n1
.pdfПоэтому при подсоединении к выводам сейсмоприемника омметр должен показывать сопротивление порядка 1 – 3 кОм. Бесконечность или слишком высокое сопротивление означает обрыв в цепи или плохой контакт, 0 – короткое замыкание (рис.13,a).
В современных многоканальных станциях измерение сопротивления цепи сейсмоприемников выполняется дистанционно по команде оператора, результаты индицируются на экране и записываются в специальный файл в виде таблицы для последующего контроля качества работ.
СП |
E |
СП |
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
E |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
a |
b |
|
|
|
|
|
||
|
|
Рис. 13. Проверка целостности электрической цепи сейсмоприемника (a) и работы электромеханического преобразователя (b).
Для проверки механической части сейсмоприемников в современных цифровых сейсмостанциях используют свойство обратимости электромеханического преобразователя. Сначала на сейсмоприемник подают некоторое постоянное напряжение – протекающий через катушку электрический ток отклоняет ее от положения равновесия. Затем постоянное напряжение отключают, сейсмоприемник сразу же подключают к входу усилителя, и регистрируют переменное напряжение,
вырабатываемое при колебаниях катушки около положения равновесия – собственные процессы сейсмоприемника (рис.13,b). Это позволяет оценить не только работоспособность сейсмоприемника, но и условия его установки на грунт, так как амплитуда и форма собственных колебаний сейсмоприемника определяется также углом наклона к вертикали и состоянием контакта корпуса приемника с грунтом.
Для грубой проверки работоспособности сейсмоприемника можно к его выводам подключить чувствительный вольтметр и трясти корпус в направлении оси максимальной чувствительности – вольтметр должен показывать некоторое напряжение, пропорциональное скорости тряски.
7.2.Проверка сейсмических усилителей.
Вмногоканальных сейсмостанциях предъявляются жесткие требования к
41
идентичности характеристик усилителей: коэффициента усиления, фазовых и амплитудных частотных характеристик.
ms |
Для |
проверки работоспособности |
||
|
на входы всех усилителей параллельно |
|||
|
подают |
синусоидальный |
сигнал |
|
|
определенной |
частоты, |
усиленные |
|
|
сигналы |
с |
выходов |
усилителей |
|
визуализируют на экране (рис.14) |
|||
|
Амплитуды на выходе усилителей не |
|||
|
должны отличаться, в зависимости от |
|||
|
класса аппаратуры, более чем на 0.1 – 1 |
|||
|
%. Форма сигнала должна быть строго |
|||
|
синусоидальной (коэффициент гармоник |
|||
|
не более 0.1-0.01 %), временные сдвиги |
|||
|
не должны быть заметны (меньше шага |
|||
Рис.14. Фрагмент сейсмограммы проверки |
дискретизации). |
|
|
|
идентичности усилителей. На входы всех |
|
|
||
|
|
|
|
|
усилителей подан синусоидальный сигнал |
Большое |
значение имеет также |
||
частотой 60 Гц. |
коэффициент взаимного влияния между |
|||
|
каналами, то есть, какая часть сигнала с одного канала может попасть в другой. По идее, каналы сейсмостанции должны быть полностью развязаны друг от друга, то есть,
какой бы сигнал не подавался на вход одного канала, на выходе другого канала этот сигнал не должен появляться. Однако в реальной сейсмостанции сигналы с одного канала попадают в другой через паразитные электрические связи между усилителями,
кабелями, элементами мультиплексора каналов и АЦП. Тем не менее, принимая специальные меры, удается уменьшить взаимное влияние между каналами в современных станциях до 100 дб и более.
Для проверки взаимных влияний между каналами обычно на вход сейсмостанции вместо косы подключается специальный разъем, на котором входы всех каналов через один закорочены, а другие входы соединены параллельно, и на них подается синусоидальный сигнал. Отношение амплитуд сигналов на выходе этих каналов позволяет оценить взаимное влияние между каналами, а также обнаружить каналы, где имеются неисправности.
42
K=4 |
K=400 |
ms
a |
b |
|
Рис.15. Проверка взаимного влияния между каналами. На входы нечетных каналов подан синусоидальный сигнал частотой 70 Гц, входы четных - закорочены. При малом усилении (a) на выходах четных каналов сигнал не виден, однако при увеличении усиления в 100 раз (b) можно разглядеть сигнал и на этих выходах.
