sismik prospeksiyon ders 7

SİSMİK
PROSPEKSİYON
DERS- 7
DOÇ.DR. HÜSEYİN TUR
KARA SİSMİĞİ ARAZİ ÇALIŞMALARI
ENERJİ KAYNAKLARI VE ALICILAR
Dinamit
Sismik uygulamalarda kullanılan dinamit 30-40 cm boyunda 3-5 cm çapında plastik
muhafazalar içinde dinamit çubukları şeklindedir ve özellikle çok yüksek patlama hızına
(7000-8000 m/sec) sahiptir. Dinamit çubukları birbirlerine vidalanarak birleştirilebilir ve
istenilen miktarda dinamitin aynı anda patlatılması sağlanır. Patlayınca yüksek miktardaki
enerji ani olarak yeryüzüne yer hareketi olarak aktarılır. Dinamitin performansı ısı ile
değişmediği için çölden kutuplara kadar her bölgede rahatlıkla kullanılabilir. Hem karada
hem denizde kullanılabilen bir enerji kaynağıdır. Deniz sismiğinde kullanılan dinamit özel
kutular içinde imal edilmektedir. Kara sismiğinde, ortaya çıkan enerjinin azamisini yere
gönderebilmek amacıyla yeryüzünde açılan kuyularda (15-30 m) patlatılır. Yüzeyde patlatıldığı
zaman çok az bir miktarı yere gönderilmiş olur. Çok büyük bir kısmı ise yüzey dalgalarının ve
S dalgalarının yaratılmasına harcanır.
Çizgisel Dinamit (Geoflex)
Geoflex yöntemi yerin birkaç inc altına gömülü bir patlayan kordon yerleştirilerek
kullanılır. Çoğu kez bu gömülü kordon 100 m. uzunluğundadır ve uzunluğu boyunca
aralıklarla yerleştirilmiş kapsüllerin patlatılması vasıtasıyla işlem gerçekleştirilir.
DENİZDE VERİ TOPLAMA
Eş zamanlı olarak çalışan çok sayıda sistemin birlikte
kullanılmasını gerektiren bir ölçüm tekniği esasına dayanır.
Kullanılan tüm sistemler birbiriyle uyumludur ve iletişim
halindedir. Kullanılan ekipmanlar ve toplandığı ortamdan
kaynaklanarak kara sismiğinden farklılaşmaktadır.
Her atış noktasının yanına bir alıcı koyulması ile sismik
hatlar boyunca ölçü alınması tek kanallı deniz sismiği olarak
bilinir. Böylelikle sıfır ofset sismik kesitler elde edilir. Birden
fazla hidrofon ihtiva eden streamer ile ofsetli olarak veri
toplanması ise çok kanallı deniz sismiği olarak bilinir.
Kaynak ve alıcılar arasında daima mesafe vardır. Her alıcı
kanalın atış noktasına uzaklığı ofset olarak bilinir. Veriler iki
(2B) yada üç (3B) boyutlu sismik kesit elde edebilmek için
değişik sistem ve düzenekler kullanarak kullanılır
DENİZ SİSMİĞİ
Tek kanallı sistemlerde; veri tek kanala sahip kısa bir alıcı
kablo ve kayıtçı sistemi kullanılarak toplanır. Sismik kaynak
ve alıcı kablo birbirine çok yakın tutulur. Yapılan
patlatmanın ardından alıcı kablo tek bir sismik iz verisini
kayıtçıya gönderir ve bu sismik izler her patlatmanın
ardından yan yana çizilerek tek kanallı sismik yansıma
kesiti (sıfır ofset kesit) oluşturulur. Tek kanallı sismik veri
analog veya sayısal olarak toplanabilir. Analog sistemlerde
kayıt sürekli ve gerçek zamanlı olarak kağıtlara çizilir.bu
izlere sadece analog süzgeçler uygulanabilir. Sayısal ise
toplanan veri disklere
veya
manyetik teyplere
kaydedilebilir ve bunlara çeşitli sayısal veri işlem adımları
uygulanabilir.
Çok kanallı sistemlerde; birden çok kanallı alıcı kablo
kullanılır ve veriler sayısal toplanır. Veri toplama sırasında
tek kanallı sistemlerde olduğu gibi
doğrudan doğruya
tabanın altının akustik görüntüsünü elde etmek mümkün
değildir. Çok kanallı sistemlerde veri toplama aşamasında
atış grupları elde edilir. Ve taban altının görünümünün eldesi
için toplanan bu veriyi uygun şekilde veri işlem basamakları
uygulanır. Veri kalitesi tek kanallı sistemden çok daha iyidir.
