SSMK PROSPEKSYON DERS 10 PROF DR HSEYN TUR

SİSMİK PROSPEKSİYON DERS- 10 PROF. DR. HÜSEYİN TUR

SİSMİK ENERJİ KAYNAKLARI Sismik dalgalar yüzeyde veya herhangi bir derinlikte kullanılabilen ve sismik kaynak olarak isimlendirilen patlayıcılar, ağırlık düşürme, darbe ve titreştiriciler sayesinde yerde ani bir gerilme değişimi meydana getirilmesiyle oluşturulur. Yerkabuğunda tektonik kuvvetler kayaçların elastik sınırlarını geçinceye kadar sıkıştırma ve makaslama enerjileri oluştururlar. Bu enerjiler bir fay etrafındaki ısıyı veya değişik türdeki elastik dalgalar halinde yayılan enerjiyi de belirtirler. Şekil 8. 1 patlayıcı bir kaynak etrafında oluşan deformasyon ve buna bağlı olarak elastik dalga yayılımını göstermektedir.

Şekil 8. 1. Bir patlayıcı kaynak, anelastik deformasyon ve elastik dalga yayılımı ilişkisi.

Sismik araştırmalar karada ve denizlerde yapıldığı için kara ve deniz sismik çalışmalar için akustik/elastik dalga oluşturan enerji kaynakları farklılık gösterirler. Kara çalışmalarında patlayıcı (dinamit) ve patlayıcı olmayan yüzey kaynakları (ağırlık düşürme, dinoseis ve vibroseis), deniz çalışmalarında ise, patlayıcı (dinamit, flexotir, maxipulse, airgun ve watergun) ve patlayıcı olmayan (sparker, aquapulse, boomer, vaparhoc) enerji kaynakları kullanılmaktadır. Sismik araştırmaların bir bölümü karada ve bir bölümü denizde yapıldığından elastik sismik dalga oluşturan enerji kaynakları kara ve deniz enerji kaynakları olarak farklılaşır.

Patlayıcı maddeler sismik araştırmalarda sismik dalgaları oluşturmak için havada patladığı gibi, çalışmaların çoğu yeraltına gömülen patlayıcı maddelerle yapılmaktadır. Şekil 8. 2 kaynağın yüzeyde ve yeraltında uygulanması durumunda sinyal genliğinin yükseklikle olan değişimi gösterilmiştir. Görüldüğü üzere sinyal genliği yer içinde kullanılan kaynaklar için daha yüksektir. Sismik kaynaklar doğrudan yere veya açılan bir kuyudan sismik dalgaları oluşturmak için kullanılan kaynaklardır (dinamit, ağırlık düşürme, v. b. gibi). Akustik kaynaklar suda veya havada ses dalgası üretmek için kullanılan kaynaklardır (hava tabancası, su tabancası, v. b. gibi). Tablo 8. 1’de sismik ve akustik kaynakların spektrum aralıkları verilmiştir.

Şekil 8. 2. Sismik sinyalin genliğinin yüzeyden yeryüzeyinden yukarı ve yer içine fonksiyonu olarak değişimi.

Tablo 8. 1. Sismik ve akustik kaynak spektrumları (Kearey ve Brooks, 1984, P. 33).

Sismik kaynağın oluşturduğu enerji, kullanılan kaynak gücü (patlayıcılar için patlayıcı miktarı, patlayıcı olmayanlar için basınç miktarı) ve frekansı ile ilişkilidir. Bu ilişki Şekil 8. 3’ de açıklanmıştır. Patlayıcı miktarı arttıkça sinyalin genliği artmaktadır, buna karşılık anelastik deformasyonun fazla olması ve enerjisinin çoğunun kaynak civarında soğurulması nedeniyle frekans bant genişliği azalmaktadır. Frekans bant genişliğinin azalması sismik yansıma ayrımlılığı için bir problemdir. Bu nedenle patlayıcı miktarının çok iyi test edilmesi gerekmektedir.

Şekil 8. 3. Patlayıcı miktarı, sinyal genliği ve frekans bant genişliği ilişkisi.

Özellikle sismik yansıma çalışmalarında patlayıcı kaynak kullanılması durumunda, test atışları kaliteli kayıt alınabilecek parametrelerin belirlenmesi için çok önemlidir. Kullanılacak kaynak miktarı ve kaynak derinliği test atışları ile önceden belirlenir. Şekil 8. 4 ve Şekil 8. 5 test atışlarından örnekleri göstermektedir.

Şekil 8. 4. Sabit derinlikte farklı miktarlarda dinamit patlatılarak elde edilen sismik atış kayıtları.

