SİSMİK PROSPEKSİYON DERS- 7 DOÇ.DR. HÜSEYİN TUR

SİSMİK PROSPEKSİYON DERS- 7 DOÇ.DR. HÜSEYİN TUR

KARA SİSMİĞİ ARAZİ ÇALIŞMALARI

ENERJİ KAYNAKLARI VE ALICILAR

Dinamit Sismik uygulamalarda kullanılan dinamit 30-40 cm boyunda 3-5 cm çapında plastik muhafazalar içinde dinamit çubukları şeklindedir ve özellikle çok yüksek patlama hızına (7000-8000 m/sec) sahiptir. Dinamit çubukları birbirlerine vidalanarak birleştirilebilir ve istenilen miktarda dinamitin aynı anda patlatılması sağlanır. Patlayınca yüksek miktardaki enerji ani olarak yeryüzüne yer hareketi olarak aktarılır. Dinamitin performansı ısı ile değişmediği için çölden kutuplara kadar her bölgede rahatlıkla kullanılabilir. Hem karada hem denizde kullanılabilen bir enerji kaynağıdır. Deniz sismiğinde kullanılan dinamit özel kutular içinde imal edilmektedir. Kara sismiğinde, ortaya çıkan enerjinin azamisini yere gönderebilmek amacıyla yeryüzünde açılan kuyularda (15-30 m) patlatılır. Yüzeyde patlatıldığı zaman çok az bir miktarı yere gönderilmiş olur. Çok büyük bir kısmı ise yüzey dalgalarının ve S dalgalarının yaratılmasına harcanır.

Çizgisel Dinamit (Geoflex) Geoflex yöntemi yerin birkaç inc altına gömülü bir patlayan kordon yerleştirilerek kullanılır. Çoğu kez bu gömülü kordon 100 m. uzunluğundadır ve uzunluğu boyunca aralıklarla yerleştirilmiş kapsüllerin patlatılması vasıtasıyla işlem gerçekleştirilir.

DENİZDE VERİ TOPLAMA Eş zamanlı olarak çalışan çok sayıda sistemin birlikte kullanılmasını gerektiren bir ölçüm tekniği esasına dayanır. Kullanılan tüm sistemler birbiriyle uyumludur ve iletişim halindedir. Kullanılan ekipmanlar ve toplandığı ortamdan kaynaklanarak kara sismiğinden farklılaşmaktadır. Her atış noktasının yanına bir alıcı koyulması ile sismik hatlar boyunca ölçü alınması tek kanallı deniz sismiği olarak bilinir. Böylelikle sıfır ofset sismik kesitler elde edilir. Birden fazla hidrofon ihtiva eden streamer ile ofsetli olarak veri toplanması ise çok kanallı deniz sismiği olarak bilinir. Kaynak ve alıcılar arasında daima mesafe vardır. Her alıcı kanalın atış noktasına uzaklığı ofset olarak bilinir. Veriler iki (2B) yada üç (3B) boyutlu sismik kesit elde edebilmek için değişik sistem ve düzenekler kullanarak kullanılır

DENİZ SİSMİĞİ

Tek kanallı sistemlerde; veri tek kanala sahip kısa bir alıcı kablo ve kayıtçı sistemi kullanılarak toplanır. Sismik kaynak ve alıcı kablo birbirine çok yakın tutulur. Yapılan patlatmanın ardından alıcı kablo tek bir sismik iz verisini kayıtçıya gönderir ve bu sismik izler her patlatmanın ardından yan yana çizilerek tek kanallı sismik yansıma kesiti (sıfır ofset kesit) oluşturulur. Tek kanallı sismik veri analog veya sayısal olarak toplanabilir. Analog sistemlerde kayıt sürekli ve gerçek zamanlı olarak kağıtlara çizilir.bu izlere sadece analog süzgeçler uygulanabilir. Sayısal ise toplanan veri disklere veya manyetik teyplere kaydedilebilir ve bunlara çeşitli sayısal veri işlem adımları uygulanabilir. Çok kanallı sistemlerde; birden çok kanallı alıcı kablo kullanılır ve veriler sayısal toplanır. Veri toplama sırasında tek kanallı sistemlerde olduğu gibi doğrudan doğruya tabanın altının akustik görüntüsünü elde etmek mümkün değildir. Çok kanallı sistemlerde veri toplama aşamasında atış grupları elde edilir. Ve taban altının görünümünün eldesi için toplanan bu veriyi uygun şekilde veri işlem basamakları uygulanır. Veri kalitesi tek kanallı sistemden çok daha iyidir.

