Trong hoạt động thăm dò địa chấn, chúng tôi không chỉ ghi lại các tín hiệu-mà chúng tôi còn cố gắng tìm hiểu cách trái đất chuyển động. Geophone 3 thành phần (3C geophone) thường được mô tả là một công cụ ghi lại rung động theo ba hướng. Điều đó đúng, nhưng nó không giải thích đầy đủ những gì chúng tôi đang thực sự làm việc trong lĩnh vực này.
Những gì chúng ta giải quyết luôn là cùng một thực tế vật lý: chuyển động của mặt đất. Dù chúng ta mô tả nó như sự dịch chuyển, vận tốc hay gia tốc hay dù chúng ta đo một hay ba hướng thì rung động cơ bản vẫn không thay đổi. Những thay đổi là cách chúng ta quan sát và giải thích nó.
Thật là một biện pháp địa âm 3 thành phần trong thăm dò địa chấn
Khi triển khai geophone 3 thành phần, chúng tôi sẽ ghi lại chuyển động mặt đất dọc theo ba trục-thường là dọc, cùng dòng và chéo. Điều này cho phép chúng ta quan sát hành vi vectơ đầy đủ của sóng địa chấn thay vì một phép chiếu đơn lẻ.
Trong thực tế, điều này trở nên quan trọng khi trường sóng phức tạp. Sự phản xạ, sóng bề mặt, sóng chuyển đổi và nhiễu đều chồng lên nhau. Một cảm biến-thành phần duy nhất chỉ có thể hiển thị một phần của hình ảnh đó. Với ba thành phần, chúng ta có thể bắt đầu phân tách các loại sóng và hiểu hướng truyền của chúng.
Nhưng ngay cả với ba thành phần, chúng tôi vẫn đo được độ rung cơ học giống nhau. Sự khác biệt nằm ở mức độ chúng ta có thể tái tạo lại chuyển động đó.
Vận tốc và gia tốc trong 3 thành phần Geophones: Cái gì thay đổi và cái gì không
Trong nhiều dự án hiện nay, đặc biệt là các khảo sát mật độ-cao, chúng tôi thấy nhiều điện thoại địa lý 3 thành phần dựa trên MEMS- hơn, ghi lại gia tốc thay vì vận tốc.
Dễ dàng cho rằng dữ liệu gia tốc là "tốt hơn" vì nó thường hiển thị tần số vượt trội cao hơn và phổ rộng hơn. Tất cả chúng ta đều đã thấy điều này trong quá trình xử lý kết quả.
Nhưng khi chúng ta nhìn sâu hơn, tình hình lại tinh tế hơn.
Đối với cùng một rung động mặt đất:
- Vận tốc, gia tốc và độ dịch chuyển chỉ là những biểu diễn toán học khác nhau
- Dạng sóng, biên độ và quang phổ của chúng sẽ trông khác nhau
- Tần số vượt trội của chúng có thể thay đổi
Điều này không có nghĩa là thông tin dưới bề mặt đã thay đổi. Nó có nghĩa là sự đại diện đã thay đổi.
Ví dụ: dữ liệu gia tốc tăng cường tần số cao hơn một cách tự nhiên, trong khi vận tốc nhấn mạnh vào tần số thấp hơn. Đó là lý do tại sao các hệ thống dựa trên khả năng tăng tốc{1}}thường có vẻ như có "lợi thế về tần số cao hơn". Trên thực tế, đây là hiệu ứng toán học chứ không phải sự gia tăng vật lý về độ phân giải dưới bề mặt.
Dải tần số và cường độ tín hiệu: Điều gì thực sự quan trọng trong hiện trường
Trong thăm dò địa chấn trên đất liền, phạm vi tín hiệu có ý nghĩa không phải là vô hạn.
Những gì chúng tôi có thể làm việc thực tế là:
- Dải tần số khoảng từ 1 Hz đến 200 Hz
- Cường độ tín hiệu bị giới hạn bởi cả tiếng ồn cơ học và tiếng ồn hệ thống
Trong phạm vi này, cả phép đo vận tốc và gia tốc đều có thể biểu thị cùng một chuyển động trên mặt đất một cách hiệu quả-miễn là tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu là đủ.
Điều hạn chế chúng tôi không chỉ là loại geophone mà là:
- Tiếng ồn cơ học môi trường
- Điều kiện ghép nối
- Sàn tiếng ồn của nhạc cụ
- Phương pháp thu thập và xử lý
Chúng ta thường thấy tiếng ồn cơ học chiếm ưu thế hơn tiếng ồn điện tử, đặc biệt là trong điều kiện hiện trường. Điều này có nghĩa là chỉ cải thiện loại cảm biến không tự động cải thiện chất lượng dữ liệu.
