DE1498046B2

DE1498046B2 - Verfahren und Anordnung zur Darstellung und Bestimmung seismischer Reflexions horizonte

Info

Publication number: DE1498046B2
Application number: DE1498046A
Authority: DE
Inventors: Don West Croydon Surrey Rockwell (Grossbritannien)
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1964-09-30
Filing date: 1965-09-30
Publication date: 1974-08-15
Also published as: GB1124181A; DE1498046C3; NL158298B; NL6512603A; DE1498046A1; US3353151A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Darstellung und Bestimmung seismischer Reflexionshorizonte mittels entlang eines seismischen Profils aufgenommener seismischer Signale, die eine Vielzahl von seismischen Spuren bilden, unter Verwendung von aus vorgegebenen Geschwindigkeits-Tiefenfunktionen resultierenden Wellenfronten, mit denen die seismischen Strahlen eine orthogonale Kurvenschar bilden und bei dem seismische Ereignisse, die einen Teil der seismischen Spuren bilden, in der Weise dargestellt werden, daß deren ursprüngliche Zeitachsen mittels eines Wellenfrontenverfahrens in die seismischen Strahlen transformiert werden und bei dem ferner die seismischen Signale summiert und korrigiert werden.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Bei geophysikalischen Erforschungen wird mittels einer Explosion oder einer anderen Art mechanischer Erschütterungen an einem nahe der Erdoberfläche gelegenen Punkt seismische Energie in die Erde gesendet, die sich entlang einer Wellenfront durch die Erde hindurch fortpflanzt. An den Grenzen von Zonen mit unterschiedlichen akustischen Wellenwiderständen wird ein Teil der Energie zur Oberfläche reflektiert, wo sie durch eine Gruppe von Echolotgeräten empfangen und in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet wird. Da die akustischen Geschwindigkeiten der verschiedenen Schichten unterschiedlich sind, besteht die seismische Information aus einem zufallsabhängigen Signal mit bestimmten charakteristischen Wellenformen, die in dieser Technik als Ereignisse bzw. seismische Einsätze bezeichnet werden und gewöhnlich das Vorhandensein von Grenzschichten anzeigen.

Da die Erdoberfläche zumeist uneben ist, wird üblicherweise das seismische Echosignal eines einzigen Energieimpulses an mehreren voneinander entfernten Punkten gleichzeitig empfangen. Infolgedessen müssen die verschiedenen entsprechenden Spuren derart korrigiert werden, daß sie das Echo am Punkt einer gegebenen Ebene aus einer an diesen Punkt gesandten Energie so darstellen, daß die lotrechte Entfernung zu einer Reflexionsschicht durch die Zeit ausgedrückt wird, die bis zum Eintreffen des Ereignisses vergeht.

Die auf diese Weise gewonnenen seismischen Signale werden über der Zeit aufgetragen und auf einen Entfernungsmaßstab normiert, bevor die Lage der Schichten gezeichnet werden kann. Diese Normierung wird durch die Tatsache kompliziert, daß sich die Geschwindigkeit der seismischen Wellen, abhängig von den wechselnden Dichten und Eigenschaften der Formationen, mit der Tiefe ändert. Da die empfangenen Wellen nicht notwendigerweise senkrecht verlaufen, vielmehr von einer Grenzschicht unter einem Winkel, der gleich dem Einfallswinkel ist, reflektiert werden, ist die Entfernung zu der reflektierenden Schicht nicht unbedingt gleich ihrer senkrechten Tiefe, sondern gleich der kürzesten Entfernung, d. h. gleich dem Normalenabstand. Das Echosignal muß daher an zwei voneinander entfernten Punkten empfangen werden, um den Neigungswinkel der Einlagerung, bezogen auf eine durch die beiden Punkte verlaufende senkrechte Ebene, zu bestimmen. Außerdem ist die Information eines dritten nicht in der Ebene liegenden Punktes notwendig, um die tatsächliche Neigung und ihre Richtung im Raum zu bestimmen. Das Problem der Neigungsbestimmung wird weiterhin dadurch kompliziert, daß sich die seismische Energie infolge der Änderung der Geschwindigkeit mit der Tiefe auf einem gekrümmten Weg fortpflanzt.

Bisher hat man diese Wege für kleine Geschwindigkeitsänderungen durch eine Gerade oder eine Reihe von Geraden angenähert. In bestimmten Fällen sind diese Verfahren ziemlich genau, jedoch selbst bei Verwendung der verschiedenen für diesen Zweck entwickelten Aufzeichnungsgeräte mühsam und zeitraubend. In Fällen jedoch, in denen sich die seismische Geschwindigkeit schnell oder ungleichförmig ändert, werden diese Verfahren in zunehmendem Maße verwickelt, aufwendig und von fraglicher Genauigkeit. Außerdem erfordern sie eine gesonderte Aufzeichnung und Auswertung der seismischen Signale, wodurch zusätzlich zu den Näherungsfehlem menschliche Irrtümer auftreten können.

Es ist daher ein Verfahren gemäß der US-PS 3 149 303 vorgeschlagen worden, das von einer korrigierten Aufzeichnung seismischer Antwortimpulse ausgeht, d. h., die Aufzeichnung berücksichtigt bereits Unregelmäßigkeiten der Erdoberfläche, sowie den seitlichen Abstand der Beobachtungsstellen vom Sender. Durch Aufsummieren der Signale entlang unterschiedlicher Richtungen wird eine sogenannte »strahl-gesteuerte« Aufzeichnung erhalten, aus der die Richtung der größten Intensität für eine bestimmte Zeirverschiebung erkannt werden kann. Von dieser zweiten Aufzeichnung werden dann durch Einrechnung der geeigneten Geschwindigkeitswerte über eine Vorrichtung, die auf bestimmte Kriterien, wie Intensität und Kohärenz, anspricht, einige wenige Ereignisse ausgewählt, die dann das endgültige Bild der Lage der Erdschichten darstellen. Mit besonderem Aufwand muß dazu ein Ereignissucher installiert werden. Aus den über diesen komplizierten Umweg ausgewählten einzelnen Ereignissen kann dann eine Zwischenaufzeichnung hergestellt werden, die dann schließlich die Erzeugung des maßstabgerechten Bildes der Erdschichten ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem bzw. bei welcher alle verfügbaren seismischen Informationen schneller und genauer verarbeitet und ausgewertet werden, als bei den bekannten Verfahren und Anordnungen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Die Vorteile der Erfindung sind auch insbesondere darin zu sehen, daß größtenteils herkömmliche Bauelemente verwendet werden können und daß die Genauigkeit der Darstellung und Bestimmung seismischer Reflexionshorizonte nicht von einzelnen ausgewählten seismischen Informationen abhängt, sondern daß durch die Gesamtheit aller Informationen eine wesentlich höhere Genauigkeit erzielbar ist.

