Description:

"февраль 2007 Определение сигнатуры взаимодействующих расстановок морских сейсмических источников в дальней зоне при измерениях в ближней зоне - результаты Дельфтского эксперимента с пневмопушкой. The determination of the far-field signature of an interacting array of marine seismic sources from near-field measurements results from the Delft Air Gun Experiment Anton Ziolkowski* (Антон Циолковский)" Данные дельфского эксперимента с пневмопушкой говорят об успехе нового метода определения сигнатуры расстановки морского сейсмического источника в дальней зоне по наблюдениям в ближнем поле. Метод требует измерения поля волн расстановки в ближней зоне с помощью гидрофонов с известной относительной чувствительностью и известной конфигурацией по отношению к одиночным элементам источника в расстановке. Пусть имеется n таких элементов источника, для определения поля требуется по крайней мере n гидрофонов в ближней зоне. Результаты работ в Северном море с одним профилем возбуждения с расстановкой пневмопушек разной мощности, рассчитанной на подавление импульсов от пульсирующих пузырей, говорят о том, что деконволюция с использованием формы импульса источника для импульса, рассчитанного по этим измерениям в ближней зоне является по меньшей мере также эффективной как деконволюция с использованием формы импульса источника для сигнатуры, полученной в дальней зоне. Один и тот же профиль был получен снова с использованием пневмопушек с рассинхронизацией на 100 мс; данные с гидрофонов в ближней зоне позволяют провести детерминистическую деконволюцию с использованием формы импульса источника, и получить разрез очень похожий на разрез, полученный с помощью группы морских источников разной мощности, рассчитанной на подавление импульсов от пульсирующих пузырей. Без этой деконволюции с использованием сигнатуры данных без настройки источников, полученный разрез неприемлем. Мощность метода заключается в способности определять все поле волн для каждого возбуждения. Таким образом, изменения от источника к источнику и направленность источников может учитываться при обработке. Эта способность не была использована в представленных здесь результатах. Введение: измерения в дальней зоне Расстановка морских сейсмических источников длиной D является направленной при длинах волн X, которые невелики по сравнению с D. Для X < D расстановка имеет ближнюю зону в пределах диапазона менее D2/X, и дальнюю зону вне этого диапазона (смотрите, например, Stoffa & Ziolkowski 1983). В некотором направлении форма сигнала меняется с расстоянием в ближней зоне. Дальняя зона определяется как область, где форма сигнала не меняется с расстоянием. Более точно, в дальней зоне как амплитудный, так и фазовый спектр сигнатуры с запаздыванием (после вычитания времени пробега) остаются одинаковыми в заданном направлении. Сигнатура естественно меняется с направлением в дальней зоне в зависимости от частоты (смотрите Fricke et al. 1985). При сейсмических частотах в диапазоне 10-100 Гц длины волн в воде достигают 150-15 м при скорости 1500 м/с. Обычная подрасстановка пневмопушек имеет длину 20 м и имеет направленность при 100 Гц и незначительную направленность при 10 Гц. Дальняя зона одной подрасстановки источников длиной 20 м находится на расстоянии 35 м для полосы частот до 100 Гц, и на 70 м для полосы частот до 200 Гц. Типичная расстановка пневмопушек состоит из нескольких подрасстановок (смотрите Рис. 3). Общий эффект группирования конечно гораздо более направленный чем эффект группирования одной подрасстановки. Типичные измерения в дальней зоне будут выполняться как показано на Рис. 1, при этом гидрофоны в дальней зоне находятся порядка 100 м под расстановкой источников и установлены в воде практически стационарно. Измеренный вертикально под расстановкой сигнал будет таким как показано на верхней трассе рис. 2. Этот сигнал имеет длину около 200 мс и не содержит помех-отражений от дна, поскольку глубина воды под гидрофоном в дальней зоне достаточна. Каждые 75 м глубины воды под гидрофоном дают задержку эхо на 100 мс, поскольку звук должен пройти через слой воды дважды. Для измерений нисходящего сигнала 200 мс необходимо иметь по крайней мере глубину воды 150 м под гидрофоном в дальней зоне. Таким образом, для проведения этих измерений требуется глубина воды не меньше 250 м (измерения на рис. 2 были выполнены в воде при глубинах более 400 м). Большая часть морских сейсморазведочных работ выполняется на малоглубинном континентальном шельфе при глубинах менее 100 м. Добыча нефти из коллекторов в более глубоких водах является не столь близкой задачей. Отсюда следует, что измерения сигнатуры источника в дальней зоне нельзя выполнять при сейсмических работах из-за того, что глубины волн слишком малы. Они должны выполняться путем отдельного эксперимента на глубоких водах вдали от изучаемого района. Сигнатура источника должна меняться с расстоянием при небольших длинах волн по сравнению с размерами источника. Также вероятно, что поле группы источников в вертикальном направлении в дальней зоне отлично от измеренного поля в дальней зоне, поскольку пушки двигаются по вертикали при нормальной скорости буксирования в 5 узлов. Такой метод был впервые