruirati.
Brzina u odnosu na ubrzanje u 3-komponentnim geofonima: Što se mijenja, a što ne
U mnogim današnjim projektima, posebno u istraživanjima visoke-gustoće, vidimo više trokomponentnih geofona-temeljenih na MEMS-u, koji bilježe ubrzanje umjesto brzine.
Lako je pretpostaviti da su podaci o ubrzanju "bolji" jer često pokazuju više dominantne frekvencije i šire spektre. Svi smo to vidjeli u obradi rezultata.
Ali kad pogledamo dublje, situacija je suptilnija.
Za istu vibraciju tla:
- Brzina, ubrzanje i pomak samo su različiti matematički prikazi
- Njihovi valni oblici, amplitude i spektri izgledat će drugačije
- Njihove dominantne frekvencije mogu se pomaknuti
To ne znači da su se informacije o podzemlju promijenile. To znači da se reprezentacija promijenila.
Na primjer, podaci o ubrzanju prirodno pojačavaju više frekvencije, dok brzina naglašava niže frekvencije. Zbog toga se često čini da sustavi-temeljeni na ubrzanju imaju "prednost veće frekvencije". U stvarnosti, ovo je matematički učinak, a ne fizičko povećanje rezolucije ispod površine.
Frekvencijski raspon i snaga signala: Što je zapravo važno na terenu
U seizmičkom istraživanju kopna smisleni raspon signala nije neograničen.
Ono s čime realno možemo raditi je:
- Frekvencijski raspon otprilike između 1 Hz i 200 Hz
- Jačina signala ograničena mehaničkim šumom i šumom sustava
U ovom rasponu i mjerenja brzine i ubrzanja mogu učinkovito predstavljati isto kretanje tla-pod uvjetom da je omjer-na-šumu dovoljan.
Ono što nas ograničava nije samo vrsta geofona, već:
- Mehanička buka iz okoliša
- Uvjeti spajanja
- Niska razina buke instrumenata
- Metode prikupljanja i obrade
Često vidimo da mehanička buka dominira nad elektroničkom, posebno u terenskim uvjetima. To znači da samo poboljšanje tipa senzora ne poboljšava automatski kvalitetu podataka.
Zašto se trokomponentni geofoni koriste u modernim seizmičkim istraživanjima
Koristimo 3-komponentne geofone ne zato što mijenjaju fiziku, već zato što nam daju više načina za tumačenje.
Posebno su vrijedni kada:
- Moramo analizirati smjer valova i polarizaciju
- Važni su pretvoreni valovi (PS valovi).
- Površinske valove treba odvojiti ili potisnuti
- Složeni-površinski uvjeti iskrivljuju valna polja
U tim slučajevima, posjedovanje triju komponenti omogućuje nam primjenu naprednijih tehnika obrade i izdvajanje korisnijih informacija iz istog kretanja tla.
Zašto usporedbe geofona mogu dovesti u zabludu
U stvarnim projektima često uspoređujemo geofone pomoću spektra, energije ili omjera-signala prema-šumu. Izgleda jednostavno, ali rezultati mogu zavarati.
Podaci o ubrzanju obično pokazuju jači sadržaj visoke-frekventnosti, ali to je zbog načina na koji se izračunava, a ne zbog stvarnijih signala visoke-frekventnosti ispod zemlje.
Isto se odnosi na energiju i omjer-signala i -šuma. Promjene u osjetljivosti, filtriranju ili domeni podataka mogu utjecati na rezultat. Ono što izgleda kao bolji podaci često je samo drugačiji način predstavljanja istog kretanja tla.
Kad sve stavimo u istu domenu, mnoge od tih razlika postaju mnogo manje nego što se na prvi pogled čine.
Odabir pravog 3-komponentnog geofona za vaš projekt
Kada odaberemo 3-komponentni geofon, ne fokusiramo se na jedan parametar. Ono što je bitno je kako cijeli sustav funkcionira u stvarnim uvjetima.
Gledamo:
- Karakteristike buke u upotrebljivom frekvencijskom pojasu
- Stabilnost i postojanost senzora
- Ponašanje spoja s tlom
- Kompatibilnost s tijekovima rada akvizicije i obrade
Sustav-temeljen na-brzini s dobrim performansama može dati rezultate ekvivalentne sustavu-temeljenom na ubrzanju nakon što se primijene odgovarajuće korekcije i transformacije.
Ono što čini razliku nije samo vrsta senzora, već cjelokupna strategija prikupljanja i obrade.
Rad s 3 komponentnim geofonima daje nam potpuniji pogled na kretanje tla, ali ne mijenja fiziku seizmičkih valova.
Brzina ili ubrzanje, jedna-komponenta ili tri-komponenta-to su različiti načini promatranja iste vibracije.
Ako to imamo na umu, postaje lakše izbjeći pretjerano-tumačenje prividnih prednosti i usredotočiti se na ono što stvarno poboljšava kvalitetu seizmičkih podataka: snagu signala, kontrolu buke i pravilnu obradu.
Reference
[1] Wei, Jidong.Seizmički geofoni za istraživanje nafte. Qingdao: Tiskara Sveučilišta Oceanologije Kine, 2016.
[2] Tvrtka Sercel.428XL tehnički priručnik (verzija 4.0). Francuska, 2010.
[3] Li, Qingzhong. "Neki pogrešni koncepti u seizmičkom istraživanju visoke-rezolucije i odgovarajuće protumjere."Geofizičko istraživanje nafte, vol. 32, br. 6, 1997, str. 751–783.
[4] Crisi, PA, i TJ Perrin. "Koliko je vjetra dovoljno?"Prošireni sažeci SEG tehničkog programa, vol. 22, 2003, str. 70–73.
[5] Wei, Jidong. "Dekonvolucija geofona za kompenzaciju-niske frekvencije u seizmičkim podacima."Geofizičko istraživanje nafte, tom. 51, br. 2, 2016., str. 224–231.