Sofern die Geschwindigkeit der seismischen Wellen im wesentlichen konstant ist, können die Wellenfront-Muster aus konzentrischen Kreisen derjenigen Intensität bestehen, die dem Wert der Antwortdaten entspricht. Im allgemeinen ist es jedoch erforderlich, daß die einzelnen maßstäblichen Wellenfront-Muster den Ort der seismischen Energie nach verschiedenen Laufzeiten t als eine Schar kreisbogenförmiger Wellenfronten mit dem Radius

at

(1)

a \ 2)

dem Abstand des Mittelpunktes von der Grundlinie nach unten

=_!£ cosh--I

(2)

und einem dem Antwortsignal entsprechenden Wert darstellen, wobei V_d die Geschwindigkeit der Energie an der Grundlinie, α der Gradient der Geschwindigkeit und t die Zeit ist. Der Gradient α kann entweder Null, eine Konstante oder eine Funktion der Laufzeit t sein. Der Strahl wird elektromagnetisch über eine ebene Aufzeichnungsfläche auf kreisförmigen Bahnen bewegt, deren Radius gemäß Gleichung (1) und deren Mittelpunktverlagerung gemäß Gleichung (2) von der Momentangeschwindigkeit der seismischen Energie abhängt. Dadurch, daß sowohl das scheinbare Zentrum der Wellenfront abgesenkt als auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit verändert wird, kann der tatsächliche Weg der Energie durch die Erde mit einer Genauigkeit wiedergegeben werden, die von der Genauigkeit der verfügbaren Geschwindigkeitsinformationen abhängt. Die einzelnen Wellenfront-Muster werden um den Entfernungen der Beobachtungspunkte vom Sender maßstäblich entsprechende Stücke verschoben und auf einer gemeinsamen Aufzeichnungsfläche abgebildet, wobei die einander überlappenden Bereiche entlang gemeinsamer Tangenten Verdichtungsstellen bilden, welche die Tiefe und die Neigung reflektierender Schichten unmittelbar maßstäblich darstellen. Es können dabei entsprechende Punkte der einzelnen maßstäblich aufgetragenen Wellenfront-Muster gleichzeitig abgetastet werden. Die Aufzeichnung der Daten erfolgt entweder auf einer Magnetschicht oder auf einem fotografischen Film oder auf einem kapazitiven Ladungsträger oder mit Hilfe eines Elektronenstrahls; entsprechend dient zur Abtastung der Aufzeichnungen ein magnetischer Lesekopf, ein fotoelektrisches oder ein kapazitives System oder ein Elektronenstrahl.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand der Figuren erläutert, wobei

F i g. 1 in einem schematischen Querschnitt durch die Erde allgemein die Art und Weise zeigt, in der man seismische Reflexionssignale erhält;
·.■ F i g. 2 eine Vielzahl von idealisierten seismischen ίο Spuren zeigt, die etwa von den in F i g. 1 dargestellten Empfängern aufgezeichnet wurden;

Fig. 3 die seismischen Reflexionsspuren der F i g. 2 schematisch wiedergibt, wie sie nach Elimination der Entfernungen der Empfänger vom Sender und unter Bezug auf eine gemeinsame Ausgangsebene erscheinen;

F i g. 4 eine schematische Zeichnung zur Darstellung von Wellenfronten ist;

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines erzeugao ten Wellenfront-Musters ist;

F i g. 6 eine Ausführungsform der Anordnung darstellt;

F i g. 7 eine andere Ausführungsforrn zeigt;
F i g. 8 eine Aufzeichnungsvorrichtung, wie sie in der Anordnung nach F i g. 7 verwendet werden kann, im Detail zeigt;

F i g. 9 eine andere Aufzeichnungsvorrichtung zur Verwendung in der in Fi g. 7 gezeigten Anordnung wiedergibt;

Fig. 10 einen Teil der Aufzeichnungsvorrichtung der F i g. 9 im Detail abbildet;

F i g. 11 ein magnetisches Aufzeichnungselement der Vorrichtung nach F i g. 9 darstellt;

F i g. 12 eine weitere Aufzeichnungsvorrichtung für die in F i g. 7 gezeigte Anordnung wiedergibt;

F i g. 13 die Zeichnung eines Abtastkopfes für die in F i g. 7 gezeigte Anordnung;

Fig. 14 eine schematische Ansicht eines anderen, ebenfalls in Verbindung mit der Anordnung nach F i g. 7 verwendbaren Abtastkopfes ist;

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform eines solchen Abtastkopfes zeigt und

Fig. 16 eine weitere Ausführungsform einer Anordnung schematisch darstellt.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Querschnitt verläuft durch eine Linie von aufeinanderfolgenden Explosionspunkten 10, 12 und 14, denen Gruppen von Echolotempfängern 16 α bis 16 j, 18 α bis 18 z und 20 a bis 2Oi zugeordnet sind. Nach Erzeugung eines seismischen Energieimpulses durch eine Explosion oder aus einer anderen Quelle am Punkt 10 nehmen die Empfänger 16 a bis 16 z seismische Antwortimpulse auf, die durch die idealisierten Spuren 22 a bis 22 z wiedergegeben sind. In ähnlicher Weise wird das Echo der am Punkt 12 abgegebenen seismischen Impulse von den Empfängern 18 a bis 18 z' wahrgenommen und durch die Spuren 24 a bis 24 z wiedergegeben und das Echo der am Punkt 14 erzeugten Impulse von den Empfängern 20 α bis 20 ζ aufgenommen und in den Spuren 26 a bis 26 z dargestellt. Die von den Empfängern aufgenommene Antwort wird gebräuchlicherweise bezüglich der verstrichenen Zeit auf Magnettrommel oder Magnetband aufgezeichnet und nur wenn optische Untersuchung erforderlich ist, fotografisch reproduziert. Dies ist nur insoweit erforderlich, als die seismischen Daten bezüglich der Entfernung der Empfänger vom Explosionszentrum korrigiert und auf eine, gemeinsame Ausgangsebene

bezogen werden müssen. Das erste Ereignis 28 jeder Spur wird durch die seismische Energie verursacht, die auf dem unmittelbarsten Weg zu den Empfängern gelangt. Man sieht, daß dieses erste zum Zeitpunkt Null eintretende Ereignis 28 in den äußeren Spuren a und / jeder Gruppe später auftritt als in der Spur e. Ebenso weisen auch die Ereignisse 30, die etwa von der Reflexion an der Schicht 32 herrühren, gewisse Zeitdifferenzen entsprechend den längeren und gekrümmten Wegen, beispielsweise 10 a und 1Oi, auf, jedoch nimmt dieser Effekt mit der Tiefe ab. Ein Teil der Zeitunterschiede ist auf die veränderliche Kontur der Erdoberfläche 34 zurückzuführen, auf der die Empfänger 16, 18 und 20 angeordnet sind. Bevor deshalb die Informationen, die durch die Antwortspuren 22, 24 und 26 dargestellt sind, verwendet werden, müssen die Werte auf eine gemeinsame Grundlinie 36 bezogen und bezüglich der Entfernung der Empfänger in bekannter Weise korrigiert werden, um den Unterschied in der Länge der kurzen Re- ao flexionswege, z.B. 1Oe, und der langen, z.B. 10a und 10/, zu eliminieren. Nach dieser Korrektur, die jedoch nicht die Neigung berücksichtigt, können die seismischen Antwortsignale durch die idealisierten Spuren 38 a bis 38 i, 40 a bis 40/ und 42 a bis 42/ nach F i g. 3 wiedergegeben werden.

