Способ для выборочного узкополосного сбора данных в подземных формациях

СПОСОБ ДЛЯ ВЫБОРОЧНОГО УЗКОПОЛОСНОГО СБОРА ДАННЫХ В ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЯХ Система и способ для исследования области недр, которая содержит интересующий участок объекта, содержащие обеспечение данных о частотной характеристике для интересующего участка объекта и сейсмического источника. Сейсмический источник управляется, чтобы обеспечить сейсмические волны в полосе частот, выбранной на основе данных о частотной характеристике. Сейсмический источник затем активируется, чтобы ввести сейсмические волны в участок недр. Отражения сейсмических волн регистрируются в сейсмическом приемнике. 015345 Уровень техники изобретения Область техники, к которой относится изобретение Изобретение в целом относится к области регистрации сейсмических волн. Точнее говоря, изобретение относится к способам для выборочного узкополосного сбора данных в реальном масштабе времени, дающим в результате улучшенную визуализацию экономически ценных или полезных объектов толщи пород, представляющих интерес. Уровень техники Поверхностные источники звука формируют сейсмические волны от поверхности и действуют на относительно низких частотах, приводя в результате к грубым исследованиям. Разработано небольшое количество скважинных сейсмических источников, которые распространяют звуковые волны в формацию через скважину. Эти скважинные источники могут функционировать на более высоких частотах,чем поверхностные источники, но часто не производят достаточно энергии, чтобы получить точные исследования. Традиционные скважинные источники включают в себя цилиндрический изгибный источник, использующий пьезоэлектрические кольца, сваренный в трубу, разработанный Southeast Research Institute и описанный в докладе Balogh и др. "New Piezoelectric Transducer for Hole-to-Hole Seismic Applications",58-е ежегодное международное собрание Общества специалистов по разведочной геофизике (1988), секция DEV2.5; электрозвуковой преобразователь цилиндрического изгибного источника, разработанный под авторством Kompanek и описанный в патенте США 4651044; источник импульса дугового разряда,разработанный Southwestern Research Institute, который описан в патенте США 5228011; скважинный источник качающейся частоты, разработанный Western Atlas и описанный в докладе Owen и др. "ArcDischarge Pulse Source for Borehole Seismic Applications", 58-е ежегодное международное собрание Общества специалистов по разведочной геофизике (1988), секция DEV2.4; источник потенциальной энергии"A Swept-Frequency Borehole Source for Inverse VSP and Cross-Borehole Surveying", 7-я Геофизическая конференция Австралийского Общества специалистов по разведочной геофизике (1989), т. 20, с. 133-136; и орбитальный вибрационный источник, разработанный под авторством Conoco и описанный в докладеZiolkowksi и др. "Determination of Tube-Wave to Body-Wave Ratio for Conoco Borehole Orbital Source", 69-е ежегодное международное собрание Общества специалистов по разведочной геофизике (1999), с. 156159. Разработано небольшое количество источников, которые закреплены относительно стенки ствола буровой скважины. Эти источники, как правило, сложнее спроектировать, поэтому их не много разработано. Один источник использует гидровибратор, закрепленный относительно стенки ствола буровой скважины, чтобы колебать реактивную массу по оси или по радиусу, и более подробно описывается в докладе Turpening и др. "Imaging with Reverse Vertical Seismic Profiles Using a Downhole, Hydraulic, AxialVibrator", 62-е собрание EAGE (2000), секция Р 0161. Некоторые из недавних и многообещающих методик для улучшенной визуализации используют сложную математику, например преобразования Фурье, чтобы разложить сейсмические данные на дискретные частоты. Как известно, преобразование Фурье использует окна, которые страдают от компромисса временного разрешения локализации частот. Когда отображается частота гармоники необходимого интересующего объекта, изображение становится гораздо чище, чем широкополосное сейсмическое изображение. Резонансный эффект описывается в The Leading Edge, Interpretational Applications of Spectral Decomposition in Reservoir Characterization,Greg Partyka, 1999. В последнее время более совершенные методики использования вейвлет-преобразований, которые смягчают значительно проблемы кадрирования, связанные с преобразованиями Фурье, успешно применены к геофизическим проблемам. Заявка на патент 20050010366 (автор John Castagna) описывает методику мгновенного спектрального анализа, которая раскладывает сейсмический сигнал из временной области в частотную область с помощью наложения элементов заданного "вейвлет-словаря" на трассу, взаимной корреляции и вычитания энергии вейвлетов, пока не достигнут предопределенный минимальный порог. Результатом является спектр для каждого временного положения на трассе. Дополнительно по этой теме можно найти в "Thelow-frequency shadows associated with hydrocarbons, с. 120-127. Marfurt K.J. и Kirlin R.L., 2001, Narrowband spectral analysis and thin-bed tuning: Geophysics, 66, с. 1274-1283. Результаты, полученные от разделения данных, по существу, основываются на математических оценках. Другой недавней промышленной разработкой является замедленное построение изображения,обычно называемое 4-мерным сейсмическим мониторингом. Это способ визуального отображения пласта-коллектора с повторяющимися исследованиями для определения, как он истощается динамически.-1 015345 По существу, сейсмические исследования повторяются с максимально возможной точностью, чтобы сформировать наборы данных, которые отличаются только относительно изменений, связанных с добычей из пласта-коллектора. С помощью обнаружения разности между изображениями замедленной съемки можно сделать вывод о структурах потока жидкости в недрах и наложить ограничения на трубопровод и перегородки, связанные с дренированием, посредством этого предоставляя возможность изменять модели пласта-коллектора и будущие планы бурения. Так как эти изменения могут быть едва различимы,любое улучшение соотношения сигнал-шум имело бы благоприятный эффект для 40-мониторинга. Точное повторное позиционирование сейсмического источника рассматривается как один из самых важных элементов в достижении точности 40-мониторинга. Кроме того, было бы полезным априорное знание о форме импульса источника. Дополнительно по этой теме можно найти в книге "4D ReservoirMonitoring and Characterization" под авторством Dr. Rodney Calvert. Частотный