Prof. Dr. Berkan ECEVİTOĞLU danışmanlığında, Halim Sedat BŞR tarafından haırlanan VİBROSİSMİK YÖNTEM VE YÜKSEK GÜVENİLİRLİKLİ, YRIMLILIKLI VİBROSİSMİK

Transkript

1 NKR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSNS TEZİ VİBROSİSMİK YÖNTEM VE YÜKSEK GÜVENİLİRLİKLİ, YRIMLILIKLI VİBROSİSMİK VERİ TOPLM Halim Sedat BŞR JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ NBİLİM DLI NKR 7 Her hakkı saklıdır

2 Prof. Dr. Berkan ECEVİTOĞLU danışmanlığında, Halim Sedat BŞR tarafından haırlanan VİBROSİSMİK YÖNTEM VE YÜKSEK GÜVENİLİRLİKLİ, YRIMLILIKLI VİBROSİSMİK VERİ TOPLM adlı te çalışması 4/9/7 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği/oy çokluğu ile nkara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeofiik Mühendisliği nabilim Dalı nda YÜKSEK LİSNS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Başkan: Prof. Dr. Bülent COŞKUN nkara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği nabilim Dalı Üye: Prof. Dr. Berkan ECEVİTOĞLU nkara Üniversitesi Jeofiik Mühendisliği nabilim Dalı Üye: Yrd. Doç. Dr. Ünal DİKMEN nkara Üniversitesi Jeofiik Mühendisliği nabilim Dalı Yukarıdaki sonucu onaylarım. Prof.Dr.Ülkü MEHMETOĞLU Enstitü Müdürü ii

3 ÖZET Yüksek Lisans Tei VİBROSİSMİK YÖNTEM VE YÜKSEK GÜVENİLİRLİKLİ, YRIMLILIKLI VİBROSİSMİK VERİ TOPLM Halim Sedat BŞR nkara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeofiik Mühendisliği nabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Berkan ECEVİTOĞLU Vibrosismik; çeşitli frekanslar içeren sürekli sinuoidal titreşimleri kontrollü olarak yaratan ve uygulayan Vibratör ün enerji kaynağı olarak kullanıldığı bir sismik yöntemdir. Vibratör enerji kaynağı, kontrol edilebilir frekans bandına sahip olması, ideal sıfır falı sinyal üretebilmesi ve yıkıcı olmayan bir kaynak olması nedenleriyle sismik veri toplamada geniş çaplı bir kullanım alanı bulmuştur. Yüksek güvenilirlikli ve ayrımlılıklı vibrosismik veri toplama yöntemi 998 yılında Mobil firması tarafından geliştirildi ve patenti alındı. ncak, ilk uygulamaları, donanım ve yaılım teknolojilerinin yeterli düeye ulaşması ile ancak 5 yılında yapılabildi. Yöntem, veri kalitesinin artmasının yanı sıra birden fala atış noktasında aynı anda atış yapılmasına olanak sağlayarak, veri toplama hıının da artmasını sağlamaktadır. Yöntemin uygulaması hem vibratör hareketlerinin belirteci olan yer tepkisinin, hem de çapra ilişki yapılmamış ham alıcı verisinin kaydedilmesini gerektirir. Yer tepkisi sinyali, geleneksel vibrosismikte kullanılan çapra ilişki işlemine alternatif olan ters çöümde kullanılmaktadır. 7, 38 sayfa nahtar Kelimeler: Sismik, Vibrosismik, HFVS, Vibratör, Silkeleme iii

4 BSTRCT Master Thesis VIBROSEIS METOD nd HIGH FIDELITY VIBRTORY SEISMIC DT CQUİSİTİON (HFVS) Halim Sedat BŞR nkara University Graduate School of Natural and pplied Sciences Department of Geophysical Engineering Supervisor: Prof.Dr. Berkan ECEVİTOĞLU Vibroseismic is a seismic method where the energy source is a vibrator that generates a controlled wave train for which a sinusoidal vibration with continuously varying frequency is applied. The vibroseis source is widely used in seismic acquisition as it is a non-destructive method with a controllable frequency range and ideally produces a ero-phase wavelet. High fidelity vibratory seismic method has been developed by Mobil and patented at 998. However the first applications have been done at 5 after the hardware and software have reached enough technologies. The method achieves increasing the data quality and also improving the speed of data acquisition because of giving an opportunity to record more than one shot points with sweeping simultaneously vibrators. The application of the method requires to record, uncorrelated raw data and ground force signals as the sign of the vibratory motion. The ground force signal has been using for inversion process as an alternative of the conventional correlation process. 7, 38 pages Key Words : Seismic, Vibroseismic, HFVS, Vibroseis, Sweep iv

5 TEŞEKKÜR Baı insanlar vardır, onlara teşekkür etmek hele bir de teşekkürü kelimelere dökmek ordur. Sismik yöntem hakkında bildiklerimi öğreten, lisansımı bitirdiğim günden itibaren beni meslektaşı olarak kabul eden, her aman güvenen, her çalışmamda destekleyen, gelişmem ve ilerlemem için bana önemli önerilerde bulunan Sayın hocam Prof. Dr. Berkan ECEVİTOĞLU, meslek hayatım boyunca snırsı destek veren, her türlü bilgiyi benimle paylaşan, te döneminde yaptığımı teknik tartışmalarla çöümlere ulaşmamı sağlayan sayın Yılma SKLLIOĞLU ve Dr Orhan GÜRELİ, matris çöümleri konusunda desteklerini esirgemeyen sayın Doç. Dr. Rajeh EID, jeofiiği meslek olarak seçmemde etkin olan sayın Dr. Öden KDEMİR ve Prof. Dr. Dursun KDEMİR, jeofiik hayranlığını ve tecrübelerini bana aktararak, mesleğime olan sevgimin artmasına vesile olan sayın tila SEFUNÇ, güel ingiliceleri ile beni destekleyen kuenlerim Cansev KDEMİR, Öge Canan BŞR ve sevgili arkadaşım Hasan SRIKY, teimde kullandığım test atışlarının gerçekleştirilmesinde desteklerini esirgemeyen NGECO ekip 3 teki çalışma arkadaşlarım, beni yetiştirip bugünlere getiren annem Müşerref BŞR, babam M. Sami BŞR ve teimin her aşamasında gerek teknik gerek manevi destek veren, beni motive eden, yaptığım her işte beni destekleyen, sevgili meslektaşım, eşim Selda BŞR bu insanlara birebir örnek teşkil etmektedirler, onlara ne kadar teşekkür etsem adır. Halim Sedat BŞR nkara, Eylül 7 v

6 İÇİNDEKİLER ÖZET... iii BSTRCT... iv TEŞEKKÜR... v SİMGELER DİZİNİ... viii ŞEKİLLER DİZİNİ... ix ÇİZELGELER DİZİNİ... xiii. GİRİŞ.... VİBRO SİSMİK GENEL PRENSİPLERİ VE SİSMİK SİNYLİN ELDE EDİLMESİ.... Vibrosismik Operasyonlarda Kullanılan Sinyal Band Geçişli Vibrosismik Sinyalin Yaratılması Vibratör Sisteminin Tanımı....4 Çapra İlişki Frekans Ortamı Silkeleme Ters Evrişimi SILKELEME (SWEEP) SİNYLİ Silkeleme Sinyalinin Genel Matematiksel İfadesi Silkeleme Tasarımı SILKELEME SİNYL PRMETRELERİ VE PRMETRELERİN SİSMİK SİNYL ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ Silkeleme Tipi Lineer silkeleme Lineer olmayan silkeleme (T n ) Silkeleme Frekans Bandı Silkeleme Boyu Silkeleme Yönü Taper Silkeleme Sayısı Vibratör Gücü Vibratör Düeni SILKELEME TESTİ (Vibratör parametre testi) KLİTE KONTROL Silkeleme Kalite Kontrol Benerlik Testleri Sismik hat bağlantılı (Wireline test) benerlik testi Telsi benerlik testi YÖNTEM Yüksek Güvenilirlikli ve yrımlılıklı Vibrosismik Veri Toplama (HFVS) (High Fidelity Vibratory Seismic) Sinyal / Gürültü Oranları ve Bir tış İçin Geçen Sürenin Karşılaştırılması Yapay Veri Uygulamaları Tek vibratör tek silkeleme olması durumunda Dört vibratör dört silkeleme olması durumu Saha Uygulamaları Tek vibro tek silkeleme saha uygulaması İki vibro iki silkeleme saha uygulaması... 9 vi

7 8. SONUÇLR... 7 KYNKLR... 9 EKLER... EK : 4x4 MTRİS TERS ÇÖZÜMÜ... 3 EK : VERİ İŞLEM ÇIKLMLRI ÖZGEÇMİŞ vii

8 SİMGELER DİZİNİ FDSD HFVS BOB Frekans Ortamı Silkeleme Ters Evrişimi Yüksek Güvenilirlikli, yrımlılıklı Vibrosismik Veri Toplama ra elektronik kutu (Break out box) viii

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil. İdeal iğnecik in (a) aman ortamında genlik (b) frekans ortamında genlik (c) frekans ortamında fa görüntüleri... Şekil. Vibratör hareketli sistemi... 4 Şekil.3 Vibratör sistemi hareketli kısım genel şeması (Sercel VE43 kursu, )... 4 Şekil.4 Sismik vibratörün geri bildirim sistemi (Drijkoningen G.G. 3)... 5 Şekil.5 S tipi vibratör sistemi (a) yan (b) alt görüntüleri (IVI inc.)... 7 Şekil.6 Deni sismiği vibratörü (IVI inc)... 7 Şekil.7 İğnecik ve band geçişli sinyallerin aman (a ve c) ve frekans (b ve d) ortamlarındaki görüntüleri (Sercel 48UL kursu, )... 8 Şekil.8 Kısa sinyalden uun silkeleme biçimine geçiş (Sercel 48UL kursu, )... 9 Şekil.9 Frekans gecikme fonksiyonu (Sercel 48UL kursu, )... Şekil. Vibrosismik yöntem (Sercel 48UL kursu, )... Şekil. Yere gönderilen silkeleme sinyali etkisi ile oluşan Sercel 48UL kursu, )... Şekil. Klauder dalgacığının genel öellikleri (Sercel 48UL kursu, )... 3 Şekil.3 Silkeleme sinyali ( sn), ham virosismik kayıt (5 sn), çapra ilişki sonrası elde edilen atış kaydı (5 sn) (Yılma, Ö)... 6 Şekil 4. Lineer silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn taper)... 8 Şekil 4. Lineer silkeleme frekans aman grafiği... 8 Şekil 4.3 Lineer silkeleme sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali... 8 Şekil 4.4 Lineer olmayan tarama sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper n=-.)... 3 Şekil 4.5 Lineer olmayan tarama sinyaline ait (a) genlik spekturmu (b) ö ilişki sinyali... 3 Şekil 4.6 Lineer olmayan silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper n=.)... 3 Şekil 4.7 Lineer olmayan silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper, 6 db/oct)... 3 Şekil 4.8 Lineer olmayan silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper, -6 db/oct)... 3 Şekil 4.9 Lineer olmayan silkeleme (n=.) sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali Şekil 4. Lineer olmayan silkeleme (6db/Oct) sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali Şekil 4. Lineer olmayan silkeleme (-6db/Oct) sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali Şekil 4. Silkeleme tipi karşılaştırması (a) Lineer (b) Lineer olmayan (3dB/Oct) Şekil 4.3 Frekans bandı - H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali. 36 Şekil 4.4 Frekans bandı -4 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali. 36 Şekil 4.5 Frekans bandı -6 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali 37 Şekil 4.6 Frekans bandı -8 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali. 37 Şekil 4.7 Frekans bandı - H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki 37 sinyali... Şekil 4.8 Frekans bandı -7 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali. 39 Şekil 4.9 Frekans bandı 4- H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali Şekil 4. Silkeleme frekans bandı karşılaştırması (a) frekans bandı -7 H (b) frekans bandı - H... 4 Şekil 4. Farklı silkeleme boylarındaki sinyallerin hesaplanan ve ölçülen genlik değerleri (Güreli vd, )... 4 Şekil 4. Silkeleme boyu karşılaştırması (a) 4 saniye (b) saniye Şekil 4.3 Lineer yukarı silkeleme (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper) Şekil 4.4 Lineer aşağı silkeleme (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper) Şekil 4.5 Lineer yukarı silkeleme sinyalinin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali ix

10 Şekil 4.6 Lineer aşağı silkeleme sinyalinin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali Şekil 4.7.a 5 msn lineer taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali Şekil 4.8.a 5 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali Şekil 4.9.a 5 msn Sinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali Şekil 4.3.a 5 msn Gaussian (.) taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali Şekil 4.3.a msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali... 5 Şekil 4.3.a 5 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali... 5 Şekil 4.33.a 5 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali... 5 Şekil 4.34.a 75 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali... 5 Şekil 4.35 Farklı silkeleme sayılarındaki sinyallerin hesaplanan ve ölçülen genlik değerleri (Güreli vd, )... 5 Şekil 4.36 Silkeleme sayısı testi (a) silkeleme (b) silkeleme (Güreli vd,) Şekil 4.37 Farklı vibratör güçleri ile oluşturulan sinyallerin hesaplanan ve ölçülen genlik değerleri (Güreli vd, ) Şekil 4.38 Vibratör gücü karşılaştırması (a) güç %5 (b) güç % Şekil 4.39 Vibratör sayısı karşılaştırması (gücü) (a) 4 vibratör (b) 6 vibratör Şekil 4.4 Move up atış düeni Şekil 4.4 Hat boyu vibratör düeni Şekil 4.4 Kutu vibratör düeni... 6 Şekil 4.43 Hatta dik vibratör düeni... 6 Şekil 4.44 Vibratör düeni karşılaştırması... 6 Şekil 6. İvmeölçerlerin vibratör sistemi üerindeki konumları, (Sercel VE43 kursu, ) Şekil 6. (a) yer değiştirme (b) hı (c) ivme sinyallerinin amana bağlı değişimleri Şekil 6.3 Yer değiştirme, hı ve ivme sinyal genliklerinin frekansa bağlı değişimleri Şekil 6.4.a Vibratör referans sinyali b. yere uygulanan kuvvet Şekil 6.5 Yere uygulanan kuvvet sinyalinin F/T analii Şekil 6.6 Yere uygulanan kuvvet sinyali ile referans sinyalin karşılaştırma sonuçları... 7 Şekil 6.7 Vibratör sisteminde uygulanan güçlerin vektörel gösterimi, emin sertliği ve viskoitesi (Sercel VE43 kursu, )... 7 Şekil 6.8 Zemin Sertliği (Sercel VE43 kursu, ) Şekil 6.9 Zemin viskoitesi (Sercel VE43 kursu, ) Şekil 6. Sismik hat bağlantılı vibratör benerlik testi bağlantı şeması (Sercel VE43 kursu, ) Şekil 6. Sismik hat bağlantılı vibratör benerlik testi kayıt örneği Şekil 6. Sismik hat bağlantılı vibratör benerlik testi değerlendirme 79 sonuçları... Şekil 6.3 Telsi benerlik testi bağlantı şeması (Sercel VE43 kursu, )... 8 Şekil 7. VSP uygulamasında vibratör verilerinin dinamit verisi ile karşılaştırılması. (Krohn C.E. and Johnson M. L.) Şekil 7. HFVS saha uygulaması (Vibratörler arası mesafe 4 m) Şekil 7.3 HFVS saha uygulaması atış alıcı düeni Şekil 7.4.a HFVS yöntemi ile elde edilmiş atış kaydı b. şekillendirilmiş silkeleme yöntemi sonrasında çapra ilişki ile elde edilmiş atış kaydı (Krohn C. E. and Johnson M. L.). 89 Şekil 7.5 Tek vibratör tek silkeleme modeli... 9 x

11 Şekil 7.6.a Vibratör sinyali b. yer yansıma katsayısı e (t) c. S (t) ve e (t) nin evrişimi olan sismik kayıt d (t)... 9 Şekil 7.7 Minimum falı tasarlanmış dalgacık Şekil 7.8 Rafine edilmiş sismik kayıt Şekil 7.9 Dört vibratör dört silkeleme modeli Şekil 7..a falı sinyal ve kullanıldığı silkelemeler b. falı sinyal ve kullanıldığı silkelemeler Şekil 7. Yer yansıma serileri (a) e ( t) (b) e ( t) (c) e 3( t) (d) e 4( t) Şekil 7. Ham alıcı kaydı d ( t) (Ters çöüm yapılmamış) Şekil 7.3 Ham alıcı kaydı d ( t) (Ters çöüm yapılmamış) Şekil 7.4 Ham alıcı kaydı d 3( t) (Ters çöüm yapılmamış) Şekil 7.5 Ham alıcı kaydı d 4( t) (Ters çöüm yapılmamış) Şekil 7.6 Minimum falı tasarlanmış sinyal... 3 Şekil 7.7 Vibratör- in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı D c ( t)... 4 Şekil 7.8 Vibratör- in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı ( t c )... 4 Şekil 7.9 Vibratör-3 in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı 3( t c )... 4 Şekil 7. Vibratör-4 in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı D c 4( t)... 5 Şekil 7. Birinci test atışı için serim düeni (tış kayıt no 44)... 7 Şekil 7. İkinci test atışı için serim düeni (tış kayıt no 45)... 7 Şekil 7.3 Üçüncü test atışı için serim düeni (tış kayıt no 46)... 7 Şekil 7.4 Dördüncü test atışı için serim düeni (tış kayıt no 47)... 7 Şekil 7.5 Beşinci test atışı için serim düeni (tış kayıt no 4)... 7 Şekil 7.6 HFVS yöntemi ters çöüm veri akış şeması... 9 Şekil 7.7 Çapra ilişki veri akış şeması... Şekil 7.8 Ters çöüm ile elde edilen yer yansıma serisi (ilk 3 sn)... Şekil 7.9 Minimum falı Ricker dalgacığı (4H)... Şekil 7.3 HFVS yöntemi ile elde edilen atış kaydı (-3 sn)... Şekil 7.3 Çapra ilişki yöntemi ile elde edilen atış kaydı Şekil 7.3 HFVS yöntemi ile elde edilen atış kaydı... 4 Şekil 7.33 tış kayıtları (kanal -4 ve - sn) (a) çapra ilişki yöntemi (b) HFVS yöntemi... 5 Şekil 7.34 Bir vibratör bir silkeleme için frekans analii karşılaştırması (a) geleneksel, (b) HFVS... 5 Şekil 7.35 Minimum falı Ricker dalgacıkları (a) 5 H, (b) 3 H, (c) 4 H, (d) 5 H.. 6 Şekil 7.36 Minimum falı sinyalle şekillendirilmiş HFVS atış kayıtları (kanal -, - sn), sinyal ağırlık frekansları, (a) 5 H, (b) 3 H, (c) 4 H, (d) 5 H... 7 Şekil 7.37 Minimum falı sinyalle şekillendirilmiş HFVS atış kaydı frekans analileri, sinyal ağırlık frekansları, (a) 5 H, (b) 3 H, (c) 4 H, (d) 5 H... 8 Şekil 7.38 İki vibro iki silkeleme için HFVS atış kayıtları görüntüsü (a). silkeleme (b). silkeleme... Şekil 7.39 İki vibratör iki silkeleme geleneksel atış kaydı... 3 Şekil 7.4 Bir vibratör bir silkeleme HFVS atış kaydı... 4 Şekil 7.4 Geleneksel ve HFVS yöntemlerinin karşılaştırması (kanal - ve - sn) (a) iki vibratör iki silkeleme geleneksel, (b) bir vibratör bir silkeleme HFVS... 5 xi

12 Şekil 7.4 Geleneksel ve HFVS yöntemlerinin karşılaştırması (kanal -4 ve - sn) 5 (a) iki vibratör iki silkeleme geleneksel, (b) bir vibratör bir silkeleme HFVS... Şekil 7.43 Geleneksel ve HFVS yöntemlerinin frekans analii karşılaştırması (a) iki vibratör iki silkeleme geleneksel, (b) bir vibratör bir silkeleme HFVS... 6 xii

