Перспективы сейсморазведки на основе монохроматических сейсмических источников

В статье исследуется возможность расширения частотного диапазона наземной сейсморазведки в область низких частот за счет использования монохроматических источников сейсмических колебаний. Наличие низких частот особенно важно для применения полноволнового обращения (FWI) сейсмических данных. Генерация частот ниже 5 Гц представляет техническую сложность для современных гидравлических вибраторов. Авторы исследуют возможность использования для более низких частот дебалансных вибраторов в режиме монохромных сигналов. Реализован метод полноволнового обращения в частотной области. На численных экспериментах показана принципиальная возможность постепенного построения скоростной модели по монохромным сигналам с дискретным шагом по частоте с 2 Гц. Полученная скоростная модель оказывается лучше, чем стандартное обращение для данных от непрерывного свип-сигнала с 5 Гц. Показана перспективность использования монохроматических источников для расширения нижнего частотного диапазона сейсморазведки. 

1. Акуленко А.С., Гафаров Р.М., Сираев И.А. Анализ эффективности технологий подавления эффектов наложения гармонических искажений, возникающих при выполнении сейсморазведочных работ методом Slip-Sweep // Приборы и системы разведочной геофизики. 2023. № 1. С. 15–28. EDN:NEIYYU.

2. Вибропогружатель ВРП 30/120 с регулируемыми параметрами. Техническое описание. М.: В/О «Лицензиторг», 1983.

3. Жуков А.П., Скирта Д.А., Шехтман Г.А. Пути повышения производительности вибросейсморазведки // Приборы и системы разведочной геофизики. 2022. № 2. С. 57–70. EDN:DZPJKH.

4. Селезнев В.С., Соловьев В.М., Еманов А.Ф., Ефимов А.С., Сальников А.С., Чичинин И.С., Кашун В.В., Романенко И.Е., Елагин С.А., Лисейкин А.В., Шенмайер А.Е., Сережников Н.А., Максимов М.А. Глубинные вибросейсмические исследования на Дальнем Востоке России // Проблемы информатики. 2013. № 3 (20). С. 30–41. EDN:PNVTXJ.

5. Сердюков С.В., Кривопуцкий В.С., Гамзатов С.М. Исследования сейсмических и акустических полей при низкочастотном вибрационном воздействии на нефтяной пласт. Препр. ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1991. № 43.

6. Фиников Д.Б., Шалашников А.В. Способ сейсморазведки с вибрационными источниками // Геомодель 2021. Материалы 23-й конференции по вопросам геологоразведки и разработки месторождений нефти и газа, Геленджик, 06–10 сентября 2021 года. Москва: ООО «ЕАГЕ Геомодель», 2021. С. 18. doi:10.3997/2214-4609.202157025. EDN:GPIPQP.

7. Чичинин И.С., Сагайдачная О.М. Невзрывные сейсмические источники с широким частотным спектром. Часть 2. Дебалансные вибраторы или что надо сделать, чтобы невзрывные сейсморазведочные источники имели широкий частотный спектр // Приборы и системы разведочной геофизики. 2013. Т. 45, № 3. С. 23–32. EDN:RPDKDV.

8. Шнеерсон М.Б., Жуков А.П. Современные тенденции вибрационной сейсморазведки // Приборы и системы разведочной геофизики. 2010. Т. 33, № 3. С. 19–25. EDN:OKVPYP.

9. Яблоков А.В., Дергач П.А., Сердюков А.С., Полозов С.С. Разработка и применение портативной вибрационной установки для сбора и анализа данных сейсмических поверхностных волн // Сейсмические приборы. 2022. Т. 58, № 4. С. 5–18. doi:10.21455/si2022.4-1. EDN:DQUOGA.

10. Alekseev A.S., Chichinin I.S., Korneev V.A. Powerful low-frequency vibrators for active seismology // Bulletin of the Seismological Society of America. 2005. Vol. 95 (1). P. 1–17. doi:10.1785/0120030261.

11. Bouska J. Distance separated simultaneous sweeping, for fast, clean, vibroseis acquisition // Geophysical Prospecting. 2010. Vol. 58 (1). P. 123–153. doi:10.1111/j.1365-2478.2009.00843.x.

12. Bunks C., Saleck F.M., Zaleski S., Chavent G. Multiscale seismic waveform inversion // Geophysics. 1995. Vol. 60 (5). P. 1457–1473. doi:10.1190/1.1443880.

13. Chen Z., Cheng D., Feng W., Wu T. An optimal 9-point finite difference scheme for the Helmholtz equation with PML // International Journal of Numerical Analysis and Modeling. 2013. Vol. 10 (2). P. 389–410.

14. Ikuta R., Yamaoka K., Miyakawa K., Kunitomo T., Kumazawa M. Continuous monitoring of propagation velocity of seismic wave using ACROSS // Geophysical Research Letters. 2002. Vol. 29 (13). P. 5-1–5-5. doi: 10.1029/2001GL013974.

15. Köhn D. Time domain 2D elastic full waveform tomography: PhD Thesis. Kiel: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 2011. 177 p.

16. Li G., Qi W., Ding Y.-P., Huang Z.-Q., Lian Z.-H., Tao Z.-F., Yang X.-Y. Method and application of extending seismic vibrator bandwidth toward low frequency // Advances in Mechanical Engineering. 2019. Vol. 11 (10). doi:10.1177/1687814019884772.

17. Pratt R.G., Shin C., Hick G.J. Gauss–Newton and full Newton methods in frequency–space seismic waveform inversion // Geophysical Journal International. 1998. Vol. 133 (2). P. 341–362. doi:10.1046/j.1365246X.1998.00498.x.

18. Rozemond H.J. Slip-sweep acquisition // SEG Technical Program Expanded Abstracts 1996. SEG, 1996. P. 64–67. doi:10.1190/1.1826730.

19. Saiga A., Yamaoka K., Kunitomo T., Watanabe T. Continuous observation of seismic wave velocity and apparent velocity using a precise seismic array and ACROSS seismic source // Earth, Planets and Space. 2006. Vol. 58 (8). P. 993–1005. doi:10.1186/BF03352604.

20. Tao Y., Sen M.K. Frequency-domain full waveform inversion with plane-wave data // Geophysics. 2013. Vol. 78 (1). P. R13–R23. doi:10.1190/geo2012-0267.1.

21. Versteeg R. The Marmousi experience: Velocity model determination on a synthetic complex data set // The Leading Edge. 1994. Vol. 13. P. 927–936. doi:10.1190/1.1437051.

22. Virieux J., Operto S. An overview of full-waveform inversion in exploration geophysics // Geophysics. 2009.

23. Vol. 74 (6). P. WCC1–WCC26. doi:10.1190/1.3238367.