Jede Gruppe von korrigierten Daten, die durch die Antwortspuren 38, 40 und 42 dargestellt ist, wird dann in die ein maßstäbliches Wellenfront-Muster nach Fig. 5 darstellenden Daten umgewandelt. Wenn gewünscht, können auch nur die Spuren 38 e, 4Oe und 42 e umgewandelt werden, die den kurzen Wegen entsprechen. Wie jedoch aus dem Folgenden ersichtlich wird, ist es im allgemeinen wünschenswert, alle Spuren zu benutzen, um eine möglichst dichte BeIegung aus den überlappenden Mustern zu erhalten. Jedes maßstäbliche Wellenfront-Muster wird Punkt für Punkt aus den durch eine einzige Spur dargestellten Antwortdaten gezeichnet. Von einem Mittelpunkt 44 auf der Grundebene 36 ausgehend wird jeder diskrete Wert der seismischen Antwortdaten abhängig von der Zeit der Daten umgesetzt, die eine kreisbogenförmige Wellenfront mit einer dem diskreten Wert entsprechenden Intensität oder Größe und mit einer maßstäblichen Lage und Form darstellen, die alle möglichen Lagen der tatsächlichen seismischen Energie in dem betrachteten Zeitpunkt wiedergibt. Die Lage und Form der maßstäblichen Wellenfront ist dann gleich der wirklichen Tiefe ausgedrückt als Funktion der Geschwindigkeit und der Ausbreitungszeit. Die Geschwindigkeit V in einer Tiefe ζ kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden

(3)

55

worin V_t die Geschwindigkeit an der Grundlinie ist, a_z der Gradient der Geschwindigkeit und t_z die Zeit, die für beide Richtungen benötigt wird. Der Gradient braucht keine Konstante zu sein und kann auch als Funktion der Zeit ausgedrückt werden, wenn geeignete Informationen über die Geschwindigkeit vorliegen. Die bogenförmige Wellenfront hat einen Radius R, der durch die obige Gleichung (1) gegeben ist und einen Mittelpunkt, der um die Strecke H, gegeben durch die Gleichung (2), von der Grundlinie entfernt ist. Geschwindigkeitsinformationen werden durch die besten verfügbaren Mittel, z. B. eine Bohrlochmessung, in der gleichen geologischen Region oder durch eine andere geeignete Näherung gewonnen. Auf diese Weise können beispielsweise die Ereignisse K bis P der in Fig. 5 gezeigten Reflexionsspur kreisbogenförmige Wellenfronten mit den Mittelpunkten k bis ρ sein. Die Werte, die das maßstäbliche Wellenfront-Muster darstellen, können entweder analoger oder digitaler Natur sein, wie aus dem Folgenden erhellt. Die einzelnen Datengruppen werden dann zu Daten kombiniert, die. die Summe von maßstäblichen Wellenfront-Mustern wiedergeben, wobei die Muster maßstäblich so zueinander angeordnet werden, wie es der gegenseitigen Lage der entsprechenden Echoempfänger entspricht, d. h., der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Wellenfront-Mustern ist proportional zum horizontalen Abstand zwischen den Empfängern, die die ursprünglichen Antwortsignale aufnehmen. Die Summierung entsprechender Werte, d. h. von Werten, die in einem gemeinsamen Maßstabnetz die gleichen Koordinaten belegen, ergibt verstärkte Muster, wobei die Wellenfronten mit gemeinsamen Werten im allgemeinen eine gemeinsame Tangente haben, wie dies mit 46 in Fig. 4 dargestellt ist, und die z. B. die Reflexionsschicht 32 darstellt. Wie oben erwähnt, kann die Summierung der maßstäblichen Wellenfront-Muster, sofern sie in maßstäblicher Lage zueinander angeordnet sind, entweder algebraisch erfolgen oder aus einer einfachen Addition bestehen, um die verstärkten Muster zur Darstellung von Reflexionsschichten zu erzeugen. Man sieht, daß sämtliche seismischen Antwortinformationen benutzt werden. Außerdem werden die Daten vor der Auswertung verlagert, um menschliche Irrtümer bei Ermittlung der Ereignisse auszuschließen. Die Kombination der Daten, welche die Wellenfront-Muster darstellen, bewirkt insbesondere bei Anwendung der algebraischen Summierung eine verstärkte Auflösung des Antwortsignals, und die Kombination erfolgt nach dem Verlagerungsverfahren, d. h., die Signale verstärken andere Signale, die am gleichen Punkt im Raum entspringen. Es ist wichtig festzustellen, daß die seismischen Antwortinformationen über der Laufzeit aufgetragen werden, ohne in Werte abhängig von der Tiefe umgewandelt worden zu sein. Trotzdem wird jede Zunahme des Antwortsignals in eine Wellenfront auf einem Entfernungs- oder Tiefenmaßstab umgewandelt, so daß das maßstäbliche Wellenfront-Muster auf Entfernungen und nicht auf Laufzeiten bezogen ist.

In F i g. 6 ist eine Anordnung zur Darstellung von Reflexionshorizonten im ganzen mit der Bezugsziffer SO bezeichnet. Darin werden Gruppen von seismischen Antwortsignalen mittels einer Kathodenstrahlröhre 52 als Aufnahmekopf in Daten zur Wiedergabe eines maßstäblichen Wellenfront-Musters umgewandelt und fortlaufend auf einer Filmrolle 56 in einer Kamera 54 als Addiereinrichtung summiert. Ein optisches System 58 kann verwendet werden, um das auf dem Bildschirm der Röhre 52 erscheinende Muster auf den Film zu fokussieren. Der abtastende Elektronenstrahl wird entsprechend den Antwortdaten moduliert und kreisbogenförmig nach der Geschwindigkeitsfunktion der seismischen Energie geschwenkt. Der Film 56 kann entweder ständig synchron mit einer Verschiebung des Bildes auf der Röhre bewegt oder wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird, in maßstäbliche Positionen weitergeschaltet werden. Die korrigierten seismischen Antwortdaten können aus magnetischen Aufzeichnungen

durch ein geeignetes Wiedergabesystem 60 reproduziert und einem Verstärker 62 zugeführt werden. Das Wiedergabesystem 60 arbeitet mit einer Programmeinheit 64 synchron, die einen Sinus-Oszillator 66 steuert. Die Amplitude des Oszillatorsignals wird von einem Geschwindigkeits-Funktionsgenerator 68 gesteuert und ändert sich daher mit der Momentangeschwindigkeit der seismischen Energie. Der Ausgang des Oszillators 66 liegt an einem Phasenschieber 70, der zwei um 90° phasenverschobene Sinuswellen erzeugt. Die beiden Wellen liegen an zwei Schaltkreisen 72 und 74, die die X- bzw. Y-Ablenkung der Kathodenstrahlröhre 52 steuern. Eine vom Geschwindigkeitsfunktionsgenerator 68 gesteuerte Stufe 78 beaufschlagt das Y-Ablenkungssignal mit einer Vorspannung, um das scheinbare Zentrum der kreisförmigen Strahlabtastung abwärts zu verschieben, wie im folgenden beschrieben. Wenn der Film 56 kontinuierlich bewegt werden soll, wird eine Spurvorspannungs-Stufe 76 verwendet, um das Sinussignal zur Z-Ablenkung mit einer Vorspannung zu beaufschlagen, so daß sich das Muster auf dem Schirm der Röhre 52 synchron mit dem Film 56 bewegt. Wird jedoch der Film 56 schrittweise in einzelne maßstäbliche Lagen fortgeschaltet, so kann die Stufe 76 zur Erzeugung der Spurvorspannung weggelassen werden. Der Ausgang des Verstärkers 62 liegt an einem i?-Verstärkungskreis 80, dessen Verstärkung sich zu der Amplitude des Sinus-Ablenksignals so verhält, daß der Lichtfleck gleiche Intensität beibehält, während der Elektronenstrahl aus dem Zentrum herausbewegt und mit größerer Geschwindigkeit geschwenkt wird. Der Ausgang der R-Verstärkungsstufe liegt an einer Abdeckstufe 82, die den Elektronenstrahl wenigstens während der oberen Hälfte der kreisförmigen Ablenkung auslöscht. Der Ausgang der Abdeckstufe führt zu der Röhre 52 und moduliert die Intensität des Elektronenstrahls. Wie bekannt, beschreibt der Elektronenstrahl, wenn zur X- und Y-Ablenkung zwei Sinuswellen unter einer Phasenverschiebung von 90° verwendet werden, auf dem Schirm der Röhre einen Kreis. Der Durchmesser des Kreises in X- und Y-Richtung ist gleich der Amplitude des X- bzw. Y-Ablenksignals, gemessen von Spitze zu Spitze. Der Mittelpunkt des Kreises in X- und Y-Richtung wird durch die Vorspannungen der beiden Ablenksignale bestimmt. Um aus den als Funktion der Laufzeit aufgetragenen Antwortdaten ein entfernungs-maßstäbliches Wellenfront-Muster zu erhalten, sind folgende Schritte nötig. Am besten wird das scheinbare Zentrum 84 der Wellenfront in die Nähe des oberen Randes des Bildschirmes der Röhre 52 gelegt. Abhängig von der Polarität der Röhre wird dies durch Anheben oder Absenken der Vorspannung der sinusförmigen Y-Ablenkung erreicht. Zum Zwecke der Erläuterung ist es einfach, eine hohe Gleichvorspannung anzunehmen. Am Anfang eines Zyklus wird das scheinbare Zentrum 84 in die Ausgangsebene gelegt, bezüglich der die seismischen Antwortinformationen korrigiert worden sind. Zu Beginn der Wiedergabe einer Gruppe von Antwortdaten regt die Programmstufe 64 den Zyklus des Geschwindigkeitsfunktionsgenerators 68 an, dessen Ausgangssignal die Amplitude des sinusförmigen Signals des Oszillators 66 beeinflußt. Die Sinusamplituden sowohl des X- als auch des Y-Ablenksignals steigen in Abhängigkeit von der Momentangeschwindigkeit der seismischen Energie in dem bestimmten Zeitpunkt, so daß der Radius R des kreisbogenförmigen Ablenkweges in jedem Zeitpunkt durch die Gleichung (1) ausgedrückt werden kann. Da die Amplitude der sinusförmigen Ablenkspannungen, gemessen von Spitze zu Spitze, zunimmt, so vergrößert sich in entsprechendem Maße der Durchmesser des Kreisbogens, den der Elektronenstrahl auf der Röhre beschreibt und scheint sich vom Mittelpunkt her auszubreiten. Die obere Hälfte der kreisförmigen Bahn wird unterdrückt, so daß die untere