Для проверки частотных характеристик усилителей в широкой полосе на входы подают короткий импульс и регистрируют выходные сигналы – импульсные характеристики усилителей. Идентичность характеристик может оцениваться как непосредственно по форме этих сигналов, так и по частотным характеристиками,
получаемым последующим преобразованием Фурье.
7.3. Проверка АЦП.
Отказ в работе АЦП приводит к отказу всей станции, что выражается в полном отсутствии сигнал на выходе, или в зависании программы сбора данных. Поэтому, в
самом начале работы программа обычно проверяет работоспособность АЦП специальными тестами. Однако такие важные с точки зрения сейсморазведки характеристики АЦП, как точность задания шага дискретизации и линейность амплитудной характеристики, одними лишь программными средствами не проверяются.
Шаг дискретизации обычно задается встроенным кварцевым генератором, и
достаточно строго выдерживается. Проверить, насколько точно он соответствует заданному шагу, можно подавая на вход сигналы с эталонного генератора частоты, и
сравнивая частоту сигнала на экране ЭВМ с частотой на шкале генератора. В
отсутствии эталонного генератора частоты для грубой проверки шага дискретизации можно воспользоваться тем, что частота сети переменного тока 50 Гц в единой энергетической системе достаточно строго выдерживается. Однако, ни в коим случае
43
не следует присоединять входы усилителей к сети переменного тока – для этого достаточно коснуться куском провода или пальцами контактов входного разъема – на входы усилителей будут наводиться электрические сигналы, существенная часть которых создается электрической сетью.
Проверить динамический диапазон и линейность амплитудной характеристики АЦП, а также усилителей, можно, подавая на вход синусоидальные сигналы калиброванной амплитуды (например: увеличивая амплитуду каждый раз строго в 2
раза), начиная от уровня собственных шумов на выходе до появления нелинейных искажений.
7.4. Проверка сквозной идентичности сейсмических каналов.
Для проверки всего сейсморегистрирующего тракта в целом нужно подать на вход (то есть на сейсмоприемники) механический импульс. Чтобы обеспечить одинаковые условия контакта с почвой все сейсмоприемники устанавливают в специальной яме как можно ближе друг к другу, и специальной косой подключают к сейсмостанции. Затем производят возбуждение сейсмических колебаний на достаточно большом удалении от ямы. Зарегистрированный сигнал по всем каналам должен иметь одинаковую форму, время вступления и амплитуду.
В малоглубинной сейсморазведке, когда расстояние между сейсмоприемниками на профиле небольшое, а поверхностные условия не меняются резко, можно грубо проверить идентичность каналов и после расстановки сейсмоприемников на профиле.
Для этого возбуждают колебания в точке, удаленной от центра расстановки вбок на достаточно большое расстояние. При этом времена подхода волн к соседним сейсмоприемникам, в особенности к центральным, будут почти одинаковые. Сравнивая амплитуды и формы записи волн достаточно легко можно обнаружить такие неисправности, как отсутствие контакта или плохой контакт сейсмоприемника с косой,
сейсмоприемник, подключенный в противофазе, или лежащий на боку и т.д.
44
мс
Сейсмоприемник не подключен или короткое замыкание на косе
Сейсмоприемник подключен в обратной полярности
Рис16. Сейсмограмма идентичности каналов. Сейсмоприемники расставлены на профиле с шагом 2 м. Удар кувалдой произведен на расстоянии 15 м вбок
от середины между 12 и 13 приемниками.
Приложение 3.
Краткое описание сейсмического формата SEG-Y.
В формате SEG-Y (SEG – Society of Exploration Geophysicists – Общество геофизиков-разведчиков, Y – порядковое обозначение формата, есть еще A, B, C, и D)
сейсмические данные записываются в демультиплексированной форме, то есть потрассно - сначала идут все отсчеты 1-го канала, потом все отсчеты 2-го канала и т.д.
В противоположность этому, при мультиплексной форме записи, например в формате
SEG-B, сначала идут первые отсчеты всех каналов подряд, потом вторые отсчеты и т.д.
При мультиплексной форме записи, прежде чем начать обработку данных их нужно демультиплексировать. Поэтому демультиплексный формат SEG-Y более удобен для обработки данных и обмена информацией, для чего он собственно и был разработан.
Но с разработкой компьютеризованных сейсмостанций стало возможным уже в поле писать данные в демультиплексированном формате SEG-Y. Сейсмические форматы разрабатывались еще тогда, когда цифровые данные писались прямо на магнитную
45
ленту, но при записи и считывании данных в оперативную память или любой носитель информации в виде файла эти правила сохраняются.