Deniz Enerji Kaynakları
 İlk deniz çalışmalarında 1950 yılları öncesine kadar enerji
kaynak olarak genellikle nitrokarbonitrat kullanılmıştır.
 Nitrokarbonitratın çalışmalarda kullanım yüzdesi 1960’
ların ortalarında oldukça azalmış özel kontrollü
nitrokarbonitrat kaynaklarından floxetir ve maxipulse
kullanılmaya başlanmıştır. 1974’ de tüm deniz çalışmalarının
yüzde 20 si kadarında küçük nitrokarbonitrat parçacıkları
kullanılmıştır. 1982’ de ise deniz sismiği kaynağı olarak
patlayıcıların kullanılmasına etkin bir şekilde son
verilmiştir.
 Deniz sismiği enerji kaynağı olarak çok çeşitli aletler
geliştirilmiştir. Bunların bazıları aşağıda verilmektedir .
Deniz jeofiziği araştırmalarında kullanılan sistemler aynı
zamanda ‘subbottom profiller’ dip altı profilleyicisi olarak
da adlandırılırlar. Yuzeye yakın veya yüzeyin altında cekilen
bu sistemlerin farklı marka ve modelleri vardır (Uniboom,
sparker, Chirp vb). Aşağıdaki paragraflarda bunlara kısaca
değinilecektir.
Deniz Enerji Kaynakları
-
Chirp
Boomer
Sparker
Hava tabancası (Air gun)
Maxipulse
Aquapulse
Flexotir
Watergun
Buhar tabancası
Deniz Sismiği Ekipmanları
Sismik Kayı ünitesi
Sismik verinin
kaydedildiği merkezdir.
Alıcı kabloları doğrudan
sismik kayıtçıya bağlıdır
ve sürekli veri akışı
mevcuttur.
Alıcı kablolar
birbirine eklenebilen
50, 75 veya 100
metrelik bölümler
halinde üretilirler ve
alıcı grup aralıkları
•Kara sismiğinde kullanılan jeofonlara karşılık olarak denizde
hidrofonlar kullanılmaktadır. Hidrofonlar streamer adı verilen alıcı
kabloların içine yerleştirilerek suyun içine indirilir.
•Her bir kayıt kanalında 8 veya 16 hidrofon paralel bağlanıp tek bir
çıkış alınarak yansıma sinyalleri güçlendirilir ve rastgele gürültüler
sönümlendirilir.
Deniz Jeofiziğinde Kullanılan Enerji Kaynakları
İlk deniz çalışmalarında 1950 yılları öncesine kadar
kaynak
olarak
genellikle
nitrokarbonitrat
kullanılmıştır.
Nitrokarbonitrat çalışmalarda kullanım yüzdesi 1960’
ların ortalarında oldukça azalmış özel kontrollü
nitrokarbonitrat kaynaklarından floxetir ve maxipulse
kullanılmaya başlanmıştır. 1974’ de tüm deniz
çalışmalarının yüzde 20 si kadarında küçük
nitrokarbonitrat parçacıkları kullanılmıştır. 1982’ de
ise deniz sismiği kaynağı olarak patlayıcıların
kullanılmasına etkin bir şekilde son verilmiştir.
Deniz enerji kaynağı olarak çok çeşitli aletler
geliştirilmiştir.
Bunların
bazıları
aşağıda
verilmektedir.
Yaygın Deniz Enerji Kaynaklarının Bazıları
Air Gun
Boomer
Chirp
Sparker
BOOMER
Ses kaynağı, katamaran adı verilen ve su yüzeyine yakın olarak
çekilebilmesini sağlayan, küçük bir araç üzerine monte edilmiş
olup;
teknenin
arka
tarafından
halatlar
yardımı
ile
çekilmektedir. Enerji kaynağından gelen güç, bir kablo ile ses
kaynağına iletilir. Ses kaynağı elektromekanik bir düzenek olup,
yassı bir elektrik sargısı (bobin) ile bunun altında bulunan metal
bir plaka ve plastik bir diyaframdan oluşmaktadır. Sargıdan
gecen enerjinin boşalımı sonunda oluşan manyetik alan, bir
darbe halinde metal levhayı iterek 0.2 ms’ lik geniş bantlı
akustik bir basınç darbesi oluşturur. Bu özellikteki bir akustik
dalga ise, tabandan itibaren 300m derinliğe kadar kayıt
alınmasını sağlayabilir. 300 metre penetrasyon ve 10 cm
çözünürlükte veri toplama kapasitesindeki yüksek ayırımlı sığ
sismik cihazı ile dip altından sığ derinlikteki tabakalar çok
yüksek ayrıntıda incelenebilmektedir
BOOMER
Sparker Sistemleri
Su içerisine konumlandırılan iki metal plakaya
gönderilen yükse voltajlı akımın su içerisinde
oluşturduğu elektrik akımı akışı sonucu sismik sinyali
üretir.
