Seismisessä tutkimuksessa emme vain tallenna signaaleja-, vaan yritämme ymmärtää, miten maapallo liikkuu. 3-komponenttista geofonia (3C geophone) kuvataan usein työkaluksi, joka tallentaa tärinää kolmeen suuntaan. Se on totta, mutta se ei täysin selitä, minkä kanssa kentällä todella työskentelemme.
Käsittelemme aina samaa fyysistä todellisuutta: maan liikettä. Kuvaammepa sitä siirtymäksi, nopeudeksi tai kiihtyvyydeksi tai mittaammeko yhtä tai kolmea suuntaa, taustalla oleva värähtely ei muutu. Se, mikä muuttuu, on se, miten havainnoimme ja tulkitsemme sitä.
Mitkä 3-komponenttiset geofonimitat seismisessä tutkimuksessa
Kun käytämme kolmikomponenttista geofonia, kuvaamme maan liikettä kolmella akselilla-tyypillisesti pystysuoralla, linjalla ja poikkiviivalla. Tämä antaa meille mahdollisuuden tarkkailla seismisten aaltojen koko vektorikäyttäytymistä yksittäisen projektion sijaan.
Käytännössä tämä on tärkeää, kun aaltokentät ovat monimutkaisia. Heijastukset, pinta-aallot, muunnetut aallot ja kohina ovat kaikki päällekkäisiä. Yksittäinen-komponenttitunnistin voi näyttää vain osan kuvasta. Kolmen komponentin avulla voimme alkaa erottaa aaltotyyppejä ja ymmärtää niiden etenemissuunnan.
Mutta jopa kolmen komponentin kanssa mittaamme edelleen samaa mekaanista tärinää. Ero on siinä, kuinka suuren osan tästä liikkeestä pystymme rekonstruoimaan.
Nopeus vs kiihtyvyys 3-komponenttisissa geofoneissa: mikä muuttuu ja mikä ei
Monissa nykypäivän projekteissa, erityisesti korkean{0}}tiheyden mittauksissa, näemme enemmän MEMS-pohjaisia 3-komponenttisia geofoneja, jotka tallentavat kiihtyvyyttä nopeuden sijaan.
On helppo olettaa, että kiihtyvyystiedot ovat "parempia", koska ne osoittavat usein korkeampia hallitsevia taajuuksia ja laajempia spektrejä. Olemme kaikki nähneet tämän tulosten käsittelyssä.
Mutta kun katsomme syvemmälle, tilanne on hienovaraisempi.
Samalle maavärähtelylle:
- Nopeus, kiihtyvyys ja siirtymä ovat vain erilaisia matemaattisia esityksiä
- Niiden aaltomuodot, amplitudit ja spektrit näyttävät erilaisilta
- Niiden hallitsevat taajuudet voivat muuttua
Tämä ei tarkoita, että maanalaiset tiedot olisivat muuttuneet. Se tarkoittaa, että edustus on muuttunut.
Esimerkiksi kiihtyvyysdata luonnollisesti parantaa korkeampia taajuuksia, kun taas nopeus korostaa matalampia taajuuksia. Tästä syystä kiihdytys{1}}pohjaisilla järjestelmillä näyttää usein olevan "korkeamman taajuuden etu". Todellisuudessa tämä on matemaattinen vaikutus, ei fyysinen lisäys pinnanalaisessa resoluutiossa.
Taajuusalue ja signaalin voimakkuus: mitä kentällä todella on väliä
Maan seismisessä tutkimuksessa merkityksellinen signaalialue ei ole rajoittamaton.
Mitä voimme realistisesti työskennellä, ovat:
- Taajuusalue noin 1 Hz - 200 Hz
- Signaalin voimakkuutta rajoittavat sekä mekaaninen kohina että järjestelmämelu
Tällä alueella sekä nopeus- että kiihtyvyysmittaukset voivat edustaa samaa maaliikettä tehokkaasti-edellyttäen, että signaalin-/-kohinasuhde on riittävä.
Meitä ei rajoita pelkästään geofonin tyyppi, vaan:
- Ympäristön mekaaninen melu
- Kytkentäolosuhteet
- Instrumentin melun lattia
- Hankinta- ja käsittelymenetelmät
Näemme usein, että mekaaninen kohina hallitsee elektronista melua, etenkin kenttäolosuhteissa. Tämä tarkoittaa, että anturin tyypin parantaminen ei automaattisesti paranna tiedon laatua.