Вначале файла располагаются два заголовка с общей для всех записанных трасс информацией:
Первый – массив длиной 3200 байт должен быть записан в символьном коде
EBCDIC. Но в последнее время код EBCDIC почти не употребляется, поэтому этот заголовок имеет чисто номинальное значение, его часто игнорируют. Можно этот массив заполнить простой текстовой информацией в коде ASCII, тогда он будет читаем любым текстовым редактором.
Второй заголовок файла – массив длиной 400 байт в двоичном коде, из которых
60 байт жестко распределены, а оставшиеся 340 выделены в резерв для будущего расширения. Этот заголовок должен быть заполнен без ошибок, так как обрабатывающая система при считывании данных будет ориентироваться именно на эту информацию.
typedef struct SEGYBIN { |
|
|
|
|
|
int |
Job; |
// |
байты 1-4, номер работы |
||
int |
Line; |
// |
|
5-8, |
номер профиля |
int |
Reel; |
// |
|
9-12, |
номер ленты |
short int |
Traces_Rec; |
// |
13-14, |
число трасс в сейсмограмме |
|
short int |
Traces_Auxs; |
// 15-16, |
число дополнительных трасс |
||
short int |
SR_Reel; |
// |
17-18, шаг дискретизации (мкс) в файле |
||
short int |
SR_Field; |
// |
|
19-20, шаг дискретизации в поле |
|
short int |
Samples_Reel; |
// 21-22, длина трассы в дискретах, в файле |
|||
short int |
Samples_Field; |
// |
|
23-24, длина трассы в полевой записи |
|
short int |
Format_Code; |
// |
|
25-26, код формата данных: 1 - R*4, 2 - I*4 |
|
|
|
|
|
|
3 - I*2, 4 - I*4h |
short int |
CDP_Fold; |
// |
|
27-28, кратность ОГТ |
|
short int |
Sorting_Code; |
// |
29-30, код сортировки: 1 - ОТВ, 2 – ОГТ, |
||
|
|
|
|
|
3 - L=const, 4 – Сумма |
short int |
Sum_Code; |
// |
31-32, накапливание: 1 - нет, 2,....N |
||
short int |
Sweep_Start; |
// |
|
33-34, начало свип-сигнала (мс) |
|
short int |
Sweep_End; |
// |
|
35-36, конец свип-сигнала |
|
short int |
Sweep_Length; |
// |
37-38, длина свип-сигнала |
||
short int |
Sweep_Code; |
// |
39-40, тип свип-сигнала |
||
short int |
Sweep_Channel; |
// |
41-42, номер канала свип-сигнала |
||
short int |
Sweep_TR_Taper; // |
43-44, длина конуса |
|||
short int |
Sweep_TR_Length; // 45-46, длина трассы свип-сигнала |
||||
short int |
Taper_Type; |
// |
47-48, тип конуса |
||
short int |
Correlated; |
// |
49-50, корреляция: есть – 1, нет - 2 |
||
short int |
Binary_Gain; |
// |
51-52, двоичный код усиления: |
||
|
|
|
|
|
восстановлен – 2, нет – 1 |
short int |
Method; |
// |
53-54, метод восстановления усиления |
46
short int |
Measurement; |
// |
55-56, един. измерения: 1 - метp, 2 – фут |
short int |
Polarity; |
// |
57-58, полярность свип-сигнала |
short int |
Vibratory_Code; |
// |
59-60, код полярности сигнала вибратора |
short int |
Unassigned[170]; |
// |
61-400, резерв |
} SEGYBIN1; |
// |
400 byte |
Далее идут блоки данных – собственно сейсмические трассы. Впереди каждого блока записывается заголовок блока из 240 байт, содержащий в основном уникальную именно для данной трассы информацию:
typedef struct SEGYTRACEHEADER { |
|
|||
int |
Trace_Line; |
// |
1-4, номер тpассы на профиле |
|
int |
Trace_Reel; |
// |
5-8, номер тpассы на ленте |
|
int |
Original_Field; |
// |
9-12, физ. номер полевой магнитограммы |
|
int |
Original_Record; |
// |
13-16, номер трассы в полевой МГ |
|
int |
Source_Pnt; |
// |
17-20, номер ПВ |
|
int |
CDP; |
// |
21-24, номер выборки ОГТ |
|
int |
Trace_CDP; |
// |
25-28, номер трассы в выборке ОГТ |
|
short int |
ID_code; |
// |
29-30, код трассы: 1 - сейсмическая, |
|
|
|
|
2 - обнуленная, 3 - фиктивная, |
|
|
|
|
