Устройство ввода аналоговой информации в ЭВМ.
Главным элементом устройства ввода аналоговой сейсмической записи в ЭВМ является аналого-цифровой преобразователь (АЦП) , выполняющий операции преобразования непрерывного сигнала в цифровой код. В настоящее время известно несколько систем АЦП . Для кодирования сейсмических сигналов в большинстве случаев используются преобразователи поразрядного взвешивания с обратной связью . Принцип действия такого преобразователя основан на сравнении входного напряжения (отсчетной амплитуды) с компенсирующим. Компенсирующее напряжение Uk изменяется поразрядно в соответствии с тем, превышает ли сумма напряжений входную величину Ux. Одним из основных узлов АЦП являются цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) , управляемый но определенной программе нуль-органом , сравнивающим преобразуемое напряжение с выходным напряжением ЦАП. При первом тактовом импульсе на выходе ЦАП возникает напряжение UK , равное 1/2Uэ. Если оно превышает суммарное напряжение Ux , тогда в положении «нуль» окажется триггер старшего разряда . В противном случае (Ux > UKl) триггер старшего разряда окажется в положении единица. Пусть в первом такте выполнялось неравенство Ux < 1/2Uэ и в первом разряде выходного регистра записан нуль. Тогда во втором такте Ux сравнивается с эталонным напряжением 1/4Uэ , соответствующим единице следующего разряда. Если Ux > Uэ , то во втором разряде выходного регистра запишется единица , а в третьем такте сравнения Ux будет сопоставляться с эталонным напряжением 1/4Uэ + 1/8Uэ , соответствующим единице в следующем разряде. В каждом очередном i-том такте сравнения , если в предыдущем была записана единица , напряжение Uki-1 увеличивается на величину Uэ /2 до тех пор , пока Ux не окажется меньше Uki. В этом случае выходное напряжение Ux сравнивается с Uki+1 = Uэ/2 ∙ Uэ/2 и т. д. В результате сравнения Ux с поразрядно изменяемым UK в положении «нуль» окажутся триггеры тех разрядов, включение которых вызвало перекомпенсацию , а в положении «единица» -триггеры разрядов , обеспечивших наилучшее приближение к измеряемому напряжению. При этом в выходном регистре запишется число , эквивалентное входному напряжению ,
Ux = ∑aiUэ/2
где n — число разрядов выходного кода АЦП ; аi = {
С выходного регистра через блок сопряжения вводного устройства по команде ЭВМ цифровой код пересылается в ЭВМ для дальнейшей программной обработки. Зная принцип работы аналого-цифрового преобразователя , нетрудно понять назначение и принцип работы основных блоков устройства ввода аналоговой информации в ЭВМ.
Основными элементами устройства ввода являются: 1) электронно-механическая система барабанного типа для протяжки и считывания стандартной магнитной пленки , эквивалентная применяемым па аналоговых сейсмических станциях и обрабатывающих машинах ; 2) блок воспроизведения , включающий усилители воспроизведения , частотные фильтры , АРУ ; 3) блок выработки импульсов квантования , включающий усилитель , формирователь марок времени и схему , компенсирующую нелинейность протяжки магнитной пленки в процессе записи (воспроизведения) , и обеспечивающий постоянный шаг δt между отсчетными значениями ; 4) блок преобразования (аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи) ; 5) блок сопряжения устройства ввода с ЭВМ.
Устройство вывода для построения сейсмических разрезов.
Результатом обработки сейсмической информации на ЭВМ является временной либо глубинный разрез , представленный в виде последовательности трасс х = const , эквивалентных трассам сейсмограммы. При длительности полезной записи в 5с и шаге квантования в 0,002с каждая трасса временного разреза содержит 2500 отсчетных значений. Число отсчетных значений на трассе глубинного разреза , сохраняющего динамику записи , определяется максимальным временем t0max временного разреза, v(t0max) и шагом квантования ∆z по оси z. Так , например , при t0max = 5с , v(t0max =5 с) =4 км/с и ∆z = 2,5м число отсчетных значений на трассе глубинного разреза равно 4000. Совокупность отсчетных амплитуд , программно приписанных времени k δt либо глубине l ∆z , потрасcно хранится в соответствующих зонах НМЛ ЭВМ (либо на дисках). При такой форме размещения результатов обработки процесс вывода разреза на построитель практически близок процессу вывода на фотоблок временного разреза, полученного на аналоговых машинах. Отличие заключается в необходимости преобразования последовательности отсчетных значений в непрерывный сигнал.