Su içerisinde bulunan elektrotlar arasına akustik
enerjinin ani bir şekilde verilmesiyle sparker, sismik
sinyal oluşturur. Elektrotlardan oluşan düzenek,
geminin arkasından çekilir ve gemide bulunan
jeneratör
ile
elektrik
enerjisinin
yüklendiği
kondansatöre bağlıdır. Deniz suyuna elektrik arkı
yoluyla akustik enerji verilir. 4000-15000 voltluk
yüksek voltajla enerji verebilecek kapasitörle
doldurulur. Ark yaratacak elektrot diziler denizdedir.
2400 joule’ kadar güçte olan sparker tek kanallı orta
sığ sismik etütlerde kullanılır.
SPARKER
Yüksek Voltaj Kablosu
Navigasyon
Sistemi
Hidrofon
Jeneratör
Güç Ünitesi (Transducer)
Sismik Kayıtçı
Yüksek Voltaj Kablosu
Boomer veya Sparker
 Boomer ve Sparker sistemleri ses kaynağı
için, güç (Yüksek Gerilim Voltajı) üreten CSPD ünitesi, yüksek voltaj enerji kablosuna (50
m) ve bir jeneratöre ihtiyaç duyulur. 5.5 kVA
‘dan büyük tek fazlı bir jeneratörden elde
edilen 220 Volt elektrik enerjisi CSP-D ünitesi
ile 4000 Volt’a dönüştürülerek
maksimum
2400 Joule kadar istenilen miktarda enerjiye
sahip sismik dalga üretebilir. Bunun dışında
konum belirleme için navigasyon sistemi
vardır. Bu amaçla çok hassas GPS cihazları
kullanılmaktadır.
Navigasyon
Sistemi
Hidrofon
Jeneratör
Güç Ünitesi
Sismik Kayıtçı
Yüksek Voltaj Kablosu
Boomer veya Sparker
Airgun (Hava Tabancası)
Patlayıcı olmayan bütün sismik kaynakların en yaygın olarak
kullanılanı hava tabancasıdır. İki yüksek basınçlı silindirden
oluşan bu sistem, her iki ucunda kafası bulunan hareketli bir
piston ile bu silindirleri birbirine bağlar. Yüksek basınçlı hava
kompresörden bir hortum aracılığı ile üst oda içerisine bırakılır.
Piston içerisinde bulunan kanaldan basınçlı hava alt odaya
geçer. Hava tabancasının ateşlenmesiyle selonoid kapakçık,
açılıp kapanarak tetikleme sistemini çalıştırır. Basınçlı havanın
ani bir şekilde alt odaya geçmesiyle piston yukarı doğru hareket
eder. Pistonun bu hareketiyle iki oda arasında oluşan
boşluklardan basınçlı hava dışarı çıkar. Suya geçen bu basınçlı
hava enerjinin kaynağıdır. Akustik sinyal çok keskin bir
yerleşime sahip olup çoğu akustik enerji başlangıçtaki sinyalin
birkaç milisaniyesi içerisinde yer alır. Diğer bir deyişle
başlangıçtaki sinyalin enerjisi yüksek frekanslı sinyalleri içerir.
Yüksek basınçlı havanın çoğu alt odadan aniden suyun İçerisine
doğru dışarı yayılır ve dinamit patlamasına benzer bir hava
kabarcığı yaratır. Yaratılan hava kütlesine salınım periyoduna
bağlı olarak belirli bir aralıkta tekrarlanan sinyallerin yardımı ile
patlamanın şiddeti artar. Havanın en geniş hacmi en uzun
periyodu oluşturur.