ίο Hälfte bei Absenken des Mittelpunktes — wie im folgenden beschrieben — nicht gestört wird. Bei einer Ausführungsform läuft der abtastende Elektronenstrahl mit einer Frequenz von 2000 Hz um, und die Geschwindigkeit, mit der der Radius R der Kreisbögen zunimmt, entspricht den wirklichen Verhältnissen, d. h., diese Geschwindigkeit ist gegenüber derjenigen, mit der sich die seismische Energie in die Erde fortpflanzt, halb so groß, entsprechend der Laufzeit der Energie in beiden Richtungen, und so sind zur Darstellung jedes maßstäblichen Wellenfront-Musters nur einige Sekunden erforderlich. Wenn gewünscht, kann die Geschwindigkeit durch geeignete Änderungen der seismischen Signale schneller oder langsamer gemacht werden. Das scheinbare Zentrum 84, der die Energie-Wellenfront darstellenden Kreisbögen bewegt sich von dem Bezugspunkt aus um den Betrag H nach Gleichung (2) abwärts. Man sieht, daß in dieser Gleichung der momentane Gradient α die einzige Variable ist. Deshalb wird die H-Vorspannungsstufe 78 durch ein Signal des Geschwindigkeitsfunktionsgenerators 68 angesteuert, das dem Geschwindigkeitsgradienten entspricht und das Y-Ablenksignal mit einer Gleichspannung bestimmter Polarität beaufschlagt, um den Mittelpunkt der Wellenfronten in zeitlicher Abhängigkeit von α abwärts zu verschieben. Der Gradient α kann irgendeine Funktion der Zeit oder auch eine Konstante sein. Hier soll festgehalten werden, daß das beschriebene System die über der Laufzeit aufgetragenen anstatt der bezüglich eines gleichmäßigen Entfernungsmaßstabs korrigierten Antwortdaten benutzt. Andernfalls müssen Geschwindigkeit und Gradient Funktionen der Tiefe sein, um richtige Werte für R und H zu erhalten. Da sich der Elektronenstrahl auf Bahnen mit fortschreitend zunehmenden Radien bewegt, nimmt seine Geschwindigkeit gegenüber dem Schirm der Röhre zu und würde infolge der größeren Schreibgeschwindigkeit bei gleicher Elektronenintensität ein Bild von immer geringerer Leuchtdichte erzeugen.

Deshalb wird die Intensität des Elektronenstrahls mittels der R -Verstärkungsstufe 80 mit zunehmendem Bahnradius erhöht. Da weiterhin nur die untere Hälfte des vom Strahl beschriebenen Kreises zur Darstellung des maßstäblichen Wellenfront-Musters benutzt wird, wird mindestens die obere Hälfte des Kreises abgedeckt. Da das scheinbare Zentrum 84 absinkt, ist dies besonders wichtig, um Interferenzen der oberen Hälfte der Kreise mit den vorher gezeichneten Bögen kleiner Radien zu verhindern. Die Abdeckstufe 82 löscht den Elektronenstrahl wenigstens während einer Hälfte des Y-Ablenksignals aus. Wenn gewünscht, kann mittels des Abdeckkreises auch ein größerer Teil des Kreisbogens ausgelöscht werden, um den Neigungsbereich des Systems zu steuern. Beispielsweise könnte der Elektronenstrahl überall außer in dem Bereich zwischen den gestrichelten Linien 86 und 88 in F i g. 5 unterdrückt werden. Wie oben erwähnt, bewegt sich der Film 56 mit konstanter Ge-

schwindigkeit vor dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 52 vorbei. Das maßstäbliche Wellenfront-Muster auf dem Bildschirm wird so erzeugt, daß es der Bewegung des Films mittels der Spurvorspannungs-Stufe78 folgt. Diese Stufe beaufschlagt das X-Ablenksignal mit einer fortschreitend zunehmenden Gleichspannung, die so synchronisiert ist, daß sie bei Beginn einer jeden seismischen Antwort bei Null anfängt und mit einer von der Bewegung des Films 56 gelenkten Geschwindigkeit zunimmt. Die Filmgeschwindigkeit wird so ausgewählt, daß zu Beginn jeder Gruppe von seismischen Antwortsignalen der Mittelpunkt der Röhre der geeigneten maßstäblichen Z-Lage der bestimmten Antwortdaten gegenüberliegt. Wenn jedoch gewünscht, kann der Film X in die maßstäbliche X-Lage fortgeschaltet werden, wenn der Oszillograph jeweils ein Wellenfront-Muster erzeugt hat. In diesem Fall würde die Spurvorspannungs-Stufe 78 durch eine passende (nicht gezeigte) Fortschaltsteuerung ersetzt werden.

Ein besonderer Vorteil einer solchen Schaltung ist es, daß nur handelsübliche Elemente verwendet werden. Weiterhin wird eine möglichst gute Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bildschirmes erreicht.