диапазон, который обеспечивает заданное изображение, регулируется сейсмическим импульсом, который исходно представляет собой форму импульса источника и затем изменяется, так как он испытывает некоторое количество воздействий из-за фильтрации среды, включая абсорбцию, геометрическое расхождение и рассеяние. Лучшее знание сейсмического источника улучшает процессы, которые устраняют воздействия фильтрации среды. Дополнительная связанная информация из предшествующего уровня техники может быть обнаружена в следующих документах: Сейсмические источники переменной частоты. Патенты США 4014403, 4049077, 4410062, 4483411 и 4578784, выданные Joseph F. Mifsud, описывают наземные и морские вибрационные сейсмические источники с подстраиваемой частотой. Патент 4014403 относится к вибрационному источнику, в котором частота вибрации изменяется,когда автоматически регулируется жесткость пружины. В результате импеданс пружины резонирует с импедансом реактивной массы, чтобы максимизировать импеданс реакции, посредством этого увеличивая эффективность работы вибрационного источника. Патент 4049077 показывает использование соединительной пластины в качестве обратной связи для управления работой вибрационного источника. На низких частотах обратная связь пропорциональна положению соединительной пластины, а на более высоких частотах обратная связь пропорциональна скорости соединительной пластины. Патент 4410062 показывает деформируемый элемент, чья деформация такова, что он большей частью является жестким на собственной частоте вибрационного источника, и собственная частота управляемой нагрузки вибрационного источника находится в пределах спектра сейсмических вол, но выше собственной частоты вибрационного источника. Патент 4483411 показывает сейсмический источник, который порождает сигнал с изменяющейся ЧМ в нижней части акустического спектра. Сейсмический источник использует жесткие вибрирующие излучатели для создания сигнала в воде. Эти излучатели прикрепляются к устройствам, действующим как пружины с переменной жесткостью пружины. Разброс жесткости пружины как функции частоты позволяет устройству настраиваться на максимальную выходную мощность. Патент 4578784 показывает сейсмический источник, который порождает сигнал с изменяющейся ЧМ, как правило, в диапазоне 10-100 Гц спектра. Патент 5146432 описывает способ получения характеристик преобразователей и использование преобразователя со снятыми характеристиками в измерении импеданса цемента, расположенного за участком обсадной колонны в буровой скважине. Патент 6928030 описывает систему сейсмической защиты, имеющую тщательно контролируемый сейсмический источник, используемый для ретрансляции важной информации от источника к приемнику.-2 015345 Патент 6661737 описывает инструмент, включающий в себя программируемый источник звука, который управляется компьютером. Инструмент используется для регистрации. Резонанс. Патент США 5093811 относится к методике изучения разломов, в которой устанавливается резонанс в буровой скважине для исследования размера излома путем сравнения характеристики стоячей волны в устье скважины с промоделированной характеристикой. Патенты 5137109 и 6394221 относятся к сейсмическим источникам, которые качаются по диапазону частот, причем первый патент использует гидравлическое давление для изменения резонансной частоты самого устройства, а второй использует серии импульсов переменной частоты для качания сейсмического диапазона. Оба патента касаются самого сейсмического источника, а не регулировки выходной мощности источника для достижения резонансной частоты интересующего объекта. Патент 5239514 относится к инструменту, имеющему частоты в диапазоне 500-1500 Гц, эквивалентному сейсмической полосе 10-30 Гц, который включает в себя большинство типичных сейсмических полос. Более длительные интервалы источника и суммирование используются для увеличения энергии и отношения сигнал-шум. Этот инструмент не регулирует выходную мощность источника для достижения резонансной частоты интересующего объекта, чтобы увеличить отношение сигнал-шум, он также не использует множественные узкие диапазоны. Патенты 4671379 и 4834210 описывают инструмент, который создает стоячую резонансную волну сжатия, чья частота зависит от расстояния между двумя крайними средствами в буровой скважине. Фрикционные, структурные и излученные потери звуковой энергии компенсируются с помощью непрерывного применения колебаний давления. Этот инструмент опирается на установление резонанса на источнике, а не на интересующем объекте. Патент 5081613 описывает способ, который формирует колебания давления, которые порождают резонансные частоты в стволе скважины. После устранения воздействий известных отражателей используются резонансные частоты для определения глубины и импеданса препятствий в скважине. Хотя этот способ не пользуется резонансом, он ограничен стволом скважины, а не интересующим объектом. Как засвидетельствовано вышеприведенными ссылками, геофизические методы разведки постарались и продолжают стараться разработать усовершенствованные методики сбора данных для улучшенной визуализации, а также для лучшего и более легкого определения характеристик интересующих объектов, которые экономически пригодны для добычи, и для руководства в выборе оптимальных местоположений скважин с сокращенными вложениями. Сущность изобретения Основная задача данного изобретения - устранить некоторые из ограничений предшествующего уровня техники, упомянутых выше, путем расширения возможностей известных сейсмических источников и способов для сбора данных. Способ из этого изобретения для изучения необходимых характеристик участка недр основывается на выборочной передаче подходящих узкополосных волн в участок недр, в силу этого порождая узкополосные сигналы, отраженные от участка недр. Оператор в полевых условиях может выборочно регулировать передаваемые узкополосные сигналы в режиме реального времени, чтобы получить оптимальное разъяснение необходимых характеристик из разведанного участка. Также узкополосные сигналы, отраженные от участка недр, предпочтительно собираются и записываются по положению в режиме реального времени, а также отображаются на мониторе в режиме реального времени для помощи оператору в продолжении производства необходимых регулировок частоты. Краткое описание чертежей Фиг. 1 а иллюстрирует вариант осуществления данного изобретения, в котором и узкополосный источник, и группа приемников размещаются на земной поверхности. Фиг. 1b иллюстрирует другой вариант