Şekil 8. 5. Sabit 100 gr dinamit miktarına karşılık patlatma kuyusunun derinliğinin değişimine bağlı olarak elde edilen sismik atış kayıtları. Derinlik arttıkça yüzey dalgalarının şiddeti azalıyor, frekans içeriği artar ve dolayısıyla ayrımlılık

Sismik dalgaları oluşturmada en yaygın yöntem bir atış kuyusunda dinamit patlatmaktır. Bununla birlikte alternatif sismik kaynaklar olarak bilinen başka yöntemlerde (hava tabancası, çok fişekli tüfek (buffalogun) gibi) vardır. Verilen bir ölçümde geçerli olan arazi şartlarına bağlı olarak, bu yöntemlerinden biri diğerlerinden daha uygun olabilir. Bununla birlikte sismik enerji kaynağının seçiminde, yüksek enerji, geniş frekans bandı, kısa süreli sinyal (ayrımlılık için), tanımlanabilir dalga formu, çok az mekanik gürültü üreten, tekrarlanabilirlik arazideki kullanım kolaylığı ve maliyeti etkili olan en önemli unsurlardır.

Dinamit miktarı arttıkça yüzey dalgaları artmaktadır. Yerin yüksek frekansları soğurma etkisinden dolayı fazla miktarda patlayıcı kullanmak verinin yüksek frekans bileşenlerinin kaybolmasına neden olabilir. Buda ayrımlılık açısından istenilmeyen bir durumdur. Patlayıcı miktarı testi aynı atış noktasında ve sabit derinlikte farklı miktarlarda dinamit patlatılarak Sinyal/Gürültü (S/G) oranı en iyi olan hedef seviyelerdeki yansımalar için kabul edilen en geniş frekans bandını veren patlayıcı miktarı belirlenerek yapılır. Karalarda kullanılan sismik kaynaklar Şekil 8. 6’da gösterildiği üzere üç grupta toplanabilir. Vurmalı ve patlayıcı tipi kaynaklar iğnecik şeklinde ve minimum fazlı (gecikmeli) dalgacıklar üretirken, titreştirici tipi olanlar sinüzoidal şeklinde belirli bir frekans aralığında sıfır fazlı dalgacıklar üretirler.

Şekil 8. 6. Karalardaki sismik kaynakların sınıflaması.

Sonuç olarak, karalarda ve denizlerde kullanılmak üzere geliştirilen kaynaklar, En az zaman ve işgücü gerektirecek, Çevreye en az zarar verecek, Yüksek enerji ve frekanslı dalgalar üretecek, Maliyetin ekonomik olması gibi, şartlar dikkate alınarak geliştirilir. Bunun yanında karalarda kullanılmak üzere geliştirilen aletler yere bir darbe (kuvvet) uygulayarak gerilme oluşturma, denizlerde kullanılmak üzere geliştirilenler bir basınç sayesinde gerilmeler oluşturma esasına dayanır. Bu yüzden denizlerde (veya büyük göllerde) oluşan sismik dalgalara “basınç dalgaları” da denir.

A) Kara Sismik Kaynakları Sismik çalışmalara başlamadan önce kullanılacak olan kaynağın gücünün belirlenmesi için testler yapılır. Dinamit ile yapılan çalışmalarda kaynak gücü kilogram (kg) ve vibrosismik çalışmalarda ise kaynak gücü PSI (inç başına basınç) olarak belirlenir. Çevre gürültüsü belirlenir. Patlatma yapılır. Sinyal/Gürültü oranına bakılır. S/G=1/1 düşük kalite, yüksek katlama, S/G=10/1 yüksek kalite, düşük katlama anlamına gelmektedir. Bu testler gürültülü ortamlarda kayıt yapılırken mutlaka yapılmalıdır.

A 1. Dinamit Hem karada hem de denizde kullanılan en yaygın bir patlayıcı sismik kaynaktır. Karalarda özellikle topoğrafyanın zor olduğu yerlerde halen daha güncel olarak kullanılmaktadır. Buna karşılık denizlerde ilk zamanlarda çok kullanılırken, canlılara zarar verdiğinden dolayı son yıllarda kullanılmamaktadır. Yüksek ayrımlılık için en iyi kaynak tipidir. Bununla birlikte pahalıdır. Kullanım özellikleri; Minimum fazlı dalgacık üretirler. Enerjinin çoğu patlatma anında boşalır, Genellikle 8 -10 cm çaplı, 6 -30 m derinliklerdeki kuyularda patlatılırlar,

Düşük hızlı tabakalar altında yerleştirilerek patlatılırlar. Çünkü düşük hızlı tabaka enerjiyi soğurabilir, Bir arazi uygulaması olarak, patlayıcı, çevre ortamla etkileşimi attırmak için su veya çamur ile muhafaza edilir, Patlayıcı ne kadar derinde olursa yüzey dalgalarından o kadar sakınılmış olur, Çamur veya su ile patlatma kuyusunun üstünün örtülmesi, enerjinin büyük bir kısmının aşağıya gitmesini sağlayacaktır. Böylece sinyal kalitesi artar, Uygulamalarda dinamitler 30 -40 cm boyunda 3 -5 cm çapında plastik muhafazalar içinde 1 kg’lık çubuklar şeklindedirler. 70008000 m/s’lik patlatma hızına sahiptirler, Dinamitin performansı ısı ile değişmediği için çölden kutuplara kadar her yerde kullanılabilir, Denizlerde dinamit kullanılacak ise özel kutular içinde patlatılır.