13 ÇİZELGELER DİZİNİ Çielge 5. Örnek Vibratör Parametre Test Sıralaması (Cordsen at al, ) Çielge 7. Dört vibratör dört silkeleme için standart HFVS fa dönüşümü Çielge 7. Dört vibratör dört silkeleme için harmonik gürültü bastıracak HFVS fa dönüşümü Çielge 7.3 Çeşitli parametrelerle elde edilen Sinyal / Gürültü oranları... 9 Çielge 7.4 Tek vibratör tek silkeleme ters çöümünde bilinen ve bulunması istenen parametreler Çielge 7.5 Dört vibratör dört silkeleme için standart HFVS fa dönüşümü Çielge 7.6 Dört vibratör dört silkeleme ters çöümünde bilinen ve bulunması istenen parametreler Çielge 7.7 Test kayıt parametreleri... 6 Çielge 7.8 İki vibratör iki silkeleme için standart HFVS fa dönüşümü... 9 Çielge 7.9 İki vibratör iki silkeleme ters çöümünde bilinen ve bulunması istenen parametreler... xiii

14 . GİRİŞ Vibrosismik; çeşitli frekanslar içeren sürekli sinuoidal titreşimleri kontrollü olarak yaratan ve uygulayan Vibratör ün enerji kaynağı olarak kullanıldığı bir sismik yöntemdir (Sheriff 99). Vibrosismik Conoco firması araştırmacıları tarafından geliştirildiğinden beri kara sismik çalışmalarında dünya çapında tercih edilen bir enerji kaynağı olmuştur. Vibratör enerji kaynağı, kontrol edilebilir frekans bandına sahip olması, ideal sıfır falı sinyal üretebilmesi ve yıkıcı olmayan bir kaynak olması nedenleriyle sismik veri toplamada geniş çaplı bir kullanım alanı bulmuştur. Sismik veri toplama altyapısında çevresel etkilerin öneminin artmasıyla yıkıcı olmayan yöntemlerin kullanılması önem kaanmıştır. Dinamit kaynağının kullanılmasına iin verilmeyen kentlere yakın çevrelerde kolaylıkla vibratör kullanılabilir. Dinamit kaynağı için kaılan kuyulara ihtiyaç kalmaması ile birlikte gelen maliyet aalması vibratör enerji kaynağının diğer bir avantajı olmuştur. Vibratör kaynağı ile yüksek frekansların elde edilebilmesi, reervuar jeofiiği ve ince ağır petrol yataklarının daha iyi ve yüksek çöünürlülükte tanımlanmasını sağlamıştır. Vibrosismik verisinde kaydedilen i iyi tanımlanmış silkeleme (Sweep) sinyalidir. Tabakalardan gelen yansımaların belirlenebilmesi için silkeleme sinyalinin kaydedilen sinyalin içinden çıkartılması gereklidir. Bu işlemin geleneksel yolu çapra ilişki kullanımıdır, kaydedilen iler referans silkeleme sinyali ile çapra ilişki (Cross corelation) işlemine sokulur. Silkelemenin çapra ilişki işlemi, lineer silkeleme sinyalinin öilişkisi ile tanımlanan Klauder sinyalini yaratır (Sheriff 99). Bu tanımlama birçok lineer silkeleme ile karakterie edilen lineer olmayan silkeleme sinyalini de kapsar. Veri toplama sırasında karşılaşılan problem, soğrulma ve sinyal gönderme gibi nedenlerle oluşan minimum fa etkileri ile çapra ilişki işlemi ile üretilen sıfır falı Klauder dalgacığının birleştirilmesinden dolayı vibrosismik verisinin karışık falı olmasıdır. Sinyalin yer yuvarı içinde seyahati sırasında yer sügecinin etkisi nedeniyle olduğu gibi, vibratör sisteminden kaynaklı lineer ve lineer olmayan sügeç etkileri nedenleriyle de sinyalin genliği ve faında değişiklikler olur. Bunun sonucunda, karışık falı sinyal yaratılır ve yüksek frekanslar düşük frekanslara oranla daha çok soğrulur.

15 . VİBRO SİSMİK GENEL PRENSİPLERİ VE SİSMİK SİNYLİN ELDE EDİLMESİ Sismik vibratör ile yere gönderilen sinyal anlık bir sinyal değildir, genellikle 6 3 saniyelik süreye sahiptir. Sismik arama metodunun gerçek amacı yer içindeki tabakaların iğnecik cevabını araştırmak olduğundan uun süreli sinyal göndermek kısa süreli sinyale oranla yadsınabilir. Yadsınan bu durum iğnecik fonksiyonunun ve yer cevabının öelliklerine bakıldığında açıkça görülebilir. En iyi iğnecik sinyali, t= amanında bütün frekans bileşenlerini eşit genlikte içerir ve sıfır falıdır. Böyle bir iğnecik fonksiyonu Şekil. de görülmektedir. Pratikte, böyle ideal bir iğnecik fonksiyonunu üretmek mümkün değildir. Çünkü bu sonsu miktarda enerji gerektirir. Sınırlı bir genliği olan band geçişli bir iğnecik sinyalini yere göndermek en iyiyi başarmaktır ki bu sinyal aman ortamında baskın bir sinyal periyodu ile yer cevabının kıyaslamasıdır. Genlik Genlik Fa Zaman Frekans Frekans Şekil. İdeal iğnecik in (a) aman ortamında genlik (b) frekans ortamında genlik (c)frekans ortamında fa görüntüleri Vibratör kaynağı yere band geçişli amana yayılmış bir sinyal gönderir. Band sınırlamanın iki yönü vardır; düşük frekanslar, tabla büyüklüğü ve sistemin mekanik limitleri ile yüksek frekanslar ise tablanın ağırlığı ve sertliği limitleri ile belirlenir.

16 Uatılmış sinyal görüşü, enerji yoğunluğu olarak bilinen, birim amanda yere gönderilen enerji miktarının dönemselliği ile açıklanabilir. Patlayıcı kaynağın ürettiği sinyalde çok yüksek enerji yoğunluğunun rehberliğinde bütün enerji çok kısa bir süre içerisine sıkışmaktadır. Vibrosismik yöntemde ise kıyaslanabilecek miktarda enerjiler amana yayılarak yere gönderilir. Bu nedenle sinyalin enerji yoğunluğu çok düşüktür. Enerji yoğunluğundaki bu aalma, sinyalin toplam enerji içeriğini sabit tutarken her frekansın amanda kaydırılması ile olur. Vibratörler genellikle kamyonlara veya buggy olarak adlandırılan arai kabiliyetleri yüksek iş makinelerine monte edilirler. Bir atış noktası için birden fala vibratör belirli bir düende sıralanarak kaynak düenleri oluşturulabilir. Sıradan kamyonlarla yaklaşık aynı büyüklükte olup ağırlıkları 5 8 ton civarındadır. Hemen hemen ağırlıklarını taşıyabilecek her yerde hareket edebilirler. Genelde maksimum güç yerçekiminin birkaç katı olarak ivmelenir. Bu nedenle tablanın yer ile bağlantısını koruyabilmek için ilave ağırlığa ihtiyaç vardır ve araç ağırlığı da bu amaçla kullanılır. Vibratörlerce yeryuvarına gönderilen sinyal belirli frekansları içerir ve vibratörün çelik tablası bu frekanslara uygun şekilde titreştirilir. Vibratör atış noktasına geldiğinde çelik tabla yere indirilerek sinyal yere gönderilir ve tabla tekrar yukarı kaldırılır, bu işlem her atış noktası tekrarlanarak kayıtlar alınır. Şekil. de vibratörün hidrolik sistemi ve tablası sinyal gönderme anında görülmektedir. Sistemin şematik gösterimi ise Şekil.3 de yer almaktadır. Bir noktada yapılan silkelemelerin toplamından elde edilen kayıt bir dinamitli atış kaydına denk gelmektedir. Vibratörün elektronik sistemi, tanımlanmış olan silkeleme sinyalini elektrik sinyalleri aracılığı ile hidrolik sistemin servo cihaına gönderir, servo gelen sinyaller doğrultusunda sisteme basınçlı hidrolik giriş çıkışını temin ederek tablanın istenilen frekanslarda titreşmesini sağlar. raç üerindeki ağırlıklar ve hidrolik sistem aynı amanda güç kontrolünü de sağlar. 3

17 Şekil. Vibratör hareketli sistemi Çelik tablanın titreştirilmesi ile yere gönderilen sinyal hareketin herhangi bir anında band genişliği içerisinde yer alan bir anlık frekansa sahiptir. Titreşim frekansı düşükten başlayıp yükseğe doğru gidiyorsa yukarı silkeleme, yüksekten başlayıp düşüğe doğru gidiyorsa aşağı silkeleme olarak adlandırılır. Vibratör Kaldıraç Hava yastıkları ğırlık Piston Tabla ğırlık hava yastıkları Şekil.3 Vibratör sistemi hareketli kısım genel şeması (Sercel VE43 kursu, ) 4

18 Yere gönderilen sinyalin gönderilmek istenilen ile aynı olduğundan emin olmak için jeofon beneri bir alıcı tablanın üerine monte edilmiştir. Bu alıcı tablanın hareketlerini kaydederek, yere gönderilmesi aru edilen sinyalle kıyaslanabilecek bir elektriksel çıkış sinyali verir ki bu sinyal silkeleme sinyali ile benerdir(bölüm 6.). Vibratör enerji kaynağı yere gönderdiği sinyali kontrol edebilecek ve geri bildirimde bulunabilecek operatörlere sahip şekilde tasarlanmıştır. Bahsi geçen operatör, tabla üerinde yer alan alıcının hareketlerine ait kayıt bilgisini sisteme aktarır. Bu bilgi vibratör tarafından yere gönderilen sinyalin kontrolü ve güvenilirliği için gereklidir. Geri bildirim sistem şeması Şekil.4'de yer almaktadır. Geribildirim sinyali Karşılaştırıcı Telafi edici Giriş gücü modifikasyonu Referans sinyal Şekil.4 Sismik vibratörün geri bildirim sistemi (Drijkoningen 3) Referans sinyali vibratör tarafından ölçülen geribildirim sinyali ile kıyaslanır. Geri bildirim sisteminin ana fonksiyonu referans sinyale mümkün olduğunca yakın bir sinyali vibratör hareketlerinden yeniden örnekleyebilmektir. Böylelikle genlik veya fada oluşabilecek istenmeyen etkiler giderilebilecektir. Eskiden vibratör kontrol sistemleri referans ve vibratör tarafından kaydedilen sinyaller arasındaki fa farkını düeltebilecek şekilde tasarlanırdı. 98 li yılların başlarından itibaren genliği de kontrol edebilecek sistemler kullanılmaya başladı. Bu kontrol 5

19 mekaniması yer ile vibratör arasındaki bağlantıyı koparmadan, örneğin vibratörü yer üerinde ıplatmadan maksimum ağırlığın kullanılabilmesini sağladı. Geleneksel vibrosismik yöntemde alıcılardan kaydedilen sinyalden yansıma serilerinin elde edilmesi, bilinen çapra ilişki işlemi ile yapılır. Vibratör sinyali genellikle silkeleme, referans veya pilot i olarak adlandırılır. Kayda başlamadan önce referans i kayıt cihaındaki çapra ilişki ünitesine yüklenir. lıcı kaydı bir hafıa ünitesinde saklanır ve referans i ile çapra ilişki işlemine tabi tutulur. İşlemin çıkış sinyali olan yer yansıma serilerini gösteren i manyetik teyplere kaydedilir. Her jeofon istasyonundan gelen bu ilerin bir serisi çapra ilişkisi alınmış bir atış kaydıdır ve dinamit atış kaydına bener. Silkeleme sinyali belirli bir aman aralığında yere gönderilir, bu aralığa silkeleme boyu denir. Hafıaya alınan alıcı kaydı, silkeleme boyu ve gerekli görülen kayıt uunluğunun toplamı kadardır. Silkeleme süresine ilave edilen bu süre dinleme süresi olarak adlandırılır. Tein ana konusu vibratörün petrol arama amaçlı sismik çalışmalarda kullanımı ile ilgili olduğundan verilen bütün bilgiler P dalgası üretmek üere tasarlanmış (Tabla hareketi düşey doğrultuda) vibratörlere aittir. ncak yoğun kullanılmasalarda, S dalgası üretebilecek (Tabla hareketi yatay doğrultuda) (Şekil.5) ve deni sismiğinde kullanılabilecek (Şekil.6) vibratör tasarımları da mevcuttur. 6

20 (a) (b) Şekil.5 S tipi vibratör sistemi (a) yan (b) alt görüntüleri (IVI inc.) Şekil.6 Deni sismiği vibratörü (IVI inc) 7

21 . Vibrosismik Operasyonlarda Kullanılan Sinyal Sismik kaynaklarla yaratılan enerji, dinamitte olduğu şekliyle, iğnecik fonksiyonu gibi, yüksek enerjili, anlık veya vibratörde olduğu gibi düşük enerjili fakat amana yayılan bir şekilde olabilir. Vibrosismik, uun amana yayılması ve ayıf sinyal üretmesine rağmen güvenilir bir yöntemdir. Vibrosismik in ikinci en önemli karakteristiği metodun sınırlı band genişliğinde bir kaynak olmasıdır. Bu yolla, sismik veri toplama sırasında dinamit enerji kaynağı patlama sırasında baı frekansları yaratıp baılarını yaratama iken, vibrosismik tekniği gerçekten ihtiyacımı olan frekansların üretilmesine olanak vermektedir. Şekil.7 de patlayıcı enerji kaynağının ürettiği düşünülen ideal sinyalin matematiksel ifadesi ve vibratör kaynağının ürettiği sinyal görülmektedir. Bu nedenle, dinamit patlaması kısa sürede üretilen yüksek enerjili, iğnecik fonksiyonu ile ifade edilebilir (Şekil.7.a), bunun genlik spektrumu hemen hemen her frekansı tarayacak şekildedir (Şekil.7.b). ynı şekilde, band geçişli sinyal vibratör sinyalini temsil eder (Şekil.7.c) ve bunun da geçişli bir bandda dü bir genlik spektrumu olur (Şekil.7.d). genlik (a) (b) (c) (d) Şekil.7 İğnecik ve band geçişli sinyallerin aman (a ve c) ve frekans (b ve d) ortamlarındaki görüntüleri (Sercel 48UL kursu, ). 8

22 Görüldüğü gibi, sinyalin band geçişli genlik spektrumuna sahip olması mümkündür. Sinyalin Fourier dönüşümünden geçirilmiş aman ortamındaki hali Şekil.7.c'de görülmektedir. Maalesef sinyalin bu şekli vibrosismik tekniği için uygun değildir. Teknik yüksek güçteki kısa sinyaldense düşük güçte amana yayılmış sinyale ihtiyaç duymaktadır.. Band Geçişli Vibrosismik Sinyalin Yaratılması Vibrosismik yöntemde kullanılacak olan sismik sinyali tanımlayabilmek için; genlik spektrumu bileşenlerinin band genişliğini koruyarak sinyali değiştirmek gerekir. Bu nedenle, sinyal şeklinin kısa formdan uun forma geçişi, frekans bağımlı gecikme uygulamasıyla olmalıdır. Eğer düşük frekanslara kısa gecikme, orta frekanslara orta gecikme ve yüksek frekanslara uun gecikme uygularsak, sonuç olarak sinyal, düşük frekanstan yüksek frekansa doğru yavaş yavaş artan, frekans içeriği açıkça görülen, sabit genlikli bir hal alır. Elde edilen sinyal hemen hemen sinüs dalgası şeklindedir ve vibrosismik terminolojisinde silkeleme sinyali olarak adlandırılır. Sinyalin her iki biçiminin de genlik spektrum cevabı aynıdır (Şekil.8). Frekans bağımlı gecikme üreteci genlik genlik Şekil.8 Kısa sinyalden uun silkeleme biçimine geçiş (Sercel 48UL kursu, ) 9

23 Şekil.9 arşivlenen fonksiyonu temsil etmektedir. Buradan anlaşılacağı üere, giriş sinyalinin merkeinde yer alan aynı falı frekanslar (a), farklı gecikmelerle sıralandığında silkeleme sinyalini oluşturur (b). Bu frekans gecikme fonksiyonu silkeleme üreteci cihaı tarafından arşivlenecektir. Sinyalin kısa amanlı yüksek genlikli biçimden, uun amanlı düşük genlikli biçime geçişinde frekans bağımlı gecikmeler uygulamamı gerekir. Bu iki biçimde de sinyalin enerjisi aynıdır. Bu nedenle Vibratör düşük güçlü bir sistem olmasına rağmen düşük enerjili bir sistem değildir. (b) (a) Şekil.9 Frekans gecikme fonksiyonu (Sercel 48UL kursu, )

24 .3 Vibratör Sisteminin Tanımı Vibratör sistemi toplam olarak üç ana bölümden oluşmaktadır (Şekil.). Bunlar yere gönderilecek sinyali oluşturmak için silkeleme üreteci, silkeleme sinyalini yere göndermek için vibratör ve uun silkeleme biçimini kısa yansıma serilerine çevirmek için çapra ilişki operatörüdür. direk gelen sinyal Tarama Üreteci Çapra ilişki operatörü yansıyarak gelen sinyal. yansıma. yansıma Şekil. Vibrosismik yöntem (Sercel 48UL kursu, ) Burada: T; Kaynaktan çıkan sinyalin seyahat süresi. Direk gelen sinyal = Vibratör tablasındaki alıcı tarafından ölçülen sinyal Yansıyarak gelen sinyal, dinamitli çalışmadaki yansımanın karşılığıdır. Doğal olarak gerçek dünyada birden fala yansıtıcı yüey olduğundan sinyal birden fala yüeyden yansıyarak gelecektir. Eğer yansıma süresi silkeleme süresinden kısa ise, sinyal alıcılara üst üste binerek gelecektir. Silkeleme üreteci ile uun biçime getirilen sismik sinyal telsi vasıtası ile vibratör üerindeki elektronik sisteme gönderilir. Vibratör, elektronik sisteminde tanımlanmış

25 olan sinyali, üerindeki hidrolik sistem sayesinde mekanik hareketlerle yere gönderir. Yer içinde ilerleyen sinyal yansıtıcı yüeylerden yansıyarak alıcılara ulaşır. lıcılara ulaşan bu sinyal bütün yansıtıcı yüeylerin bilgisini bir arada içermektedir. Bu nedenle, kaydedilen sinyal referans sinyali ile çapra ilişki operatöründe çapra ilişki işlemine girer. Sonuç olarak yeraltındaki tabakaları ifade eden aman ortamındaki yer yansıma serisi elde edilir (Şekil.). Yere gönderilen tarama sinyali. Yansıyan Tarama. Yansıyan Tarama lıcı Kaydı Çapra İlişki Sonrası Direk Gelen Sinyal Yansıyan Sinyaller Şekil. Yere gönderilen silkeleme sinyali etkisi ile oluşan sinyaller (Sercel 48UL kursu, ). Burada: - a ii ilk yansıtıcıdan yansıyan silkeleme sinyali, - b ii ikinci yansıtıcıdan yansıyan silkeleme sinyali, - c ii alıcı tarafından kaydedilen a ve b ilerinin toplamı, - d ii, c iinin çapra ilişki operatöründen geçmesi sonucunda oluşan yer yansıma serisi ile vibratör sinyalinin kısa biçiminin evrişimidir.