осуществления данного изобретения, в котором узкополосный источник размещается в буровой скважине, а группа приемников находится на земной поверхности. Фиг. 2 а и 2b иллюстрируют столкновение узкополосных волн в кровле и основе интересующего объекта для отражения нормального падения. Фиг. 3-8 показывают графики амплитуды реакции интересующего объекта в сравнении с частотой. Фиг. 3 показывает график основной нечетной частоты как элемента множества нечетных гармоник. Фиг. 4 показывает график основной четной частоты как элемента множества четных гармоник. Фиг. 5 сравнивает частотную характеристику двух разных объектов с разной толщиной. Фиг. 6 показывает преимущество по показателю амплитуды реакции у узкого диапазона с центром в резонансной частоте над узким диапазоном с центром в частоте искажения. Фиг. 7 показывает преимущество использования узкого диапазона с центром в резонансной частоте,который захватывает пиковую широкополосную амплитуду, над использованием широкополосного сигнала, который включает в себя частоты искажения. Фиг. 8 показывает возможный интересующий объект, который мог бы быть тонким пластом между двумя пластами глинистых сланцев. Фиг. 9 - схематическая блок-схема устройства, использующего способ изобретения.-3 015345 Подробное описание изобретения Определяемые термины:"интересующий объект" - пачка подземных горных пород, представляющая экономический интерес;"формация" - обычная пачка подземных горных пород, которая необязательно рассматривается как интересующий объект;"приемник" - преобразователь звуковой энергии в электрическую, который принимает звуковую энергию;"группа" - набор источников, приемников или любая другая группировка устройств, скомпонованных для конкретной цели;"резонанс" означает увеличенную амплитуду отражения объекта, подвергнутого действию волн источником, на (или близко к) его собственной частоте усиливающей интерференции;"искажение" означает уменьшенную амплитуду отражения объекта, подвергнутого действию волн источником, на (или близко к) его собственной частоте гасящей интерференции;"резонансная частота" означает частоту, на которой возникает резонанс;"частота искажения" означает частоту, на которой возникает искажение;"гармоника" означает любую резонансную частоту;"основная частота" - самая низкая ненулевая резонансная частота;"период резонанса" - диапазон частот между двумя резонансными частотами или частотами искажений;"узкий диапазон" - диапазон частот, значительно меньший периода резонанса интересующего объекта на основной частоте;"разрешающая способность" означает возможность отделить две особенности, например близко расположенные отражающие границы;"трасса" - запись принятых сейсмических сигналов;"результат суммирования" - составная запись, сделанная путем объединения разных записей;"интерактивный" означает регулировку источника звука в режиме реального времени, как правило,на основе данных, принятых от приемников;"импеданс" означает произведение плотности и скорости;"коэффициент отражения" означает отношение амплитуды отраженной волны к амплитуде падающей волны. Примечание: пласт с низким импедансом над пластом с высоким импедансом создаст положительное отражение, а пласт с высоким импедансом над пластом с низким импедансом создаст отрицательное отражение. Описание способа изобретения На фиг. 1 а и 1b источник 101 и группа 103 приемников показаны используемыми на земной поверхности 104 или в открытой буровой скважине 113 любой ориентации, которая предпочтительно является вертикальной или близкой к вертикальной буровой скважиной. Фиг. 1 а иллюстрирует вариант осуществления, в котором узкополосный источник 101 и группа 103 приемников размещаются на поверхности 104. Фиг. 1b иллюстрирует вариант осуществления, в котором узкополосный источник 101 размещается в стволе 113 скважины, а группа 103 приемников размещается на поверхности 104. При использовании источник 101 передает узкополосные вибрационные волны 105 в грунт 106, которые после отражения от границ интересующего объекта 107 воспринимаются или измеряются надлежащим образом установленными приемниками 102 в группе 103. Когда активируется источник 101, он формирует нисходящие вибрационные волны 105 в узких диапазонах, которые распространяются через подземные формации 106 до интересующего объекта 107. Отражения этих волн от границы 108 между верхней формацией 106 а и интересующим объектом 107 и границы 109 между интересующим объектом 107 и нижней формацией 106 а возвращаются в виде узкополосных восходящих волн 110 к приемникам 102 на поверхности. В предпочтительном варианте осуществления интересующий участок 111 может исследоваться с использованием группы приемников 103, которые обрабатывают принятые узкополосные восходящие волны 110. От приемников они используются в качестве входных данных для регулировки источника 101 посредством контура 112 обратной связи. Фиг. 2 а и 2b иллюстрируют столкновение узкополосных волн 105 на фиг. 1 в кровле 201 и основе 202 интересующего объекта для отражения нормального падения.-4 015345 Фиг. 2 а показывает столкновение в виде синусоиды, имеющей период, равный удвоенной толщине объекта по двум границам. Частота f равна обратной величине периода, или f=1/t, где t - период волны. Предполагая объект с низким импедансом, с положительным отклонением направо (фиг. 2 а) и равными и противоположными коэффициентами отражения, волна 203, отраженная от кровли 201, и волна 204, отраженная от основы 202, показываются параллельно. В этом случае минимум 205 от волны 203, отраженной от кровли, совпадает с минимумом 206 от волны 204, отраженной от дна, приводя к усиливающей интерференции. Фиг. 2b показывает столкновение в виде синусоиды, имеющей период, равный толщине объекта по двум границам. Снова волна 203, отраженная от кровли 201, показывается параллельно волне 204, отраженной от основы 202. В этом случае минимум 207 от волны 203, отраженной от кровли, совпадает с максимумом 208 от волны 204, отраженной от дна, тем самым создавая гасящую интерференцию. Фиг. 3 показывает график амплитуды по отношению к удвоенному произведению частоты f и толщины Т объекта с нечетными гармониками, которые возникают для случая коэффициентов отражения с противоположными знаками. В этом примере коэффициенты отражения также равны по величине. Гасящая интерференция возникает при нечетных целых значениях удвоенного произведения частоты и толщины объекта. График показывает основную нечетную частоту 301 как элемент множества нечетных гармоник 302, которые повторяются в каждой