A szeizmikus kutatás során nem csak jeleket rögzítünk,{0}}megpróbáljuk megérteni, hogyan mozog a Föld. A 3 komponensű geofont (3C geofon) gyakran olyan eszközként írják le, amely három irányban rögzíti a rezgéseket. Ez igaz, de nem magyarázza meg teljesen, hogy valójában mivel is dolgozunk a területen.
Amivel foglalkozunk, az mindig ugyanaz a fizikai valóság: a talajmozgás. Akár elmozdulásnak, sebességnek vagy gyorsulásnak írjuk le, akár egy vagy három irányt mérünk, a mögöttes rezgés nem változik. Az változik, ahogyan megfigyeljük és értelmezzük.
Milyen 3 komponensű geofonmérték a szeizmikus kutatásban
Amikor egy 3 komponensből álló geofont telepítünk, három tengely mentén rögzítjük a talajmozgást, -jellemzően függőleges, inline és keresztvonal. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a szeizmikus hullámok teljes vektoros viselkedését figyeljük meg egyetlen vetület helyett.
A gyakorlatban ez akkor válik fontossá, ha a hullámterek összetettek. A tükröződések, a felszíni hullámok, az átalakított hullámok és a zaj mind átfedik egymást. Egy-komponensű érzékelő csak a kép egy részét tudja megjeleníteni. Három komponenssel elkezdhetjük a hullámtípusok szétválasztását és terjedési irányuk megértését.
De még három komponens esetén is ugyanazt a mechanikai rezgést mérjük. A különbség abban rejlik, hogy ebből a mozgásból mennyit tudunk rekonstruálni.
Sebesség és gyorsulás 3 komponensű geofonokban: mi változik és mi nem
Manapság sok projektben, különösen a nagy{0}}sűrűségű felméréseknél, több MEMS-alapú 3 komponensű geofont látunk, amelyek sebesség helyett gyorsulást rögzítenek.
Könnyen feltételezhető, hogy a gyorsulási adatok "jobbak", mert gyakran magasabb domináns frekvenciákat és szélesebb spektrumokat mutatnak. Ezt mindannyian láttuk az eredmények feldolgozásakor.
De ha mélyebben nézünk, a helyzet finomabb.
Ugyanazon talajrezgés esetén:
- A sebesség, a gyorsulás és az elmozdulás csak különböző matematikai ábrázolások
- Hullámformájuk, amplitúdójuk és spektrumaik eltérőek lesznek
- Domináns frekvenciáik eltolódhatnak
Ez nem jelenti azt, hogy a felszín alatti információk megváltoztak. Ez azt jelenti, hogy az ábrázolás megváltozott.
Például a gyorsulási adatok természetesen növelik a magasabb frekvenciákat, míg a sebesség az alacsonyabb frekvenciákat hangsúlyozza. Ez az oka annak, hogy a gyorsításon{1}} alapuló rendszerek gyakran „nagyobb frekvenciaelőnnyel” rendelkeznek. A valóságban ez egy matematikai hatás, nem pedig a felszín alatti felbontás fizikai növekedése.
Frekvencia tartomány és jelerősség: ami valójában számít a területen
A szárazföldi szeizmikus kutatásban az értelmes jeltartomány nem korlátlan.
Amivel reálisan tudunk dolgozni:
- A frekvenciatartomány nagyjából 1 Hz és 200 Hz között van
- A jel erősségét mind a mechanikai zaj, mind a rendszerzaj korlátozza
Ebben a tartományban mind a sebesség-, mind a gyorsulásmérés ugyanazt a talajmozgást képes hatékonyan leírni,-feltéve, hogy a jel-/-zaj aránya elegendő.
Nem egyedül a geofon típusa szab határt, hanem:
- Környezeti mechanikai zaj
- Kapcsolódási feltételek
- Műszerzaj padló
- Beszerzési és feldolgozási módszerek
Gyakran látjuk, hogy a mechanikai zaj dominál az elektronikus zaj felett, különösen terepi körülmények között. Ez azt jelenti, hogy önmagában az érzékelő típusának javítása nem javítja automatikusan az adatminőséget.