F i g. 7 zeigt eine weitere Anordnung, die allgemein mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist und der Anordnung 50 mit der Ausnahme ähnelt, daß das zur Aufzeichnung verwendete Übertragungssystem aus einem Magnetkopf besteht, der gegenüber der magnetischen Speicherschicht mechanisch kreisbogenförmig geführt wird. Ein endloses magnetisches Aufzeichnungsband 102 läuft über Rollen 104 und 106, die zur Erzeugung der horizontalen Bewegung in Z-Richtung auf einem Tisch 108 gelagert sind. Zur Änderung von H ist der Tisch durch geeignete Mittel, wie z.B. Gewindewellen 110und 112, so angebracht, daß er Transversalbewegungen des Bandes 102 gestattet. Die Wellen 110 und 112 können durch einen entsprechenden Mechanismus 114 angetrieben werden. Ein magnetischer Schreibkopf 116 als Aufnahmekopf ist nahe der Oberfläche des magnetischen Bandes 102 angeordnet und bewegt sich längs eines Armes 118, der durch einen entsprechenden Mechanismus in dem Drehlager 120 mit konstanter Geschwindigkeit über einen vorbestimmten Kreisbogen hin- und hergeschwenkt wird. Der Kopf 116 wird längs des Armes 118 durch einen eigenen Mechanismus 122 mit einer Geschwindigkeit bewegt, die in Abhängigkeit des Wertes R verändert werden kann. Eine Reihe seismischer Antwortsignale, die in benachbarten Spuren auf einer Magnettrommel 125 gespeichert ist, kann über einen Serienwandler und eine Programmstufe 124 in Serie wiedergegeben werden. Die Signale gehen dann zu einem Verstärker 128 und treiben den Magnetkopf 116. Die Programmstufe 124 synchronisiert auch die Wirkungsweise einer R-Steuerstufe 130, die den Mechanismus 122 mit variabler Geschwindigkeit so antreibt, daß sich der Schreibkopf 116 entlang des Armes 118 von der Schwenkachse des Armes entsprechend dem Wert R entfernt. Ähnlich synchronisiert die Programmstufe 124 auch die Wirkung einer /f-Steuerstufe 132 am Anfang der Wiedergabe jedes seismischen Antwortsignals. Die Stufe 132 steuert den Mechanismus 114 zur Bewegung des gesamten Tisches 108 und damit auch des Aufzeichnungsbandes 102 in Richtung auf das Lager 120. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung führt den Faktor H in das Wellenfront-Muster ein. Nach der Wiedergabe jeder seismischen Antwortspur veranlaßt die Programmstufe 124 die X-Vorschubstufe 134 zu einer Bewegung des Magnetbandes 102 von rechts nach links um eine Strecke, die dem horizontalen Abstand X derjenigen Punkte entspricht, an denen aufeinanderfolgende Gruppen von Reflexionsinformationen gespeichert wurden. Ein Abtastkopf 136 als Addiereinrichtung ist über der Oberfläche des Magnetbandes 102 angebracht und bewegt sich durch

ίο einen geeigneten Mechanismus, der durch eine Gewindespindel 137 dargestellt ist, quer zu dem Magnetband, d. h. in maßstäblich senkrechter Richtung. Der Abtastkopf 136 bewegt sich nur, solange das Band 102 zwischen den Aufzeichnungsstellungen verschoben wird, wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Dabei kann sich das Band 102 nach Wunsch entweder kontinuierlich bewegen oder schrittweise fortgeschaltet werden. Der Ausgang des Lesekopfes 136 liegt über einen Verstärker 138 an

ao einem geeigneten Leseausgang 140 und einem Aufzeichengerät 142. Der Leseausgang 140 kann aus einem Oszillographen oder einem ähnlichen Gerät bestehen. Der Aufzeichner 142 kann irgendein geeignetes herkömmliches Gerät sein, etwa mit einem

»5 Übertragungssystem, das sich synchron mit dem Lesekopf 136 bezüglich eines Aufzeichnungsblattes bewegt, das sich selbst synchron mit dem Band 102 verschiebt. Ein geeigneter Löschkopf 143, der mit dem Verstärker 138 und dem Aufzeichner 142 eine Addiereinrichtung bildet, ist vorgesehen, um die vorher auf dem Band aufgezeichneten Signale in der herkömmlichen Art und Weise zu löschen. Das System 100 arbeitet so, daß die seismischen Antwortdaten in Serie wiedergegeben, verstärkt und einem Schreibkopf 116 zugeführt werden. Zu Beginn der Wiedergabe ist der Schreibkopf 116 in der Nullstellung, und der Arm 118 schwenkt über einen vorbestimmten Kreisbogen mit konstanter relativ hoher Geschwindigkeit hin und her. Das Magnetband 102 steht bezüglich des Tisches 108 still. Der Tisch befindet sich in einer Stellung nahe dem Mechanismus 114, so daß der Drehpunkt des Armes 118 in einer Grundlinie liegt. Wenn nun die seismischen Antwortdaten wiedergegeben werden und der Arm 118 hin- und herschwenkt, bewegt sich der Schreibkopf 116 entlang dem Arm mit einer Geschwindigkeit, die der Momentangeschwindigkeit der seismischen Energie durch die Erde in dem entsprechenden Zeitpunkt nach Gleichung (1) entspricht. Gleichzeitig veranlaßt

so der Mechanismus 114 auf Grund des #-Steuerkreises 132 eine Bewegung des ganzen Tisches 108 und damit des Magnetbandes 102 in Richtung auf das Lager 120, so daß der Drehpunkt des Armes 118 und damit das scheinbare Zentrum der Wellenfronten von der Grundlinie entsprechend der Gleichung (2) abwärts bewegt wird. Nachdem sich der Schreibkopf 116 bis zum Ende des Armes 118 bewegt hat — zu diesem Zeitpunkt ist die seismische Antwortspur vollständig wiedergegeben worden —, kehrt er in seine Ausgangsstellung in der Nähe des Drehpunktes zurück, und ebenso geht auch der Tisch 108 in die Stellung in der Nähe des Mechanismus 114 zurück, während das Magnetband 102 in F i g. 7 von rechts nach links um eine Strecke bewegt wird, die dem Abstand zweier Punkte aufeinanderfolgender seismischer Antwortspuren entspricht. Während sich das Aufzeichnungsband 102 in die neue Stellung bewegt, tastet der Lesekopf 136 das Band in maßstäblich

13 14

vertikaler Richtung ab und gibt das auf dem Magnet- Rügelmuttern oder andere geeignete Mittel befestigt

band befindliche magnetische Muster an eine Auf- werden, so daß die Köpfe in jeder beliebigen Zuord-

zeichnungseinrichtung 142 ab. Nachdem das Magnet- nung entsprechend der Neigung, welche festgestellt

band 102 um die erforderliche Strecke bewegt wurde, werden soll, angeordnet sind. Die Ausgänge dieser

hält es an und übernimmt das nächste Wellenfront- 5 ganzen Köpfe werden miteinander verknüpft, so daß

Muster aus der folgenden seismischen Signalspur. entlang dem Neigungswinkel Meßwerte aufgenom-

Das zweite und alle folgenden Wellenfront-Muster men und kombiniert werden, um die Empfindlichkeit

werden in maßstäblicher Lage dem vorhergehenden der unter einem ausgewählten Neigungswinkel He-

überlagert, so daß sich ein zusammengesetztes ma- genden verstärkten Muster zu erhöhen und das

gnetisches Muster als Darstellung der Summe ent- i° Rauschen zu vermindern. Wenn gewünscht, kann eine

sprechender räumlicher Punkte der Wellenfront- ausreichende Zahl von Köpfen verwendet werden, so

Muster ergibt. Die auf diese Weise erzeugten Muster daß für jeden Zwischenraum zwischen aufeinander-

haben im wesentlichen die gleiche geometrische folgenden Aufzeichnungen von Datengruppen nur

Konfiguration wie das durch das System 50 erzeugte. ein Durchlauf der Leseköpfe erforderlich ist.