26 Çapra ilişki operatörü tarafından silkelemenin sıkıştırılması ile sismik sinyal elde edildiğinden, sinyalin ana genliği artıyor. Bu olayın sonucunda oluşan sıkıntı, sistemdeki gecikme amanlarının farklılığı dolayısıyla oluşan gürültülerin sismik iin içine girmesidir. Buna rağmen, sinyalin genliğindeki artışın gürültünün ortalama değerine oranı oldukça yüksek olduğundan çapra ilişki operatörü çok faydalı bir araçtır. Bahsi geçen gürültüleri yan salınımlar olarak tanımlıyoru (Şekil.) Genlik na genlik Negatif aman Poitif aman Zaman Negatif aman çapra ilişki gürültüsü Poitif aman çapra ilişki gürültüsü Negatif aman negatif yan ana genlik Yan salınımlar na genlik genişliği na sinyal Poitif aman negatif yan ana genlik Yan salınımlar Şekil. Klauder dalgacığının genel öellikleri (Sercel 48UL kursu, ). Vibrosismikteki Klauder dalgacığının genliğinin artışı, silkelemedeki enerjinin artması ile mümkündür. Enerjinin artması da silkeleme süresinin arttırılması ve / veya vibratör sayısının arttırılması ile mümkündür. Silkeleme boyundaki artış yere gönderilen enerjiyi arttıracağından çapra ilişki operatörünün çıkış sinyalinin genliğide artmış olacaktır. Sonuç olarak veri toplama sistemi performansı arttırmak için ve kaynak sinyalinin parçası olmayan frekansların elenmesi için dikdörtgen band geçişli sügeç e ilave olarak çapra ilişki operatörüne sahip olmalıdır. 3

27 .4 Çapra İlişki Vibrosismik çalışmalarda dijital silkeleme üreteçleri kullanılır. Üretecin çıktısı olan sinyal kontrol silkeleme, referans silkeleme veya pilot silkeleme olarak adlandırılır. Sinyalin oluşturulması için, öncelikle silkeleme üretecinde başlangıç ve bitiş frekansları ile silkeleme boyunun kullanıcı tarafından tanımlanması gerekir. Sinyalin genliği genellikle sabittir. Frekans normalde amanla orantılı olarak artar. Fakat günümüde, modern vibratör elektronik donanım kütüphaneleri, herhangi bir silkeleme sinyalini kolayca tasarımlayabilecek yaılımlara sahiptirler. Çapra ilişki operatörünün veri toplama ünitesi içinde yaptığı iş ise; Kaydedilen sinyal ile referans sinyalinin çapra ilişki işlemini yaparak yer yansıma serisini elde etmektir. Geleneksel olarak, vibrosismik sinyali çapra ilişki ile Klauder dalgacığına sıkıştırılmıştır. Çapra ilişki, iki dalga biçimi arasındaki benerliği ve arasındaki aman farkını araştırır. Matematiksel olarak tanımı (e.g. Margrave 999) c j = skrk k j Burada yer yansıma (r t )ve referans sinyal (s t )aman serilerinin çapra ilişkisi ile yeni bir yer yansıma (c t ) aman serisi yaratılmaktadır. Zaman ortamındaki iki serinin çapra ilişki uygulaması kısaca; Serilerden birinin ters çevrilerek, örneklerin birbirleri ile çarpılıp çıkan değerlerin toplanması ile olur. Bir sonraki örneğin elde edilmesi için ikinci örnek bir kaydırılır ve işlem tekrar edilir. Örneğin birinci seri (,3,,-) ve ikinci serinin ters çevrilmiş hali (-,,) ise çapra ilişki sonucu (,8,5,-7,-4,) olur. Çapra ilişkinin anlamı, işleme giren her iki iinde bir diğerinde kendisini aramasıdır. Birbirlerini buldukları noktada Klauder dalgacığı yaratılmış olur. 4

28 İki bener dalga biçimi çapra ilişki işlemine sokulduğunda sonuç bir Klauder dalgacığı olur. Silkeleme sinyalinin, yer yansıma katsayıları ve silkeleme sinyali evrişimi ile oluşan sinyalle çapra ilişkisi; c(t)=r(t)*s(t) s(t) olur. Burada c(t) çapra ilişki işleminin sonucu ve da çapra ilişki işleminin işaretidir. Lineer olmayan yer etkileri gö ardı edilirse, bu ifade yer yansıma serisi ile silkeleme sinyalinin ö ilişkisinin evrişimi anlamına gelir. Silkelemenin ö ilişki fonksiyonu sıfır falıdır ve sinyal biçimi silkelemenin tasarımına göre değişir. Lineer vibrosismik silkeleme sinyalinin ö ilişkisinin biçimi Klauder dalgacığıdır (Sheriff 99). Bu tanımlama, lineer silkelemelerin toplamı biçiminde ifade edilebilen, lineer olmayan silkelemeler içinde geçerlidir. Vibrosismikteki temel fikir, Klauder et all. (96) tarafından tanımlanan radar sistemi ile benerdir. Silkeleme tasarımı yaparken, sinyal şeklini etkileyeceğinden dolayı ö ilişki fonksiyonu çok önemlidir. Uygun olmayan silkeleme tasarımları, sinyalin ana genliği kadar yan salınımlarıda etkiler (Şekil.). Veri toplamada en kolay tasarımlanan sinyal lineer silkeleme sinyalidir. Lineer silkeleme, ö ilişkisi Klauder sinyali olan (örneğin f = f kt ), amanın fonksiyonu olarak artan anlık frekanslara sahiptir (Lines and Clayton 977). Silkelemenin önemli bileşenlerinden biride kenar kısımlarındaki Taper dır. Taper, silkeleme ö ilişkisi ve yan salınımların seviyesini etkiler, genelde ( cos) n ile tasarımlanır (Goupillaud 976). Lineer olmayan silkelemelerde, frekans amanın lineer fonksiyonu değildir. Genelde lineer olmayan silkelemeler yer yuvarının soğurma etkisini aaltmak amacıyla kullanılırlar. Lineer olmayan silkelemeler kullanıldığında, lineer silkelemenin ö ilişkisinden daha farkı sinyaller elde edilecektir. Silkeleme sinyalinde yapılan değişiklikler yer yuvarının soğrulma etkisini aaltmak veya sinyal biçimini ayarlamak için kullanılırlar (Evans B.J. 997). Silkeleme tasarımı ile sinyal şeklinin değiştirilmesi aslında çapra ilişki sırasında Klauder dalgacığının sügeçlenmesidir. Evrişim eşitliğine Klauder dalgacığını ilave etmekle spektrumun şeklini kontrol etmiş oluru. Bununla 5

29 birlikte lineer olmayan silkelemeyi yere göndermek daha ordur ve veri işlem de baı spektral sügeçler yapılabilir. Çapra ilişki formülü aynı amanda frekans ortamında da yaılabilir. Bu silkeleme sinyali ve Klauder dalgacığına frekans ortamındaki band geçişli sügeçlerin etkilerini araştırmak adına önemlidir. Silkeleme sinyali s(t), kaydedilen i x(t) ile çapra ilişkiye sokulduğunda frekans ortamındaki formül aşağıdaki gibi olur. C(ω) = X(ω)S*(ω) = R(ω)S(ω)S*(ω) = S(ω) R(ω) Burada S*(ω) silkeleme sinyalinin karmaşık eşleniğidir (complex conjugate) ve S(ω) uygulanan gücün spektrumudur. Silkeleme (6-6 H) Ham vibrosismik kayıt Çapra ilişki sonrası atış kaydı Şekil.3 Silkeleme sinyali ( sn), ham vibrosismik kayıt (5 sn), çapra ilişki sonrası elde edilen atış kaydı (5 sn) (Yılma, Ö) 6

30 .5 Frekans Ortamı Silkeleme Ters Evrişimi Frekans ortamı silkeleme ters evrişimi (Frequency Domain Sweep Deconvolution, FDSD), alıcılardan elde edilen kayıttan silkeleme sinyalinin frekans ortamında çıkartılmasıdır. slında bu işlemin gelenekselleşmiş metodu çapra ilişkidir. ncak metodun baı problemleri vardır. Çapra ilişki sismik ie ve bunun sonucu olan Klauder dalgacığına sügeç etkileri koyar. Diğer bir problem ise yere gönderilen sinyalin yerin minimum falı soğrulmasını üerine almasıdır. Bununla birlikte Klauder dalgacığının minimum falı sönüm (attenuation) sügeci ile evrişimi karışık falı sinyal yaratır. Gibson ve Larner (984) ve Cambois () tarafından önerilen yöntem, Klauder dalgacığını minimum falı karşılığına çevirip karışık falı sinyali elemektir. Frekans ortamı metodu çapra ilişkinin yerini almak üere geliştirilmektedir ve yöntem bir ters çöüm tekniğidir. Ters çöüm matematiksel olarak matris ters çöümü ile ilgilidir (Claerbout 99). Bir ters çöüm tekniği mükemmel bir veriye uygulanırsa mükemmel bir sonuç verir. FDSD, aman ortamındaki evrişimin eşdeğeri olan frekans ortamındaki çarpma genel kuramını kullanır. Zaman ortamındaki silkeleme sinyalinin ters evrişimi frekans ortamında bölme işlemi ile yapılabilir. Vibratör kaynağı için temel evrişim eşitliği aşağıdaki gibidir; x ( t) = s( t) * r( t) x (t) : lıcıda kaydedilen i s (t) : Referans silkeleme r (t) : Yer yansıma serisi FDSD için vibratör kaynağının frekans ortamındaki evrişim eşitliği ise aşağıdaki gibi olur; X ( ω) = S( ω) R( ω) 7

31 Silkeleme sinyali, kayıt edilen sismik iin frekans ortamında referans silkeleme sinyaline bölünmesi ile sismik iin içinden çıkartılabilir. Bu durumda eşitlik; FDSD ( ω) = S( ω) R( ω) S( ω) şeklini alır. Eğer vibratörler tarafından yere gönderilen sinyal referans sinyalin tam olarak aynısı ise bu işlemin sonucu tam olarak yer yansıma serisini verir. Düenli ve düensi olmak üere iki tip gürültü vardır ve kaydedilen sinyal bunların toplamını içerir. Gürültüler evrişim formülüne ilave edildiğinde formül aşağıdaki biçimi alır. Zaman ortamında; x ( t) = s( t) * r( t) n( t) Frekans ortamında; X ( ω) = S( ω) R( ω) N( ω) Çapra ilişki sonucunda elde edilen sinyal gürültüleri olduğu gibi koruyacaktır. Fakat FDSD işleminde gürültüler silkeleme sinyaline bölüneceğinden aalacak ve frekans bandı dışına çıkacaktır. FDSD sonrası uygulanacak band geçişli sügeç ile de bu gürültüler sinyalden büyük ölçüde ayıklanmış olur. R( ω) S( ω) N( ω) FDSD ( ω) = = R( ω) S( ω) S( ω) N( ω) S( ω) Kalan birçok gürültü de yığma işlemi sonrası sönümlenmiş olacaktır. 8

32 Yeriçine gönderilen sinyal alıcılardan kaydedilmeden önce geçtiği tabakaların soğurma etkisi nedeniyle biçim değişikliğine uğrayacaktır. Bu yer sügecini de içeren evrişim formülü aşağıdaki gibi olacaktır. Zaman ortamında; x ( t) = r( t) * e( t) * s( t) Frekans ortamında; X ( ω) = R( ω) E( ω) S( ω) şeklinde olur. Yerin sügeç etkileri Gibson ve Laner (984) ve Cambois () tarafından araştırılmıştır. Bütün araştırmacıların varmış olduğu ortak nokta yer etkisinin minimum falı sinyal yarattığıdır. Dinamit enerji kaynağının yarattığı minimum falı sinyal yer etkisinin yarattığı sinyal ile yaklaşık aynı fada olduğundan bu sinyallerin evrişimi önemli bir problem yaratma. ncak sıfır falı vibratör sinyali ile minimum falı yer etkisinin evrişmesi sonucunda alıcılardan karışık falı sinyal kayıt edilecektir. Geleneksel yer yansıma serisi elde etme yöntemi olan çapra ilişkide bu karışık falı sinyal ile sıfır falı referans sinyali işleme gireceğinden sonuç tam olarak doğru olmayacaktır. FDSD metodunda ise sıfır falı vibratör sinyali ile minimum falı sinyal evriştirilerek karışık falı sinyal elde edilmekte ve bu karışık falı sinyalin içindeki sıfır falı silkeleme sinyali alıcı kaydından çıkartılarak minimum falı yer yansıma serisi geri elde edilebilmektedir. Böylelikle vibrosismik yöntemdeki karışık fa problemi de çöülmüş olur. 9

33 3. SILKELEME (SWEEP) SİNYLİ raştırmacılar sismik sinyal kalitesini arttırabilmek amacı ile silkeleme sinyali tasarımı üerinde çalışmalar yapmış ve birçok farklı silkeleme sinyali geliştirmişlerdir. Türkiye Petrolleri.O. jeofiik ekiplerinde de bener çalışmalar yapılmış, test amaçlı Tokatt kombi (Gureli vd. ve Koro silkeleme (Başar vd. 3) sinyalleri üretilmiştir. ncak kayıt sistemlerinin yeterince desteklememesi nedeniyle bu sinyaller rutin kullanıma alınamamıştır. Silkeleme sinyalinin yere gönderilebilmesi için gerekli olan uun biçime getirilmesi önceki bölümde anlatılmıştı. Bu bölümde ise uun biçime getirilmiş sinyalin matematiksel olarak ifade edilişi ve tasarımlanması anlatılacaktır. Lineer olmayan silkelemenin temel prensibi, vibratörlerin güçlendirmek istenen frekansları diğer frekanslara oranla daha uun süre silkelemesi ve bu frekanslara daha fala enerji göndermesidir. Lineer veya lineer olmayan silkeleme sinyallerini kullanarak, lineer olmayan silkeleme sinyali gibi, belirli frekanslara yoğunlaşmayı ve/veya daha hılı veri toplamayı hedefleyen tasarımlarda bulunmaktadır. Örnek olarak, Kombi silkeleme, Tokatt silkeleme, Cascaded silkeleme, Slip silkeleme, Flip Flop atış, HPV (High productivity vibroseis acquisition) ve HFVS (High fidelity vibroseis seismic) verilebilir.

34 3. Silkeleme Sinyalinin Genel Matematiksel İfadesi Vibratörün yere göndermiş olduğu sinyal matematiksel olarak aşağıdaki biçimde gösterilir. S(t) = [ F( t) t] sin π *... t T... diğer yerlerde Burada F(t) frekansın amanla değişim fonksiyonunu ifade etmektedir ve F(t) deki değişimde silkeleme sinyalinin tipini belirlemektedir. Lineer T N F ( t) = ( F F ) t / T F f N N F ( t) = ( F f Fi ) t / T i i F i Exponansiyel F( t) = F exp(ln( F / F ) t / T ) i f i Sabit değişkenli db/h Sabit değişkenli db/oct F ( t) = (ln( at ) ln( M )) / M F( t) = (( F F ) t / T F N f N i N i / ) N Burada; F i F f T = Başlangıç frekansı = Bitiş frekansı = Silkeleme uunluğu ( k = D D ile tanımlanır. / ) = Silkeleme genlik spektrumunun eğimi (db/h) = exp( MxF i Ln( M )) DBO = Silkeleme genlik spektrumunun eğimi (db/oct) M = Ln (k) a = (exp( MxF f Ln( M )) ) / T N = DBO / 6

35 3. Silkeleme Tasarımı Silkeleme frekans bandı en iyi Yansıma Sinyali / Gürültü ve Data Kalitesi / Karakteri oranını elde etmek için tasarlanır. Vibratör silkeleme sinyali geniş bir aralıktaki frekansları yere göndermek üere programlanır. Öellikle sığ yansıtıcılar için yüksek frekansları içeren sinyale ihtiyaç duyulur. Yüksek frekanslı sinyaller genellikle sığ kesimlerde soğrulur ve derinlere ulaşama. Soğrulmaya çöüm olarak silkeleme sinyalinin son bölümünde yüksek frekanslara yoğunlaşılabilir. Saha çalışmaları başlangıcında silkeleme parametre testi yapılmalıdır. Saha çalışmalarında teorik olarak planlanan sonuçlara tam olarak ulaşılamayabilir. Bu tür tecrübeler gö önüne alındığında, örneğin sığ hedefli silkeleme tasarımları ile kıyaslandığında derin hedeflere yönelik silkeleme tasarımlarında yüksek frekanslı enerji pek dahil edilme. Lineer silkeleme ile kaydedilen verinin frekans spektrumunda genelde ayıf tabla bağlantısı ve yüksek frekansların soğrulmasından dolayı enerjinin büyük kısmı düşük frekanslardadır. Bir alternatif olarak frekans içeriği yer ile daha dengeli olan lineer olmayan silkeleme yapılabilir. Lineer olmayan silkeleme düşük veya yüksek frekanslara daha fala aman harcayarak o frekanslarda yere daha fala enerji gönderir. Diğer silkeleme tipleride mümkün olmakla birlikte, lineer ve db/oct silkelemeler daha çok kabul görür ve kullanılır. Lineer silkeleme düşük hı onu gürültülerinin önemli bir problem yaratmadığı durumlarda çok kullanışlıdır. Lineer olmayan silkeleme düşük hı onu gürültülerinin yaratılmasında harcanan süreyi aaltırken, yüksek frekanslı yansıma enerjisinin artmasını sağlar. Operasyon sahası için silkeleme tipi seçilmesi gereklidir. Korelasyon sonrasında sıfır falı sinyal üretilir. En iyi çöünürlülüğe sahip sinyal geniş silkeleme aralığından elde edilir. Sismik yorumcular seviyelerin yorumunu orlaştırdığı için yüksek genlikli yan salınımları (ana genliğin iki yanında yer alan negatif yan genlikler) istemeler. İdeal olarak yüksek genlikli, yüksek frekanslı sinyal tercih edilir. Çünkü bu durum yükseltilmiş çöünürlülüğü ve ince tabakaların tanımlanmasını sağlar. Sismik

36 yorumcuların tercihi kısa süreli, yüksek genlikli iğnecik ve düşük genlikli yan salınımları olan sinyaldir. Merke frekansın değişmesine karşın mümkün olan en geniş band genişliğine sahip olmak istenir (Bölüm 4.). Genel kabul Octav ve üerindeki band genişliğine sahip sinyallerin iğnecik fonksiyonuna daha yaklaştığı şeklindedir. Eğer band genişliği yeterli ise yan salınımlardan kaçmak yorumu kolaylaştıracaktır. Merke frekans değeri yorum için en yararlı olacak değerde seçilmelidir. Hem jeofiiksel hem de operasyonel silkeleme parametreleri birçok faktöre göre değişmektedir. Örneğin yüksek frekanstaki titreşimler kayıt edilen sinyalin band genişliğini yükseltmeyebilir. Çünkü yüksek frekanslar her halükarda yer yüeyi tarafından soğrulacaktır. Günümüde vibratörler 5 5 H frekans aralığında sinyal üretebilecek şekilde üretilmektedir. ncak H in üerinde vibratörlerin eş amanlı çalışması or olduğundan pratikte maksimum frekans H olarak seçilir. Düşük frekansların yer yüeyi tarafından soğrulmamasına rağmen H in altında düşük frekanslar üretmek hidrolik sistem arıalarının artması gibi operasyonel problemler getirebilir. Sonuç olarak istenilen aralıktaki silkeleme frekans parametreleri tasarlanırken, soğrulma sonucu yere gönderilebilecek frekansların limitleri kadar operasyonel problemlerde iyice anlaşılmalıdır. Önemli olan, operasyonların verimliliği süresince elde edilebilecek en iyi Sinyal/Gürültü oranında ulaşmaktır. İdeal olarak vibratör gücü, maksimum değerde geniş bandlı enerjiyi yere verebilecek şekilde, frekans bandında ve silkeleme süresi boyunca, mümkün olduğunca yüksek olmalıdır. Vibratör gücü, silkeleme süresi ve band genişliği Sinyal/Gürültü oranının artmasını sağlayacaktır. Yığma kesitindeki Sinyal/Gürültü oranındaki iyileşme katlamanın (Fold) karekökü ile orantılıdır. Vibratörde ise Sinyal/Gürültü oranındaki iyileşme yaklaşık olarak güç, silkeleme süresi ve band genişliğinin çarpımının karekökü ile orantılıdır. Sinyal Gürültü oranındaki artış α FLW ile orantılıdır. 3

37 F L W = Güç = Silkeleme süresi = Silkeleme band genişliği Vibratör gücünden kaynaklı gürültüde, güç arttıkça sinyalin değişim eğilimi gürültününkinden farklı olur. Bu nedenle Sinyal/Gürültü oranının değişimi sadece güce bağlı değildir. Eğer baskın gürültü çevresel arka plan gürültüsü ise yukarıdaki formül kabul edilebilir bir eşitlik olma. Teorik olarak silkeleme süresini iki katına çıkarmak, dalgacık genliğini iki katına çıkarmakla aynı sonucu verecektir. Sinyal/Gürültü oranında band genişliği sınırlı olabilir. Bu durum uun silkeleme veya silkeleme sayısı arttırılarak ta giderilebilir. 8 sn uunluğundaki silkeleme, 6 sn uunluğunda silkeleme ile eşdeğer Sinyal/Gürültü oranı verecektir. Fakat pratikte iki silkeleme arasındaki gecikmeden ötürü bir silkeleme tercih edilebilir. 4