Построитель сейсмических разрезов представляет собой универсальный фотоблок , оснащенный обратным преобразователем (ЦАП) , аналоговым блоком и схемой логики , обеспечивающей нормальное функционирование устройства в процессе работы. Учитывая необходимость многократного воспроизведения сейсмического разреза (использование различных способов записи , режимов АРУ , полосы пропускания фильтров и усиления) , некоторые построители оснащаются магнитным барабаном стандартного типа , и блоком записи - воспроизведения , позволяющими в процессе записи разреза на фотоноситель одновременно регистрировать его в аналоговой форме на магнитной пленке. В последующем визуализация разреза выполняется минуя ЭВМ.
Устройство подготовки данных предназначено для воспроизведения полевых магнитных записей для анализа данных, обеспечивающего выбор оптимальных параметров и контроль качества отметки момента взрыв
Устройство ввода и вывода предназначено для поканального ввода аналоговой сейсмической информации в ЭВМ и вывода результатов обработки , регистрируемых в аналоговой форме на стандартной магнитной пленке. Электронная и механическая системы устройства рассчитаны на скорость считывания (записи), кодирования (декодирования) , в 24 раза превышающую скорость записи в поле (0,25с на трассу).
Фотопостроитель (ФП) представляет собой системы для поканального воспроизведения способом переменной плотности на фотоносителе аналоговых снгналов , зарегистрированных на стандартной магнитной пленке. Универсальный фотопостроитель (УФП) в отличие от ФП позволяет воспроизводить сейсмическую информацию различными способами (переменная плотность , площадь , амплитуда , символы) и варьировать масштаб записи по осям t и х.
Спецпроцессоры.
Помимо устройств ввода-вывода , универсальные ЭВМ дополняются спецпроцессорами , предназначенными для преобразования цифровой информации по одному или нескольким алгоритмам , не требующим перенастройки системы в процессе обработки массива данных (сейсмической трассы , сейсмограммы , набора сейсмограмм). К числу таких алгоритмов относятся свертка , преобразование Фурье , упаковка и распаковка массивов , регулируемое направленное суммирование по фиксированным направлениям , вычисление функции авто- и взаимной корреляции и ряд других. Реализация указанных алгоритмов программным путем на универсальных ЭВМ сопряжена с большими затратами машинного времени , во многом несоизмеримыми с затратами времени на другие алгоритмические операции.
В спецпроцессорах , решающих данные задачи , ускорение преобразования достигается за счет жесткой коммутации. Перекоммутация устройства выполняется внешними переключателями либо перфокартами , задающими режим работы. Типичным спецпроцессором является устройство быстрой свертки (конвольвер) , используемое для фильтрации , а также для вычисления функций авто- и взаимной корреляции. Фильтрация (прямая, обратная) , выполняемая во временной форме , базируется на свертке оператора фильтра , заданного импульсной реакцией , с сейсмической трассой. Для получения одной отсчетной амплитуды результирующего сигнала на выходе фильтра с оператором из l точек необходимо произвести l операций умножения двух чисел и операцию сложения l произведений. В комбинации ЭВМ - спецпроцессор указанная задача решается следующим образом. По заданной трассе либо другой априорной информации ЭВМ определяет оператор фильтра. Реализация данного этапа фильтрации на универсальной ЭВМ связана с многообразием способов определения импульсной реакции фильтра. Отсчетные значения оператора и трассы по каналу связи пересылаются в конвольвер , выполняющий операцию свертки. Результат свертки, в виде последовательности отсчетных значений отфильтрованной трассы, вновь поступает в ЭВМ для дальнейшей обработки. Наряду с конвольверами для ускорения процесса фильтрации в частотной форме универсальные ЭВМ оснащаются спецпроцессорами для быстрого преобразования Фурье.