точке fT=n+l/2, где n - вещественное положительное целое число или ноль. Нечетные частоты 303 искажения повторяются согласно fT=n. Фиг. 4 показывает график амплитуды по отношению к удвоенному произведению частоты и толщины объекта с четными гармониками, которые возникают для случая коэффициентов отражения с одинаковыми знаками. В этом примере коэффициенты отражения также равны по величине. Усиливающая интерференция возникает при четных целых значениях удвоенного произведения частоты и толщины объекта. График показывает основную четную частоту 401 как элемент множества четных гармоник 402,которые повторяются в каждой точке fT=n, где n - вещественное положительное целое число или ноль. Четные частоты 403 искажения повторяются согласно fT=n+1/2. На практике большинство пар коэффициентов отражения не будут равны по величине, в этом случае они могут быть разбиты на четные и нечетные компоненты. Также количество гармоник, которые действительно полезны для изображения, обычно небольшое и строго зависит от отношения сигнал-шум. Фиг. 5 показывает двойной график амплитуды по отношению к частоте и иллюстрирует зависимую от толщины частотную характеристику двух разных объектов. Период Р резонанса равен обратной величине толщины объекта, или Р=1/Т, где Т - толщина объекта. Таким образом, более толстые объекты показывают меньший период резонанса. Период реакции для объекта 501 с толщиной 10 мс сравнивается с периодом реакции для объекта 502 с толщиной 50 мс. Фиг. 6 и 7 показывают графики амплитуды реакции объекта 107 на фиг. 1 по отношению к частоте для нечетной пары, где Т=20 мс. Воздействиями фильтрации пренебрегают для выразительности. Фиг. 6 иллюстрирует существенное различие в амплитуде реакции для узкополосного сигнала 601 с центром в резонансной частоте при 25 Гц в отличие от узкополосного сигнала 602 с центром в частоте искажения при 50 Гц. Соответственно отношение сигнал-шум будет гораздо больше для узкополосного сигнала с центром в резонансной частоте. Фиг. 7 показывает увеличенную среднюю амплитуду реакции объекта для 20-30-герцового узкополосного сигнала 701 с центром в резонансной частоте f=25 Гц, относительно реакции объекта для 10-60 герцового широкополосного сигнала 702. Соответственно отношение сигнал-шум будет больше для узкополосного сигнала с центром в резонансной частоте, чем для широкополосного сигнала. Фиг. 8 показывает возможный интересующий объект, который мог бы быть тонким пластомколлектором, заключенным в глинистый сланец. Поверхностная формация 801 и нижняя формация 803 окружают тонкий слой 802. Фиг. 9 показывает сейсмический прибор 900, имеющий узкополосный сейсмический источник 901,оптимально расположенный рядом с приемником 902 на земной поверхности 904. Когда источник 901 активируется, он передает нисходящие вибрационные узкополосные волны в грунт. После отражения от интересующих участков 911 эти волны возвращаются в виде узкополосных восходящих волн к приемнику 902 на поверхности. Сигналы, сформированные приемником 902, передаются в преобразователь 908 сигналов, который усиливает, фильтрует и преобразует аналоговые сигналы в цифровые сигналы. Результирующие цифровые сигналы передаются процессору 909, который преобразует их в сигналы изображения. Цифровые сигналы изображения от процессора 909 передаются средству формирования изображений, проиллюстрированному в виде дисплея 910, который может быть традиционным черно-белым или цветным монитором. Цифровые сигналы от процессора 909 также передаются системе 912 сбора данных. В процессе работы оператор прибора 900 управляет выходными сигналами от источника 901 посредством регулятора 905 сигнала, который спроектирован для управления источником и его выходом энергии. Оператор оценивает изображения, представленные на дисплее 910, и решает, оптимизированы ли видеосигналы. Если ответом является "да", то полученные данные сохраняются в системе 912 сбора дан-5 015345 ных и сбор данных продолжается. Если ответом является "нет", то оператор использует регулятор 905 сигнала для регулировки выходной мощности у источника 901, пока изображение на дисплее 910 не приблизится плотнее к резонансной реакции с оптимальной гармоникой, ожидаемой от интересующего участка 911. Запоминающее устройство (не показано) в процессоре 909 хранит информацию, указывающую принятые узкополосные отраженные сигналы, которая может быть дополнительно обработана в зависимости от будущих потребностей. Устройство связи (не показано) в приборе 900 может допускать прямую связь с удаленно расположенными управляющими устройствами. Используя контур обратной связи от процессора 909 к регулятору 905, необходимые регулировки выходной мощности источника могли бы выполняться автоматически, посредством этого позволяя оператору вмешиваться только в качестве ремонтника. Источники. Традиционные источники в упомянутом выше предшествующем уровне техники включают в себя поверхностные источники звука, скважинные сейсмические источники, скважинные источники качающейся частоты, наземные и морские вибрационные сейсмические источники с подстраиваемой частотой,управляемые по обратной связи вибрационные источники, орбитальные вибрационные источники, программируемые источники звука, которые управляются компьютером, источники, которые закреплены относительно стенки ствола буровой скважины, и другие. Предпочтительным источником сейсмической энергии для осуществления на практике способа этого изобретения является регулируемый источник звука с регулированием частоты, допускающий передачу частот в узких диапазонах. Он может размещаться на поверхности или внутри буровой скважины. Он может помещаться в открытую буровую скважину любыми известными средствами, например насоснокомпрессорной колонной (НКТ), гибкой НКТ, кабелем, канатом и т.