Miksi 3-komponenttisia geofoneja käytetään nykyaikaisissa seismisissä tutkimuksissa?
Emme käytä 3-komponenttisia geofoneja siksi, että ne muuttavat fysiikkaa, vaan koska ne antavat meille enemmän tapoja tulkita sitä.
Ne ovat erityisen arvokkaita, kun:
- Meidän on analysoitava aallon suunta ja polarisaatio
- Muunnetut aallot (PS-aallot) ovat tärkeitä
- Pinta-aallot on erotettava tai tukahdutettava
- Monimutkaiset lähellä{0}}pintaolosuhteet vääristävät aaltokenttiä
Näissä tapauksissa kolmen komponentin avulla voimme soveltaa edistyneempiä prosessointitekniikoita ja poimia enemmän hyödyllistä tietoa samasta maaliikkeestä.
Miksi geofonien vertailut voivat olla harhaanjohtavia?
Todellisissa projekteissa vertaamme usein geofoneja spektrin, energian tai signaalin{0}}/-kohinasuhteen avulla. Se näyttää yksinkertaiselta, mutta tulokset voivat olla harhaanjohtavia.
Kiihtyvyystiedot näyttävät yleensä voimakkaamman{0}}korkeataajuisen sisällön, mutta tämä johtuu sen laskentatavasta, ei todellisemmista korkeataajuisista{1}}signaaleista maan alla.
Sama koskee energiaa ja signaali-{0}}kohinasuhdetta{1}}. Muutokset herkkyydessä, suodatuksessa tai data-alueella voivat kaikki vaikuttaa tulokseen. Se, mikä näyttää paremmalta datalta, on usein vain erilainen tapa esittää samaa maaliikettä.
Kun laitamme kaiken samalle toimialueelle, monet näistä eroista tulevat paljon pienemmiksi kuin ne aluksi näyttävät.
Oikean 3-komponenttisen geofonin valitseminen projektiisi
Kun valitsemme 3-komponenttisen geofonin, emme keskity yhteen parametriin. Tärkeää on, kuinka koko järjestelmä toimii todellisissa olosuhteissa.
Katsomme:
- Kohinaominaisuudet käyttökelpoisella taajuuskaistalla
- Anturin vakaus ja johdonmukaisuus
- Kytkentäkäyttäytyminen maahan
- Yhteensopivuus hankinta- ja käsittelytyönkulkujen kanssa
Hyvin-tehokas nopeuteen- perustuva järjestelmä voi tuottaa tuloksia, jotka vastaavat kiihtyvyyteen- perustuvaa järjestelmää, kun oikeat korjaukset ja muunnokset on tehty.
Ero ei ole vain anturin tyyppi, vaan koko hankinta- ja käsittelystrategia.
Työskentely 3-komponenttisten geofonien kanssa antaa meille täydellisemmän kuvan maan liikkeestä, mutta se ei muuta seismisten aaltojen fysiikkaa.
Nopeus tai kiihtyvyys, yksi-komponentti tai kolme-komponenttia-nämä ovat eri tapoja tarkkailla samaa tärinää.
Jos pidämme tämän mielessä, on helpompi välttää näennäisten etujen liiallista-tulkintaa ja keskittyä siihen, mikä todella parantaa seismisen tiedon laatua: signaalin voimakkuuteen, kohinanhallintaan ja asianmukaiseen käsittelyyn.
Viitteet
[1] Wei, Jidong.Seismiset geofonit öljyn etsintään. Qingdao: China Ocean University Press, 2016.
[2] Sercel Company.428XL tekninen käsikirja (versio 4.0). Ranska, 2010.
[3] Li, Qingzhong. "Joitakin virheellisiä käsitteitä korkean-resoluution seismisessä tutkimuksessa ja vastaavissa vastatoimissa."Öljyn geofysiikan etsintä, vol. 32, no. 6, 1997, ss. 751–783.
[4] Crisi, PA ja TJ Perrin. "Kuinka paljon tuulta riittää?"SEG Technical Program Expanded Abstracts, vol. 22, 2003, ss. 70–73.
[5] Wei, Jidong. "Geophone Deconvolution for Low-Frequency Compensation in Seismic Data."Öljyn geofysiikan etsintä, vol. 51, no. 2, 2016, ss. 224–231.
