Description:

"Техническая статья First Break том 26, Март 2008 Расширение границ применения вибратора: расширение низко-высоко-частотного диапазона. Pushing the vibrator envelope: extending low and high frequency limits Zhouhong Wei* Краткое содержание На низких частотах энергия, производимая сейсмическим вибратором, ограничивается механическими и гидравлическими причинами. Включают ход реактивной массы, подачу гидронасоса, время отклика насоса, ход сервоклапана, размер аккумулятора, мощность двигателя, пиковая сила отрыва плиты от грунта, гармоническое искажение и качество изоляции шасси автомобиля. Разработана модель для оценки влияния этих параметров на границы фундаментальной силы вибратора на низких частотах. Модельные данные показывают, что ход реактивной массы и пиковая сила отрыва плиты от грунта ключевые параметры для установки целевой фундаментальной силы. Ключевые факторы ограничивающие производительность вибратора на высоких частотах - узкая полоса частот системы сервоклапана, изгиб и вес базовой плиты, условия контакта базовой плиты с грунтом. Разработан контроллер высоких частот для расширения полосы частот вибратора до 250 Гц. Введение Расширение полосы испускаемого сигнала вибросейсмических источников в сторону низких частот увеличивает вертикальное разрешение сейсмических данных. Низкие частоты важны для инверсии сейсмической рассвети и их регистрация может улучшить точность скоростных разрезов на поверхности существенно (Bell, 1986). Высокие частоты наиболее важны для улучшения пространственной и временной разрешающей способности при малоглубинных сейсмических или ВСП съемках. Успешное выделение коллектора зависит от достижения обеих этих характеристик. Вибраторы наиболее широко используемый источник при наземных сейсмических исследованиях. Возможность управлять полосой частот и выходной энергией вибратора в выбранном диапазоне дает крупное преимущество над другими источниками. Однако механические и гидравлические компоненты ограничивают амплитуду силы вибратора на частотах от 5-80 Гц. Характеристики вибратора на низких частотах ограничиваются физическими ограничениями, такими как ход реактивной массы и пиковая сила отрыва плиты от грунта. На высоких частотах характеристики ограничиваются полосой частот сервоклапана и жесткостью базовой плиты вибратора. Большая часть свипов вибратора имеет начальную частоту 5 Гц или выше с переходной зоной 0.5 с. При работе подобным способом, вибратор работает на максимальном приводе краткий период времени на низких частотах и избегает механических и гидравлических ограничений (Mougenot, 2005). Bagaini (2006) разработал метод свиппования с использованием максимального смещения для оптимального использования современных вибраторов на низких частотах. Jeffryes and Martin (2003) разработали аппарат и метод для получения сложного свипа, который усиливает низкочастотное содержимое. Крупный современный вибратор снабжен гидравлическим блоком питания, способным развивать гидравлическую мощность более 200 кВ. На низких частотах только малая доля этой энергии излучается в землю; эффективность на твердых поверхностях еще меньше. Рисунок 1 показывает общую излучаемую мощность для вибратора P-волн, работающего на иле. Вклад P-волн составляет менее 5% на низких и средних частотах (Baeten and Ziolkowski, 1990). Для генерирования сверхнизкочастотной энергии требуется существенное время воздействия. ION Geophysical Corporation, 12300 Parc Crest Drive, Stafford, TX 77477, USA. E-mail: John.Wei@iongeo.com. (c) 2008 EAGE Рисунок 1 Оцененная общая излучаемая мощность для вибратора на поверхности илистого грунта (модельная жесткость почвы: 6.0e7 Н м, вязкость: 5.0e5 Н-с м). Рисунок 2 Оценки взвешенной суммы толкающего усилия по сравнению с измерениями и модельными данными. Интересующая полоса частот 2-10 Гц. Основная цель - получение рекомендаций для генерирования экономически рентабельной низкочастотной энергии свипа хорошего качества в соответствии с ограничениями регистрирующей аппаратуры. Разработан и встроен новый высокочастотный контроллер для ослабления высокочастотного