д. Источник может производить узкополосные вибрационные волны либо одновременно, либо последовательно, которые могут поддерживаться постоянными в течение некоторой заранее установленной длительности, или могут изменяться с определенным шагом. Когда источник активируется, он передает вибрационные волны в грунт в узких диапазонах, которые после отражения от интересующих объектов воспринимаются и измеряются надлежащим образом установленными приемниками. Приемники. Традиционный приемник долго был измеряющим скорость сейсмоприемником. Однако акселерометры становятся более широко используемыми и появляются многоосные, или многокомпонентные,акселерометры. Многокомпонентное трехмерное измерение создало превосходные изображения недр по сравнению с однокомпонентным измерением. Приемники предоставляют сигналы, указывающие измеренную сейсмическую энергию, устройству регистрации, которое может быть совмещено с модулем приемника и соединено с ним для приема сигнала. Запоминающее устройство размещается в устройстве регистрации для хранения информации, указывающей принятый сигнал. Устройство связи также может быть совмещено с модулем приемника/регистрации для обеспечения прямой связи с удаленно расположенным управляющим устройством. В чересскважинном или межскважинном методе сейсмической разведки источник размещается в буровой скважине, а приемники размещаются в соседних буровых скважинах. При использовании методики обратного вертикального сейсмического профилирования источник размещается в буровой скважине, и приемники размещаются вдоль поверхности, как показано на фиг. 1b. В методике акустического каротажа с длинным зондом как сейсмический источник, так и приемник размещаются в одной буровой скважине. Межскважинная методика является предпочтительной. Источник и приемник также могут располагаться на поверхности, как показано на фиг. 1 а. Узкополосный сбор данных. При соотнесении с гармониками конкретного интересующего объекта каждый принятый узкополосный участок будет иметь улучшенную точность относительно широкополосного сбора вследствие устранения многих волн, которые не способствуют формированию изображений, например тех, которые созданы неконтролируемыми источниками сейсмической энергии. В течение выработки энергии в пределах выбранных множественных узких диапазонов подробности об отдельных геологических интересующих объектах становятся усиленными. Причина в том, что каждый интересующий объект реагирует оптимально на энергию, созданную в пределах конкретных узких диапазонов с центром в гармониках. Гармонический резонанс возникает, когда узкополосные отражения от двух границ находятся в фазе, как показано на фиг. 2 а, посредством этого создавая усиленное отражение, которое равно сумме коэффициентов отражения. Гармоническое искажение возникает, когда узкополосные отражения от двух границ находятся в 180 вне фазы, как показано на фиг. 2b, и в этом случае амплитуда будет разностью между коэффициентами отражения. Если коэффициенты отражения равны, то гармоническое искажение приводит к полному разрушению сигнала.-6 015345 Если коэффициенты отражения равны по величине и противоположны по знаку, то реакция покажет нечетные гармоники, как показано на фиг. 3. Если коэффициенты отражения равны по величине и равны по знаку, то реакция покажет четные гармоники, как показано на фиг. 4. В общем случае реакция будет некоторым сочетанием этих двух компонентов, и в этом случае больший компонент будет преобладать. Как только определена основная частота заданного интересующего объекта с помощью регулировки частоты источника, возникнут другие гармоники в периоде, равные обратной величине толщины интересующего объекта. Интересующий объект с заданной толщиной будет реагировать предпочтительно на энергию, созданную на одном множестве гармоник, тогда как интересующий объект с другой толщиной будет показывать максимальную реакцию на энергию, созданную на другом множестве гармоник, как показано на фиг. 5. Центральная или максимальная частота узкополосных волн, применяемая источником, должна быть подходящей для глубины проникновения, необходимой для изображения интересующего объекта. Диапазон узких полос будет возникать в диапазоне сейсмических частот, который обычно находится между 10 и 250 Гц, хотя этот диапазон может изменяться в зависимости от источника и других особых условий формирования изображений. Узкополосный сбор данных может сосредоточиться на одном интересующем объекте или на множестве интересующих объектов. Например, усилие по сбору данных может сосредоточиться на нефтяном пласте, или на нефтеносном пласте-коллекторе вместе с окружающими или покрывающими формациями, или на многопластовых нефтяных месторождениях, каждое из которых может иметь индивидуальный оптимальный узкий диапазон для формирования изображений. Узкополосный сбор данных в режиме реального времени. На основе информации, принятой приемниками, оператором или контуром обратной связи могут выполняться интерактивные регулировки частоты в режиме реального времени для источника, чтобы вызвать гармонический резонанс в интересующих объектах. С помощью использования свойств частотной характеристики у интересующего объекта для выполнения регулировок в режиме реального времени в узкополосных сигналах интересующий объект может быть быстро и оптимально изображен. Например, если интересующий объект оптимальнее облучается одним узким диапазоном, чем соседним узким диапазоном, то обычно узкий диапазон с лучшей характеристикой находится ближе к гармоническому резонансу интересующего объекта. Скорость, с которой могут быть получены точные изображения недр, часто является решающей для операций в нефтяном промысле. Решения, вовлекающие расходование огромных сумм денег, часто неизбежно принимаются в срочном порядке из-за практических соображений, например планирования оборудования и/или простоя. Узкополосный сбор данных в режиме реального времени в настоящем изобретении дает оператору возможность взаимодействовать непосредственно во время процесса сбора данных. Новый способ значительно сокращает затраты на обработку путем разрешения интерактивных регулировок в режиме реального времени в параметрах сбора, которые оптимизируют реакцию интересующего объекта. Использование узкополосного создания гармонического резонанса у интересующего объекта может сократить время обработки и неточности, присущие существующим способам спектрального разложения, которые могут создавать большие объемы данных. Сосредотачивая сбор на естественно возникающем гармоническом резонансе у интересующего объекта, можно исключить значительные нерелевантные данные из рассмотрения. Исключение нерелевантных данных в действительности улучшает как точность данных, так и скорость, с которой может создаваться качественное изображение недр. Это также позволяет приспособление сбора данных и обработки к требованиям каждого уникального применения путем сокращения объема нерелевантных данных. Весь объем данных, собранных с использованием способа этого изобретения, включая те, которые не используются для непосредственного применения, может быть сохранен и предоставлен для будущего анализа, затрагивающего другие применения, которые известны в настоящее время или которые могут быть разработаны в будущем. Узкие диапазоны собираются независимо друг от друга. Однако если отношение сигнал-шум является высоким на множестве гармоник, то узкие диапазоны могут объединяться способами, которые оптимизируют формирование изображений объекта недр. Простое добавление временного ряда узких диапазонов с центром в индивидуальных гармониках создаст более определенное изображение. Таким образом, при использовании в сочетании с традиционными способами суммирования отношение сигнал-шум может быть увеличено путем узкополосного формирования изображений наряду с сохранением разрешающей способности с помощью объединения множества узких диапазонов. Соответственно интересующий объект может изображаться на гармониках путем ввода гораздо меньшей энергии в грунт, чем иначе требовалось бы при использовании неконтролируемого источника энергии.