Tại sao 3 Geophone thành phần được sử dụng trong khảo sát địa chấn hiện đại
Chúng tôi sử dụng geophone 3 thành phần không phải vì chúng thay đổi tính chất vật lý mà vì chúng cho chúng tôi nhiều cách giải thích hơn.
Chúng đặc biệt có giá trị khi:
- Chúng ta cần phân tích hướng sóng và độ phân cực
- Sóng chuyển đổi (sóng PS) rất quan trọng
- Sóng bề mặt cần được tách ra hoặc triệt tiêu
- Điều kiện bề mặt-phức tạp làm biến dạng trường sóng
Trong những trường hợp này, việc có ba thành phần cho phép chúng tôi áp dụng các kỹ thuật xử lý tiên tiến hơn và trích xuất nhiều thông tin hữu ích hơn từ cùng một chuyển động mặt đất.
Tại sao so sánh Geophone có thể gây hiểu nhầm
Trong các dự án thực tế, chúng tôi thường so sánh các thiết bị thu âm địa lý bằng cách sử dụng tỷ lệ quang phổ, năng lượng hoặc tín hiệu-trên-nhiễu. Nó có vẻ đơn giản, nhưng kết quả có thể gây hiểu nhầm.
Dữ liệu tăng tốc thường hiển thị nội dung tần số cao-mạnh hơn, nhưng điều này là do cách tính toán chứ không phải do các tín hiệu tần số-cao thực hơn dưới lòng đất.
Điều tương tự cũng áp dụng cho năng lượng và tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu. Những thay đổi về độ nhạy, khả năng lọc hoặc miền dữ liệu đều có thể ảnh hưởng đến kết quả. Những gì có vẻ như là dữ liệu tốt hơn thường chỉ là một cách khác để biểu diễn cùng một chuyển động mặt đất.
Khi chúng ta đặt mọi thứ vào cùng một miền, nhiều điểm khác biệt trong số này sẽ trở nên nhỏ hơn nhiều so với khi chúng xuất hiện lần đầu.
Chọn Geophone 3 thành phần phù hợp cho dự án của bạn
Khi chọn geophone 3 thành phần, chúng tôi không tập trung vào một tham số duy nhất. Điều quan trọng là toàn bộ hệ thống hoạt động như thế nào trong điều kiện thực tế.
Chúng tôi xem xét:
- Đặc tính nhiễu trên dải tần sử dụng được
- Tính ổn định và nhất quán của cảm biến
- Hành vi khớp nối với mặt đất
- Khả năng tương thích với quy trình thu thập và xử lý
Một hệ thống dựa trên-tốc độ{1}}hoạt động tốt có thể mang lại kết quả tương đương với một hệ thống dựa trên khả năng tăng tốc-sau khi áp dụng các chỉnh sửa và chuyển đổi thích hợp.
Điều làm nên sự khác biệt không chỉ ở loại cảm biến mà còn ở toàn bộ chiến lược thu nhận và xử lý.
Làm việc với geophone 3 thành phần cho chúng ta cái nhìn đầy đủ hơn về chuyển động của mặt đất nhưng không làm thay đổi tính chất vật lý của sóng địa chấn.
Vận tốc hoặc gia tốc, một-thành phần hoặc ba-thành phần-đây là những cách khác nhau để quan sát cùng một rung động.
Nếu chúng ta ghi nhớ điều đó, chúng ta sẽ dễ dàng tránh được-việc diễn giải quá mức những lợi thế rõ ràng và tập trung vào yếu tố thực sự cải thiện chất lượng dữ liệu địa chấn: cường độ tín hiệu, kiểm soát tiếng ồn và xử lý thích hợp.
Tài liệu tham khảo
[1] Ngụy, Jidong.Máy đo địa chấn cho thăm dò dầu khí. Thanh Đảo: Nhà xuất bản Đại học Hải Dương Trung Quốc, 2016.
[2] Công ty Sercel.Hướng dẫn kỹ thuật 428XL (Phiên bản 4.0). Pháp, 2010.
[3] Lý, Thanh Trung. "Một số khái niệm sai lầm trong thăm dò địa chấn có độ phân giải cao-và các biện pháp đối phó tương ứng."Thăm dò địa vật lý dầu, tập. 32, số. 6, 1997, pp. 751–783.
[4] Crisi, PA và TJ Perrin. "Bao nhiêu gió là đủ?"Chương trình kỹ thuật SEG Tóm tắt mở rộng, tập. 22, 2003, trang. 70–73.
[5] Ngụy, Jidong. "Giải mã điện thoại địa lý để bù tần số-thấp trong dữ liệu địa chấn."Thăm dò địa vật lý dầu, tập. 51, số. 2, 2016, pp. 224–231.