Детальное изучение алгоритмов метода ОГТ позволило выделить серию стандартных преобразований , постоянно применяемых в процессе обработки. В результате стал возможным синтез гибридных спецпроцессоров , в которых закоммутирована не одна , а целая серия стандартных операций обработки данных МОГТ. Однако , в отличие от аналоговых машин с жестким набором операций , указанные устройства управляются универсальной ЭВМ , что в целом не уменьшает гибкости всей системы. Стремление повысить роль геофизика в процессе обработки данных МОГТ на ЭВМ , особенно на этапах , формализация которых не достигла уровня , обеспечивающего требуемую точность в различных сейсмогеологических ситуациях , привело к созданию специализированных систем взаимодействия геофизик - ЭВМ. Данные системы помимо универсальной ЭВМ высокого класса , включают специализированную ЭВМ , управляющую одним или несколькими видепреобразователями со световым пером. В результате процесс обработки исходной информации превращается в единый замкнутый цикл , когда часть процедур выполняется программным путем , а другая часть , в основном интерпретационного характера , - визуально , на основе анализа промежуточных данных , воспроизводимых на экране ЭЛТ.
3.5 организация полевых сейсморазведочных работ.
В работе партии выделяются следующие периоды.
1. Организация партии до выезда к месту полевых работ (на базе экспедиции). Фактическое начало организации партии – дата издания приказа о формировании партии и назначении начальника. В это время партия комплектуется инженерно-техническими кадрами , прошедшими медосмотр и прививки в зависимости от района работ , оснащается аппаратурой , оборудованием , транспортными средствами , материалами , спецодеждой , спецобувью , средствами индивидуальной защиты , противопожарным инвентарем. Организуется доставка персонала , аппаратуры , оборудования ,транспортных средств , других грузов к месту производства работ. Формируется акт готовности выезда партии на полевые работы.
2. Организация партии на месте полевых работ. В это время окончательно формируется персонал партии. Заключаются договора на аренду территорий и помещений. Подготавливаются к работе аппаратура и оборудование. Проводится техосмотр автотранспорта , грузоподъемных механизмов и приспособлений. Организуется радиосвязь. Заключаются договора с вневедомственной охраной. Организуются склады материально-технических ценностей , ГСМ , ВМ , газов и т.п. Проводятся инструктаж персонала и проверка (экзамены) знаний норм и правил производства работ , техники безопасности , производственной санитарии и гигиены , пожарной безопасности , электробезопасности.
Подготавливают : акт готовности партии к началу полевых работ с приложением серии документов , включая перечень объектов и работ повышенной опасности ; приказ о назначении лиц , ответственных за безопасность объектов и производство работ повышенной опасности ; список личного состава ; должностные инструкции ИТР и служащих ; утвержденные программы обучения ИТР и служащих ; утвержденный перечень инструкций по технике безопасности ; приказ о постоянно действующей комиссии по проверке знаний Правил безопасного ведения работ ; протоколы проверки знаний Правил безопасности у личного состава партии ; журналы инструктирования рабочих ; технические паспорта машин и оборудования ; график планово-предупредительного ремонта техники ; приказ о закреплении технических средств за ответственными лицами ; приказ об организации противопожарной службы , погрузочно-разгрузочных работ ; журнал регистрации радиосвязи ; журнал контрольных сроков маршрутов дальних рейсов и разовых инструктажей водителей ; план оргтехмероприятий по ТБ ; протокол рабочего собрания по результатам подготовки к полевым работам , а также выборам общественных инструкций по ТБ.