Deniz Enerji Kaynakları İlk deniz çalışmalarında 1950 yılları öncesine kadar enerji kaynak olarak genellikle nitrokarbonitrat kullanılmıştır. Nitrokarbonitratın çalışmalarda kullanım yüzdesi 1960 ların ortalarında oldukça azalmış özel kontrollü nitrokarbonitrat kaynaklarından floxetir ve maxipulse kullanılmaya başlanmıştır. 1974 de tüm deniz çalışmalarının yüzde 20 si kadarında küçük nitrokarbonitrat parçacıkları kullanılmıştır. 1982 de ise deniz sismiği kaynağı olarak patlayıcıların kullanılmasına etkin bir şekilde son verilmiştir. Deniz sismiği enerji kaynağı olarak çok çeşitli aletler geliştirilmiştir. Bunların bazıları aşağıda verilmektedir. Deniz jeofiziği araştırmalarında kullanılan sistemler aynı zamanda subbottom profiller dip altı profilleyicisi olarak da adlandırılırlar. Yuzeye yakın veya yüzeyin altında cekilen bu sistemlerin farklı marka ve modelleri vardır (Uniboom, sparker, Chirp vb). Aşağıdaki paragraflarda bunlara kısaca değinilecektir.

Deniz Enerji Kaynakları - Chirp - Boomer - Sparker - Hava tabancası (Air gun) - Maxipulse - Aquapulse - Flexotir - Watergun - Buhar tabancası

Sismik Kayı ünitesi Deniz Sismiği Ekipmanları Sismik verinin kaydedildiği merkezdir. Alıcı kabloları doğrudan sismik kayıtçıya bağlıdır ve sürekli veri akışı mevcuttur. Alıcı kablolar birbirine eklenebilen 50, 75 veya 100 metrelik bölümler halinde üretilirler ve alıcı grup aralıkları

Kara sismiğinde kullanılan jeofonlara karşılık olarak denizde hidrofonlar kullanılmaktadır. Hidrofonlar streamer adı verilen alıcı kabloların içine yerleştirilerek suyun içine indirilir. Her bir kayıt kanalında 8 veya 16 hidrofon paralel bağlanıp tek bir çıkış alınarak yansıma sinyalleri güçlendirilir ve rastgele gürültüler sönümlendirilir.

Deniz Jeofiziğinde Kullanılan Enerji Kaynakları İlk deniz çalışmalarında 1950 yılları öncesine kadar kaynak olarak genellikle nitrokarbonitrat kullanılmıştır. Nitrokarbonitrat çalışmalarda kullanım yüzdesi 1960 ların ortalarında oldukça azalmış özel kontrollü nitrokarbonitrat kaynaklarından floxetir ve maxipulse kullanılmaya başlanmıştır. 1974 de tüm deniz çalışmalarının yüzde 20 si kadarında küçük nitrokarbonitrat parçacıkları kullanılmıştır. 1982 de ise deniz sismiği kaynağı olarak patlayıcıların kullanılmasına etkin bir şekilde son verilmiştir. Deniz enerji kaynağı olarak çok çeşitli aletler geliştirilmiştir. Bunların bazıları aşağıda verilmektedir.

Yaygın Deniz Enerji Kaynaklarının Bazıları Air Gun Boomer Chirp Sparker

BOOMER Ses kaynağı, katamaran adı verilen ve su yüzeyine yakın olarak çekilebilmesini sağlayan, küçük bir araç üzerine monte edilmiş olup; teknenin arka tarafından halatlar yardımı ile çekilmektedir. Enerji kaynağından gelen güç, bir kablo ile ses kaynağına iletilir. Ses kaynağı elektromekanik bir düzenek olup, yassı bir elektrik sargısı (bobin) ile bunun altında bulunan metal bir plaka ve plastik bir diyaframdan oluşmaktadır. Sargıdan gecen enerjinin boşalımı sonunda oluşan manyetik alan, bir darbe halinde metal levhayı iterek 0.2 ms lik geniş bantlı akustik bir basınç darbesi oluşturur. Bu özellikteki bir akustik dalga ise, tabandan itibaren 300m derinliğe kadar kayıt alınmasını sağlayabilir. 300 metre penetrasyon ve 10 cm çözünürlükte veri toplama kapasitesindeki yüksek ayırımlı sığ sismik cihazı ile dip altından sığ derinlikteki tabakalar çok yüksek ayrıntıda incelenebilmektedir