4 - отметки взрыва, 5 – верт. времени, |
|
|
|
|
6 - свип, 7 - временные марки, |
|
|
|
|
8 - водная запись, 9 - другие |
|
short int |
Vert_Sum; |
// |
31-31, число накоплений |
|
short int |
Horiz_Sum; |
// |
33-34, кратность суммирования |
|
short int |
Data_Use; |
// |
35-36, хаpактеp данных: 1 - рабочие, 2 – тест |
|
int |
Offset; |
// |
37-40, расстояние ПВ-ПП |
|
int |
Recv_Elev; |
// |
41-44, альтитуда ПП |
|
int |
Source_Elev; |
// |
45-48, альтитуда ПВ |
|
int |
Source_Depth; |
// |
49-52, глубина ПВ от поверхности |
|
int |
Elev_Recv; |
// |
53-56, рельеф в ПП |
|
int |
Elev_Source; |
// |
57-60, рельеф в ПВ |
|
int |
W_Source_Depth; // 61-64, уровень грунтовых вод в ПВ |
|||
int |
Recv_Depth; |
// |
65-68, уровень грунтовых вод в ПП |
|
short int |
Scalar_Depth; |
// |
69-70, масштабный коэф. для 41-68 байтов |
|
|
|
|
+ - умножать, - - делить |
|
short int |
Scalar_Coords; |
// |
71-72, масштабный коэф. для 73-88 байтов |
|
int |
Source_X; |
// |
73-76, координаты ПВ: X |
Y |
int |
Source_Y; |
// |
77-80 |
|
int |
Recv_X; |
// |
81-84, координаты ПП: X |
Y |
int |
Recv_Y; |
// |
85-88 |
|
short int |
Coord_Units; |
// |
89-90, тип координат: 1 – длина (м,фут) |
|
|
|
|
2 – сферические (сек) |
|
short int |
Weather_Vel; |
// |
91-92, скорость в ЗМС |
|
short int |
Sub_Weather_Vel; // |
93-94, скорость в коренных поpодах |
||
short int |
Uphole_Source; |
// |
95-96, верт. время в ПВ |
|
short int |
Uphole_Recv; |
// |
97-98, верт. время в ПП |
|
short int |
Static_Source; |
// |
99-100, статическая поправка в ПВ |
|
short int |
Static_Recv; |
// |
101-102, статическая поправка в ПП |
47
short int |
Static_Total; |
// 103-104, суммарная статика, 0 - не вводилась |
|||
short int |
Lag_A; |
// |
|
105-106, время задержки A(мс) от конца |
|
|
|
|
|
|
этикетки до отметки момента взрыва |
short int |
Lag_B; |
// |
|
107-108, время задержки B(мс) от момента |
|
|
|
|
|
|
взрыва |
short int |
Delay_Record; |
// |
|
109-110, задержка начала записи относительно |
|
|
|
|
|
|
момента взрыва |
short int |
Mute_St; |
// |
|
111-112, начало мьютинга |
|
short int |
Mute_End; |
// 113-114, конец мьютинга (114 byte) |
|||
short int |
Samples; |
// |
|
115-116, число отсчетов в трассе |
|
short int |
SR; |
// |
|
117-118, шаг дискретизации (мкс) |
|
short int |
Gain_Type; |
|
// |
|
119-120, формат полевой записи: |
|
|
|
|
|
1 – целочисленный, 2 – бинарный, |
|
|
|
|
|
3 – плавающей запятой, 4 - резерв |
short int |
Gain_Const; |
|
// |
|
121-122, коэф. усиления сейсмостанции |
short int |
Instrument_Gain; |
// |
|
123-124, предварительное усиление в дб |
|
short int |
Correlated; |
|
// |
|
125-126, корелограмма: 1 - нет, 2 – да |
short int |
Sweep_Freq_St; |
|
// |
|
127-128, начальная частота свип-сигнала |
short int |
Sweep_Freq_End; // |
|
129-130, конечная частота свип-сигнала |
||
short int |
Sweep_Length; |
|
// |
|
131-132, длина свип-сигнала (мс) |
short int |
Sweep_Type; |
|
// |
|
133-134, тип свип-сигнала |
short int |
Sweep_Tr_Taper; // |
|
135-136, длина конуса трассы свипа (мс) |
||
short int |
Sweep_Tr_Length; // |
137-138, длина свипа на магнитной ленте |
|||
short int |
Taper_Type; |
|
// |
139-140, тип конуса свипа |
|
short int |
Alias_Freq; |
|
// |
141-142, частота фильтра зеркальных частот |
|
short int |
Alias_Slope; |
|
// |
|
143-144, крутизна фильтра зеркальных частот |
short int |
Notch_Freq; |
// |
145-146, частота фильтра-пробки |
||
short int |
Notch_Slope; |
// |
147-148, крутизна фильтра-пробки |
||
short int |
Low_Freq; |
// |