Durch das Überlappen entsteht eine algebraische 15 Gemäß F i g. 7 bewegt sich der Arm 118 nur über

Summe anstatt einer bloßen Addition wie im Fall des den ganzen Neigungsbereich. Gegenüber der Bewe-

Systems 50, obwohl bei Verwendung magnetischer gung der Schreibköpfe 116 entlang dem Arm muß

Systeme eine lineare Summierung nur schwer erreicht sich dieser sehr schnell bewegen, um das gewünschte

werden kann. Ergebnis zu liefern. Die Anordnung kann auch lang-

Der Schreibkopf 116 kann in einer bestimmten 20 samer arbeiten, als es dem tatsächlichen Versuchskonstanten Orientierung bezüglich der maßstäblich ablauf entspricht, wenn die seismischen Informasenkrechten Richtung auf dem Band 102 gehalten tionen verlangsamt werden. Wenn gewünscht, könwerden, um eine Kombination der Daten aus über- nen zwei oder mehr Arme in einem Winkel zueinanlagerten Wellenfront-Mustern zu ermöglichen. Zum der befestigt werden und miteinander hin- und her-Beispiel kann der Luftspalt 144 des Schreibkopfes 25 schwingen, um die Geschwindigkeit der Köpfe und 116 in F i g. 8 in maßstäblich horizontaler Lage ge- die Anforderungen an die Beschleunigung herabzuhalten werden, indem er drehbar mit dem Wagen setzen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, ein 145, der sich entlang dem Arm 118 bewegt, verbun- oder mehrere Arme 118 über volle 360° zu drehen, den ist. Der Kopf 116 kann in dieser vorbestimmten wobei die Köpfe 116 ebenso wie der Elektronen-Lage durch jedes geeignete herkömmliche Mittel ge- 3° strahl in der Anordnung 50 nur während des gehalten werden, wie z. B. durch einen (nicht gezeigten) wünschten Segments der Bewegung eingeschaltet Kreisel oder durch einen am Kopf 116 befestigten sind.

Arm 146, der über eine Hülse gleitend mit einem In F i g. 9 ist ein anderer magnetischer Aufnahmezweiten Arm 147 verbunden ist. Dieser Arm wird zu kopf zur Erzeugung von maßstäblichen Wellenfrontdem Arm 118 durch ein gestrichelt gezeichnetes par- 35 Mustern allgemein mit der Bezugsziffer 180 bezeichallelogrammförmiges System parallel gehalten. Indem net, der den Schreibkopf 116 und den hin- und herder Schreibkopf 116 in einer Richtung festgehalten schwingenden Arm 118 der Anordnung 100 ersetzt, wird, erreicht man eine linearere und genauere Sum- Der Schreibkopf 180 weist eine große Zahl kreismierung der überlappenden Wellenfront-Muster. bogenförmiger, konzentrischer, magnetischer Schreib-

Durch horizontale Ausrichtung des Luftspaltes des 40 segmente 182 auf, von denen jedes zwischen einem

Schreibkopfes 116 wäre auch der Luftspalt des Lese- Kontakt 184 und einem gemeinsamen Erdpotential

kopfes 136, wie in Fig. 13 gezeigt, grundsätzlich 186 so eingeschaltet ist, daß die Segmente durch

horizontal orientiert. In den meisten Fällen ist die einen an den Kontakten 184 entlanglaufenden

Neigung der verschiedenen Schichten an einem be- Schleifkontakt 188 der Reihe nach angeregt werden,

stimmten Ort bekannt oder kann im allgemeinen in 45 Ein geeigneter (nicht gezeigter) Mechanismus, wie

einer vorausgehenden Untersuchung festgestellt wer- z. B. eine Gewindespindel, bewegt den Schleifkon-

den. In einem solchen Fall kann es erwünscht sein, takt 188 so nach außen, daß seine Entfernung vom

die verstärkten magnetischen Muster, die entlang den Mittelpunkt der bogenförmigen Segmente 182 immer

Tangenten der kreisbogenförmigen Wellenfronten gleich dem durch Gleichung (1) gegebenen Radius/?

liegen, durch einen verlängerten Lesekopf 150 wahr- 50 ist.

zunehmen, wie er in Fig. 14 mit einem entsprechend Jedes der Schreibsegmente 182 kann aus einer der vorher bestimmten Neigung verlaufenden Luft- Reihe von kleinen Elektromagneten 190 von der in spalt 152 gezeigt ist. Der Lesekopf 150 kann auf der Fig. 11 gezeigten Art bestehen. Ein einziger Leiter Halterung 154, durch die die Gewindespindel 137 192 ist um die Kerne aller Elektromagnete 190 eines hindurchführt, so verstellbar befestigt sein, daß jede 55 Segments, in der in Fig. 11 gezeigten herkömmbeliebige Neigung ausgewählt werden kann. liehen Weise gewickelt und erstreckt sich zwischen

Eine andere Bauform für einen Lesekopf zur Fest- dem Kontakt 184 und dem Erdpotential 186. Die

stellung einer Neigung ist in Fig. 15 allgemein mit Pole 194 und 196 jedes Magneten sind in maßstäb-

der Bezugsziffer 160 bezeichnet. Bei dieser Ausfüh- lieh senkrechter Richtung ausgerichtet, so daß die

rung ist eine Reihe von magnetischen Leseköpfen 60 bewirkte Magnetisierung des Schreibbandes 102

162, 164, 166, 168 und 170, die eine Addiereinrich- durch den Lesekopf 136 festgestellt werden kann,

tung bilden, mit parallel zu dem Luftspalt 144 des Die Arbeitsweise des Systems 100 unter Verwendung

Schreibkopfes 116 verlaufenden Luftspaltes angeord- des Schreibkopfes 180 ist mit der vorher beschriebe-

net. Die Köpfe sind mit einer auf der Gewindespin- nen identisch, mit Ausnahme der Tatsache, daß die

del 137 laufenden Halterung 172 durch eine Reihe 65 gesamte bogenförmige Wellenfront unter jedem

von Schlitzen 174 verstellbar verbunden, durch die Segment 182 gleichzeitig magnetisiert wird, indem

sie mit (nicht gezeigten) Schraubenbolzen hindurch- der Schleifkontakt 188 an der Reihe der Kontakte

ragen. Die Bolzen können durch (nicht gezeigte) 184 entlangläuft. Auf diese Weise wird der Spitzen-

15 16

wert der seismischen Antwortspur während der liehen Kathodenstrahlröhre bestehen, die elektrische Periode, während der der Schleifkontakt 188 über Ladungen über einen abgelenkten Strahl auf einem den Kontakt 184 einen elektrischen Stromkreis Schirm innerhalb der Röhre abgibt. Dabei würde der schließt, als ein bogenförmiges Muster in das Ma- aufzeichnende Elektronenstrahl jeder Röhre das gnetband 102 geprägt. Obwohl die Radien der 5 Wellenfront-Muster in der beim System 50 beschriebogenförmigen Schreibsegmente fest sind, wird der benen Weise erzeugen. Die gespeicherten Ladungen in Wahrheit gekrümmte Weg der Wellenfront der können durch denselben oder einen weiteren abseismischen Energie aufgezeichnet, da die Bewegung tastenden Strahl herausgelesen werden, oder es kann des Schleifkontaktes 188 gesteuert wird, um den jedes Speichermittel T₁ bis T₆ aus einem Permanentrichtigen Weg .R zu erhalten und die Bewegung des io speicher etwa einem xerographischen oder fotogra-Tisches 108 gesteuert wird, um den richtigen Wert H fischen System bestehen, bei dem die Wellenfrontzu erhalten. Vom Standpunkt der Arbeitsweise ist Muster durch einen abgelenkten und modulierten der Schreibkopf 180 einfacher als der Kopf 116, Lichtstrahl erzeugt und dann nacheinander durch ein jedoch ist es wegen der Größe der Elektromagnete geeignetes im folgenden beschriebenes Übertragungs-190 schwieriger, ein gutes Ergebnis zu erhalten. 15 system abgelesen werden. Auf den Speichern T₁ bis