BOOMER

Sparker Sistemleri Su içerisine konumlandırılan iki metal plakaya gönderilen yükse voltajlı akımın su içerisinde oluşturduğu elektrik akımı akışı sonucu sismik sinyali üretir. Su içerisinde bulunan elektrotlar arasına akustik enerjinin ani bir şekilde verilmesiyle sparker, sismik sinyal oluşturur. Elektrotlardan oluşan düzenek, geminin arkasından çekilir ve gemide bulunan jeneratör ile elektrik enerjisinin yüklendiği kondansatöre bağlıdır. Deniz suyuna elektrik arkı yoluyla akustik enerji verilir. 4000-15000 voltluk yüksek voltajla enerji verebilecek kapasitörle doldurulur. Ark yaratacak elektrot diziler denizdedir. 2400 joule kadar güçte olan sparker tek kanallı orta sığ sismik etütlerde kullanılır.

SPARKER

Yüksek Voltaj Kablosu Navigasyon Sistemi Hidrofon Jeneratör Sismik Kayıtçı Yüksek Voltaj Kablosu Güç Ünitesi (Transducer) Boomer veya Sparker

Boomer ve Sparker sistemleri ses kaynağı için, güç (Yüksek Gerilim Voltajı) üreten CSP- D ünitesi, yüksek voltaj enerji kablosuna (50 m) ve bir jeneratöre ihtiyaç duyulur. 5.5 kva dan büyük tek fazlı bir jeneratörden elde edilen 220 Volt elektrik enerjisi CSP-D ünitesi ile 4000 Volt a dönüştürülerek maksimum 2400 Joule kadar istenilen miktarda enerjiye sahip sismik dalga üretebilir. Bunun dışında konum belirleme için navigasyon sistemi vardır. Bu amaçla çok hassas GPS cihazları kullanılmaktadır.

Navigasyon Sistemi Hidrofon Jeneratör Sismik Kayıtçı Güç Ünitesi Yüksek Voltaj Kablosu Boomer veya Sparker

Airgun (Hava Tabancası) Patlayıcı olmayan bütün sismik kaynakların en yaygın olarak kullanılanı hava tabancasıdır. İki yüksek basınçlı silindirden oluşan bu sistem, her iki ucunda kafası bulunan hareketli bir piston ile bu silindirleri birbirine bağlar. Yüksek basınçlı hava kompresörden bir hortum aracılığı ile üst oda içerisine bırakılır. Piston içerisinde bulunan kanaldan basınçlı hava alt odaya geçer. Hava tabancasının ateşlenmesiyle selonoid kapakçık, açılıp kapanarak tetikleme sistemini çalıştırır. Basınçlı havanın ani bir şekilde alt odaya geçmesiyle piston yukarı doğru hareket eder. Pistonun bu hareketiyle iki oda arasında oluşan boşluklardan basınçlı hava dışarı çıkar. Suya geçen bu basınçlı hava enerjinin kaynağıdır. Akustik sinyal çok keskin bir yerleşime sahip olup çoğu akustik enerji başlangıçtaki sinyalin birkaç milisaniyesi içerisinde yer alır. Diğer bir deyişle başlangıçtaki sinyalin enerjisi yüksek frekanslı sinyalleri içerir. Yüksek basınçlı havanın çoğu alt odadan aniden suyun İçerisine doğru dışarı yayılır ve dinamit patlamasına benzer bir hava kabarcığı yaratır. Yaratılan hava kütlesine salınım periyoduna bağlı olarak belirli bir aralıkta tekrarlanan sinyallerin yardımı ile patlamanın şiddeti artar. Havanın en geniş hacmi en uzun periyodu oluşturur.