Başlangıçta genlik her defasında oluşan ardışık salınımların
genişliğinden sönümleme nedeniyle daha büyüktür. Çoğu zaman
sismik kayıt birim sinyali gösterir ve bu diğer giriş sinyallerine
göre daha güçlü olur. Bu anomalinin yayılımı giriş ve ardışık
sinyallerinin frekans içeriklerinin açıklanması ile yapılır. Çünkü
başlangıç sinyali sıkışmış havanın mekanik olarak serbest
bırakılması ile oluşturulur. Sönümlenen hava kabarcıkları, sinyal
tarafından yaratılan sönümlemelerle yavaş yavaş azalır. Böylece
hava kabarcıklarının enerjisi sismik bandın düşük frekansları
içerisine yerleşir. Bu durumda çoğu zaman sismik kayıt
cihazları, daha derinden gelen yansımaları kaydedebilmek için
sınırlanmış enerji bandına yerleştirilir. Bunlar başlangıç enerji
sinyalini kesebilir ve diğer bütün hava kabarcığı enerjisini
geçirir. Bu etki başlangıçta patlayan kaynaklar tarafından
üretildiğinde daha büyüktür.
Hava Tabancası Sistemleri
1) LL gun
2) Sleeve gun
4) Water gun
5) GI gun
3) G gun
Flexotir
Patlayıcı türden sismik enerji kaynağıdır. Flexotir
sistemi, plastik bir kafes içerisinde küçük
parçacıklar halinde yaklaşık 0.056 kg ağırlığında
dinamit yerleştirilmesi oluşturulmuştur. Gemini
arkasından çekilen flexotir 12 m derinlikte
ateşleyici olarak elektrik kullanılarak patlatılır.
Patlama sonucu oluşan enerji kabuğa doğru
yayılarak, kabukta 0.6096 m çapına sahip bir alan
oluşturarak, bu alan içerisinde sık aralıklarla
delikler açar.
Geminin arkasında bulunan esnek bir hortum
aracılığı ile kabukta oluşan bu bölgeye basınçlı su
verilir. Su akımı kabukta gidip gelerek kabarcıklar
halinde salınım yapar, kabarcığın istenilmeyen
etkilerini taşır. Ancak bu etkilerin giderilmesi
mümkün
olmamıştır.
Flexotir
sistemi
sığ
derinliklerde
kullanılmaz.
Sistemin
zarar
görmemesi için patlamanın yeteri kadar uzaktan
yapılması gerekmektedir.
Maxipulse
Dinamit içeren diğer bir kaynak olan maxipulse, verimi yüksek
kabarcık etkilerini elimine eden bir patlayıcı olarak dizayn
edilmiştir. Geminin arkasından çekilen bu alet kutu içerisine
yerleştirilen patlayıcının patlamasıyla üretilen enerji suya
enjekte edilir. Patlamanın şiddetine göre kabarcık ortalama 100
m/sn periyotla şekillenir, yayılır ve çöker. Hidrofon grubundan
oluşan enjektör aleti sinyal oluşan bir kaynak olup kabarcık
salınımlarını içerir.
Aquapulse: Su altı kazanında propan oksijen karışımının
patlamasıyla basınç sinyali meydana getirir. Bu kazan esnek bir
malzemeyle kaplanmıştır. Bu özelliği nedeniyle sistemin
hareketi esnasında bir balon gibi şişebilmektedir. Ateşleme
elektrik arkla yapılır.
Kazan içerisindeki gaz karışımının patlamasıyla şişen kazan
basınç sinyalini su içerisine bırakır.
Watergun: Sıkıştırılmış hava ateşleme ile birlikte
pistonu aşağıya deliklerden su dışarı fırlar. Piston
geri itilirken deliklerden basılmayla su dolar. Su
tabancaları daha keskin, temiz hava tabancası
icermeyen sinyallere ihtiyac duyulduğu ve daha fazla
kaynak
gucunun
onemli
olmadığı
zamanlarda
kullanılır. Su altında icerisi su dolu bir oda bulunur.
Basınçlı havanın yardımıyla, sistem icerisinde
bulunan piston hızlı bir şekilde aşağı itilerek oda
icerisinde bulunan suyun dışarı cıkması sağlanır. Su
tabancasından bırakılan su yüksek bir hızla salınıma
gecer ve etrafında bir akıntı oluşturur. Piston geri
giderken basma olayı nedeni ile oda tekrar su ile
dolar. Boylece akustik sinyal meydana gelir.
Vaporhoc Buhar Kaynağı
Farklı Enerji Kaynağı kullanarak Elde Edilen
Sismik Kesit Örnekleri
Kullanılan frekans azaldıkça penetrasyon derinliği artacaktır
Chirp Verisi
Boomer Verisi
Sparker Verisi
Air Gun Verisi