Eine andere Form des Schreibkopfes, der in dem T₆ werden Wellenfront-Muster mit den ursprüng-System 100 an Stelle des Aufnahmekopfes 116 und liehen scheinbaren Zentren Z₁ bis Z₆ gespeichert, des Armes 1.18 verwendet werden kann, ist in F i g. 12 Die Muster können von korrigierten seismischen Antallgemein mit der Bezugsziffer 200 bezeichnet. Eine wortsignalen 38 α bis 38 / hervorgerufen sein, die entScheibe 202 dreht sich mit konstanter Geschwindig- 20 lang der horizontalen Grundlinie im Abstand AX keit um den Drehpunkt 204 und hat einen spiral- empfangen wurden. Getrennte Übertragungsabtaster förmigen Schlitz 206, der sich vom Drehpunkt bis zu S₁ bis S₆ arbeiten synchron, so daß maßstäblich enteinem Größenradius R₁ erstreckt. Die Geschwindig- sprechende Stellungen auf den jeweiligen Wellenkeit, mit der sich der Radius/? des spiralförmigen front-Mustern gleichzeitig abgetastet werden. Unter Schlitzes 206 hinsichtlich einer Winkelkoordinate 35 der Annahme, daß die Speichermittel T₁ bis T₆ etwa ändert, hängt von der Momentangeschwindigkeit der magnetische Flächen sind, bestehen die Übertraseismischen Energie durch den betrachteten Erd- gungssysteme S₁ bis S₆, die eine Addiereinrichtung abschnitt ab. Ein Aufnahmekopf 208, der bezüglich bilden, aus magnetischen Leseköpfen. Wie in Fig. 16 einer anfangs durch den Mittelpunkt 204 verlaufen- dargestellt, befinden sich die Übertrager S₁ bis S₅ in den Grundebene eine feste Zuordnung hat, kann ent- 30 Zwischenstellungen. Anfänglich befinden sich alle lang dem Schlitz 206 durch einen in der Nut ver- Übertrager S₁ bis S₆ in Stellungen an der linken Kante laufenden Stift 210 geführt werden. Der Stift steckt der betreffenden Speicherflächen T₁ bis T₆, wobei der außerdem in einem Schlitz 214 eines Armes 212. Abtastkopf in der durch das anfängliche Zentrum Dieser Arm dreht sich um den Mittelpunkt 204 in X₁ bis Z₆ dargestellten Grundebene liegt. Sodann derselben Richtung aber mit etwas geringerer Ge- 35 beginnt das Übertragungssystem mit der Abtastung in schwindigkeit als die Scheibe 202. Wenn sich nun der vertikalen Richtung des Pfeiles 222. Nach jedem die Scheibe 202 in der durch den Pfeil 216 angedeu- vertikalen Durchlauf wird der Übertrager in der teten Richtung mit einer Geschwindigkeit V und der durch den Pfeil 224 angedeuteten horizontalen Rich-Arm 212 in der gleichen Richtung, dargestellt durch tung fortgeschaltet. Wenn gewünscht, kann die Abden Pfeil 218, mit der Geschwindigkeit V-Y dreht, 40 tastung der Übertragungssysteme S₁ bis S₆ in vertiso hat der Arm 212 bezüglich der Platte 202 eine kaier Richtung kontinuierlich und schnell, in horizon-Relativgeschwindigkeit Y in der Richtung des Pfeiles taler Richtung relativ langsam erfolgen. Wenn sich 219 im Gegenzeigersinn. Diese Relativbewegung Y das Übertragungssystem S₁ in horizontaler Richtung führt den Schreibkopf 208 entlang dem spiralförmi- maßstäblich um die Strecke bewegt hat, die dem gen Schlitz 206, so daß die Geschwindigkeit, mit der 45 horizontalen Abstand Z zwischen den Signalen 38 a der Radius R zunimmt, durch die Krümmung des und 386 entspricht, so beginnt das Übertragungs-Schlitzes bestimmt ist. Dadurch, daß diese Krüm- system S₂ die Speicherfläche T₂ in vertikalem und mung entsprechend der Geschwindigkeitsfunktion ge- horizontalem Gleichlauf abzutasten, so daß maßstaltet wird, kann der Radius R, wie eben beschrie- stäblich entsprechende Stellungen der Wellenfrontben, gesteuert werden. Der Tisch 108 kann relativ zu 5° Muster gleichzeitig abgetastet und in Signale entspreder Drehscheibe in der obengenannten Weise bewegt chend den Werten dieses Punktes umgewandelt werwerden, um die notwendige /ϊ-Änderung zu erzeugen. den. Nachdem sich die beiden Übertragungssysteme

In Fig. 16 ist eine weitere Ausführungsform mit um eine weitere StreckeZ entsprechend dem Abder Bezugsziffer 220 bezeichnet. Dieses System wird stand der Signale 38 b und 38 c fortbewegt haben, benutzt, um eine algebraische Summierung mehrerer 55 beginnt das Übertragungssystem S₃ mit der Abseismischer Wellenfront-Muster zu erreichen. Dazu tastung der Speicherfläche T₃ in horizontalem und wird eine Vielzahl getrennter Speichermedien T₁ vertikalem Gleichlauf mit den Systemen S₁ und S₂. bis T₆ benutzt, die aus irgendeiner geeigneten Auf- Die Systeme S₄, S₅ und S₆ folgen in ähnlicher Weise. Zeichnungsoberfläche bestehen, auf der die maßstab- Vorgesehen ist eine ausreichende Anzahl von Speilichen Wellenfront-Muster eingeprägt, erhalten und 60 chermitteln T, so daß zu dem Zeitpunkt, in dem das nacheinander Punkt für Punkt ausgetastet werden erste Übertragungssystem S₁ die Abtastung der Speikönnen. Beispielsweise bestehen die Speichermittel cherfläche T₁ vollendet hat, noch nicht sämtliche an-T₁ bis T₆ aus einem magnetischen Material. In diesem deren Systeme begonnen haben. Dadurch entsteht ein Fall würde zur Erzeugung der Muster auf jedem der Zeitintervall, währenddessen das nächste Wellen-Speichermittel eine geeignete Aufzeichenvorrichtung, 65 front-Muster, wie z. B. das des Antwortsignals 38g, wie etwa der Schreibkopf 116 mit dem Arm 118 oder auf dem Speicher T₁ aufgetragen werden kann. Wenn der Schreibkopf 180, verwendet werden. Andererseits der letzte Übertrager S₆ sich um eine Strecke maßkann jeder der Speicher auch aus einer herkömm- stäblich entsprechend dem Abstand der Signale 38/