149-150, нижняя частота полосового фильтра |
||
short int |
High_Freq; |
// |
151-152, верхняя частота полосового фильтра |
||
short int |
Low_Cut; |
// |
153-154, нижняя крутизна среза фильтра |
||
short int |
High_Cut; |
// |
155-156, верхняя крутизна среза фильтра |
||
short int |
Year; |
// |
157-158, год записи |
||
short int |
Day; |
// |
159-160, день года |
||
short int |
Hour; |
// |
161-162, часы |
||
short int |
Min; |
// |
163-164, минуты |
||
short int |
Sec; |
// |
165-166, секунды |
||
short int |
Time_Code; |
// |
167-168, код времени: 1 - местное, 2 – Гринвич |
||
short int |
Weight_Factor; |
// |
169-170, весовой коэф.трассы |
||
short int |
Geophone_Recv; // |
171-172, количество сейсмоприемников |
|||
short int |
Recv_one; |
// |
173-174, номер начального приемника |
||
short int |
Recv_last; |
// 175-176, номер конечного приемника |
|||
short int |
Gap_size; |
// |
177-178, размер промежутка |
||
short int |
Overtravel; |
// |
|
179-180, перебег на конусность |
|
short int |
Unassigned[30]; |
// |
|
181-240, резерв |
|
} SEGYTRACEHEADER1; // |
|
240 байт |
48
Сама сейсмическая трасса – это массив данных длиной, равной указанной в двоичном заголовке файла (Samples_Reel). Данные должны быть записаны в формате, указанном в заголовке файла (Format_Code):
float |
xy[L_TRC_SEG]; |
int |
xy[L_TRC_SEG]; |
short int xy[L_TRC_SEG];
//если Format_Code=1
//если Format_Code=2
//если Format_Code=3
Таким образом, практически вся информация, необходимая для считывания сейсмических данных программой, их просмотра на экране и обработки, записывается в формате SEG-Y в заголовок файла и заголовки трасс. Правда, необходимо еще учесть,
что во времена разработки стандартов на цифровую регистрацию сейсмических данных были широко распространены ЭВМ типа PDP-11 компании DEC, благодаря чему в формате SEG-Y был принят прямой порядок расположения байтов (старший байт впереди). В настоящее время, как для обработки данных, так и в регистрирующих системах, широко используются компьютеры IBM с обратным порядком расположения байтов (младший байт впереди), и при обработке данных, записанных в формате SEG- Y, приходится предварительно переставлять байты. Некоторые разработчики аппаратуры уже предпочитают писать данные без перестановки байтов, тогда нет необходимости переставлять их и при обработке.
Контрольные вопросы к главе 2.
1.Какой формы волны в среде можно считать идеальными для целей сейсморазведки?
2.Какие источники позволяют возбуждать в среде сейсмические волны, по форме близкие к идеальной?
3.Какие источники предпочтительны из практических соображений?
4.Как связаны между собой глубинность исследований, энергия источника и частотный состав возбуждаемых колебаний?
5.Какие преимущества и недостатки у метода «Вибросейс»?
6.Перечислите основные характеристики сейсмических волн.
49
7.Каким требованиям должен удовлетворять сейсморегистрирующий канал?
8.Основные характеристики сейсмоприемников, сейсмических усилителей,
регистраторов.
9.Требования к АЦП.
10.Что означает «формат сейсмической записи» (на примере формата SEG-Y)?
11.Принципы построения многоканальных сейсмических станций.
12.Какие преимущества имеют телеметрические сейсмические станции?
13.Как проверить работоспособность сейсмоприемника в поле?
14.Как проверить идентичность сейсмических усилителей? Идентичность сейсмических каналов в целом, включая сейсмоприемники?
15.Нарисуйте функциональную схему 24 канальной сейсмостанции.
16.Нарисуйте функциональную схему многоканальной телеметрической сейсмостанции.
50