NO844164L

NO844164L - MODIFICATION OF SPECTRAL EFFECTIVENESS BY EXPOSED HOUSE FIELD FROM AN IMPLOSIVE MARINE SOURCE

Info

Publication number: NO844164L
Application number: NO844164A
Authority: NO
Inventors: Rex Dee Lugg
Original assignee: Seismograph Service England
Priority date: 1983-10-21
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1985-04-22
Also published as: FR2553899B1; FR2553899A1; DK482684D0; DK482684A; NL8403101A; GB8328252D0; GB2148503A; GB2148503B; ZA847738B

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å modifisere den spektrale effekttettheten til det utstrålte bølgefeltet til en marinekilde av implosiv type. The invention relates to a method for modifying the spectral power density of the radiated wave field of a marine source of implosive type.

Bruken av en gruppe av kilder har vært vanlig ved seismisk undersøkelse i lang tid. Med luftkanoner og andre resonan-sekilder har det vært nødvendig å kombinere kanoner av forskjellige størrelser på avfyringskamrene for å tilveiebringe visse ønskede karakteristikker i det utstrålte signalet. Med utviklingen og tilveiebringelsen av implosiver, dvs. ikke-resonante kilder slik som vannkanoner har det vært mulig å bygge grupper f.eks. av vannkanoner slik at signalets retning kan bli justert mens det opprettholdes kontroll av det nedoverstrålte signalet ved valg av stør-relsen på avfyringskammeret eller ved å justere gruppens dybde. The use of a group of sources has been common in seismic surveying for a long time. With air guns and other resonant sources it has been necessary to combine guns of different sizes on the firing chambers to provide certain desired characteristics in the radiated signal. With the development and provision of implosives, i.e. non-resonant sources such as water cannons, it has been possible to build groups e.g. of water cannons so that the direction of the signal can be adjusted while maintaining control of the downward beamed signal by choosing the size of the firing chamber or by adjusting the depth of the group.

Det er velkjent at spesielt en faktor har en betydelig virkning på den nedoverrettede signalstrålingen. Denne faktoren er tilstede ved luft/havgrensesnittet over kilden. Dette grensesnittet har en refleksjonskoeffesient på tilnærmet -1 og gir derfor et strålingsbilde av samme styrke som den opprinnelige kilden, men av motsatt polari-tet. Avstanden mellom den opprinnelige kilden og bildet blir styrt av kildens dybde under overflaten. It is well known that one factor in particular has a significant effect on the downward signal radiation. This factor is present at the air/sea interface above the source. This interface has a reflection coefficient of approximately -1 and therefore produces a radiation image of the same strength as the original source, but of the opposite polarity. The distance between the original source and the image is governed by the source's depth below the surface.

Virkningen på den frie overflaten er å konvolvere det opprinnelige utstrålte signalet med en dublet hvis tidsav-stand er to ganger utbredelsestiden fra kilden til vann-overflaten. Virkningen av dubletten er generelt å degrade-re frekvensene i det utstrålte signalet som er nødvendig for å tilveiebringe den nødvendige oppløsningen av den reflekterte småbølgen. Av denne grunn er det normal prak-sis å anbringe kanonene ved en valgt dybde for minimumstap av brukbar energi. The effect on the free surface is to convolve the original radiated signal with a doublet whose time interval is twice the propagation time from the source to the water surface. The effect of the doublet is generally to degrade the frequencies in the radiated signal necessary to provide the necessary resolution of the reflected small wave. For this reason, it is normal practice to place the guns at a selected depth for minimum loss of usable energy.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å anvende filt-reringseffekten til den frie luftvannoverflaten for å frembringe en ønsket modifikasjon av den utstrålte bølge-formen. An object of the present invention is to use the filtering effect of the free air-water surface to produce a desired modification of the radiated waveform.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å modifisere den spektrale effekttettheten til det utstrålte bølgefeltet for en første ikke-resonant implosiv marinekilde som innbefatter avfyring ved en kjent tid relativt i forhold til avfyringen av den første kilden, en andre ikke-resonant implosiv marinekilde ved en dybde forskjellig fra den første kilden, idet dybden til den andre kilden er valgt slik at refleksjonene til bølgefeltene for den første og andre kilden fra luft-havgrensesnittet over kilden vil i det minste delvis slette hverandre for derved å redusere virkningen av refleksjonen til bølgefeltet fra luft-havgrensesnittet ved det utstrålte bølgefeltet til den første kilden. According to the present invention, there is provided a method for modifying the spectral power density of the radiated wavefield of a first non-resonant implosive marine source which includes firing at a known time relative to the firing of the first source, a second non-resonant implosive marine source at a depth different from the first source, the depth of the second source being chosen so that the reflections of the wavefields of the first and second sources from the air-sea interface above the source will at least partially cancel each other, thereby reducing the effect of the reflection of the wavefield from the air-sea interface at the radiated wavefield to the first source.