Началом полевого периода считается день , когда получены первые записи , которые можно использовать для решения поставленной проектом задачи. В полевом периоде должен быть выполнен весь комплекс полевых работ , предусмотренный проектом , проведена предварительная обработка получаемых данных , в основе которой лежит подготовка к передаче на вычислительный центр. Полученные в поле материалы подвергают экспресс-обработке , включающей предварительную корреляцию статических и кинематических поправок и построение предварительных временных разрезов по отработанным профилям.
Все работы , выполняемые партией в полевой период , должны строго соответствовать методическим приемам и схемам наблюдений , предусмотренных проектом, а также быть увязанными с административными и общественными организациями , владельцами территорий на которых должны выполняться полевые работы , а также с другими близко расположенными геофизическими и геологическими службами. Окончанием полевого периода считается день получения последних сейсмических записей , необходимых для решения поставленных проектом задач.
В камеральный период осуществляется окончательная обработка на ЭВМ полученных материалов , составление и защита окончательного отчета, Ввиду специфики подготовки данных для передачи их на вычислительный центр (ВЦ) процесс организации обработки полученных материалов должен представлять собой отдельный этап в периоде камеральных работ.
Заключение.
Преимущества метода ОГТ.
Внедрение метода ОГТ привело к существенному повышению геологической эффективности сейсморазведки во многих нефтегазонозных районах страны и позволило приступить к изучению сложнопостроенных областей в глубинных этажах разреза , и том числе структур приразломного типа в Нижнем Поволжье и на акватории Черного моря , зон стратиграфического и литологического выклинивания пород в Западном Предкавказье и в южной части Западно-Сибирской платформы , зоны сочленения Русской платформы и Предкавказья .
При проведении полевых работ МОГТ с целью повышения эффективности получил применение ряд методических усовершенствований , основными из которых считаются : способы формирования короткого импульса с целью повышения разрешающей способности метода ; системы с большими удалениями с целью лучшего ослабления кратных волн ; регистрация колебаний в области низких частот с целью картирования фундамента и подсолевых горизонтов , с которыми связаны низкочастотные отраженные волны ; опробование новых источников ; системы с увеличенной кратностью в зонах интенсивных помех с целью их ослабления. Однако следует отметить, что объемы и уровень этих работ совершенно недостаточны.
При обработке материалов ОГТ , осуществляемой на аналоговых и цифровых машинах примерно в равных объемах , используются усовершенствования и дополнительные блоки , что позволяет повысить эффективность и производительность использования машин. Совершенствуются способы оптической обработки , которые применяются на разных этапах комплексной машиной обработки и дают возможность оперативно анализировать исходную сейсмическую информацию или данные обработки ,а также улучшать прослеживаемость полезных волн в стадии интерпретации результатов суммирования по системам ОГТ .
Недостатки метода ОГТ.
Производительность работ МОГТ продолжает оставаться невысокой и нужно еще много работать над использованием имеющихся резервов.
К недостаткам в области машинной обработки материалов на ЭВМ следует отнести в разных организациях в практической работе использование нескольких комплексов программ , что затрудняет обмен программами и тормозит развитие метода .
Другим фактором, в какой то мере сдерживающим внедрение метода ОГТ, является недостаточное в ряде случаев обоснования систем ОГТ и связанное с этим снижение эффективности сейсморазведки , отсутствие достаточно мощных ЭВМ , отвечающих современным требованиям , и специальной периферийной аппаратуры.
Применение системы ОГТ связано с заметным удорожанием полевых работ , обусловленных их усложнением. Это обстоятельство ограничивает применение ОГТ районами , где достигается существенное повышение геологической эффективности. Но как правило решением такого недостатка может быть достигнуто путем значительного увеличения расстояния между соседними приемниками (центрами групп).
Список литературы :
1. Мешбей В.И. Сейсморазведка методом общей глубинной точки. – М., ”Недра”, 1973.
2. Сейсморазведка : справочник геофизика. В двух книгах / под ред. Номоконова В.П. – М., “Недра”, 1990.
3. Гурвич И.И, . Номоконов В.П. Сейсморазведка. – М., “Недра”, 1981.
4. Современное состояние сейсморазведки методом ОГТ. – М., ВИЭМС , 1974.