38 4. SİLKELEME SİNYL PRMETRELERİ VE PRMETRELERİN SİSMİK SİNYL ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ Vibrosismik yöntem ile elde edilecek kayıtlara etki eden en önemli parametre silkeleme sinyalidir. Silkeleme sinyalinin tasarlanmasında kullanılan, sinyal biçimi ve genliğine etki eden parametreler aşağıda listelenmiştir. - Silkeleme tipi - Silkeleme frekans bandı - Silkeleme boyu - Tarama yönü - Törpüleme (Taper) - Silkeleme sayısı - Vibratör gücü - Vibratör düeni Yukarıda belirtilen parametrelerin hepsi sinyal biçimini etkiler. ncak sinyali ana genliğini bu parametrelerden sadece üç ü, silkeleme boyu, silkeleme sayısı ve Vibratör gücü etkiler. 4. Silkeleme Tipi Silkeleme tipini lineer ve lineer olmayan olarak iki bölüme ayrılır. şağıda lineer silkeleme ve lineer olmayan silkelemelerden biri olan db/oct silkelemenin matematiksel ifadeleri örnek olarak incelenecektir. Eğer lineer silkeleme ile hedeflediğimi seviyeleri yeterince iyi tanımlayabiliyorsak, her frekansın eşit şekilde taranması açısından lineer silkelemenin kullanılması tercih edilir. ncak hedeflediğimi seviyeleri daha net tanımlamak istiyorsak, hedef seviyelere daha fala enerji göndermemi gerekir. Bunun içinde lineer olmayan silkelemeleri kullanırı. Lineer olmayan silkeleme bie sığ seviyeleri netleştirmek için yüksek frekanslara veya derin seviyeleri netleştirmek için düşük frekanslara yoğunlaşma, diğer bir deyişle 5

39 silkeleme süresi boyunca bu frekanslara daha uun aman ayırma olanağı sağlar. Lineer olmayan silkeleme uygulamasında parametreler, hedef yapıların öellikleri ve saha testlerine bağlı olarak belirlenir. 4.. Lineer silkeleme Sinyal frekansı amanla doğru orantılı olarak artan silkeleme sinyalini lineer silkeleme olarak adlandırılır. ynı amanda anlık frekansta (f i ) amanla doğru orantılı olarak değişmektedir ve aşağıdaki formülle ifade edilir. f ( t) = F i B F t E E F t B B t Burada F E F B t E t B T = Bitiş frekansı, = Başlangıç frekansı, = Bitiş amanı, = Başlangıç amanı, =t E - t B = Silkeleme süresidir. Genel olarak silkeleme sinyalinin matematiksel ifadesi; s ( t) = sin[ πf ( t) ]t dir. Burada f (t) amanın fonksiyonu olarak sinüs dalgasının belirlenen frekansıdır. F (t) nin anlık frekansa ( f i (t) ) denk geldiği formül ise; d( t) dt = f ( t) = F i B FE F T B t ve ( t) = ( FE FB ) fi ( t) dt = FBt * t C T 6

40 F EFB s( t) = sinπ FB tt T Genelde silkeleme süresince sabit olarak alınır. lınmadığı durumlarda genlik modifikasyonu yapılmış olur. Şekil 4. de görülen lineer yukarı silkeleme örneğinde, frekans amanla lineer artarak 8 saniyede H den 9 H e ulaşmaktadır. Frekansın amanla lineer değişimi Şekil 4. de görülmektedir. Lineer sinyale ait genlik spektrumu Şekil 4.3.a ve öilişki sinyali Şekil 4.3.b de yer almaktadır. Örnekteki silkelemenin, gerek genlik aman (Şekil 4.), gerekse genlik frekans grafiklerinde görüleceği gibi (Şekil 4.3.a), genlik sabittir. Bunun anlamı her frekansta yere eşit enerji gönderilmesidir ve bu nedenle yatay bir genlik spektrumu elde edilir. 7

41 Şekil 4. Lineer silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn taper) 8 Frekans (H) Zaman (Sn) Şekil 4. Lineer silkeleme frekans aman grafiği (a) Şekil 4.3 Lineer silkeleme sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) 8

42 4.. Lineer olmayan silkeleme (T n ) T n silkeleme sinyali genellikle yerden gelen lineer olmayan cevapları dengelemek için kullanılır (Şekil 4.4). n güç foksiyonu şu şekilde ifade edilir. E f log S f n= E log Ra log S f f Burada; S = başlangıç frekansı f E f = Bitiş frekansı Frekans amanda değişim ifadeside; F Fe Fb = Fe t * T n Burada F b = S f / n F e = E f / n Bir T n silkeleme tanımlamak için, taramanın frekans aman grafiğinin sonundaki (SL e ) ve başlangıçındaki (SL b ) eğim miktarlarının ne kadar olacağına karar vermek 9

43 gerekir. N değerinin hesaplandığı formülde yer alan Ra değeri bu eğimlere bağlı olarak değişir. Ra log SL e = ; SL b Burada; SL b = df dt () SL = e df dt (T ) T = Sinyal boyu Pratikte, sadece T n silkelemenin başlangıç ve bitiş frekansları arasındaki difransiyel genlik değişimini db olarak tanımlamamı gerekir. Şekil 4.4 Lineer olmayan tarama sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper n=-.) 3

44 (a) (b) Şekil 4.5 Lineer olmayan tarama sinyaline ait (a) genlik spekturmu (b) ö ilişki sinyali Örnekte yer alan T n lineer olmayan taramada n negatif değerde olduğundan, sinyal düşük frekanslara daha fala aman ayırmış ve bunun etkisi olarakta, genlik spektrumundan Şekil 4.5.a da görüleceği üere düşük frekanslı sinyalleri genliği yüksek frekanlı sinyallere göre fala olmuştur. ynı amanda bu durum öilişki sinyalindeki yüksek frekanslı yan salınımların aalmasına neden olmuştur (Şekil 4.5.b). Lineer olmayan taramaya ilave örnek olarak T n (n=.) (Şekil 4.6), sabit değişkenli 6 db/oct (Şekil 4.7) ve -6 db/oct (Şekil 4.8) sinyalleri ve bu sinyallere ait genlik spektrumları (Şekil 4.9.a, Şekil 4..a, Şekil 4..a) ile ö ilişki sinyalleri (Şekil 4.9.b, Şekil 4..b, Şekil 4..b) aşağıda görülmektedir. 3

45 Şekil 4.6 Lineer olmayan silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper n=.) Şekil 4.7 Lineer olmayan silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper, 6 db/oct) Şekil 4.8 Lineer olmayan silkeleme sinyali (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper, -6 db/oct) 3

46 (a) Şekil 4.9 Lineer olmayan silkeleme (n=.) sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) (a) Şekil 4. Lineer olmayan silkeleme (6db/Oct) sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) (a) Şekil 4. Lineer olmayan silkeleme (-6db/Oct) sinyaline ait (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) 33

47 (a) (b) Şekil 4. Silkeleme tipi karşılaştırması (a) Lineer (b) Lineer olmayan (3dB/Oct) 34

48 4. Silkeleme Frekans Bandı Frekans bandının iyi anlaşılması için öncelikle band genişliği, merke frekansı ve oktav kavramlarının tanımlanmasında fayda var. Band genişliği: Silkelemenin başlangıç ve bitiş frekansları arasındaki fark. Merke frekansı: Silkeleme başlangıç ve bitiş frekanslarının toplamının yarısı. Oktav: Band genişliği oranı oktav olarak bilinir ve giriş sinyali oktav rotasyonludur. Başlangıç ve bitiş frekanslarının oranı R f / f f = dır log R f logr f OKTV = = log.33 Oktavın en geniş kullanım alanı lineer olmayan silkelemelerin tanımlanmasıdır. Tanımlamada frekansın her oktav da kaç db değişeceği belirtilir (db/oct.). Silkeleme frekanslarının aralığı en a octav veya daha fala olmalıdır. Eğer silkeleme sinyali oktavdan daha a ise çapra ilişki işlemi sağlıklı olmayacaktır. 3 oktavdan fala seçilen silkeleme frekansları kayıtlarda gürültü seviyesinin artmasına sebep olabilir. Bu durum yerin bir sügeç gibi hareket etmesi, alçak ve yüksek frekansları sönümlemesinden ileri gelmektedir. Örneğin silkeleme frekansları 8-68 H frekans bandında seçilmiş ise yansıyan enerjinin 4 H üerindeki bölümünün büyük oranda sönümlendiği gölenecektir. Bu durumda 4 H üerindeki sinyallerin kaydedilen veri ile çapra ilişkiye girmesi nedeniyle veride yüksek seviyede gürültü oluşacağı ve yansımaların kaydedilmediği gölenecektir. Eğer aynı miktarda kayıt amanında 8-4 H band genişliğinde silkeleme sinyali uygulanırsa, kayıt üerinde sinyal / gürültü oranının ve yansıma enerjisi miktarının artmış olacağı gölenecektir. Silkeleme frekanslarını seçerken sismik çalışma yapılacak sahanın aşağıdaki öellikleri belirlenmelidir. 35

49 - Minimum band genişliği - Sahadaki hakim frekans - Sahadaki yapıların derinliği - Yapıların alanı ve büyüklüğü - Değişik frekanslara yerin cevabı - Yüey dalgaları ve öellikleri - Yapıların jeolojik öellikleri (Stratigrafik yapısal öellikler) Bahsi geçen bilgilerin elde edilmesi için yorumcular ile saha jeofiikçilerinin beraber çalışması gerekmektedir. Bu beraber çalışma sahada yapılacak testlere de ışık tutar. (a) Şekil 4.3 Frekans bandı - H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) (a) Şekil 4.4 Frekans bandı -4 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) 36

50 (a) Şekil 4.5 Frekans bandı -6 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) (a) Şekil 4.6 Frekans bandı -8 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) (a) Şekil 4.7 Frekans bandı - H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) 37

51 Teorik olarak en iyi frekans bandının mümkün olan en geniş band olduğunu düşünülür. Yukarıdaki Şekil 4.3, Şekil 4.4, Şekil 4.5, Şekil 4.6 ve Şekil 4.7 de başlangıç frekansları H de sabit tutularak, bitiş frekansları sırası ile H den 4 H, 6 H, 8 H ve H e arttırılmış olan sinyallerin genlik spektrumları ve öilişki sinyalleri hesaplanmıştır. Şekillerden de görüleceği üere frekans band genişliği arttıkça öilişki sinyalleri iğnecik fonksiyonuna yaklaşır ve yan salınımları aalır. Şekil 4.8 de -7 H frekans bandında ağırlık frekansı 4 H ve Şekil 4.9 da 4- H frekans bandında ağırlık frekansı 7 H olan sinyallere ait genlik spektrumları ve öilişki sinyalleri yer almaktadır. Her iki sinyalde 6 H band genişliğine sahip olmasına rağmen ağırlık frekansları farklı olduğundan farklı öilişki cevabı vermişlerdir. ğırlık frekansı yüksek olan sinyal iğnecik fonksiyonuna daha çok yaklaşmış, ancak negatif yöndeki maksimum genlikleri ve yan salınımları artmıştır. yrıca yan salınımların aşırı yüksek frekans içeriğine sahip olması da sismik kaliteyi olumsu yönde etkiler. Frekans bandı seçilirken yerin hangi frekanslara cevap verdiği, jeolojik yapıların öellikleri, aletsel sınırlamalar v.b. parametreler iyi bilinmeli ve bu parametreler mutlaka sahada test edilmelidir. 38

52 (a) Şekil 4.8 Frekans bandı -7 H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) (a) Şekil 4.9 Frekans bandı 4- H olan sinyalin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) 39

53 (a) (b) Şekil 4. Silkeleme frekans bandı karşılaştırması (a) frekans bandı -7 H (b) frekans bandı - H 4

54 4.3 Silkeleme Boyu Bir silkeleme sinyalinin yere gönderilmesi için geçen süreye silkeleme boyu denir. Silkeleme boyu sinyal genliğini direk olarak etkileyen faktörlerden biridir. Çoğu aman uun silkeleme sinyalleri kısa sinyallere göre daha fala tercih edilir. ncak ekonomi ve verimlilik dikkate alındığında silkeleme uunluğu üerinde de çeşitli sınırlamalar yapılması gerekli olabilir. Uunluğu 4 saniye olan bir silkeleme sinyali, uunluğu 7 saniye olan iki silkeleme sinyali ile eşdeğer enerji üretecektir ve dinleme süresi için geçen sürenin aalmasını sağlayacaktır. Eğer sahadaki hedef seviyeler çok derin ise, derinlere daha fala enerji gönderebilmek ve derin yansımaları kaydedebilmek için uun silkeleme sinyalleri tercih edilmelidir. Bunların yanı sıra silkeleme sinyal boyunun uun seçilmesinden dolayı, kayıt sonlarında hayalet yansımalar meydana gelebilir, vibratörlerde mekanik reonanslara sebep olarak yere gönderilen sinyalin boulmasına yol açabilir ve çapra ilişki gürültü seviyesini arttırabilir. Eğer yeraltında hedeflenen seviyeler sığ ve sismik kesitlerde yüksek ayrımlılık bekleniyorsa kısa silkeleme boyları tercih edilmelidir. Kısa silkeleme sinyali daha fala örnekleme noktası anlamına gelir ve kayıt üerindeki sinyal / gürültü oranını arttırır. Çapra ilişki sonucunda elde edilen Klauder dalgacığının genliği silkeleme boyu ile doğru orantılıdır. Bu nedenle sinyal genliği () aşağıdaki formül ile ifade edilebilir. = b (Güreli vd, ) Burada; b = Silkeleme boyu (Sn), = Sn lik silkeleme sinyalinin öilişki dalgacığının genliği, = b sn boyundaki silkeleme sinyalinin Klauder dalgacığı genliği. 4

55 Şekil 4. de Klauder dalgacık genliğinin silkeleme boyu ile değişimi görülmektedir. Silkeleme boyuna göre elde edilen Klauder dalgacığının db karşılığının hesaplanabilmesi için dalgacığın genliği, birim genliğe ( ) bölünerek logaritması alınmıştır. Silkeleme boyuna göre sinyal genliğinin db cinsinden değişimi aşağıdaki formül ile ifade edilir. db= log b log = = log ( b) Silkeleme boyunun sismik sinyal üerine gerçek etkilerini araştırmak üere yapılan saha testleri de teorik hesaplamalarda olduğu gibi silkeleme boyu ile sismik sinyal genliği arasında doğrusal bir oran olduğunu göstermiştir. 3 5 Genlik (db) Tarama Boyu (Sn) Hesaplanan Ölçülen Şekil 4. Farklı silkeleme boylarındaki sinyallerin hesaplanan ve ölçülen genlik değerleri (Güreli vd. ) Sinyal / Gürültü oranındaki artım aşağıda verilen formüllerle ifade edilir. 4

56 S/G artımı = log D db Burada; D = T * f T f = Silkeleme süresi (Sn) = Silkeleme band genişliği Buradan yola çıkarak Sinyal / Gürültü oranının silkeleme boyunun karekökü ile orantılı olarak değişeceğini söyleyebiliri. Şekil 4. de boyutlu sismik veri kayıtları görülmektedir. Kayıt (a) da silkeleme boyu 4 saniye, (b) de ise saniyedir. Silkeleme boyundaki artışla, sinyal kalitesi de artmış ve bu sayede yansımalardaki devamlılığın ve derinlere nüfu artmıştır. 43

57 (a) (b) Şekil 4. Silkeleme boyu karşılaştırması (a) 4 saniye (b) saniye 44

58 4.4 Silkeleme Yönü Önceki bölümlerde de belirtildiği üere silkeleme sinyalinin frekans bandı amanda alçaktan yükseğe doğru gidiyorsa yukarı, yüksekten alçağa doğru gidiyorsa aşağı silkeleme olarak adlandırılır. Eğer silkeleme lineer ve frekans bandları aynı ise her iki silkeleme biçimi de yaklaşık aynı genlik spektrumu verecektir. Şekil 4.3 de yukarı ve Şekil 4.4 de aşağı silkeleme sinyalleri, bu sinyallerin genlik spektrumları Şekil 4.5.a ve Şekil 4.6.a da, ö ilişki sinyalleri ise Şekil 4.5.b ve Şekil 4.6.b de görülmektedir. Şekil 4.3 Lineer yukarı silkeleme (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper) Şekil 4.4 Lineer aşağı silkeleme (-9 H, 8 Sn, 5 msn Taper) 45

59 (a) Şekil 4.5 Lineer yukarı silkeleme sinyalinin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) (a) Şekil 4.6 Lineer aşağı silkeleme sinyalinin (a) genlik spektrumu (b) ö ilişki sinyali (b) Her ne kadar aşağı silkelemenin yukarı silkelemeye göre kontrolü daha kolay ve teorik olarak aynı genlik spektrum cevabını verse de, pratikte aşağı silkeleme, başlangıcında yüksek frekansları içerdiği için yeri harekete geçirmekte orlanır ve sinyal derinlere ulaşmadan soğrulmaya başlar. Bu durum, yere istediğimi frekansları tam olarak gönderemememie sebep olur. yrıca aşağı silkeleme sinyali kullanıldığında, çapra ilişkisi sonrası sinyalde oluşan hayalet yan salınımlar sinyalin poitif kısmında yer almaktadır. Hayalet yansımaların gidiş geliş amanı; T = f e Lf b f b 46

60 formülü ile hesaplanır. Örneğin saniye uunluğunda 6 5 H band genişliğinde olan bir silkeleme sinyalinin çapra ilişkisi sonrası oluşacak hayalet yan salınım alınan kaydın 4. saniyesinden sonra gelmeye başlayacaktır. Hayalet yan salınımlar gerçek yansımalara bener cevaplar vereceğinden kayıtlara girmesi istenme. Çöüm olarak ya kayıt süresini kısaltmak ya da band genişliğini daraltmak gerekir. Yukarı silkelemede ise, çapra ilişki sonrası oluşan hayalet yan salınımlar, sinyalin negatif kısmında kalacağı için doğal olarak gidiş geliş amanı da negatif olacaktır. Bu nedenle yukarı silkeleme kaydedilirken çapra ilişki kaynaklı hayalet yan salınımlar sıfır amanı ile ilişkilendirileceğinden de kayda girmeler. 4.5 Taper Silkeleme band genişliği ve boyu kararlaştırıldıktan sonra, yaklaşık silkeleme boyunun %4 - %5 i kadar bir süre, silkeleme sinyalinin başlangıç ve bitişinde referans sinyali genliği en yüksek düeyde kullanılma (Evanas B.J., 997). Bu işlemi Taper olarak adlandırıyoru. Genel kullanımda sinyalin başlangıcındaki ve bitişindeki taper süresi ve tipi aynıdır. ncak aman aman eminin frekans tepkilerine göre farklı boyda da seçilebilirler. Taper vibratör cihaının harekete düşük güçte başlayıp, hareketi düşük güçte bitirerek kendisine verebileceği ararları aalttığı gibi Klauder dalgacığının yan salınımlarınıda sönümleyerek sinyal spektrumunda oluşacak gibbs olaylarını engeller. Baı taper tipleri; - Lineer - Cosinüs - Sinüs - Gaussian 47

61 Yukarıda belirtilen taper tiplerinin sismik sinyalin genlik spektrumu ve öilişkisi üerindeki etkileri Şekil 4.7, Şekil 4.8, Şekil 4.9, Şekil 4.3 da, taper boyunun sinyalin genlik spektrumu ve öilişkisi üerindeki etkileri ise Şekil 4.3, Şekil 4.3, Şekil 4.33, Şekil 4.34 de görülmektedir. Güncel veri toplamada, diğer taper tiplerine göre yan salınımların etkilerini daha iyi aaltabilmesi ve kolay yaratılabilmesi nedenleriyle genellikle cosinüs taper kullanılmaktadır. Taper boyu arttıkça sinyaller yan salınımları aalarak iğnecik fonksiyonuna yaklaşmaktadır. ncak taper uygulanan süre içerisinde yere gönderilen frekansların enerjiside aaldığından uun taper boyları tercih edilme. Şekillerde taper tipi ve boyunun etkilerinin rahat gölenebilmesi için görüntüler sinyal grafiklerinde ilk saniyeye genlik spektrumlarında ise yatayda -4 H düşeyde -9 db arasına yaklaştırılmıştır. 48