-7 015345 Воздействия фильтрации среды. Воздействия фильтрации среды могут изменить и ухудшить сейсмический сигнал. Путем выполнения на графике регулировок частоты в режиме реального времени, в то же время зная сейсмический источник, воздействия фильтрации среды могут быть лучше оценены и устранены. Традиционно воздействия фильтрации среды устраняются путем применения к принятому сейсмическому сигналу математических обработок, спроектированных для удаления этих воздействий. Знание исходного узкополосного рисунка волны предоставляет дополнительные ограничения на общую оценку зависимых от частоты воздействий фильтрации среды. Спектральная информация. Замедленный 40-мониторинг пласта-коллектора просто повторяет прежние спецификации исследований как в понятиях положения источника и приемника, так и частотных диапазонов источника для способа из этого изобретения. В одном применении спектральная информация вместе с моментным знанием формы импульса волны может использоваться для руководства выбором последующих параметров сбора для замедленного мониторинга, сберегая время и стоимость обработки. Для конкретного объекта необходимость оценки узкополосных параметров источника исключается после начальной работы по сбору данных. Таким образом, априорное знание об оптимальных параметрах формы импульса волны, соответствующих гармоникам интересующего объекта, повысит точность и сбережет время. Угол входа отраженной волны, полученный из заданной точки на интересующем объекте, определяется с помощью позиции по вертикали у инструмента в стволе скважины, глубины и ориентации формации, положения приемника и физических параметров недр. В одном применении, если узкополосные данные собираются на различных глубинах в соседних стволах скважин, могут быть получены зависимые от частоты данные AVO. AVO означает зависимость амплитуды отражения от удаления. Методики AVO, известные в предшествующем уровне техники, предоставляют оценки импедансов звуковой и сдвиговой волн для среды на любой из сторон отражающей границы, которые зависят от параметров интересующего объекта, включая литологию, пористость и содержание порового флюида. Эти оценки основываются на различных приближениях к формулировке Цепритца (Zoeppritz) колебания коэффициента отражения как функции угла падения. С помощью сбора данных в узких диапазонах улучшается анализ атрибута AVO. Например, использование зависимых от частоты атрибутов AVO устраняет необходимость в уравновешивании ширины полосы. Используя "реальные" данные в отличие от математически разложенных данных, настоящий способ обеспечивает улучшенное формирование изображений, оценку толщины и зависимую от частоты AVO. Также ожидается, что способ из этого изобретения повысит качество оценок затухания для газовых пластов. Вышеупомянутые методики могут быть реализованы на традиционном обрабатывающем программном обеспечении, при этом отличием от традиционных входных данных для обработки является лишь узкополосная сущность сигнала. Шум и отношение сигнал-шум. Раньше в геофизическом формировании изображений, которое включает в себя получение и обработку данных, основным фактором, ограничивающим качество сейсмических изображений, является шум. Наличие шума в сейсмических данных снижает интерпретируемость изображения. Больше шума приводит к нестандартному качеству изображения, которое может сделать неясным интересующий объект. Поэтому очень желательно уменьшить эти проблемы путем увеличения отношения сигнал-шум. Имеются разные типы шума, они могут рассматриваться разными способами. На обрабатывающей стороне шум может быть снижен с помощью алгоритмической обработки данных. Фильтрация в частотно-волновой области чисел может уменьшить поверхностную волну. Фильтрация частоты также может снизить случайный шум, хотя фильтр также может влиять на сигнал. Наиболее действенной методикой, используемой в геофизике для подавления случайного шума, является суммирование. В этой методике отражения от общей средней точки складываются вместе для увеличения сигнала. Так как шум является случайным, он находится вне фазы и статистически стремится уничтожиться при сложении вместе. На собирающей стороне поверхностная волна или земная волна подавляется путем размещения приемников так, что относительные реакции отдельных приемников на энергию земной волны уничтожают друг друга. Это является примером подавления регулярных помех. В соответствии с данным изобретением отношение сигнал-шум повышается посредством использования периодически повторяющейся резонансной реакции интересующего объекта, которая определяется по толщине объекта и показателю коэффициента отражения.-8 015345 На графике амплитуды относительно частоты отношение сигнал-шум является просто отношением площади под кривой сигнала к площади под кривой шума. Поскольку случайный шум стремится быть белым или равномерным вдоль спектра, области спектра с центром в резонансных частотах интересующего объекта будут иметь большее отношение сигналшум, чем области с центром в частотах искажения, как показано на фиг. 6. Также области спектра с центром точно в резонансных частотах будут иметь большее отношение сигнал-шум, чем широкополосный сигнал, как показано на фиг. 7. Следовательно, концентрация на сборе данных на областях в окрестностях резонансных частот максимизирует отношение сигнал-шум, как описано ранее. Следующее выражение задает область под кривой для графика амплитуды отражательной способности в сравнении с частотой для типичного интересующего объекта, который мог бы быть заключенным в глинистый сланец пластом, как на фиг. 8, и с толщиной=20 мс и нечетной парой коэффициентов отражения r1=-0,1 и r2=1, используя широкополосный сигнал f=10-60 Гц и узкополосный сигнал Если