Başlangıçta genlik her defasında oluşan ardışık salınımların genişliğinden sönümleme nedeniyle daha büyüktür. Çoğu zaman sismik kayıt birim sinyali gösterir ve bu diğer giriş sinyallerine göre daha güçlü olur. Bu anomalinin yayılımı giriş ve ardışık sinyallerinin frekans içeriklerinin açıklanması ile yapılır. Çünkü başlangıç sinyali sıkışmış havanın mekanik olarak serbest bırakılması ile oluşturulur. Sönümlenen hava kabarcıkları, sinyal tarafından yaratılan sönümlemelerle yavaş yavaş azalır. Böylece hava kabarcıklarının enerjisi sismik bandın düşük frekansları içerisine yerleşir. Bu durumda çoğu zaman sismik kayıt cihazları, daha derinden gelen yansımaları kaydedebilmek için sınırlanmış enerji bandına yerleştirilir. Bunlar başlangıç enerji sinyalini kesebilir ve diğer bütün hava kabarcığı enerjisini geçirir. Bu etki başlangıçta patlayan kaynaklar tarafından üretildiğinde daha büyüktür. Hava Tabancası Sistemleri 1) LL gun 2) Sleeve gun 3) G gun 4) Water gun 5) GI gun

Flexotir Patlayıcı türden sismik enerji kaynağıdır. Flexotir sistemi, plastik bir kafes içerisinde küçük parçacıklar halinde yaklaşık 0.056 kg ağırlığında dinamit yerleştirilmesi oluşturulmuştur. Gemini arkasından çekilen flexotir 12 m derinlikte ateşleyici olarak elektrik kullanılarak patlatılır. Patlama sonucu oluşan enerji kabuğa doğru yayılarak, kabukta 0.6096 m çapına sahip bir alan oluşturarak, bu alan içerisinde sık aralıklarla delikler açar. Geminin arkasında bulunan esnek bir hortum aracılığı ile kabukta oluşan bu bölgeye basınçlı su verilir. Su akımı kabukta gidip gelerek kabarcıklar halinde salınım yapar, kabarcığın istenilmeyen etkilerini taşır. Ancak bu etkilerin giderilmesi mümkün olmamıştır. Flexotir sistemi sığ derinliklerde kullanılmaz. Sistemin zarar görmemesi için patlamanın yeteri kadar uzaktan yapılması gerekmektedir.

Maxipulse Dinamit içeren diğer bir kaynak olan maxipulse, verimi yüksek kabarcık etkilerini elimine eden bir patlayıcı olarak dizayn edilmiştir. Geminin arkasından çekilen bu alet kutu içerisine yerleştirilen patlayıcının patlamasıyla üretilen enerji suya enjekte edilir. Patlamanın şiddetine göre kabarcık ortalama 100 m/sn periyotla şekillenir, yayılır ve çöker. Hidrofon grubundan oluşan enjektör aleti sinyal oluşan bir kaynak olup kabarcık salınımlarını içerir.

Aquapulse: Su altı kazanında propan oksijen karışımının patlamasıyla basınç sinyali meydana getirir. Bu kazan esnek bir malzemeyle kaplanmıştır. Bu özelliği nedeniyle sistemin hareketi esnasında bir balon gibi şişebilmektedir. Ateşleme elektrik arkla yapılır. Kazan içerisindeki gaz karışımının patlamasıyla şişen kazan basınç sinyalini su içerisine bırakır.

Watergun: Sıkıştırılmış hava ateşleme ile birlikte pistonu aşağıya deliklerden su dışarı fırlar. Piston geri itilirken deliklerden basılmayla su dolar. Su tabancaları daha keskin, temiz hava tabancası icermeyen sinyallere ihtiyac duyulduğu ve daha fazla kaynak gucunun onemli olmadığı zamanlarda kullanılır. Su altında icerisi su dolu bir oda bulunur. Basınçlı havanın yardımıyla, sistem icerisinde bulunan piston hızlı bir şekilde aşağı itilerek oda icerisinde bulunan suyun dışarı cıkması sağlanır. Su tabancasından bırakılan su yüksek bir hızla salınıma gecer ve etrafında bir akıntı oluşturur. Piston geri giderken basma olayı nedeni ile oda tekrar su ile dolar. Boylece akustik sinyal meydana gelir.

Vaporhoc Buhar Kaynağı

Farklı Enerji Kaynağı kullanarak Elde Edilen Sismik Kesit Örnekleri Kullanılan frekans azaldıkça penetrasyon derinliği artacaktır Chirp Verisi

Boomer Verisi

Sparker Verisi

Air Gun Verisi