62 (a) (b) (c) Şekil 4.7.a 5 msn lineer taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali (a) (b) (c) Şekil 4.8.a 5 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali (a) (b) (c) Şekil 4.9.a 5 msn Sinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali (a) (b) (c) Şekil 4.3.a 5 msn Gaussian (.) taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali 49

63 (a) (b) (c) Şekil 4.3.a msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali (a) (b) (c) Şekil 4.3.a 5 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali (a) (b) (c) Şekil 4.33.a 5 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali (a) (b) (c) Şekil 4.34.a 75 msn Cosinüs taper uygulanmış sinyal b. sinyalin genlik spektrumu c. öilişki sinyali 5

64 4.6 Silkeleme Sayısı Sismik verideki Sinyal / Gürültü oranını, verinin hangi parametrelerle işlendiği kadar silkeleme sayısıda etkiler. Öellikle düensi gürültüler silkeleme sinyalinin her tekrarında atış kaydına değişik biçimlerde gireceği için, bir atış noktasının kaydının elde edilmesi için yapılan yığma işleminde birbirlerini sönümleyeceklerdir. Gürültüler birbirlerini sönümlerken çapra ilişki sonrası elde edilmiş sinyalin de genliği silkeleme sayısının karesi ile orantılı olarak artacaktır. Saha çalışmalarında vibratör sayısı genelde sabittir, fakat silkeleme sayısı değiştirilebilir bir parametre olduğundan direk olarak bir nokta için kayıt elde etme ve bir profilin tamamlanma süresini etkileyecektir. Bu nedenlerle hem sinyal kalitesi hem de ekonomik açıdan önemli bir parametredir. Silkeleme boyunda anlatıldığı gibi birim sinyali olarak belirlersek, silkeleme sayısı ile sinyal genliği arasındaki ilişki; = a (Güreli vd. ) olacaktır. Yapılan saha testlerinde elde edilen Klauder dalgacığının genliği a bölünerek normalie edilmiş ve genliğin db karşılığının hesaplanması için aşağıdaki ifade kullanılmıştır. db= log a = log o = log ( a ) = 4log( a) Bu formülden yola çıkarak yapılan hesaplamalar ile saha testlerinden elde edilen değerlerin karşılaştırması sonucunda test ile teorik hesaplamanın birbiri ile uyumlu olduğu gölenmiştir( Şekil 4.35 ). 5

65 Genlik (db) Tarama Sayısı Hesaplanan Ölçülen Şekil 4.35 Farklı silkeleme sayılarındaki sinyallerin hesaplanan ve ölçülen genlik değerleri (Güreli vd. ) Şekil 4.35 dende görüleceği üere düşük silkeleme sayıları arasında sinyal genliğindeki artış hılı olmasına rağmen yüksek silkeleme sayıları arasındaki genlik artışı daha yavaştır. Örneğin bir atış noktasında yapılacak, silkeleme sayısının den ye çıkartılmasıyla sinyal genliği db artmaktadır. Fakat silkeleme sayısı 9'dan a çıkartıldığında sinyal genliği sadece db artmaktadır. Şekil 4.36 da 3 boyutlu sismik veri kayıtları görülmektedir. Kayıt (a) da silkeleme sayısı, kayıt (b) de ise dur. Kayıtlar dikkatlici incelendiğinde sinyal genliğinin arttığı, gürültülerin aaldığı, yansımalardaki devamlılığın daha iyi olduğu ve derin yansımaların daha net gölemlenebildiği açıkça görülmektedir. 5

66 (a) (b) Şekil 4.36 Silkeleme sayısı testi (a) silkeleme (b) silkeleme (Güreli vd. ) 53

67 4.7 Vibratör Gücü Vibratör gücü yere gönderilen enerji ile doğrusal bir orana sahip olduğundan, vibratör gücü ile sinyal genliği de lineer olarak değişmektedir. Güç artışı sağlamak amacıyla her atış noktası için birden fala vibratör eşamanlı olarak kullanılır. Günümüde hemen hemen tüm sismik ekiplerde bir set için 5 vibratör kullanılmaktadır ( adet i yedek). Vibratör gücünü c ile birim sinyali de ile ifade edersek, kaydedilecek genlik; = c (Güreli vd,) olacaktır. Sinyalin db olarak ifadesi de; db= log c = log = log ( c) dir. Eğer vibratör gücünün tamamı yere gönderilebilirse (%), öilişki sinyalinin genliği; db = log = db olacaktır. Diğer bir deyişle sinyal genliğinde bir değişme 5 olmayacaktır. Eğer vibratörler %5 güç ile çalıştırılırsa sinyal db = log = 6 db olacaktır. Bunun anlamı sinyalin tam güce oranla 6 db aalmasıdır. Şekil 4.37 de gerçek saha test değerleri ile teorik değerlerin karşılaştırılması görülmektedir. Saha testlerinde vibratörün gücü % olarak aaltılıp çoğaltılmış ve üretilen gerçek sinyalin genliği gölenmiştir. Sonuçlar teorik olarak yapılan hesaplarla tam bir uyum göstermektedir. Grafikten de anlaşılacağı üere düşük güçlerdeki artışlarda sinyal genliğindeki değişim oranı yüksek, yüksek güçlerdeki artışlarda sinyal 54

68 genliğindeki değişim miktarı düşük olmuştur. Örneğin vibratör gücü %5 den % a çıkarıldığında sinyal genliği 6 db artmasına rağmen %95 den % e çıkartıldığında.5 db artmaktadır , , Genlik (db) Vibratör Gücü (%) Hesaplanan ölçülen Şekil 4.37 Farklı vibratör güçleri ile oluşturulan sinyallerin hesaplanan ve ölçülen genlik değerleri (Güreli vd. ) Şekil 4.38 de vibratör gücündeki, şekil 4.39 da ise vibratör sayısındaki değişimlerin sismik atış kaydına etkileri görülmektedir. Vibratör gücü de silkeleme boyu ve silkeleme sayısı gibi sinyal genliğini etkilediğinden, vibratör sayısı veya vibratörlerin güçlerinin arttırılması ile elde edilecek toplam güç artışı da bener sonuçlar vermektedir. Yani yansıma sinyallerindeki devamlılık artmış, daha derinlere nüfu sağlanmış ve kayıtlardaki gürültü oranları aalmıştır. 55

69 (a) (b) Şekil 4.38 Vibratör gücü karşılaştırması (a) güç %5 (b) güç %8 56

70 (a) (b) Şekil 4.39 Vibratör sayısı karşılaştırması (gücü) (a) 4 vibratör (b) 6 vibratör 57

71 4.8 Vibratör Düeni Vibrosismik çalışmalarda bir diğer önemli parametre de vibratörlerin belirli bir düende hareket ederek silkeleme sinyalini yere göndermeleridir. Yüey ve hava gürültülerinin etkilerini aaltabilmek için vibratör düeni her sahada test edilir. ncak saha şartları vibratör düenine sınırlamalar getirebilir. Eğer çalışılan saha engebeli, doer yollarını gerektiren veya vibratör kaynaklı çevresel deformasyonların fala olduğu bir saha ise vibratör düenini hat boyu olarak sınırlamak gerekebilir. Fakat çalışılan saha dü ve çevresel deformasyon gibi sorunlar yok ise (örneğin çöllerde) vibratörler yan yana da sıralanarak alansal kaynak düeni yaratılmaya çalışılır. Düşük hı onu ve hava gürültülerinin bastırılması amacıyla bir noktada yapılan silkelemeler kısa aralıklarla kaydırılarak (Move-up), gürültü sinyallerinin biçim değiştirmesi ve yığma işlemi sırasında birbirlerini sönümlemeleri sağlanabilir. ncak bu durum kayma miktarına bağımlıdır ve sahada test edilmelidir. Küçük kayma miktarları atış kayıtlarında bahsedilen gürültülerin sönümlenmesini sağlayabilecek, büyük kayma miktarları ise kayıtlara tekrarlı yansımaların girmesine sebep olabilecektir. Şekil 4.4 Kaymalı (Move up) atış düeni Şekil 4.4de nokta / 4 silkeleme için,5 m kayma miktarlı move up atış düeni görülmektedir. Kırmıı noktalar her silkeleme için vibratörlerin ağırlık merkeini, mavi bayraklar ise her bir atış noktasını temsil etmektedir. Her silkeleme sonrasında 58

72 vibratörler,5 m ilerleyerek, 4 silkeleme sonrasında toplam 75 m'lik bir vibratör düeni oluşturmaktadır. Bir sonraki atışın ilk silkelemesi için vibratörler yine,5 m ilerler ve silkeleme sinyalini yere gönderir. Saha çalışmalarında uygulanan atış alıcı düenlerine ait bilgiler genelde SEG (Society of Exploration Geophysicists) tarafından standardie edilmiş SPS (Shell processing support) formatındaki dosyalar ile veri işlem merkelerine gönderilir. Vibratör düenleri de bahsi geçen dosyalardan atış dosyasının başlığında tanımlanır ve her tanıma V, V V3... şeklinde kodlar verilir. Veri işlem merkeinin her atışın hangi düende yapıldığını tespit edebilmesi için saha jeofiikçileri tarafından SPS atış dosyasının içindeki her atışın kendi satırına vibratör düeni kodları yaılır. şağıdaki şekillerde örnek olarak m vibratör aralıklı hat boyu (V) (Şekil 4.4), m hat boyu ve 5 m hatta dik kutu düeni (V) (Şekil 4.4), 5 m vibratör aralıklı hatta dik düenler verilmiştir (V3) (Şekil 4.43). m Şekil 4.4 Hat boyu vibratör düeni 59

73 5m m Şekil 4.4 Kutu vibratör düeni 5 m Şekil 4.43 Hatta dik vibratör düeni 6

74 (a) (b) Şekil 4.44 Vibratör düeni karşılaştırması (a) Yerinde 8 silkeleme düen boyu 36 m (b) 6.5 m kaymalı 8 silkeleme düen boyu 6,5 m 6

75 5. SILKELEME TESTİ (Vibratör parametre testi) Vibratör parametre testi sahada farklı atış parametrelerinin sonuçlarını görmek ve değerlendirmek için genelde çalışma başlangıcında yapılır. Testin yapılması ve değerlendirilmesi önemli miktarda aman gerektir. Çalışma başlangıcında yapılan testin sonrasında, belirli parametreleri daha ayrıntılı test etmek veya aynı program içerisinde çalışılan alanın ve doğal olarak ta yüey formasyonlarının değişmesi nedenleri ile de kısa tekrarı yapılabilir. Sahada önceki yıllarda yapılmış vibratör parametre testleri yok ise ve sahanın genel veri toplama parametreleri çok iyi bilinmiyorsa Çielge 5. de görülen ayrıntılı test çalışması uygulanabilir. Testin temel amaçları, en kısa sürede en uygun Sinyal / Gürültü oranını ve hedef seviyelerden gerekli yansımaları elde edebilecek referans sinyal parametrelerini belirlemektir. Sahada veri işlem sistemine sahip olunması vibratör parametre testi için önemlidir, jeofiikçiye test sonuçlarını verimli bir şekilde değerlendirme imkânı tanıyacağı gibi başka testler planlamasına da olanak sağlayacaktır. Örneğin dekonvole edilerek band geçişli sügeç uygulanmış atış kayıtları silkeleme boyu, sayısı v.b parametrelerin etkileri hakkında bilgi verecektir. Günümüde kayıt araçları çok hılı bir değişim göstermektedir. Kalite kontrol jeofiikçisi sahadaki veri işlem sistemi ile kayıt cihaının uyumluluğundan emin olmalıdır. Bu konuda en çok karşılaşılan sorular; Teyp sürücüleri aynı mı? Kaydedilen veri formatları ve başlık bilgileri saha veri işlem sisteminde okunabiliyor mu? Bilgi taşımak için ne kadar süre gerekli? Ve bu süre makul mü? V.b. Öncelikle temel bir parametre seçilmesi ve bu parametre ile programın bir kaç km veya km sinin verisi toplanarak hılı bir şekilde sahada işlenir ve veri kalitesinin yeterliliği yorumcular tarafından irdelenir (Duncan et al 996). 6

76 Çielge 5. Örnek Vibratör Parametre Test Sıralaması (Cordsen at al. ) Test No Vibratör Sayısı Silkeleme Frekansları (H) Silkeleme Sayısı Silkeleme Boyu (Sn) Sürüş Seviyesi (db/oct) Patern Boyu (m) Kayma Boyu (m) Toplam Patern (m) Silkeleme frekansları testi Sürüş seviyesi testi Lineer Kayma miktarı testi Silkeleme sayısı testi Silkeleme boyu testi Vibratör sayısı testi

77 6. KLİTE KONTROL 6. Silkeleme Kalite Kontrol Vibratör veya beneri frekans içerikli kaynakların ana problemlerinden biri yere gönderilen dalga cephesi hakkında yeterli bilgi sahibi olunamamasıdır. Referans sinyali biim yere göndermek istediğimi sinyaldir ve bu nedenle tepki kütlesini besler. Yere gönderilen silkeleme frekans iması, tablanın düensi davranışı ve eminle arasındaki kavramanın değişkenliği nedenleri ile hiç bir aman bire bir aynı olma. Vibratör tablasından sinyal çıkışı, hidrolik sistemi hareket ettiren referans sinyali ile aynı olmadığından, tabladan çıkan frekansların gölenmesi ve kontrol elektroniği ile mekanik ekipmanların referans sinyale en yakın sinyali üretecek şekilde ayarlanması gerekir. Eğer tabladan çıkan sinyal referans sinyalden farklı olursa, çapra ilişki işlemi çalışmayabilir ve yetersi kayıtlar elde edilir. Bu problemin çöüm tekniği tabladan çıkan sinyal ile referans sinyalinin falarını karşılaştırmak ve çıkış faını referans sinyalinin faına mümkün olduğunca yaklaştırmaktır. Bu işlem fa kilitlemesi olarak bilinir. Tablanın hareketini bir jeofon aracılığı ile ölçmek mümkün değildir. Çünkü jeofon hı ile orantılı elektriksel çıktı üretir. Onun yerine, tablanın hareketi frekans aralığındaki ivmelenme olduğundan, ivme ile orantılı çıkış veren ivmeölçerler (accelometer) kullanılır. İvmeölçer, referans sinyal ile 9 'nin bira üerinde fa farklı çıktı verir. Bu duruma çapra ilişki süresince iin verilir ve gö ardı edilir. Şekil 6. de yer alan şemada, ağırlık kütlesinin üerinde bir adet ve tablanın üerinde bir adet olmak üere toplam iki ivmeölçer mevcuttur. Elde edilen sinyalin güvenilirliğini arttırmak üere baı sistemlerde üç adedi ağırlık kütlesi, altı adetide tablada olmak üere toplam doku ivmeölçer kullanılır. Ölçülen sinyal değerlendirmek üere şemada BOB (Break out box) olarak gösterilmiş olan vibratör elektronik sistemine buradan da kayıt aletine gönderilir. Doku ivmeölçerin kullanıldığı sistemlerde BOB dan önce, ivmeölçerlerden gelen bilgileri üçlü gruplar halinde toplayan cihalar bulunur. 64

78 Vibratör Kontrol ğırlık kütlesi ivmeölçer Tork motoru Tabla ivmeölçer Şekil 6. İvmeölçerlerin vibratör sistemi üerindeki konumları, (Sercel VE43 kursu, ). Şekil 6. (a) yer değiştirme, (b) hı ve (c) ivme arasındaki ilişkiyi temsil etmektedir. Burada noktası maksimum ve minimum yer değiştirmelerin tam ortasındadır. ynı amanda B noktasında gösterilen hı en yüksek değerine ulaşmakta ve yine aynı amandaki C noktası ile gösterilen ivme sıfır olmaktadır. x= Dsin( ωt) V dx = =ωd cos( ωt) dt d x dv γ = = = ω D sin( ωt) dt dt Burada ; x = Yer değiştirme (m) t = Zaman (sn) V = Hı (m/s) 65

79 γ = ivme (m/sn ) F =frekans ω = πf olmak üere aralarındaki ilişki olarak formülie edilebilir. (a) (b) (c) Şekil 6. (a) yer değiştirme (b) hı (c) ivme sinyallerinin amana bağlı değişimleri Genlik İvme Hı Yerdeğiştirme Frekans Şekil 6.3 Yer değiştirme, hı ve ivme sinyal genliklerinin frekansa bağlı değişimleri 66

80 Seçilen frekans aralığında silkeleme yapılırken hidrolik sistem ağırlık kütlesini normalden fala hareket ettirirse, o andaki frekanslarda vibratörün yere gönderdiği güçte artış oluşur. Bu tür değişimlere sürüş seviyesi (drive level) denir. Frekans kontrolünde genellikle kullanılan yöntem, sistemi sabit bir sürüş seviyesi sağlayacak parçalarla desteklemek ve silkeleme boyunu farklı frekanslara bölünecek şekilde ayarlamaktır. Güç seviyesinin değiştirilebilmesinin avantajı, seçilen frekanslarda kaydedilen veriyi arttırmak için bu frekanslarda yere daha fala enerji gönderilebilmesidir. Yine de silkeleme fa çıktısında değişmeler olur (Martin and Jack. 99) ve tablanın üerinde ivmeölçer olsa bile silkeleme çıktısının tam olarak nasıl olduğunu tanımlamak çok ordur. Çöüm olarak tablanın üerideki ivmeölçerin yerine tablanın altına bir akselometre gömülerek onun çıktısı kaydedilebilir. ncak bu durum saha çalışmalarında pek uygulanabilir değildir. Bu nedenle tablanın üstündeki ivmeölçer en iyi hareket belirteci olarak kabul edilmek orundadır. Yukarıda anlatılan sistemsel öellikler sayesinde vibratörün yarattığı yedi farklı sinyalle ilgilenilir. lıcılardan gelen sinyaller - M CC : ğırlık kütlesinin ivmesi - BP CC : Tablanın ivmesi - M LVDT : ğırlık kütlesinin yer değiştirmesi - V LVDT : Valf yer değiştirmesi Vibratör kontrol - TM : Tork motor hareketi Sonuç ve referans sinyalleri - GF : Yere uygulanan kuvvet - Ref : Referans (Pilot) sinyal Bahsedilen bütün bu sinyaller vibratör elektronik sistemi tarafından hafıaya alınır ve sinyallerden yola çıkarak seki vibratör, iki yer değişkeni hesaplanır. 67

81 Vibratör değişkenleri: ğırlık kütlesinin hıı Tablanın hıı ğırlık kütlesinin ivmesi Tablanın ivmesi ğırlık kütlesi / Tabla poisyonu na valf makara poisyonu na valf hıı na valf ivmesi Yer değişkenleri: Zemin sertliği Zemin viskoitesi Örnek referans ve yere uygulanan kuvvet sinyalleri Şekil 6.4.a ve Şekil 6.4.b de görülmektedir. Yere uygulanan kuvvet sahadan sahaya hatta bir atış noktasından diğerine değişiklik gösterir ve genelde boulma düşük frekanslı kısımlarda oluşur. Yere uygulanan kuvvet sinyalinin Fourier dönüşümü incelendiğinde harmonik yan salınımlar açık bir şekilde gölenebilir (Şekil 6.5). Örnekteki Fourier dönüşümünde kırmıı ile görülen doğrusal alanlar (. Harmonik) silkeleme sinyalinin kendisini, sonraki sarıdan koyu yeşile doğru giden doğrusal alanlar ise sırası ile., 3., 4...şeklinde devam eden harmonikleri ifade etmektedir. GENLİK/ZMN Referans GENLİK/ZMN Yere uygulanan kuvvet Sn Sn (a) Şekil 6.4.a Vibratör referans sinyali b. yere uygulanan kuvvet (b) 68

82 F/T nalii : Güç Frekans (H) Zaman (Sn) Şekil 6.5 Yere uygulanan kuvvet sinyalinin F/T analii Elde edilen Yere uygulanan kuvvet sinyali ile referans sinyalin karşılaştırılması sonucunda, yere gönderebildiğimi sinyalin faında ne kadar boulma olduğu hem derece olarak (Şekil 6.6.a), hem de yüde olarak (Şekil 6.6.b) hesaplanır ve Yere uygulanan kuvvetten hesaplanan harmoniklerin ana sinyal ile ilişkisi incelenir (Şekil 6.6.c). Zemin değişkenlerinin bulunabilmesi için öncelikle yere uygulanan kuvvet sinyalinin hesaplanması gerekir. Vibratörden yeryüüne gönderilen sinyal sıfır falı patlayıcı sinyali gibi görünür. Yeraltının, gerilim (Stress) ve gerginlik (Strain) ilişkisinin lineer olduğu varsayılan birbirini ileyen tabakalardan oluştuğu düşünülür. Gerilim, birim alana uygulanan basınç miktarı, gerginlik ise gerilim dolayısıyla oluşan boulma miktarıdır. 69