предложен Ziolkowski et al. (1981). *Delft University of Technology, PO Box 5028, 2600 GA Delft, The Netherlands. (c) 2007 EAGE Рисунок 1 Измерения сигнатуры подрасстановки пневмопушки в дальней зоне. Для измерения полного нисходящего сигнала расстановки вступление эхо от дна должно быть взято с задержкой на глубину воды под гидрофоном в дальней зоне. Также показаны гидрофоны в ближней зоне, важные для метода взаимодействия. Взаимодействие Акустическая волна, генерируемая расстановкой морских сейсмических источников, является не просто суперпозицией акустических волн, которые бы испускались отдельными элементами источника расстановки, действующими независимо. На каждый источник влияют источники, расположенные поблизости. Таким образом, источники взаимодействуют между собой, и их взаимодействие зависит от размеров источников и их геометрии. Это известно уже несколько лет. До того как был применен метод, названный изобретением интерференции (Ziolkowski et al. 1981, 1982, 1984), единственным методом определения сигнатуры группы в дальней зоне был метод измерений в дальней зоне. Изобретение позволило определять все поле волн (не только сигнатуру в дальней зоне в одном направлении) по данным измерений в ближней зоне, выполняемых в процессе производственных работ. Звуковая волна, генерируемая одной пневмопушкой, вызывается свободными осцилляциями пузырька, испускаемого пушкой. В расстановке пушек каждая пушка дает отдельный пульсирующий пузырь, который порождает свою волну давления. Таким образом, каждый пузырь осциллирует в воде, в которой внешнее давление флуктуирует из-за волн давления от других пузырей. Разница давлений поперек каждого пузырька в расстановке не одинакова как оно было бы при осцилляции пузырька без внешних воздействий. Поэтому на осцилляцию каждого пузырька влияют другие пузырьки и волна звука, генерируемая этими осцилляциями, также модифицируется. Между тем, каждый пузырек дает звуковую волну и поскольку каждый пузырек мал по сравнению с длиной этой звуковой волны, пузырек имеет сферическую симметрию. Если имеется n источников (например, пневмопушек) в расстановке, распространяется n сферических волн, центром каждой из них является осциллирующий пузырек. Каждый из этих пузырьков имеет собственную сигнатуру, известную как сигнатура воображаемого источника (Ziolkowski el al. 1982; Parkes et al. 1984). В каждой точке поля звуковая волна может быть описана суперпозицией n сигнатур воображаемого источника, у которых имеется задержка времени пробега и коэффициент сферического расхождения для каждой сигнатуры воображаемого источника. Если известны сигнатуры воображаемых источников, в любой точке поля может быть рассчитана звуковая волна путем их суперпозиции. В частности, можно определить сигнатуру расстановки в дальней зоне. Таким образом, ключом к определению поля волн является определение сигнатур n воображаемых источников. Один гидрофон где-либо в поле волн будет измерять звуковую волну, которую можно описать как суперпозицию этих n сигнатур воображаемых источников. Если мы имеем n гидрофонов, в разных точках, каждый из них измеряет" Ключевые слова: должный, измерение, воображаемый источник, показанный, вертикальный направление, обработка, временной, профиль, мс, расстояние, размер источник, видеть, метод, суперпозиция, приемлемый, ближний зона, деконволюция, февраль, длина, линейный масштаб, иметься, эксперимент, дельфтский, описанный, signature, набор измерение, похожий, использовать, использование, форма, формировать фильтр, глубокий вод, основа сигнатура, eage, рисунок, образ, спектр, сигнатура показанный, желаемый, parkes, использованный, давление, основа измерение, рассчитать измерение, western geophysical, подрасстановка, geophysical, расстановка пушка, эксперимент пневмопушка, geophysics, дельфтский эксперимент, решить, мощность рассчитанный, измерение дальний, минимально-фазовый, изобретение, вариация, получить, выходной сигнал, крайний мера, введенный, пневмопушка, способность, сигнатура, волна, импульс, дальний зона, показать, зона, вертикальный, haugland, сигнал, stoffa, благодарный, разрез, пузырёк, воображать, результат, сделать, поле, расстановка, желаемый выходной, сейсмический, возбуждение, осцилляция, полученный, исключение, измерение ближний, направленность источник, свернутый, вертикальный сигнатура, известный, спектр сигнатура, гидрофон ближний, направленный, fricke, ziolkowski, рассинхронизированный, задержка, морской, малый, деконволюция использование, направление, источник, оператор деконволюция, воображать источник, рассчитанный, форма импульс, способ, расстановка источник, тест, сравнение, определение сигнатура, выходной, основа, гидрофон, полоса частота, взаимодействие, показывать, отображенный, путь, фильтр, тест профиль, сигнатура дальний, временной область, поле волна, зона рассчитать, вода, обработанный, набор, амплитудный, сверток, пушка, глубина, рассчитать, определение, говорить, patent, гц, группа, пузырек, seismic, отличаться, дальний, ближний, выполнять, расчет сигнатура, hatton, трасса, использование сигнатура, merlin geophysical, измерить, использование форма, северный море, дать, формировать, сигнатура воображать, деконволюция основа, глубина вода