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und 38 α bewegt hat, beginnt wiederum das Über- lung des betreffenden maßstäblichen Wellenfronttragungssystem S₁ mit der Abtastung synchron zu den Musters umgesetzt wird. Diese Werte werden dann anderen Übertragern. Auf diese Weise kann ein kon- koordinatenartig gespeichert, und die folgenden Gruptinuierliches zusammengesetztes Muster aus einer be- pen von seismischen Antwortdaten werden ebenso liebigen Zahl seismischer Antwort-Datengruppen 5 umgewandelt. Entsprechende digitale Koordinatenerzeugt werden. Die Ausgänge der Ubertragungs- werte aller Wellenfront-Muster werden dann zur Ersysteme S₁ bis S₆ liegen an einer Summierungsstufe zeugung anderer digitaler Koordinatenwerte sum-226, wo die Signale algebraisch summiert werden. miert, die die Summierung mehrerer Wellenfront-Das summierte Signal wird einem Aufzeichner 228 Muster wiedergeben, vorausgesetzt, daß die Muster zugeführt, der synchron mit der horizontalen und io in maßstäblichen Lagen bezüglich einer Grundlinie vertikalen Bewegung der Übertragungssysteme S₁ bis ausgerichtet sind. Aus der obigen näheren Beschrei-S₆ arbeitet, um eine sichtbare Aufzeichnung 230 des bung einer Reihe von Ausführungsformen geht her-Interferenzmusters zu erzeugen. Wenn gewünscht, vor, daß hiermit ein sehr nützliches Verfahren und kann das summierte Signal auch nur magnetisch oder System zur Verarbeitung seismischer Antwortdaten in jeder anderen beliebigen Weise aufgezeichnet wer- 15 gegeben ist. Die Antwortdaten werden automatisch den. Auch ist es möglich, die Übertragungssysteme S₁ und dem wirklichen Zeitablauf entsprechend aufgebis S₆ in der maßstäblich vertikalen Richtung syn- zeichnet. Dabei werden nicht nur ausgewählte Teile, chron schrittweise fortzuschalten und die nötigen sondern sämtliche Antwortinformationen zur Zeichhorizontalen Stellen synchron abzutasten, um eine nung verwendet; die Informationen können in dem gleichzeitige Abtastung maßstäblich entsprechender 20 Maße genau lokalisiert werden, als Werte über die Stellen zu erreichen. Unter maßstäblich entsprechen- seismische Geschwindigkeit vorliegen. Die mit der den Stellen sind diejenigen Punkte zu verstehen, die manuellen Aufzeichnung verbundenen Fehler werden zusammenfallen würden, wenn alle Wellenfront- im wesentlichen ausgeschaltet, und die dazu benötigte Muster in maßstäblicher Lage in einer einzigen Auf- Zeit wird wesentlich verkürzt. Die früher zur Auszeichnung übereinander gelegt würden. 25 wertung benötigten Zwischenaufzeichnungen der Aus der beschriebenen Ausführungsform ist für Antwortinformationen werden überflüssig. Durch den Fachmann ersichtlich, daß das Verfahren auf Verstärkung und Dämpfung überlappender Teile der einem Digitalrechner ausgeführt werden kann, der in Antwortdaten ergibt sich eine Kombination, durch beliebiger herkömmlicher Weise programmiert wer- welche die Signale verdeutlicht werden. Diese Komden kann, indem zunächst die erste Gruppe seismi- 30 bination erfolgt verlagert, was früher nicht möglich scher Antwortsignale in digitale Werte zur Darstel- war.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung und Bestimmung seismischer Reflexionshorizonte mittels entlang eines seismischen Profils aufgenommener seismischer Signale, die eine Vielzahl von seismischen Spuren bilden, unter Verwendung von aus vorgegebenen Geschwindigkeits-Tiefenfunktionen resultierenden Wellenfronten, mit denen die seismischen Strahlen eine orthogonale Kurvenschar bilden und bei dem seismische Ereignisse, die einen Teil der seismischen Spuren bilden, in der Weise dargestellt werden, daß deren ursprüngliche Zeitachsen mittels eines Wellenfrontenverfahrens in die seismischen Strahlen transformiert werden und bei dem ferner die seismischen Signale summiert und korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die seismischen Strahlen den vollständigen seismischen Spuren mit den transformierten ursprünglichen Zeitachsen entsprechen und daß die auf diese Weise gewonnenen Darstellungen miteinander summiert bzw. überlagert werden, so daß sich verstärkte Konturen ergeben. »5

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitstiefenfunktionen stückweise durch lineare Funktionen dargestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungen durch algebraische Summation oder Addition der entsprechenden Absolutwerte an gemeinsamen Koordinatenpunkten erreicht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summation nach einem gleichzeitigen Abtasten der Darstellungen erfolgt.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Aufnahmekopf zur Simulation von Wellenfronten, dem bestimmte seismische Signale, die einen Teil der seismischen Spuren bilden, zugeführt werden, mit einem gegenüber dem Aufnahmekopf beweglichen Aufzeichnungsträger zur Wiedergabe von mit seismischen Signalen überlagerten seismischen Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die vollständigen seismischen Spuren den Aufnahmekopf (52; 116; 180; 208) beaufschlagen und daß eine Addiereinrichtung (54; 136 bzw. 162, 164, 166, 168, 170 und 138, 142, 143; S₁ bis S₆) zur Summation der mit den seismischen Signalen überlagerten seismischen Strahlen vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathodenstrahlröhre (52) als Aufnahmekopf vorgesehen ist, welche mit einem Steuerkreis (62, 80, 82) für die Modulation und mit einem Steuerkreis (64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78) für die Ablenkung des Kathodenstrahls entlang kreisbogenförmiger Kurven verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtempfindlicher Film (56) als Aufzeichnungsträger vor der Kathodenstrahlröhre (52) vorgesehen ist und daß die Addiereinrichtung (54, 56) von dem nach jeder Aufnahme um eine Länge Δ X weitertransportierbaren lichtempfindlichen Film (56) gebildet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78) für die Ablenkung des Kathodenstrahls einen Sinuswellenoszillator (66) einen mit dem Oszillator verbundenen, die Amplitude der Sinuswellen steuernden Geschwindigkeits-Funktionsgenerator (68) und eine mit dem Oszillator verbundene Phasenschieberanordnung (70, 72, 74) zur Phasenverschiebung der Sinuswellen bis zu 90° in X- und Y-Richtung aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen kontinuierlichen Filmtransport und eine zur Filmbewegung proportional anwachsende Spurvorspannung (76), die der in dem Sinuswellenoszillator (66) erzeugten Sinuswelle zur X-Ablenkung (72) des Kathodenstrahls überlagert wird.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Verstärker (62, 80) zur Intensitätssteuerung des Kathodenstrahls entsprechend der Amplitude der X- und/oder der y-Ablenkspannung.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine Abdeckstufe (82), die durch die Phase der X- und/oder der Γ-Ablenkspannung an der Kathodenstrahlröhre (52) gesteuert wird und den Kathodenstrahl mindestens in der bildmäßig oberen Hälfte der Kreisbögen auslöscht.

12. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekopf von mindestens einem Magnetkopf (116; 180, 190; 208) gebildet ist, welcher bzw. welche über eine Steueranordnung (118, 124, 126, 128, 130; 182, 188, 192; 206, 210, 212, 214) mit den vollständigen seismischen Spuren sequentiell beaufschlagt ist bzw. sind, und daß als Aufzeichnungsträger mindestens eine magnetisierbare Aufzeichnungsfläche (102; T₁ bis T₆) vorgesehen ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede magnetische Aufzeichnungsfläche kontinuierlich in Vorschubrichtung und/oder senkrecht zur Vorschubrichtung transportierbar ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Magnetkopf (116) senkrecht zur Vorschubrichtung der zugehörigen Aufzeichnungsfläche (102, T₁ bis T₆) beweglich und senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung parallel zur Aufzeichnungsfläche (102) verschwenkbar ist.

15. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Magnetkopf (208) parallel zur Aufzeichnungsfläche (102) entlang einer vorgegebenen Spiralkurve (206) verschiebbar angeordnet ist.

16. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Magnetkopf (180) aus einer Vielzahl von kreisbogenförmig und konzentrisch zueinander angeordneten Magneten (190) besteht, welche über einen schräg zur Vorschubrichtung der Aufzeichnungsfläche (102) beweglichen Schleifkontakt (188) aktivierbar sind.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Addiereinrichtung (136 bzw. 162, 164, 166, 168, 17C und 138, 142, 143; S₁ bis S₆, 226) aus mindestens einem Abtastkopf (136; S₁ bis S₆) für die Ab-

tastung von auf jeder Aufzeichnungsfläche (102; T₁ bis T₆) gespeicherten Informationen, aus einem Verstärker (138) und/oder einer Summationsschaltung (226) besteht.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Informationen auf einer Magnetschicht aufgezeichnet sind.

19. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Informationen auf dem Speichergitter einer Kathodenstrahlröhre-Speicherröhre aufgezeichnet sind.

20. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Informationen auf einem lichtempfindlichen Film auf gezeichnet sind.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgabevorrichtung (140, 142; 228, 230) für die sichtbare Ausgabe der einander überlagerten seismischen Strahlen vorgesehen ist.