83 FZ & BOZULM Yer tepkisi _ Fa (derece) FZ & BOZULM Yer tepkisi _ Fa (%) Sn % Derece Sn (a) (b) HRMONİK BOZULM : Yer Tepkisi Sn (c) Şekil 6.6 Yere uygulanan kuvvet sinyali ile referans sinyalin karşılaştırma sonuçları (a) fadaki farklılık (derece) (b) fadaki değişim (%) (c) harmonik yan salınımlar. Yeryüündeki akustik dalga yayınımı gerilim ve gerginlik ilişkisi ile yönetilir. Partikül hareketinin düşey bileşeni olan patlayıcının etkisini G(t) olarak belirleyelim. Eğer yere gönderilen güç, frekansı amanla değişen F(t) bir sinyal ise, alıcılardan kaydedilen hareket U(t) aşağıdaki şekilde gösterilir. U ( t) = F( t) * G( t) Burada * evrişim işlemini ifade etmektedir. Evrişim işleminin frekans ortamında çarpmaya karşılık geldiğini düşünürsek vibrosismik yöntemin arkasında yatan tasarımı anlamak daha kolay olur. 7

84 U ( ω) = F( ω) * G( ω) Zaman ortamındaki çapra ilişki işlemi ise frekans ortamından sinyallerden birinin tersinin (Complex conjugate) diğeri ile çarpımına karşılık gelmektedir. F *( ω) U ( ω) = F *( ω) F( ω) G( ω) = F( ω) G( ω) Burada F * ; F in tersi, F (ω) ise giriş sinyalinin genlik spektrumunu ifade etmektedir. Bu nedenle, F (ω) frekans bandı boyunca sabit tutulabilirse, yerin bu banddaki iğnecik cevabı çapra ilişki ile tekrar elde edilebilir. Sismik vibratörler, frekansı amana bağlı olarak değişebilen ve genlik spektrumları ihtiyaç duyulduğu şekilde biçimlendirilebilen sinyaller üretebilecek şekilde diayn edilirler. Eğer sismik vibratör tablasının yer ile olan bağlantısının, tabla ile ivmeölçer arasında olduğu gibi sorunsu ve ağırlık kütlesinin hareketinin pistonların hareketi ile birebir uyumlu olduğu kabul edilirse, Yere uygulanan kuvvet F(t) tabla ve ağırlık kütlesi üerindeki ivmeölçerler aracılığı ile hesaplanabilir ve aşağıdaki şekilde tanımlanır. GF = M m M acc M Bp Bp acc 7

85 Yeryüü Zemin sertliği Zemin viskoitesi Şekil 6.7 Vibratör sisteminde uygulanan güçlerin vektörel gösterimi, emin sertliği ve viskoitesi (Sercel VE43 kursu, ) M m : ğırlık kütlesinin ağırlığı (kg) M Bp : Tabla ağırlığı (kg) M acc : ğırlık kütlesinin ivmelenme vektörü (m/s ) Bp acc : Tablanın ivmelenme vektörü (m/s ) Pratikte yere uygulanan kuvvet F(t) vibratör kontrolü ve davranışına bağlıdır. Bunun yanı sıra çapra ilişki işlemi vibratör davranışı ve kontrolünden mümkün olduğunca bağımsı olmalıdır ve bu nedenle de sismik veri referans sinyali ile çapra ilişkiye tabi tutulur P(t). Frekans ortamında sismik verinin referans sinyal ile çapra ilişki işlemi aşağıdaki şekilde ifade edilir. P *(π f ) U (πf ) = P *(πf ) F(πf ) G(πf ) 7

86 ynı amanda kalite kontrol amacıylada yere uygulanan kuvvet F(t) ile önceden saptanan referans sinyali aşağıdaki ifadede olduğu şekilde çapra ilişkiye sokulur ki bunun sonucunun da Klauder dalgacığı olması beklenir. P *(πf ) F(πf ) Klauder dalgacığı Burada P *(π f ) referans sinyali P( πf ) in tersidir. Çapra ilişkinin yarattığı gürültüler ve ana sinyalin genliğinin, genişliğine oranı kullanılan silkeleme sinyalinin, süresi, band genişliği ve değişim fonksiyonlarına bağlıdır. Çapra ilişki sonrası elde edilen sinyalin negatif ve poitif bölümleri birbirlerine ne kadar simetrik ise yere uygulanan kuvvet o kadar referans sinyale yakındır. Yere uygulanan kuvvet sinyalinin ne kadar önemli olduğunu kavramak için çapra ilişki sonrası elde edilen Klauder dalcacığında üç noktanın incelenmesi gereklidir. ) na genliğin aman ekseninin sıfır anında olması, referans sinyal ile yere uygulanan kuvvet sinyalinin ilk başlangıçtan itibaren uyumlu olmasına bağlıdır. ) Negatif ve poitif taraftaki genlikler arasındaki ilişki; Referans ve yere uygulanan kuvvet sinyalleri arasında herhangi bir fa kayması olmadığı sürece her iki taraftaki genlikler aynı olmalı. 3) Negatif taraftaki çapra ilişki gürültüleri ile poitif taraftaki çapra ilişki gürültüleri arasındaki ilişki; Negatif taraftaki yüksek seviyeli gürültü, yere uygulanan kuvvet in harmonik yan salınımlarının belirtecidir. Yere uygulanan kuvvet nedeniyle yerin verdiği cevap (f), Yere uygulanan kuvvete eşdeğer ve ters yönlü olacaktır. f = GF 73

87 Buradan yola çıkarak emin sertliği ve viskoitesini tanımlayabiliri. F = Güç Ks Zemin sertliği x = Yerdeğiştirme Şekil 6.8 Zemin Sertliği (Sercel VE43 kursu, ) Karşı koyma gücü, yer değiştirme büyüklüğünün fonksiyonu olarak lineer artmaktadır. F = K s x F = Güç Kv Zemin viskoitesi x = Yerdeğiştirme Şekil 6.9 Zemin viskoitesi (Sercel VE43 kursu, ) Karşı koyma gücü, yer değiştirme hıının fonksiyonu olarak lineer artmaktadır. F = K v dx dt K s K v = Zemin sertliği (N/m) = Zemin viskoitesi (Ns/m) Yere uygulanmak istenilen kuvvet ile gerçekte uygulanabilen kuvvet arasındaki ilişki; 74

88 x( t) = u( t) kω d x dx ξωn ωn x dt dt olarak tanımlanır. Burada; n k ω n ξ = Sabit kaanç = Doğal frekans = Damping katsayısı Dijital kontrol süresince, Kalman sügeci farklı alıcı ölçümleri ile sürekli güncellenen sistem durum bilgilerini kullanarak yer model parametrelerini değerlendirir. Titreşim başladıktan sonra emin sertliği (G s, N/m 3 ) ve viskoitesi (G v, Ns/m 3 ) değerlerini her 5 milisaniyede bir almak mümkündür. G G 4 M = S p s B 5.65 M = S p v Burada; B GS43 M p = Tabla ağırlığı S B GV 43 = Tabla taban alanı GS43 ve GV43 sistem tarafından hesaplanan kalite kontrol değerleri. Sonuç olarak kayıt cihalarında atışlarla eş amanlı olarak kontrol edilen parametreler; - Ortalama ve en yüksek fa hataları, - Ortalama ve en yüksek toplam boulma, - Ortalama ve en yüksek güç, - Zemin sertliği ve viskoitesi dir. Tüm bu parametreler kayıt cihalarında yer alan yaılımlarla hem grafiksel hem de sayısal olarak kontrol edilir ve gün sonunda istatistiki bilgiler raporlanır. 75

89 6. Benerlik Testleri Vibratörlerin performanslarını kontrol etmek ve değerlendirmek için en faydalı yöntem benerlik testleridir. Testler kayıt sistemlerindeki mevcut yaılımlarla değerlendirilebileceği gibi, teyplere kaydedilerek veri işlem merkelerindeki veri işlem yaılımlarında da değerlendirilebilir. ncak genel uygulama ekiplerdeki test değerlendirme yaılımları ile kalite kontrol jeofiikçileri tarafından değerlendirilmesi şeklindedir. Benerlik testi iki farklı biçimde yapılabilir. - Sismik hat bağlantılı benerlik testi: Vibratörlerin elektronik sistemleri sismik hat üerindeki jeofon girişlerine bağlanır. Bu en güvenilir test metodudur, ancak uygulaması aman gerektirir. - Telsi benerlik testi: Çok hılı uygulanabilen bir testtir. ncak aynı anda sadece bir vibratöre uygulanabilir ve telsideki veri transferi gecikmesi nedeniyle hem amanda kayma olur hem de sinyal etkilenir. 6.. Sismik hat bağlantılı (Wireline test) benerlik testi Sismik hat bağlantılı benerlik testi genelde çalışma başlangıcında ve haftalık vibratör kontrollerinde yapılır. Testin ana amacı kullanılan vibratörlerin eşamanlı olarak sinyal üretebilirliklerinin kontrolüdür. Test çıktısı olarak vibratörün üretmesi gereken referans sinyali ve ivmeölçer ile kaydedilen yere uygulanan kuvvet (Ground force) kaydedilir. Sonuçların değerlendirmesinde her vibratörün ürettiği sinyal referans sinyali ile ayrı ayrı karşılaştırılır. Testin uygulaması esnasında bütün vibratörler aynı hattaki farklı alıcı girişlerine bağlanarak, rutin çalışma esnasında üretecekleri silkelemenin aynısı veya benerini yapmaları temin edilir (Şekil 6.). Test sonucunda elde edilen kaydın örneği şekil 6. de görülmektedir. Kayıtta yer alan. i referans sinyal,. i geri dönen referans sinyal, 3. i boş ve 4., 6., 8.,.,., 4., 76

90 6. iler her bir vibratörün yere gönderdiği sinyali ve 5., 7., 9.,., 3., 5., 7. iler ise bu vibratörlerin referans sinyallerini göstermektedir. Sinyal biçiminin net gölenebilmesi için grafikte sinyalin ilk 4 saniyelik bölümü gösterilmiştir. Vibratör Vibratör Vibratör 3 Şekil 6. Sismik hat bağlantılı vibratör benerlik testi bağlantı şeması (Sercel VE43 kursu, ) Şekil 6. Sismik hat bağlantılı vibratör benerlik testi kayıt örneği 77

91 Yukarıda verilen örnek kayıtta 6. i 9 nolu vibratörün yere gönderdiği sinyal, 7. i ise aynı vibratörün referans sinyalidir. 9 nolu vibratörün test sırasında 5-7 H frekans bandında saniye süresince lineer bir silkeleme sinyali üretmesi amaçlanmıştır. Yapılan değerlendirme sonucunda vibratörün bu amaca ne kadar yaklaştığı görülmektedir (Şekil 6.). Değerlendirmede a, b, c, d, e, f, g, h olarak ifade edilen grafiklerin açıklamaları aşağıda yer almaktadır. yrıca vibratörün silkelemeye başlama amanı, aynı veriler kullanılarak değerlendirilir ve silkeleme başlangıcındaki gecikmenin 5 µ sn nin altında olması aru edilir. (a) Yere uygulanan kuvvet (Yatay eksen aman, düşey eksen genlik) (b) Yere uygulanan kuvvet sinyalinin referans sinyal ile çapra ilişkisi sonrası elde edilen Klauder dalgacığı. (Yatay eksen aman, düşey eksen genlik) (c) Çapra ilişki sonucunun db olarak gösterimi (Yatay eksen aman, düşey eksen genlik) (d) Frekans - aman grafiği. (Yatay eksen aman, düşey eksen frekans) (e) Yere uygulanan kuvvet sinyalinin genlik spektrumu. (Yatay eksen frekans, düşey eksen genlik) (f) Yere uygulanan kuvvet sinyali ile referans sinyal arasındaki fa kayma miktarını gösterir fa - frekans grafiği. (Yatay eksen frekans, düşey eksen derece) (g) Yere gönderilen sinyaldeki boulma miktarını gösterir boulma - aman grafiği. (Yatay eksen aman, düşey eksen yüde (%)) (h) Fourier transformu sonrası elde edilen frekans aman grafiği. Grafiğin 3. boyutu db olarak sinyalin genlik değişimini göstermektedir. Grafikte kırmıı renk ile görülen kısım sinyalin ana genliğini, maviden mor renge doğru değişen kısımlar ise harmonik yan salınımları göstermektedir. 78

92 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Şekil 6. Sismik hat bağlantılı vibratör benerlik testi değerlendirme sonuçları 79

93 6.. Telsi benerlik testi Telsi benerlik testi vibratörlerin referans ve yere uygulanan kuvvet sinyallerinin kolayca kontrol edilebilmesi amacıyla günlük olarak yapılan bir testtir. Testin uygulanabilmesi için hiçbir öel tanımlama veya bağlantı gerekli değildir. Bu nedenle de rutin çalışma esnasında istendiği anda uygulanabilir (Şekil 6.3). Test vibratör elektroniği tarafından kaydedilen referans sinyal ve Yere uygulanan kuvvet sinyallerinin telsi vasıtası ile kayıt cihaına gönderilmesi ile gerçekleşir. Her testte sadece bir vibratör test edilir ve her vibratörün test bilgisi daha sonra kayıt cihaında toplanır. Telsideki aman gecikmesi ve frekans boulmalarına rağmen test oldukça iyi ve kabul edilebilir sonuçlar vermektedir. Bu testte de yere uygulanan kuvvet ile referans sinyalin çapra ilişkisi alınarak aralarındaki ilişki incelenir. Değerlendirmeler sırasında sinyal biçimleriyle birlikte, fa farkları, boulma ve Klauder dalgacığı, gerek sayısal gerekse grafiksel olarak gölenir. Vibratör Vibratör Vibratör 3 Şekil 6.3 Telsi benerlik testi bağlantı şeması (Sercel VE43 kursu, ) 8

94 7. YÖNTEM 7. Yüksek Güvenilirlikli ve yrımlılıklı Vibrosismik Veri Toplama (HFVS) (High Fidelity Vibratory Seismic) Yüksek güvenilirlikli ve ayrımlılıklı vibrosismik veri toplama yöntemi 998 yılında Mobil firması tarafından geliştirildi ve patenti alındı. ncak, ilk uygulamaları, donanım ve yaılım teknolojilerinin yeterli düeye ulaşması ile ancak 5 yılında yapılabildi. Yöntem, veri kalitesinin artmasının yanı sıra birden fala atış noktasında aynı anda atış yapılmasına olanak sağlayarak, veri toplama hıının da artmasını sağlamaktadır. Yöntemin uygulaması hem vibratör hareketlerinin belirteci olan yer tepkisinin, hem de çapra ilişki yapılmamış alıcı verisinin kaydedilmesini gerektirir. Yer tepkisi sinyali, geleneksel vibrosismikte kullanılan çapra ilişki işlemine alternatif olan ters çöümde kullanılmaktadır. HFVS yönteminde sahada kaydedilen veri miktarında büyük bir artış oluşur. Çapra ilişki işlemi yapılmamış ve yığma işlemine tabi tutulmamış alıcı kayıtlarının yanı sıra her vibratörden her silkeleme için alınan yer tepkisi sinyalleri de kaydedilmektedir. Geleneksel vibrosismik ile veri toplanan bener sahalarla kıyaslandığında veri miktarı ila kat arasında, üretilen atış kaydı miktarı 5 kat civarında artmaktadır. Bu verileri güvenli bir şekilde kaydedebilmek için, her vibratöre 6 kanal 4 bit kayıt sistemi ve ana kayıt aletine yüksek kapasiteli kaset üniteleri yerleştirilmelidir. Vibratörler ile ana kayıt aleti arasındaki telsi haberleşme ağı ile kayıt numaralarının ve vibratör kayıtlarının doğruluğunu kontrol edilir. Veri işlem merkei vibratör kayıtlarının birbirinden ayrılması ve ters çöüm için yaptığı çalışmalar sırasında vibratör ve alıcı kayıtlarını birleştirir. Bu adımdan sonra her vibratörden gelen veri, bağımsı atış kayıtlarına dönüştürülebilir. Hem sahada hem de veri işlem merkeinde yapılacak kalite kontroller çok önemlidir. Herhangi bir veri kaybı veya düeltilmemiş vibratör ölçümleri veri işlem sonuçlarını olumsu etkiler. lıcı kaydının referans silkeleme ile çapra ilişkiye sokulması yerine, vibratör hareketlerini kullanarak ters çöüm yapmak, vibratörler arasında oluşan farklılıkları 8

95 ortadan kaldırdığı gibi, yakın yüey değişimlerinin neden olduğu fa ve genlik biçim değişikliklerine karşı veriyi korur. HFVS eşamanlı olarak titreşen vibratörlerin ürettikleri sinyalleri ayrıştırma teknolojisine de sahiptir (Sallas et al., 998). Farklı atış noktalarında eşamanlı titreşen vibroların sinyalleri, yer içinde farklı yollar ileyerek, farklı yer yansıma serileri ile evrişip, alıcılara beraber gelir. Sinyaller yansıtıcı tabakaları, tekrarlı yansımaları ve yakın yüey etkilerini içerir. lıcıda kaydedilen bir d ii bütün vibratör sinyallerinin evrişimlerinin toplamıdır. Zamanın (t) fonksiyonu olarak, silkeleme i için kaydedilen sismik veri d i (t) aşağıdaki şekilde ifade edilir; di ( t) = sij ( t) * e j ( t) () Burada s ij (t) vibratör j tarafından üretilen silkeleme sinyali, (t) e j vibratörün j sinyalinin ilediği yol üerindeki yer yansıma serisidir ve * evrişim operatörüdür. () nolu eşitlik frekans ortamında aşağıdaki gibi yaılır. di ( f ) = sij ( f ) e j ( f ) () Buradan itibaren bütün bağıntılar frekans ortamındadır. () nolu bağıntı frekans ortamında matris şeklinde yaılırsa; s s s s M sm 3 4 s s s s s 3 4 M M K K K K M K s s s s N s N 3N 4N M MN d e d e d3 = M d4 e N M dm (3) olur. Burada M silkeleme sayısı ve N vibratör sayısıdır. Denklem (3)'te verilen matris kısaca aşağıdaki şekilde yaılabilir. 8

96 Se= d (4) Eğer silkeleme sayısı vibratör sayısına eşit ise matris kare matris olur ki bu durumda eşitlikteki e nin çöümü; e= Fd (5) olur. Burada, F = ( S) (6) dir. HFVS yönteminde veri ayrıştırılırken (6) nolu denklemdeki F, sügeç operatörü olarak kullanılır. Eğer, silkeleme sayısı vibratör sayısından fala ise çöüm kare matris ile ifade edileme. Bu durumda (5) nolu formül aşağıdaki gibi yaılır. * * e= ( S S) S d (7) olur. Burada aşağıdaki gibi olur * S, S matrisinin devriğidir (eşlenik transpoesi). (6) nolu denklem F * * = ( S S) S (8) (6) veya (8) nolu denklemler kullanılarak her vibratörün kaydı ayrı ayrı elde edilmiş olacaktır. Yöntemin çalışabilmesi için silkeleme sayısının vibro sayısına eşit veya fala olması ve matris çöümü için S matrisinin determinantının sıfıra eşit olmaması gerekmektedir. Bu nedenle her silkeleme için en a bir vibratör farklı fada silkeleme yapmalıdır. Örneğin vibratörlerden birinin ürettiği sinyal diğerlerinden 9 farklı olmalıdır (Çielge 7.). yrıca eğer her silkelemede vibratör faları değiştirilirse harmonik gürültülerinde bastırılması sağlanmış olur. Çielge 7. de yer alan falar kullanıldığında harmonik 83