отношение сигнал-шум для 10-60-герцового случая равно 10, то уровень шума будет равен 0,637. Предполагая белый шум, уровень шума для 20-30 Гц будет 0,137, приводя к отношению сигналшум 1,97/0,137=14,38. Таким образом, с помощью способа из этого изобретения использование узкого диапазона в этом примере повысило отношение сигнал-шум примерно на 44%. Преимущества, эффекты во времени, инвестиция. Некоторые из преимуществ выборочного узкополосного способа в режиме реального времени включают в себя, без ограничения, следующее. Обеспечивает улучшенное изображение без необходимости анализа с подробным спектральным разложением. Также может использоваться в морских условиях. Сейсмический источник является контролируемым, частотные диапазоны могут настраиваться на реакцию интересующего объекта. Так как источник пользуется частотной характеристикой интересующего объекта, он требует меньше потребляемой энергии для создания достаточного отношения сигнал-шум для формирования изображений. В дополнение к положению источника параметры сигнала источника для конкретного интересующего объекта будут известными и легче повторяемыми, посредством этого позволяя более точный 40 мониторинг пласта-коллектора. Повторяемость множества узкополосных исследований предоставит больше информации о моделях миграции флюидов и значительно повысит точность. Сокращаются издержки и неточности, связанные с алгоритмической обработкой сейсмических данных. Способ сбора уменьшает или устраняет шум, связанный с неконтролируемыми источниками с помощью того, что с них не собирают данные. Это включает в себя сигналы на частотах искажения, которые не пригодны для формирования изображений. Согласно типовому варианту осуществления способ для исследования необходимых характеристик участка недр, имеющего по меньшей мере одну резонансную частоту, содержит выборочную передачу подходящих множественных узкополосных волн, чтобы достичь оптимального разъяснения упомянутых необходимых характеристик из упомянутого участка. Согласно другому типовому варианту осуществления способ для исследования необходимых характеристик участка недр, имеющего по меньшей мере одну резонансную частоту, содержит выборочную передачу подходящих множественных узкополосных звуковых волн, чтобы посредством этого создать звуковые волны в упомянутом участке, допускающие создание узкополосных отраженных сигналов,обеспечивающих оптимальное разъяснение упомянутых необходимых характеристик из упомянутого участка. Согласно другому типовому варианту осуществления, способ для исследования необходимых характеристик у участка недр содержит этапы выборочной передачи подходящих узкополосных волн в упомянутый участок, чтобы достаточно возбудить упомянутый участок; приема волн, представляющих собой отражения от упомянутого участка; и выборочной и постепенной регулировки узкого диапазона у упомянутых волн, передаваемых в упомянутый участок, чтобы достичь оптимального разъяснения упомянутых необходимых характеристик из упомянутого участка, по сравнению с передачей широкополосной волны в упомянутый участок.-9 015345 Согласно другому типовому варианту осуществления способ для исследования известных необходимых характеристик участка недр, имеющего возможность содержания экономически полезных материалов, например углеводородов, содержит этапы выборочной передачи подходящих узкополосных звуковых волн в упомянутый участок, чтобы достаточно возбудить упомянутый участок; приема звуковых волн, представляющих собой отражения от упомянутого участка; и выборочной и постепенной регулировки узкого диапазона у упомянутых звуковых волн, передаваемых в упомянутый участок, чтобы достичь оптимальной ясности упомянутых необходимых характеристик из упомянутого участка, по сравнению с передачей широкополосной звуковой волны в упомянутый участок. Согласно другому типовому варианту осуществления способ для исследования необходимых характеристик участка недр, имеющего резонансную частоту, содержит использование источника энергии для передачи нисходящих звуковых узкополосных вибрационных волн в подземный интересующий участок; использование приемника для приема восходящих звуковых узкополосных вибрационных волн,которые отражаются от упомянутого интересующего участка; причем упомянутый приемник имеет средство для преобразования упомянутых принятых восходящих вибрационных узкополосных волн в цифровые сигналы; обработку, запись и отображение упомянутых цифровых сигналов в режиме реального времени; и интерактивную оптимизацию выходной мощности источника энергии, чтобы воспроизведенное изображение упомянутого объекта точнее представляло резонансную реакцию с оптимальной гармоникой от упомянутого объекта. Согласно другому типовому варианту осуществления усовершенствованный способ регистрации сейсмических волн для использования в сейсмической разведке интересующих объектов, расположенных ниже поверхности земли, посредством создания сейсмических волн от сейсмического источника,имеющего множество резонансных частот и устанавливаемого на поверхности земли, содержит этапы передачи от упомянутого источника узкополосных сейсмических сигналов по меньшей мере из одного положения на упомянутой поверхности земли; и выборочной обработки отраженных сейсмических сигналов, чтобы оптимизировать передаваемые сейсмические сигналы. Согласно другому типовому варианту осуществления усовершенствованный способ регистрации сейсмических волн для использования в разведке интересующих объектов, расположенных ниже поверхности земли, посредством создания сейсмических волн от сейсмического источника, установленного на поверхности земли, содержит этапы выборочной записи по меньшей мере в одном положении сейсмических сигналов от упомянутого источника, причем упомянутые сейсмические сигналы от упомянутого источника записываются в узких диапазонах. Согласно другому типовому варианту осуществления упомянутый источник выводит низкочастотные узкополосные сигналы. Согласно другому типовому варианту осуществления усовершенствованный способ регистрации сейсмических волн для использования в сейсмической разведке интересующих объектов, расположенных ниже поверхности земли, посредством создания сейсмических волн от сейсмического источника,установленного в буровой скважине, включает в себя этап выборочной записи в узких диапазонах сейсмических сигналов от упомянутого источника. Согласно другому типовому варианту осуществления способ для исследования необходимых характеристик участка недр, имеющего по меньшей мере одну резонансную частоту, основывается