Ved uttrykket "kilde" er det ovenfor ment en enkel kilde eller en- eller to-dimensjonal gruppe i et horisontalt plan med flere enkeltkilder, som kan være like eller ulike hverandre. Samme antall kilder og samme sammenstilling kunne fortrinnsvis bli anvendt som kilder ved forskjellige dybder. The term "source" above means a single source or a one- or two-dimensional group in a horizontal plane with several individual sources, which may be the same or different from each other. The same number of sources and the same arrangement could preferably be used as sources at different depths.

Uttrykket ikke-resonant implosiv marinekilde er ment å innbefatte spesielt vannkanoner og andre ikke-resonante kilder slik som de tilgjengelig under handelsbetegnelsen The term non-resonant implosive marine source is intended to include in particular water cannons and other non-resonant sources such as those available under the trade name

VAPORCHOC og FLEXISHOCK.VAPORCHOC and FLEXISHOCK.

Ytterligere kilder kan bli anvendt ved tredje, fjerde etc. dybder for ytterligere modifisering av det utstrålte bølgefeltet på nødvendig måte. Ved en foretrukket utførel-sesform er f.eks. identiske strenger med identiske vannkanoner anvendt ved tre forskjellige dybder for å frembringe det ønskede fjernfeltbølgefeltet. Additional sources can be used at third, fourth, etc. depths to further modify the radiated wave field as necessary. In a preferred embodiment, e.g. identical strings with identical water cannons used at three different depths to produce the desired far-field wave field.

De respektive implosive kildene kan bli avfyrt samtidig eller avfyringen av kildene kan være forskjøvet for å dan-ne den resulterende kombinerte pulsen. The respective implosive sources may be fired simultaneously or the firing of the sources may be staggered to form the resulting combined pulse.

Det er en fordel ved anvendelsen av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse at de anvendte kildene ved forskjellige dybder kan være identiske, siden derved unngås komplikasjoner ved å anvende kilder av forskjellige stør-relser. Dersom det er foretrukket av en eller annen grunn å anvende kilder av forskjellige størrelser ved forskjellige dybder, kan naturligvis dette bli gjort eller samme eller en lignende virkning kan bli tilveiebrakt ved å anvende et annet avfyringstrykk i steden for eller så vel som en annen størrelse. Bruken av et annet avfyringstrykk kan bli anvendt for å modifisere prekursoren eller ener-gien ved signalet som prekursorenergi er utledet fra den begynnende eksplosive pulsen. It is an advantage when using the method according to the present invention that the sources used at different depths can be identical, since complications are thereby avoided by using sources of different sizes. If it is preferred for some reason to use sources of different sizes at different depths, of course this can be done or the same or a similar effect can be provided by using a different firing pressure instead of or as well as a different size. The use of a different firing pressure can be used to modify the precursor or energy of the signal which precursor energy is derived from the initial explosive pulse.

Dybden til den andre kilden, og den ytterligere kilden om tilstede, blir generelt valgt slik at virkningen av refleksjonen til bølgefeltet fra luft-havgrensesnittet minimaliseres ved det nesten vertikale utstrålte bølgefeltet til den første kilden. Hvor imidlertid strålestyring er blitt anvendt kan det være ønskelig å velge dybden for således å minimalisere ovenfor nevnte virkning i spesielle orienteringer under undersøkelsen. The depth of the second source, and the additional source if present, is generally chosen so that the effect of the reflection of the wave field from the air-sea interface is minimized by the nearly vertical radiated wave field of the first source. However, where beam steering has been used, it may be desirable to choose the depth in order to minimize the above-mentioned effect in particular orientations during the survey.

Den spesielle dybden ved hvilken forskjellige kilder er anbrakt kan bli etablert på enhver egnet måte, f.eks. på en prøve- og feilbasis eller ved hjelp av en datamaskin-syntese basert på kombinering av forutbestemte bølgefelt for individuelle kilder (eller grupper av kilder) ved et område av forskjellige dybder fulgt av en undersøkelse av det kombinerte resultatet. The particular depth at which different sources are located may be established in any suitable manner, e.g. on a trial and error basis or by computer synthesis based on combining predetermined wavefields for individual sources (or groups of sources) at a range of different depths followed by an examination of the combined result.

Ved en utførelsesform blir et antall vannkanoner hengt ned fra overflaten ved å anvende innretning som både kan måle dybden og justere dybden. Hver kanon i gruppen blir hengt ved en slik dybde at når det kombinerte signalet blir utstrålt nedover, så vil det resulterende signalet ha en mer ønskelig karakteristikk enn den enkle kanonen eller et antall kanoner ved samme dybde. In one embodiment, a number of water cannons are suspended from the surface by using a device that can both measure the depth and adjust the depth. Each gun in the group is suspended at such a depth that when the combined signal is radiated downward, the resulting signal will have a more desirable characteristic than the single gun or a number of guns at the same depth.