97 gürültüler db bastırılabilir (Krohn and Johson, 6). Verilerin birbirinden ayrılması ve ters çöümden sonra veri işlem sıralaması iğnecik ters evrişimin devamında minimum falı band geçişli sügeç içermektedir. İğnecik ters evrişimi gerçek vibratör sinyali ile ölçülen sinyal arasında her hangi bir fark olup olmadığını kestirmek için kullanılmaktadır. İlave olarak modellenen i veri ile birlikte işlenir, böylelikle fa hataları da düeltilmiş olur. Çielge 7. Dört vibratör dört silkeleme için standart HFVS fa dönüşümü Silkeleme Vibratör- Vibratör- Vibratör-3 Vibratör Çielge 7. Dört vibratör dört silkeleme için harmonik gürültü bastıracak HFVS fa dönüşümü Silkeleme Vibratör- Vibratör- Vibratör-3 Vibratör Exxon ve Mobil şirketlerinin birleşmesi ile HFVS teknolojisinin Exxon tarafından geliştirilen şekillendirilmiş silkeleme (Shaped sweep) ile birleştirme imkânı doğdu. Bu iki yöntem aman içinde bütünleşerek teknolojik gelişimlerini sürdürdü. Birleşimdeki ana amaç verileri ayırma ve ters çöüm sonrası, referans ie ihtiyaç duymaksıın iyi bir sinyal / gürültü oranı ile minimum falı sinyal elde edebilmektir. yrıca geleneksel vibrosismikte karşılaşılan, dinamit verisi ile uyumsuluk ve iğnecik ters evrişimi işlemine girecek sinyalin fa problemi gibi sorunlara çöüm üretilmiş olmaktadır 84

98 Şekillendirilmiş silkeleme teknolojisi korele edilmiş sinyal için geliştirildiğinden direk olarak ters çöümde kullanılama. Farklı bir strateji ilenmesi gerekir ve silkeleme sinyalinin frekans ortamındaki ifadesi olan s ( f ) in türevi alınarak, aynı jeofonda ölçüldüğü gibi, hı karşılığı hesaplanır. Böylelikle jeofon kaydı ile vibratör sinyali arasındaki fa farkı giderilmiş olur. HFVS ters çöüm tekniği aşağıdaki bağıntılarla kolayca anlaşılır. Tek vibratör tek silkeleme olduğu varsayılırsa, kaydedilen sinyalin d ( f ) frekans ortamındaki ifadesi ; [( iπf ) s( f )] e( f ) g( ) d( f ) = f (9) Burada; s ( f ) : Yer tepkisi sinyali, g ( f ) : Jeofon tepkisi, e ( f ) : Yer yansıma serisidir. ( iπ f ) amandaki türevi temsil etmektedir. s ( f ) sügeci uygulanırsa; d( f ) = s( f ) [( iπf ) s( f )] s( f ) e( f ) g( f ) () olur. () nolu denklemde görüldüğü gibi alıcı kaydı frekans ortamında giriş sinyaline bölünürse yerin yansıma katsayı diisi elde edilir. Giriş sinyali, vibratörün tablası üerine yerleştirilen öel alıcılar ile kaydedilir. Bu alıcılar yerin yer değiştirmesine duyarlıdır. Fakat sismik kayıtların alındığı alıcılar hıa duyarlıdır. Yer değiştirmenin frekans ortamındaki türevi hıa denk geldiğinden, iki alıcı arasındaki farkı gidermek için tabla üerindeki alıcının kaydının türevinin alınması, yani frekans ortamında ile çarpılması yeterlidir. i πf 85

99 Bu aşamadan sonra sinyalin biçimlendirilmesi gereklidir. Geliştirilen çöüm ise öel olarak tasarlanmış minimum falı iğnecik sinyalinin vibratör sinyalinin yerini almasıdır. Eşitlik aşağıdaki şekle dönüşür; w( f ) [( iπf ) s( f )] d( f ) = [( iπf ) s( f )] [( iπf ) s( f )] w( f ) e( f ) g( f ) () Burada w ( f ) vibratör sinyalinin genlik spektrumu kullanılarak tasarlanmış dalgacıktır. Bu dalgacığın frekans bandı, silkelemenin frekans bandına eşit ya da büyük olmalıdır. yrıca tasarlanan dalgacığın genliği vibratör sinyalinin genliğine eşit veya daha a, band genişliği vibratör sinyalinin band genişliğine eşit veya büyük olmalıdır. Veri ayırma ve ters çöüm işlemi bu aşamadan sonra veri ayırma ve ters evrişim işlemi halini alır ve sügeç formülü aşağıdaki gibi olur; F * * = ( S S) S w () İğnecik cevabı yer tepkisinden veya yer tepkisinin türevinden tasarlanabilir. Yapılan çalışmalar yer tepkisinin türevinden faydalanılarak yapılan ters evrişim işleminin vibratör sinyalini sinyalin içinden çıkartarak yerine iğnecik cevabını koyduğunu göstermiştir. Yer tepkisi sinyalinin türevi alınmadan yapılacak ters evrişim işlemi de kaydın içinden vibratör sinyalini çıkartacaktır ancak bu durumda vibratör sinyalinin yerini alacak olan sinyal iğnecik cevabının türevi olmalıdır. Sinyali şekillendirmenin amacı, dinamit kaynağı ile karşılaştırılabilecek düeyde ilk kırılmalar elde etmek ve veri işlem aşamasında kullanılabilecek minimum falı sinyale sahip olmaktır. HFVS in şekillendirilmiş silkeleme ile beraber uygulanması, dinamit yöntemi ile en iyi uyumu gösteren yöntemdir. Kıyaslama için düşey sismik profil (VSP) ile yapılan testler bunu doğrulamaktadır (Şekil 7.) 86

100 (a) (b) (c) (d) Zaman (msn) Derinlik (m) Şekil 7. VSP uygulamasında vibratör verilerinin dinamit verisi ile karşılaştırılması. (a) şekillendirilmiş silkeleme yöntemi (b) orijinal HFVS yöntemi (c) şekillendirilmiş silkeleme ile HFVS yöntemlerinin birleştirilmesi (d) dinamit verisi (Krohn and Johnson. 6) Şekil 7. HFVS saha uygulaması (Vibratörler arası mesafe 4 m) 87

101 V V V3 V4 Şekil 7.3 HFVS saha uygulaması atış alıcı düeni Şekil 7.4 de geleneksel yöntemle kaydedilerek minimum faa çevrilip çapra ilişki işlemine sokulmuş atış kaydı ile HFVS yöntemi ile yer yansıma serisi elde edilip minimum faa çevrilmiş atış kaydı görülmektedir. Her iki yöntemde de minimum faa geçiş için aynı sismik sinyal kullanılmıştır. Her iki kayıtta bener sinyal biçimine sahip ve birbirine yakın sinyal/gürültü oranına sahiptir. Kayıtlar arasındaki en önemli fark ilk kırılmalardadır. HFVS verisinde çapra ilişki kaynaklı yan salınımlar yer almamaktadır. Öellikle otomatik ilk kırılma işaretlemesi için bu çok önemlidir. Örnekteki HFVS kaydı iki vibratör, geleneksel kayıt ise dört vibratör ile alınmıştır. 88

102 Yan Salınımlar Zaman (sn) Zaman (sn) Ofset (m) (a) Ofset (m) Şekil 7.4.a HFVS yöntemi ile elde edilmiş atış kaydı b. şekillendirilmiş silkeleme yöntemi sonrasında çapra ilişki ile elde edilmiş atış kaydı (Krohn and Johnson. 6). (b) Sahada yapılacak kalite kontrol HFVS yöntemi için çok önemlidir. Her silkelemede atış kayıtları ve yer tepkisi sinyali kontrol edilmelidir. Eğer vibrolardan biri veya birkaçı gerekli standartları sağlamamış ise o kayıt geçerli kabul edilmemelidir. Bu işlem öellikle her vibratöre ait sinyallerin birbirinden ayrılma işlemi açısından büyük önem taşımaktadır. 89

103 7. Sinyal / Gürültü Oranları ve Bir tış İçin Geçen Sürenin Karşılaştırılması Sinyal / Gürültü (S/G) oranını etkileyen faktörlerin, Vibratör gücü, Silkeleme süresi ve silkeleme band genişliğidir (bakını Bölüm 3.). HFVS ile geleneksel vibrosismik yöntemin karşılaştırılabilmesi için ilgili formülün içerisine vibratör sayısı ve silkeleme sayısı parametrelerininde katılarak formülün genişletilmesi gerekmektedir. Bahsi geçen parametrelerinde eklenmesi ile S/G oranı formülü aşağıdaki şekli alır. S / G = log VFLSW (3) V F L S W = Vibratör sayısı = Güç = Vibratör gücü*sürüş seviyesi = Silkeleme süresi = Silkeleme sayısı = Silkeleme band genişliği Çielge 7.3 ten de görüleceği üere bir vibro ile alınan HFVS kaydı dört vibro ile alınan geleneksel vibrosismik kaydı ile yaklaşık aynı sinyal / gürültü (S/G) oranını yakalamaktadır. Her iki yöntemde de silkeleme başlangıç frekansı 8 H bitiş frekansı 8 H olarak alınmıştır. Çielge 7.3 Çeşitli parametrelerle elde edilen Sinyal / Gürültü oranları Yöntem Vibratör Sayısı Vibratör Gücü (Libre) Sürüş Seviyesi (%) Silkeleme Süresi (Sn) Silkeleme Sayısı Band Genişliği (H) S / G Oranındaki artış (db) Geleneksel HFVS HFVS HFVS HFVS HFVS

104 Bir atış noktasından elde edilecek kayıt için geçen süre; Silkeleme sayısı x (Silkeleme boyu Kayıt süresi) ile ifade edilir. Geleneksel vibrosismik yöntemle, 8 sn uunluğundaki 6 silkeleme ile elde edilecek 5 sn uunluğundaki kayıt için 6x(85)=78 sn süre gerekir. Vibratörlerin atış noktaları arasındaki seyahatinin ortalama 5 sn olduğu kabul edilirse 4 atış için harcanacak toplam süre 4x(785)= 37 sn olur. HFVS yöntemiyle, 4 sn uunluğundaki 4 silkeleme ile elde edilecek 5 sn uunluğundaki kayıt için 4x(45)= 6 sn süre gerekir. Dört silkeleme sonrasında geleneksel parametrelerle alınan kayda yaklaşık eşdeğer dört adet bağımsı kayıt elde edilir ve vibratörler sadece bir defa noktalar arası hareket eder. Bu durumda HFVS yöntemi ile dört adet atış kaydı elde etmek için geçen toplam süre 65= 3 sn olur. Sonuç olarak geleneksel yöntemde bir atış kaydı için yaklaşık 93 sn, HFVS yönteminde ise yaklaşık 33 sn gereklidir. Bunun anlamı veri toplama hıının yaklaşık üç kat artması demektir. rtış ister maliyetleri düşürmek istenirse de daha yüksek çöünürlüklü veri toplamak için kullanılabilir. 7.3 Yapay Veri Uygulamaları 7.3. Tek vibratör tek silkeleme olması durumunda S d t e Şekil 7.5 Tek vibratör tek silkeleme modeli Kaynaktan çıkan dalgacığın sıfır falı olduğunu far edelim. d ( t) = S( t) * e( t) (4) 9

105 dir. Burada; d (t) : Kayıt (Yerin yansıma katsayısı diisi ile kaynak dalgacığının evrişimi) S (t) : Kaynak dalgacığı e (t) : Yerin yansıma katsayısı diisi, t : Seyahat amanı (t= birim) olmak üere S (t), e (t) ve d (t) grafikleri aşağıdaki gibi olur. 8 Genlik t=-3,-,-,,,,3 S(t)=,-,,,,-, -4, S(t) (a),8 Genlik,6,4, t=,,,3,4,5,6,7,8,9,,,,3,4,5... e(t)=,,,,,,,,,,,,,,, e(t) (b) Genlik t=,,,3,4,5,6,7,8,9,,,,3,4,5... d(t)=,,,,,,,,-,,,,-,,,, d(t) (c) Şekil 7.6.a Vibratör sinyali b. yer yansıma katsayısı e (t) c. S (t) ve e (t) nin evrişimi olan sismik kayıt d (t) Zaman ortamında evrişim, frekans ortamında çarpmaya denk gelmektedir. yrıca frekans ortamı ortamına denk gelmektedir. Bu durumda (4) nolu denklem; d ( ) = S( ) e( ) 9

106 Şeklinde yaılabilir. Bu durumda; S ( ) = ( ) ( ) ( ) e ( ) = şeklinde yaılabilir. d ( ) 8 = ( ) ( ) = şeklinde yaılabilir. Vibro sismik çalışmalarda yere gönderilen vibratör sinyali ve alıcı kaydı bilinmektedir. Ters çöüm ile bulunması istenen parametre yer yansıma serisi e (t) dir. Tek vibratör tek silkeleme ters çöümü için bilinen ve istenen parametreler Çielge 7.4 teki gibidir. Çielge 7.4 Tek vibratör tek silkeleme ters çöümünde bilinen ve bulunması istenen parametreler. Bilinenler d (t), d () S (t), S () İstenenler e (t), e () (5) nolu denklem düenlenirse; e( ) = d( ) S( ) = S ( ) d( ) şeklinde yaılabilir. Bu durumda 8 e ( ) = = Yani kayıt edilmiş veri ortamında kaynak dalgacığına bölünürse yansıma katsayısı elde edilir. Bu elde edilen yansıma katsayısı diisini, minimum falı tasarlanmış dalga ile ortamında çarpalım. 93

107 5 Genlik t=,,,3,4... W (t) =,,,-, W ( ) 3 = olur. -5 W(t) Şekil 7.7 Minimum falı tasarlanmış dalgacık d c ( ) = W ( ) e( ) Burada; d c () : Rafine edilmiş yeni kayıt, W () : Diayn edilmiş dalgacık, e () : yansıma katsayısı diisidir. d c ( ) = ( 3 )( ) = ( 3 ) olur. d c (t) =(,,,,,,,,,,,,,-,) t =(,,,3,4,5,6,7,8,9,,,,3,4...) 5 5 Genlik dc(t) Şekil 7.8 Rafine edilmiş sismik kayıt Görüldüğü gibi sonuç olarak minimum falı kayıta dönüştürülmüştür. 94

108 7.3. Dört vibratör dört silkeleme olması durumu Dört vibratör olması durumunda dört farklı atış aynı anda kaydedilir ve dört farklı yansıma serisi elde edilir. Uygulama olarak iki tabakalı, yanal değişimleri olan yani farklı e, e, e 3, e 4 yansıma katsayılarına sahip bir model oluşturuldu. Bu modele göre vibratörler eşamanlı olarak S, S, S 3 ve S 4 sinyallerini üretir. lıcıda ise d, d, d 3 ve d 4 kayıtlarını içeren tek bir d kaydı alınır daha sonra bu kayıtlar birbirinden ayrılarak bağımsı hale getirilir. S 4 S 3 S S d,,3,4, e 3 e e e 4 Şekil 7.9 Dört vibratör dört silkeleme modeli Modelde kullanılan standart HFVS fa dönüşümü Çielge 7.3 te görülmektedir. Çielge 7.5 Dört vibratör dört silkeleme için standart HFVS fa dönüşümü Silkeleme Vibratör- Vibratör- Vibratör-3 Vibratör

109 Genlik falı sinyalin kullanıldığı silkelemeler S (t) S 3 (t) S 4 (t) S (t) S 3 (t) S 4 (t) S 3 (t) S 3 (t) S 34 (t) S 4 (t) S 4 (t) S 43 (t) S(t) (a) 9 falı sinyalin kullanıldığı silkelemeler S (t) S (t) S 33 (t) S 44 (t) Genlik S(t) (b) Şekil 7..a falı sinyal ve kullanıldığı silkelemeler b. 9 falı sinyal ve kullanıldığı silkelemeler Yer yansıma serileri,,8 -, -, Genlik,6,4 Genlik -,6 -,8, , e(t) (a) e(t) (b), -, ,8 -,4 Genlik,6,4 Genlik -,6 -,8, , e3(t) (c) e4(t) (d) Şekil 7. Yer yansıma serileri (a) e ( ) (b) e ( ) (c) e ( ) (d) e ( ) t t 3 t 4 t Çapra ilişki yapılmamış d ( ), d ( ), d ( ) ve d ( ) kayıtlarının elde edilmesi için t t aşağıdaki formüllerde yer alan evrişim ve toplama işlemlerinin yapılması gereklidir. 3 t 4 t 96

110 d ( t) = S( t) * e ( t) S ( t) * e ( t) S3 ( t) * e3 ( t) S4 ( t) * e4 ( t) d t) = S ( t) * e ( t) S ( t) * e ( t) S ( t) * e ( t) S ( t) * e ( ) ( t 3 ( t) = S3( t) * e ( t) S3 ( t) * e ( t) S33 ( t) * e3 ( t) S34 ( t) * e4 ( t 4 ( t) = S 4( t) * e ( t) S 4 ( t) * e ( t) S 43 ( t) * e3 ( t) S 44 ( t) * e4 ( t d d ) ) 5 5 Genlik d(t) Şekil 7. Ham alıcı kaydı d ( ) (Ters çöüm yapılmamış) t 5 5 Genlik d(t) Şekil 7.3 Ham alıcı kaydı d ( ) (Ters çöüm yapılmamış) t 5 5 Genlik d3(t) Şekil 7.4 Ham alıcı kaydı d ( ) (Ters çöüm yapılmamış) 3 t 97

111 5 5 Genlik d4(t) Şekil 7.5 Ham alıcı kaydı d ( ) (Ters çöüm yapılmamış) 4 t Veri işlem aşaması tamamlanıncaya kadar yer yansıma serileri e (t) bilinmemektedir. maç vibratör sinyalleri S (t) ve alıcı kayıtlarından d (t) yola çıkarak bilinmeyen e (t) nin hesaplanmasıdır. Dört vibro dört silkeleme için bilinenler ve istenenler çielge 7.6 daki gibi olur. Çielge 7.6 Dört vibratör dört silkeleme ters çöümünde bilinen ve bulunması istenen parametreler. Bilinenler d ( ), d ( ), d ( ), d ( ) t t 3 t 4 t S ( ), S ( ), S ( ), S ( ) t t 3 t 4 t S ( ), S ( ), S ( ), S ( ) t t 3 t 4 t S ( ), S ( ), S ( ), S ( ) 3 t 3 t 33 t 34 t S ( ), S ( ), S ( ), S ( ) 4 t 4 t 43 t 44 t İstenenler e ( ), e ( ), e ( ), e ( ) t t 3 t 4 t Sinyallerin ortamında gösterimi; Vibratörler tarafından üretilen ve 9 falı sinyaller; S ) = S( ) = S33( ) = S44( ) = ( 3 S ( ) = S3 ( ) = S4 ( ) = S ( ) = S3 ( ) = S4 ( ) = S3 ( ) = S3 ( ) = S34 ( ) = S4 ( ) = S4 ( ) = S43 ( ) = 98

112 Yer yansıma serileri; e ( = ) e ( ) =. 5 e ( = 3 ). 5 e ( = 4 ) 6 4 lıcı kayıtları; Zaman ortamındaki evrişim işlemi frekans ortamında çarpmaya karşılık gelmektedir. Bu durumda alıcı kayıtları aşağıdaki şekilde hesaplanabilir. d ( ) = S( ) e ( ) S( ) e( ) S3( ) e3 ( ) S4( ) e4 ( ) d ) = S ( ) e ( ) S ( ) e ( ) S ( ) e ( ) S ( ) e ( ) ( ( ) = S3( ) e ( ) S3( ) e ( ) S33( ) e3( ) S34( ) e4 ( 4( ) = S4( ) e ( ) S4( ) e ( ) S43( ) e3( ) S44( ) e4( d d ) ) Yukarıdaki formüllerde S () ve e () değerleri yerlerine konarak gerekli işlemler yapıldığında aşağıdaki d () değerleri elde edilir. d ( ) = 5 5 d ( ) = d ( ) = d ( ) = lıcı kaydının elde edildiği d () formüllerinin matris olarak ifade edilişi; d( ) S d( ) = S d ( ) 3 S d4( ) S 3 4 ( ) ( ) ( ) ( ) S S S S 3 4 ( ) ( ) ( ) ( ) S S S S ( ) ( ) ( ) ( ) S S S S ( ) e ( ) ( ) e( ) ( ) e ( ) 3 ( ) e4( ) 99

113 Formülün kısa ifadesi ise; d = Se dir. Burada e yalnı bırakılırsa; e= S d olur. Yani e matrisinin hesaplanabilmesi için gerekmektedir. İşlemleri kolaylaştırmak için S matrisinin hesaplanması = 3 B = = ( ) = Olarak kabul edersek S matrisi aşağıdaki hale dönüşür. S = S matrisinin determinantının sıfıra eşit olmadığının ispatı ve S in hesaplanması EK- de yer almaktadır. Burada işlemlerin anlaşılabilir olması için direk olarak matris ifadesi kullanılacaktır. S S = ( )( 3 ) Formülün matris ifadesi aşağıdaki şekli alır.