Miért használnak 3 komponensű geofonokat a modern szeizmikus felmérésekben?
Nem azért használunk 3 komponensű geofonokat, mert megváltoztatják a fizikát, hanem azért, mert több módot adnak annak értelmezésére.
Különösen értékesek, ha:
- Elemeznünk kell a hullámirányt és a polarizációt
- A konvertált hullámok (PS hullámok) fontosak
- A felszíni hullámokat szét kell választani vagy el kell nyomni
- Az összetett közeli{0}}felszíni viszonyok torzítják a hullámtereket
Ezekben az esetekben a három komponens lehetővé teszi számunkra, hogy fejlettebb feldolgozási technikákat alkalmazzunk, és több hasznos információt nyerjünk ki ugyanabból a talajmozgásból.
Miért lehet félrevezető a geofon-összehasonlítás?
Valós projektekben gyakran hasonlítjuk össze a geofonokat spektrum, energia vagy jel{0}}/{1}}zaj arány alapján. Ez egyértelműnek tűnik, de az eredmények félrevezetőek lehetnek.
A gyorsulási adatok általában erősebb, nagy{0}}frekvenciás tartalmat mutatnak, de ez a számítási módszernek köszönhető, nem pedig a valódi, magas{1}}frekvenciás jeleknek a föld alatt.
Ugyanez vonatkozik az energiára és a jel{0}}zaj arányra is. Az érzékenység, a szűrés vagy az adattartomány változásai mind befolyásolhatják az eredményt. Ami jobb adatnak tűnik, az gyakran csak egy másik módja annak, hogy ugyanazt a talajmozgást ábrázolják.
Ha mindent ugyanabba a tartományba helyezünk, a különbségek közül sok sokkal kisebb lesz, mint ahogy elsőre tűnik.
A megfelelő 3 komponensű geofon kiválasztása projektjéhez
Amikor egy 3 komponensű geofont választunk, nem egyetlen paraméterre koncentrálunk. Az számít, hogy az egész rendszer hogyan működik valós körülmények között.
Nézzük:
- Zajjellemzők a használható frekvenciasávban
- Az érzékelő stabilitása és konzisztenciája
- Csatlakozási viselkedés a talajjal
- Kompatibilitás a beszerzési és feldolgozási munkafolyamatokkal
Egy jól-teljesítő sebesség-alapú rendszer a gyorsulás-alapú rendszerrel egyenértékű eredményeket biztosít, ha megfelelő korrekciókat és átalakításokat alkalmaznak.
A különbség nem csak az érzékelő típusa, hanem a teljes adatgyűjtési és feldolgozási stratégia.
A 3 komponensű geofonokkal való munka teljesebb képet ad a talajmozgásról, de nem változtat a szeizmikus hullámok fizikán.
Velocity or acceleration, single-component or three-component-these are different ways of observing the same vibration.
Ha ezt szem előtt tartjuk, könnyebb lesz elkerülni a látszólagos előnyök túlzott-értelmezését, és arra összpontosítani, ami valóban javítja a szeizmikus adatok minőségét: a jelerősségre, a zajszabályozásra és a megfelelő feldolgozásra.
Hivatkozások
[1] Wei, Jidong.Szeizmikus geofonok kőolajkutatáshoz. Qingdao: China Ocean University Press, 2016.
[2] Sercel Company.428XL műszaki kézikönyv (4.0-s verzió). Franciaország, 2010.
[3] Li, Qingzhong. "Néhány téves koncepció a nagy-felbontású szeizmikus kutatásban és a megfelelő ellenintézkedésekben."Geofizikai olajkutatás, vol. 32, no. 6, 1997, pp. 751–783.
[4] Crisi, PA és TJ Perrin. – Mennyi szél elég?A SEG műszaki program kibővített absztraktjai, vol. 22, 2003, pp. 70–73.
[5] Wei, Jidong. "Geofon dekonvolúció alacsony-frekvencia-kompenzációhoz szeizmikus adatokban."Geofizikai olajkutatás, vol. 51, no. 2, 2016, pp. 224–231.
