Pri seizmičnem raziskovanju ne snemamo samo signalov-, ampak poskušamo razumeti, kako se zemlja premika. 3-komponentni geofon (3C geofon) je pogosto opisan kot orodje, ki beleži vibracije v treh smereh. To je res, vendar ne pojasni v celoti, s čim dejansko delamo na terenu.
To, s čimer imamo opravka, je vedno ista fizična realnost: gibanje tal. Ne glede na to, ali jo opišemo kot premik, hitrost ali pospešek ali pa merimo eno ali tri smeri, osnovna vibracija se ne spremeni. Spreminja se to, kako to opazujemo in razlagamo.
Kaj meri 3-komponentni geofon pri potresnem raziskovanju
Ko postavimo 3-komponentni geofon, zajemamo gibanje tal vzdolž treh ose-običajno navpične, črtne in prečne. To nam omogoča opazovanje celotnega vektorskega obnašanja seizmičnih valov namesto ene projekcije.
V praksi postane to pomembno, ko so valovna polja kompleksna. Odboji, površinski valovi, pretvorjeni valovi in šum se prekrivajo. En-komponentni senzor lahko prikaže le del te slike. S tremi komponentami lahko začnemo ločevati vrste valov in razumeti njihovo smer širjenja.
Toda tudi pri treh komponentah še vedno merimo enake mehanske vibracije. Razlika je v tem, koliko tega gibanja lahko rekonstruiramo.
Hitrost v primerjavi s pospeškom v 3-komponentnih geofonih: Kaj se spremeni in kaj ne
V mnogih današnjih projektih, še posebej pri raziskavah z visoko-gostoto, vidimo več 3-komponentnih geofonov-na podlagi MEMS, ki beležijo pospešek namesto hitrosti.
Preprosto je domnevati, da so podatki o pospešku "boljši", ker pogosto kažejo višje dominantne frekvence in širše spektre. Vsi smo to videli pri obdelavi rezultatov.
Ko pa pogledamo globlje, je situacija bolj subtilna.
Za enake vibracije tal:
- Hitrost, pospešek in premik so samo različne matematične predstavitve
- Njihove valovne oblike, amplitude in spektri bodo videti drugače
- Njihove dominantne frekvence se lahko premaknejo
To ne pomeni, da so se informacije o podzemlju spremenile. To pomeni, da se je zastopstvo spremenilo.
Podatki o pospešku na primer naravno povečajo višje frekvence, medtem ko hitrost poudari nižje frekvence. Zato se zdi, da imajo sistemi,-ki temeljijo na pospeševanju, pogosto »prednost višje frekvence«. V resnici je to matematični učinek in ne fizično povečanje podzemne ločljivosti.
Frekvenčno območje in moč signala: kaj je dejansko pomembno na terenu
Pri kopenskem seizmičnem raziskovanju smiselni obseg signala ni neomejen.
Kar lahko realno delamo, je:
- Frekvenčni razpon približno med 1 Hz in 200 Hz
- Moč signala omejujeta mehanski in sistemski šum
V tem območju lahko tako meritve hitrosti kot pospeška učinkovito predstavljajo isto gibanje tal-če je razmerje-in-šumom zadostno.
Kar nas omejuje, ni samo vrsta geofona, ampak:
- Okoljski mehanski hrup
- Pogoji spajanja
- Niz hrupa instrumenta
- Metode pridobivanja in obdelave
Pogosto vidimo, da mehanski šum prevladuje nad elektronskim, zlasti v terenskih razmerah. To pomeni, da samo izboljšanje vrste senzorja ne izboljša samodejno kakovosti podatkov.
Zakaj se v sodobnih seizmičnih raziskavah uporabljajo 3-komponentni geofoni
Ne uporabljamo 3-komponentnih geofonov, ker spreminjajo fiziko, ampak zato, ker nam dajejo več načinov za interpretacijo.
Še posebej so dragoceni, kadar:
- Analizirati moramo smer valov in polarizacijo
- Pomembni so pretvorjeni valovi (PS valovi).
- Površinske valove je treba ločiti ali zatreti
- Zapleteni-površinski pogoji popačijo valovna polja
V teh primerih nam tri komponente omogočajo uporabo naprednejših tehnik obdelave in pridobivanje več uporabnih informacij iz istega gibanja tal.
Zakaj so primerjave geofonov lahko zavajajoče
V resničnih projektih pogosto primerjamo geofone z uporabo spektrov, energije ali razmerij-signal-šum. Videti je preprosto, vendar so rezultati lahko zavajajoči.
Podatki o pospešku običajno kažejo močnej-visokofrekvenčno vsebino, vendar je to posledica načina izračuna in ne bolj resničnih visokofrekvenčnih-signalov pod zemljo.
Enako velja za energijo in razmerje-signal/-šum. Spremembe v občutljivosti, filtriranju ali podatkovni domeni lahko vplivajo na rezultat. Kar je videti kot boljši podatki, je pogosto le drugačen način predstavitve istega gibanja tal.
Ko vse postavimo v isto domeno, mnoge od teh razlik postanejo veliko manjše, kot se zdijo na prvi pogled.
Izbira pravega 3-komponentnega geofona za vaš projekt
Ko izberemo 3-komponentni geofon, se ne osredotočamo na en sam parameter. Pomembno je, kako se celoten sistem obnese v realnih pogojih.
Ogledamo si:
- Značilnosti hrupa v uporabnem frekvenčnem pasu
- Stabilnost in doslednost senzorja
- Obnašanje v povezavi s tlemi
- Združljivost z delovnimi tokovi pridobivanja in obdelave
Dobro-sistem, ki temelji na hitrosti,-lahko zagotovi rezultate, enakovredne sistemu,-ki temelji na pospeševanju, ko so uporabljeni ustrezni popravki in transformacije.
Tisto, kar naredi razliko, ni samo vrsta senzorja, ampak celotna strategija zajemanja in obdelave.
Delo s 3-komponentnimi geofoni nam daje popolnejši pogled na gibanje tal, vendar ne spremeni fizike seizmičnih valov.
Hitrost ali pospešek, eno-komponenta ali tri-komponenta-to so različni načini opazovanja iste vibracije.
Če imamo to v mislih, se lažje izognemo pretiranemu-razlaganju navideznih prednosti in se osredotočimo na tisto, kar resnično izboljša kakovost seizmičnih podatkov: moč signala, nadzor hrupa in pravilno obdelavo.
Reference
[1] Wei, Jidong.Seizmični geofoni za raziskovanje nafte. Qingdao: China Ocean University Press, 2016.
[2] Podjetje Sercel.Tehnični priročnik 428XL (različica 4.0). Francija, 2010.
[3] Li, Qingzhong. "Nekateri zmotni koncepti pri visoko-seizmičnem raziskovanju in ustrezni protiukrepi."Geofizično iskanje nafte, vol. 32, št. 6, 1997, str. 751–783.
[4] Crisi, PA in TJ Perrin. "Koliko vetra je dovolj?"Razširjeni povzetki tehničnega programa SEG, vol. 22, 2003, str. 70–73.
[5] Wei, Jidong. "Dekonvolucija geofona za kompenzacijo nizke-frekvenčnosti v seizmičnih podatkih."Geofizično iskanje nafte, vol. 51, št. 2, 2016, str. 224–231.