на выборочной передаче подходящих узкополосных волн в участок недр, посредством этого создавая узкополосные сигналы, отраженные от участка недр. Переданные узкополосные волны могут выборочно и оптимально регулироваться в режиме реального времени, чтобы обеспечить оптимальное разъяснение необходимых характеристик из разведанного участка. Все публикации, патенты и заявки на патенты, упомянутые в данном описании изобретения, в одинаковой степени включаются в этот документ путем ссылки, как если бы каждая отдельная публикация,патент или заявка на патент специально и отдельно указывались как включенные путем отсылки. Изложенные в этом документе описания и лучшие режимы работы изобретения не предназначены для ограничения объема изобретения. Могут применяться многочисленные модификации, альтернативные конструкции и эквиваленты без отклонения от объема и сущности изобретения. Соответственно объем изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения сейсмических данных из области недр, которая содержит исследуемый участок недр, содержащий этапы, на которых:(B) регулируют сейсмический источник, чтобы передать сейсмические волны через подземные пласты к исследуемому участку объекта в узком диапазоне, включающем в себя резонансную частоту, выбранном на основе известных данных об амплитудно-частотной характеристике для исследуемого участка объекта, причем данные об амплитудно-частотной характеристике основаны на отраженных сигналах от границ исследуемого участка объекта с формациями;(C) активируют сейсмический источник, чтобы ввести сейсмические волны в подземный участок недр;(D) регистрируют отражения сейсмических волн в сейсмическом приемнике. 2. Способ по п.1, в котором узкий диапазон включает в себя пиковую резонансную частоту исследуемого участка объекта. 3. Способ по п.1, в котором узкий диапазон выбран исходя из условия усиления суммированного сигнала, отраженного от двух отражающих поверхностей исследуемого участка объекта. 4. Способ по п.2, в котором этап, на котором определяют данные о резонансной частоте для исследуемого участка объекта, содержит подэтапы, на которых:(A) регулируют сейсмический источник для последовательной передачи сейсмических волн в исследуемый участок объекта в каждой из множества полос частот в пределах первой ширины полосы;(B) регистрируют отражения сейсмических волн в сейсмическом приемнике;(C) выбирают данные о частотной характеристике на основе по меньшей мере одной из множества полос частот. 5. Способ по п.4, в котором оператор регулирует сейсмический источник в режиме реального времени. 6. Способ по п.4, в котором сейсмический источник регулируют автоматически с использованием контура обратной связи. 7. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором преобразуют измеренные отражения в цифровые сигналы и преобразуют цифровые сигналы в сигналы изображения. 8. Способ по п.1, в котором полоса частот является диапазоном частот значительно меньше, чем период резонанса участка объекта. 9. Способ по п.1, в котором этап регулирования содержит этап, на котором регулируют сейсмический источник, чтобы передать сейсмические волны в полосе частот с центром большей частью в резонансной частоте. 10. Способ получения сейсмических данных из области недр, которая содержит исследуемый участок объекта, содержащий этапы, на которых:(A) регулируют сейсмический источник для последовательной передачи сейсмических волн в исследуемый участок объекта в каждой из множества полос частот в пределах первой ширины полосы;(B) регистрируют отражения сейсмических волн в сейсмическом приемнике;(C) выбирают данные об амплитудно-частотной характеристике на основе по меньшей мере одной из множества полос частот;(D) регулируют сейсмический источник для передачи сейсмических волн через подземные пласты к исследуемому участку объекта в узком диапазоне, включающем в себя резонансную частоту, через подземные пласты к интересующему участку объекта, выбранном на основе известных данных об амплитудно-частотной характеристике для исследуемого участка объекта, причем данные об амплитудночастотной характеристике связаны с отраженными сигналами от границ исследуемого участка объекта с формациями;(E) активируют сейсмический источник, чтобы ввести сейсмические волны в подземный участок недр;(F) регистрируют отражения сейсмических волн в сейсмическом приемнике. 11. Способ по п.10, в котором узкий диапазон включает в себя пиковую резонансную частоту исследуемого участка объекта. 12. Способ по п.10, в котором оператор регулирует сейсмический источник в режиме реального времени. 13. Способ по п.10, в котором регулируют сейсмический источник автоматически с использованием контура обратной связи. 14. Способ по п.10, дополнительно содержащий этап, на котором преобразуют измеренные отражения в цифровые сигналы и преобразуют цифровые сигналы в сигналы изображения. 15. Способ по п.10, в котором этап регулировки содержит подэтап, на котором регулируют сейсмический источник, чтобы передать сейсмические волны в полосе частот с центром большей частью в ре- 11015345 зонансной частоте. 16. Система для реализации способа по пп.1-15, содержащая:(A) сейсмический источник, сконфигурированный для передачи сейсмических волн через подземные пласты в исследуемый участок объекта в узких диапазонах;(B) сейсмический приемник, сконфигурированный для регистрации отражений сейсмических волн;(C) устройство регулирования, сконфигурированное для регулировки сейсмического источника, передающего сейсмические волны в участок объекта последовательно в каждом из множества узких диапазонов на основе измеренных отражений, для определения амплитудно-частотной характеристики для исследуемого участка объекта, причем данные об амплитудно-частотной характеристике основаны на отраженных сигналах от границ исследуемого участка объекта с формациями. 17. Система по п.16, дополнительно содержащая запоминающее устройство, сконфигурированное для сохранения данных, полученных от приемника на основе по меньшей мере одного из множества узких диапазонов. 18. Система по п.16, в которой устройство регулирования сконфигурировано с возможностью управления оператором в режиме реального времени. 19. Система по п.16, в которой устройство регулирования сконфигурировано с возможностью управления автоматически с использованием контура обратной связи. 20. Система по п.16, дополнительно содержащая схему, сконфигурированную для преобразования измеренных отражений в цифровые сигналы и преобразования цифровых сигналов в сигналы изображения.