En utførelsesform av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet nærmere med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 til 3 viser respektive utstrålte tidssignaler og dets spektrale effekttetthet for identiske kanoner ved dybder på hhv. 4,5 m, 6,75 m og 9 m. Fig. 4 viser det utstrålte tidssignalet ved dets spektrale effekttetthet for de kombinerte tidssignalene og spektraleffekttetthets-transformeringer for fig. 1 til 3. Fig. 1 viser det utstrålte tidssignalet sammen med dets spektrale effekttetthet for en enkel kanon ved en dybde på 4,5 m. Fig. 2 og 3 viser samme data for kanoner ved en dybde på hhv. 6,75 m og 9 m. Det kombinerte utstrålte signalet er vist på fig. 4. Ved dette eksempelet har spektru-met til den enkle kanonen på fig. 1 blitt modifisert for å fylle hakk ved 35 Hz og hakk ved 165 Hz på grunn av at den frie overflaten har blitt fjernet. Dersom en gruppe med kanoner med karakteristikker som vist på fig. 1 har blitt kombinert, så ville det utstrålte signalet fremdeles ha disse uønskede trekkene. An embodiment of the method according to the present invention will now be described in more detail with reference to accompanying drawings, where: Fig. 1 to 3 show respective radiated time signals and their spectral power density for identical guns at depths of respectively 4.5 m, 6.75 m and 9 m. Fig. 4 shows the radiated time signal at its spectral power density for the combined time signals and spectral power density transformations for fig. 1 to 3. Fig. 1 shows the radiated time signal together with its spectral power density for a single cannon at a depth of 4.5 m. Figs. 2 and 3 show the same data for cannons at a depth of respectively 6.75 m and 9 m. The combined radiated signal is shown in fig. 4. In this example, the spectrum of the simple cannon in fig. 1 has been modified to fill the notch at 35 Hz and notch at 165 Hz due to the removal of the free surface. If a group of guns with characteristics as shown in fig. 1 have been combined, then the radiated signal would still have these undesirable features.

Dybdene på 4,5 m, 6,75 m og 9 m ble valgt etter en data-maskinsyntese av kombinasjoner av tidssignaler og bereg-nede spektrale effekttettheter for å tilveiebringe den mest tilfredsstillende flate bølgeformen. The depths of 4.5 m, 6.75 m and 9 m were chosen after a computer synthesis of combinations of time signals and calculated power spectral densities to provide the most satisfactory flat waveform.

Claims

1. Method of modifying the spectral power density of the radiated wavefield from a first non-resonant implosive marine source, comprising firing at a first known time relative to the firing of the first source, a second non-resonant implosive marine source at a depth different from the to the first source, characterized in that the depth of the first source is chosen so that the reflections of the wave fields of the first and second sources from the air-sea interface above the source at least partially cancel each other to thereby increase the effect of the reflection of the wave field from the air-sea interface by the radiated wavefield of the first source.

2. Method according to claim 1, characterized in that one or more further implosive marine sources each at a different depth that is different from that of the first and second sources are fired at a known time relative to the firing of the first and second sources.

3. Method according to claim 2, characterized in that a third source at a third depth different from the depth of the first and second sources is fired at a known time relative to the firing of the first and second sources.

4. Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a horizontal one- or two-dimensional group of individual implosive marine sources is used as each of the implosive marine sources.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that identical sources are used as first, second and, if present, further implosive marine sources.

6. Method according to claim 5, characterized in that the first and second implosive source are fired at different pressures.

7. Method according to claims 1-4, characterized in that sources with different volumes are used as the first and second implosive sources and they are fired at different pressures.

8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the depth of the second and, if present, subsequent implosive marine sources is selected by means of a preliminary combination of calculation of a number of predetermined wavefields of implosive marine sources to provide the desired reduction in ref- play the ion effect.

9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the depth of the second source is chosen to provide optimal reduction in the reflection effect at one or more predetermined frequencies.

10. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more water cannons are used as an implosive marine source.

11. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first, second and the further implosive marine sources if present, are fired simultaneously.

12. Method according to any one of claims 1-10, characterized in that the first, second and further implosive marine sources, if present, are fired consecutively.

13. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the depth of the second and further implosive marine source if present is selected to minimize the effect of the reflection on the wave field from the air-sea interface in the near vertical radiated wave field of the first source.

14. Method of generating a wave field for seismic application, the method comprising a first non-resonant implosive marine source and firing at a known time relative to the firing of the first source, a second non-resonant implosive marine source at a depth different from that of the first the source, characterized in that the depth of the second source is chosen so that the reflections of the wave fields of the first and second sources from the air-sea interface will at least partially cancel each other to thereby produce a wave field, whose reflection from the air-sea interface has been reduced.