114 ( )( ) = ) ( ) ( ) ( ) ( 3 ) ( ) ( ) ( ) ( d d d d e e e e Bu durumda ) ( e nin çöümü; [ ] ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) )(3 ( ) ( 4 3 d d d d e = Çarpma işlemleri gerekli sadeleştirmeler yapıldığında; ) 3 4 ( 3 4 ) ( e = ) 3 4 ( ) 3 4 ( ) ( e = = Böylelikle. vibratörün sinyal yolu üerindeki tabakaların yansıma serisi elde edilmiş olur. ) ( e nin çöümü; [ ] ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) )(3 ( ) ( 4 3 d d d d e = Çarpma işlemleri gerekli sadeleştirmeler yapıldığında; ) 3 4 ( 5 5 ) ( e = ) 3 4 ( ) 3 4 ( 5 ) ( e = =

115 Böylelikle. vibratörün sinyal yolu üerindeki tabakaların yansıma serisi de elde edilmiş olur. e ( ) nin çöümü; 3 e ( ) = 3 4 ( )(3 ) [( ) d ( ) ( ) d ( ) ( ) d ( ) ( ) d ( )] 3 Çarpma işlemleri gerekli sadeleştirmeler yapıldığında; e ) = ( ) 3( ( 4 3 ) e 3( ) = = ( 4 3 ) Böylelikle 3. vibratörün sinyal yolu üerindeki tabakaların yansıma serisi de elde edilmiş olur. e ( ) nin çöümü; 4 e ) = 3 ( )(3 ) [( ) d ( ) ( ) d ( ) ( ) d ( ) ( ) d ( )] 4( 4 Çarpma işlemleri gerekli sadeleştirmeler yapıldığında; e ) = ( ) 4( ( 4 3 ) e 4( ) = = 3 4 ( 4 3 ) 8 6 Böylelikle 4. vibratörün sinyal yolu üerindeki tabakaların yansıma serisi de elde edilmiş ve tek bir kayıttan dört bağımsı kayıt elde edilmiştir.

116 Bu aşamadan sonra e yansıma katsayıları istenilen türde tasarlanmış sismik sinyal ile çarpılarak yeni rafine edilmiş kayıtlar elde edilir. Örneğin tasarlanmış sinyal aşağıdaki gibi olsun; t =,,,3,4 w ( t) = (,5,, 5,) w( ) 3 = 5 5 ise; 6 4 Genlik w (t) Şekil 7.6 Minimum falı tasarlanmış sinyal 3 D c ) = (5 5 )( ) = 5 5 ( 5 5 D c ( ) = (5 5 )( ) = D c 3( ) = (5 5 )( ) = D c ( ) = (5 5 )( ) =5 5 olur. 3 5 Zaman ortamındaki seriler ise; D c D c ( t) = (,,,,,,,,,,5,, 5,) ( t) = (,,,,,,,,,,,, 5 5,,,) 5 ( t) = (,,,,,,,,,,,,,,,, D c 3 5,) 3

117 D c ( t) = (,,,,,,,,,,,,,,,, 5,,5,) olur Genlik dc(t) Şekil 7.7 Vibratör- in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı ( ) D t c 6 4 Genlik dc(t) Şekil 7.8 Vibratör- in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı ( ) D t c 6 4 Genlik dc3(t) Şekil 7.9 Vibratör-3 in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı ( ) D t c 3 4

118 6 4 Genlik dc4(t) Şekil 7. Vibratör-4 in bulunduğu atış noktası için ters çöümü yapılmış ve minimum falı sinyal ile evriştirilmiş alıcı kaydı ( ) D t c 4 5

119 7.4 Saha Uygulamaları Saha uygulaması olarak iki farklı test çalışması yapıldı. a) Tek vibro tek silkeleme için ters çöüm ve çapra ilişki yöntemleri ile atiş kayıtlarının elde edilmesi, karşılaştırılması ve ayrıca ters çöüm sonrası evrişim işlemine girecek sinyalin atış kaydına etkilerinin araştırılması, b) İki vibro iki silkeleme için geleneksel yöntem ve HFVS ile elde edilecek kayıtların karşılaştırılması. Her iki testtede 4 kanal boyutlu asimetrik sabit serim kullanıldı. Bu serim üerinde istasyon numaraları 97.5 ve olmak üere iki farklı noktada 5 atiş gerçekleştirildi. tışlara ait serim şemaları sırası ile Şekil 7. - Şekil 7.5 de ve ana test kayıt parametreleri Çielge 7.7 de yer almaktadır. Çielge 7.7 Test kayıt parametreleri tış sırası Kayıt no Kayıt aleti Sercel 48 UL Kanal sayısı 4 Grup aralığı 5 m lıcı tipi SM4U, H tış istasyonu Silkeleme başlangıç frekansı Silkeleme bitiş frekansı Silkeleme tipi H 7 H Lineer Silkeleme süresi 4 sn sn Vibratör sayısı Silkeleme sayısı Dinleme süresi 5 sn Kayıt süresi 9 sn 5 sn Örnekleme aralığı msn Silkeleme başlangıç faı

120 İstasyon 8 İstasyon 97.5 İstasyon 4 4 Canlı kanal Şekil 7. Birinci test atışı için serim düeni (tış kayıt no 44) İstasyon 8 İstasyon İstasyon 4 4 Canlı kanal Şekil 7. İkinci test atışı için serim düeni (tış kayıt no 45) İstasyon 8 İstasyon İstasyon 4 4 Canlı kanal Şekil 7.3 Üçüncü test atışı için serim düeni (tış kayıt no 46) İstasyon 8 İstasyon 97.5 İstasyon 4 4 Canlı kanal Şekil 7.4 Dördüncü test atışı için serim düeni (tış kayıt no 47) İstasyon 8 İstasyon 97.5 İstasyon 4 4 Canlı kanal Şekil 7.5 Beşinci test atışı için serim düeni (tış kayıt no 4) 7

121 Planlanan ilk dört atış tek vibro tek silkeleme HFVS yöntemine denk gelmektedir. ynı amanda bu dört atış, yer içindeki sinyal evrişiminin matematikte toplama öelliğine denk gelmesinden faydalanılarak, HFVS yöntemindeki iki vibro iki silkeleme kaydının benerini elde etmek amacıyla kullanıldı. Çielge 7.7 dende görüleceği üere 44 ve 46 atış nolu kayıtlar 97.5 ve nolu istasyonlarda, 9 ve falarındadır. Bu iki kaydın toplamı bie HFVS yöntemi için birinci silkelemenin kaydını verir. 47 ve 45 nolu kayıtlar ise yine 97.5 ve nolu istasyonlarda fakat ve 9 falarındadır. Bu iki kaydın toplanması sonucunda da HFVS yöntemi için ikinci silkelemenin kaydı elde edilir. Test çalışmalarının veri işlem kısmında Vista 5.5 veri işlem yaılımı kullanıldı ve veri akış şemaları haırlandı, şemalarda yer alan veri işlem kutucuklarının açıklamaları Ek de yer almaktadır Tek vibro tek silkeleme saha uygulaması Uygulamanın üç amacı vardır. na amaç HFVS de kullanılan ters çöüm yöntemi ile yer yansıma serisini elde etmek ve bu serinin üerine şekillendirilmiş silkelemeyi yerleştirmektir. İkinci amaç aynı veriyi kullanarak, HFVS ve geleneksel çapra ilişki yöntemleri ile elde edilen kayıtların karşılaştırılmasıdır. Üçüncü amaç ise yer yansıma serisine farklı frekanslarda şekillendirilmiş sinyaller yerleştirerek atış kaydına bu sinyallerin etkisinin gölenmesidir. Bu amaçlar doğrultusunda iki farklı veri akış şeması haırlandı. HFVS yöntemi ile ters çöüm veri akış şeması Şekil 7.6 da ve çapra ilişki yöntemi ile atış kaydının elde edilme şeması ise şekil 7.7 de görülmektedir. Her iki yöntemde de elde edilen sinyallerin daha iyi incelenebilmesi için çıkış verilerine band geçişli sügeç ve 5 msn otomatik genlik düeltmesi (GC) uygulanmıştır. HFVS yöntemi veri akış şeması, ters çöüm ile yer yansıma serilerinin elde edilmesi, minimum falı sinyalin yaratılması ve yer yansıma serisi ile minimum falı sinyalin evriştirilmesi olmak üere üç ana bölüme ayrılır. 8

122 Ters çöümün yapılabilmesi için işleme girecek sinyallerin genlik ve fa spektrumlarının hesaplanması gerekmektedir. Frekans ortamında yapılacak bölme işlemi için genliklerin birbirine bölünmesi faların ise farkının alınması gerekmektedir. Bu nedenle sahada kaydedilen sinyalin genliği silkeleme sinyalinin genliğine bölünür faından ise silkeleme sinyalinin faı çıkartılır. Elde edilen yeni genlik ve fa bilgileri ters fourier dönüşümü işlemine sokularak yer yansıma serisi elde edilir. Şekil 7.6 HFVS yöntemi ters çöüm veri akış şeması 9

123 Şekil 7.7 Çapra ilişki veri akış şeması tış no 44 kaydının ters çöümü ile elde edilen yer yansıma serisinin 3 sn lik bölümü Şekil 7.8 de, veri işlem aşamasında yaratılan ağırlık frekansı 4 H olan minimum falı Ricker dalgacığı Şekil 7.9 da ve bu iki sinyalin evrişimi olan yeni atış kaydı Şekil 7.3 da yer almaktadır.

124 Şekil 7.8 Ters çöüm ile elde edilen yer yansıma serisi (ilk 3 sn) Şekil 7.9 Minimum falı Ricker dalgacığı (4H)

125 Şekil 7.3 HFVS yöntemi ile elde edilen atış kaydı (-3 sn) Yöntemin, geleneksel çapra ilişki yöntemi ile birebir karşılaştırması için 45 numaralı ham atış kaydı, silkeleme sinyali ile çapra ilişki işlemine tabi tutuldu (Şekil 7.3, Şekil 7.33.a) ve yine aynı ham kayıttan HFVS ters çöümü yöntemi ile atış kaydı elde edildi (Şekil 7.3, Şekil 7.33.b).

126 Şekil 7.3 Çapra ilişki yöntemi ile elde edilen atış kaydı 3

127 Şekil 7.3 HFVS yöntemi ile elde edilen atış kaydı 4

128 (a) (b) Şekil 7.33 tış kayıtları (kanal -4 ve - sn) (a) çapra ilişki yöntemi (b) HFVS yöntemi (a) (b) Şekil 7.34 Bir vibratör bir silkeleme için frekans analii karşılaştırması (a) geleneksel, (b) HFVS tış kayıtlarında frekans analii penceresi olarak -3 sn ve -4 kanallar seçildi. nalilerdeki her bir renk farklı bir iin frekans spektrumunu, lacivert renkli i ise bütün spektrumların ortalamasını ifade etmektedir. Çapra ilişki yöntemi ile elde edilen atış kaydının frekans analiinde - H frekansların db, 5-4 H frekansların 6 5

129 db, 4-65 H frekansların db ve 65-7 H frekansların ise hılı bir şekilde db den 4 db e kadar sönümlendiği görülmektedir. HFVS yöntemi ile elde edilen atış kaydının frekans analiinde -45 H frekansların 3 db, H frekansların 8 db ve 65-7 H frekansların -3 db arasında sönümlendiği gölenmektedir. Bu durum HFVS atış kaydındaki genlikleri geleneksel çapra ilişki kaydına göre daha dengeli olduğunu gösterir. HFVS yönteminde, yer yansıma serisi ile şekillendirilmiş sinyalin evrişimi aşamasında kullanılan sinyalin sonuca etkilerini gölemlemek amacıyla 5 H, 3 H, 4 H ve 5 H olmak üere dört farklı ağırlık frekansında sinyaller yaratıldı. Sinyaller (Şekil 7.35.a,b,c,d) HFVS yöntemi veri akış şemasında giriş verisi olarak kullanıdı ve yeni atış kayıtları (Şekil 7.36.a,b,c,d) elde edildi. (a) (b) (c) (d) Şekil 7.35 Minimum falı Ricker dalgacıkları (a) 5 H, (b) 3 H, (c) 4 H, (d) 5 H 6

130 (a) (b) (c) (d) Şekil 7.36 Minimum falı sinyalle şekillendirilmiş HFVS atış kayıtları (kanal -, - sn), sinyal ağırlık frekansları, (a) 5 H, (b) 3 H, (c) 4 H, (d) 5 H 7

131 (a) (b) (c) (d) Şekil 7.37 Minimum falı sinyalle şekillendirilmiş HFVS atış kaydı frekans analileri, sinyal ağırlık frekansları, (a) 5 H, (b) 3 H, (c) 4 H, (d) 5 H HFVS testinde kullanılan sinyallerin frekanslarının seçiminde; atış esnasında kullanılan silkeleme frekans bandının (-7 H) ağırlığı (4 H), sahadaki hakim frekans (3 H) ve sahayı ve silkeleme frekanslarını tam olarak yansıtmayan düşük (5 H) ve yüksek (5 H) frekans unsurları dikkate alındı. tış kayıtları incelendiğinde şekillendirilmiş sinyalin frekansının yükseltilmesinin çöünülürlüğü arttırdığı, fakat derinlerden gelen sinyallerin atış kaydı üerinde çıplak göle seçilmesini orlaştırdığı görülmüştür. yrıca yüksek frekanslı düşük hı onu gürültülerin atış kaydı içerisinde belirmesine sebep olmuştur. Her ne kadar düşük frekanslı sinyalin kullanılması yanal sürekliliği arttırsa ve derinlerden gelen yansımaları belirginleştirsede çöünürlülüğün aalmasına, öellikle 4-7 H arası sinyallerin sönümlenmesine sebep olduğundan, en kabul edilebilir sonuç 8

132 kullanılan silkeleme bandına eşit kısa sinyalin yaratılarak yer yansıma serisi ile evriştirilmesidir. HFVS yönteminin çapra ilişki yöntemine göre deavantajları, verilerin ham olarak kaydedilmesi nedeniyle daha fala depolama kapasitesine ihtiyaç duyulması ve kaydedilen ham verilerin, saha kalite kontrol birimlerince veya veri işlem ofislerince ters çöümlerinin yapılmasının gerekliliğidir. ncak günümü veri depolama bilgisayar teknolojilerinin geldiği noktada bu sorunlar kolayca çöülebilmektedir. Sonuç olarak, HFVS yönteminin ters çöüm öelliğinden dolayı düensi gürültüler aalmakta, hem ters çöüm hem de şekillendirilmiş silkeleme öelliklerinden dolayı da yanal süreklilik, düşey çöünülürlük artmakta ve ilk kırılma sinyalleri daha belirgin hale gelmektedir. Veri işlem aşamasına gürültülerden arınmış kaliteli atış kayıtları ile başlamak elde edilecek yığma kesitlerinin de kalitesini attıracaktır İki vibro iki silkeleme saha uygulaması İki vibro iki silkeleme olması durumunda, iki ayrı noktadaki vibratorler aynı anda iki farklı fada silkeleme sinyalini yere gönderirler. Birinci ve ikinci silkeleme için fa dönüşümleri Çielge 7.8 de görüldüğü gibi olur. Çielge 7.8 İki vibratör iki silkeleme için standart HFVS fa dönüşümü Silkeleme Vibratör- Vibratör- 9 9 Normal şartlar altında yöntemde her iki vibratöründe aynı anda silkeleme yapması gerekmektedir. Fakat teknik yetersilikten dolayı test sırasında atışlar ayrı ayrı yapıldı ve iki vibro iki silkeleme için atış kayıtları, yer içindeki sinyal evrişiminin 9

133 matematikteki toplamaya denk gelmesi öelliğinden faydalanılarak haırlandı. Bu amaçla HFVS birinci silkelemesi için 97.5 nolu istasyonda yapılan 9 falı atış ile nolu istasyonda yapılan falı atışın ham kayıtları (Şekil 7.38.a), ikinci silkeleme için ise 97.5 nolu istasyonda yapılan falı atış ile nolu istasyonda yapılan 9 falı atışın ham kayıtları toplanmıştır (Şekil 7.38.b). Sonuç olarak her iki silkeleme için de 9 saniye uunluğunda ham veriler elde edildi. Bir sonraki aşamada verilerin birbirinden ayrıştırılması gereklidir. Veri işlem aşaması tamamlanıncaya kadar yer yansıma serileri e (t) bilinmemektedir. maç vibratör sinyalleri S (t) ve alıcı kayıtlarından d (t) yola çıkarak bilinmeyen e (t) nin hesaplanmasıdır. İki vibro iki silkeleme için bilinenler ve istenenler Çielge 7.9 daki gibi olur. (a) (b) Şekil 7.38 İki vibro iki silkeleme için HFVS atış kayıtları görüntüsü (a). silkeleme (b). silkeleme

134 Çielge 7.9 İki vibratör iki silkeleme ters çöümünde bilinen ve bulunması istenen parametreler. Bilinenler d ( t), d ( t) S ( t), S ( t) S ( ), S ( ) t t İstenenler e ( ), e ( ) t t lıcı kaydının elde edildiği d () formüllerinin matris olarak ifade edilişi; d( ) d( ) S = S ( ) ( ) S S ( ) ( ) e ( ) e( ) Formülün kısa ifadesi ise; d = Se dir. Burada yer yansıma serisi e yalnı bırakılırsa; e= S d olur. Yani e matrisinin hesaplanabilmesi için gerekmektedir. Denklemin matris ifadesi aşağıdaki şekli alacaktır. S matrisinin hesaplanması e = e S( ) Det( S) S( ) S( ) d( ) S ( ) d( ) Bu ifadeden yola çıkarak e ve e ters çöümleri yapıldığında iki ayrı atış için iki ayrı bağımsı kayıt elde edilmiş olur. Bu durumda; S( ) d( ) S e = S ( ) S ( ) S ( ) d ( ) S ( ) ( )

135 e olur. S( ) d( ) S( ) d = S ( ) S ( ) S ( ) S ( ) ( ) Burada; e 97.5 nolu istasyonun atış kaydına, e ise nolu istasyonun atış kaydını ifade etmektedir. Geleneksel çapra ilişki yöntemi ile HFVS sonrası elde edilecek verilerin karşılaştırılabilmesi amacı ile geleneksel yöntemle atış gerçekleştirildi (tış kayıt no 4). Gerçekleştirilen bu atıştan elde edilen ham veri saniyelik silkeleme sinyali ile çapra ilişki işlemine tabi tutuldu ve yeni atış kaydı elde edildi. Geleneksel yöntemle yapılan saniyelik iki silkelemenin sonucu (Şekil 7.39) ile HFVS yöntemi ile yapılan 4 saniyelik bir silkelemenin (Şekil 7.4) karşılaştırmaları Şekil 7.4.a,b ve Şekil 7.4.a,b de yer almaktadır.

136 Şekil 7.39 İki vibratör iki silkeleme geleneksel atış kaydı. 3

137 Şekil 7.4 Bir vibratör bir silkeleme HFVS atış kaydı. 4

138 (a) (b) Şekil 7.4 Geleneksel ve HFVS yöntemlerinin karşılaştırması (kanal - ve - sn) (a) iki vibratör iki silkeleme geleneksel, (b) bir vibratör bir silkeleme HFVS (a) (b) Şekil 7.4 Geleneksel ve HFVS yöntemlerinin karşılaştırması (kanal -4 ve - sn) (a) iki vibratör iki silkeleme geleneksel, (b) bir vibratör bir silkeleme HFVS 5

139 (a) (b) Şekil 7.43 Geleneksel ve HFVS yöntemlerinin frekans analii karşılaştırması (a) iki vibratör iki silkeleme geleneksel, (b) bir vibratör bir silkeleme HFVS Elde edilen kayıtlar ve kayıtların frekans analileri incelendiğinde, HFVS yöntemi ile istasyonda başına bir vibratör ile alınacak kaydın, geleneksel yöntemle iki vibratör kullanılarak alınacak kayıta eşdeğer kalitede veri toplanabileceği görülmektedir. 6