резонанса, вызываемого системой сервоклапана. При вибрировании с большим усилием достигнута полоса частот 250 Гц. Оценка низкочастотной модели Моделирование вибратора осуществлялось на основе модели 362HD компании I O AHV-IV, характеристики которой приведены в Таблице 1. Система подачи гидравлической энергии, динамические характеристики и пропускная способность сервоклапана, реактивная масса и система контакта опорной плите - поверхности земли моделировались с учетом электронного контроллера VibPro. Система подачи гидравлической энергии включает гидравлический насос, шланги, соединительные трубки, фильтры и аккумуляторы. Модель сервоклапана базируется на клапане Moog 760, основной ступени Atlas 240H и контуре обратной связи гидравлического сервопривода. Реактивная масса и система интерфейса опорной плите - поверхности земли используют передаточную функцию высокого порядка, основанную на полевых измерениях для описания связи между частотной характеристикой ускорения реактивной массы и базовой плиты. Передаточная функция включает резонанс грунта и резонанс изгиба базовой плиты с полосой частот до 200 Гц. Для оценки модели применялся линейный свип с возрастанием частоты 121 Гц длительностью 10 с. Уровень выходной силы устанавливался на 186,818 Н. Рисунок 2 сравнивает графики взвешенных сумм толкающего усилия в трех временных рамках. Результаты низкочастотной модели Использовались свип сигналы с одной частотой. Каждый свип на одной частоте длился 5 с для достижения механических и гидравлических пределов. Требуемая целевая сила равна 186,816 Н (42,000 фунт). Модель вибратора запускалась с двумя различными значениями веса реактивной массы: тяжелой массы 5003 кг и стандартной массы 3683 кг. Для тяжелой массы ниже граничной частоты 4 Гц, ограничивающим фактором является соотношение реактивной массы и массы базовой плиты. Для стандартной массы ниже граничной частоты 5 Гц, ограничивающим фактором является ход реактивной массы. Таблица 1 AHV-IV Модель 362HD, спецификации вибратора." Ключевые слова: сила отрыв, свипа, показанный, масса, частотный диапазон, пиковый, грунт, гидронасос, толкать, выходной энергия, вибратор, взвесить сумма, целевая фундаментальный сила, система сервоклапан, частота, март, выполненный, ограничиваться, пиковый усилие, фундаментальный, аккумулятор, вибратор работающий, реактивный, базовый, регулировка, параметр, уровень, достижение, ключевая фактор, показатель, гравийный дорожка, ключевой, использование, плита, фактор, цель, рисунок, максимум, образ, спектр, частотный, рисунок показанный, резонансный пик, предел, изгиб базовый, оценка, клапан ступень, резонанс, мочь, система, расширение, пиковый сила, контакт, диапазон, сейсмический вибратор, вес, смещение клапан, гармонический искажение, подача гидронасос, клапан, модельный, земля, достигаться, амплитуда, характеристика вибратор, связь, полоса, толкающий усилие, сервоклапан, увеличение, свыше, изгиб, стандартный масса, разработанный, частотный характеристика, гидравлический, линейный свип, усилие, усиление, свип, высокочастотный резонанс, фундаментальный сила, хороший соответствие, модель, ступень, поле, ускорение, ход, сейсмический, ограничивать, высокочастотный контроллер, мощность, управление, усилие грунт, контроллер, сила, подача, пик, граница, высокочастотный, низкий частота, смещение, значение, выход, фаза, стандартный контроллер, поверхность, вибратор частота, ключевой фактор, современный, величина, граничный частота, базовый плита, максимальный, пик пик, реактивный масса, основной ступень, сравнение, выходной, влияние, мера, стандартный, статья, полоса частота, смещение реактивный, низкочастотный, график, характеристика, масса пик, исследование, сумма, большая масса, ограничивающий фактор, технический, гораздо, время, гц, энергия, генерирование, существенный, частота свипа, технический статья, искажение, механический, взвесить, резонансный, ход реактивный, фазовый, работа, отрыв, полевой измерение, резонансный частота, окно, высокий частота, обратный, обратный связь, граничный, ограничение, взвешенный сумма, плита грунт, длительность