Şekil 8. 7. Karalarda patlatma işlemi.

A 2. Sledge-Hammer (Balyoz) Mekanik bir sismik kaynaktır. Çoğunlukla sığ sismik çalışmalarda kullanılır. Metal bir plakaya bir balyoz ile sert bir şekilde vurulur. Balyozun ağırlığı üretilecek enerjiye göre artabilir. Uygulamada, 5, 8, 10 kg ağırlığındaki balyozlar sıkça kullanılmaktadır. P-dalgası üretmek için plakaya düşey, S-dalgası üretmek için plakaya yatay olarak vurulur. Şekil 8. 8’ de bu kaynağın uygulama türüne göre üretilen dalga türleri gösterilmektedir. Balyozun tekrarlı olarak vurulması ve mümkün sıçramalar problem oluşturulabilir, 200 m’ye kadar yansıma ve kırılma açılımları için kullanılır.

Şekil 8. 8. Sledge-Hammer kaynağın uygulama ve üretilen dalga türleri.

A 3. Kara Tabancası Sığ sismik çalışmalar için kullanılır

A 4. Ağırlık Düşürme En eski sismik kaynaklardan biridir. 1925 yılından beri kullanılmaktadır. Ticari olarak 1953 yılında Mc. Column tarafından endüstriye Thumper veya Geograph olarak sunulmuştur. Güçlü bir kamyonun arkasına monte edilmiş bir vinç vasıtasıyla yaklaşık 2, 3 m’den 1. 5 -3 tonluk bir kütlenin aniden zemine bırakılması esasına dayanır. Ağırlığın yere çarpma anı düşen blok üzerindeki bir sensör ile tespit edilir. İki veya daha fazla Thumper kullanılarak bir atış düzeni gerçekleştirmek zordur hatta imkansızdır. Ancak sahada tek bir Thumper ile her atış noktasında birden fazla tekrarlı kayıt alınabilir ve bu kayıtlar toplanarak (düşey yığma) tek bir kayıt haline getirilir. Dinamit kadar değilse de yüksek frekanslı dalgacık oluşturulur. Patlayıcı olmaması, ucuz olması ve kullanımı kolay ve hızlı gerçekleştirilebilmesi tercih nedenidir. Son yılarda elektro-mekanik sistemler sayesinde tepkili (darbeli) ağırlık düşürme kaynakları özellikle sığ mühendislik çalışmalarında sıkça kullanılmaktadır. Şekil 8. 9 ağırlık düşürme kaynaklarını göstermektedir.

Şekil 8. 9. (a) Standart ağırlık düşürme, (b) darbeli ağırlık düşürme tipindeki sismik kaynaklara örnekler. a) b)

A 5. Dinoseis Kaynağı Dinoseis yöntemi (Godfrey ve diğ. , 1968) Sinclair petrol ve gaz şirketi tarafından geliştirilmiştir. Bu yöntemde propan ve oksijen karışımı, bir yanı esnek kapalı bir silindir içinde patlatılarak yere bir basınç uygulanır. Bu patlama silindiri bir kamyonun altına monte edilmiş olup, kullanılmaya hazır olunca yere indirilir ve dokundurulur. Gaz patlatıldığı zaman silindirin altında hareket eden levhayı hızla aşağıya iter ve böylece basınç pulsunu yeraltına göndermiş olur. Her defasında sabit bir enerji oluşturulur. Hareket kaabiliyeti olduğundan kaynak dizilimi rahatlıkla uygulanabilir. Dinoseis yöntemi gerçekte sıfır kütle söz konusu olduğundan yere düşürülen silindirin altındaki levhanın yerin geri tepmesi ile ilgili problemleri dikkate almayı gerektirmez ve yankılanan frekans oldukça yüksek olur. Böylece ağırlık düşürme işleminde oluşan yaygın düşük frekanslar Dinoseis pulsunda oluşmaz. Bu nedenden dolayı yüksek frekans yansımalarının ortaya çıkarılması ve yüzey dalgalarının bir dereceye kadar azaltılması bu yöntemle mümkün olabilmektedir.

A 6. Sosie , Mini Sosie

A 7. Vibrosismik Titreşimli bir kaynaktır (vibratör). 1950’li yıllarda Continental Oil Coorperation tarafından geliştirilmiştir. Frekansı zamanla değişen bir sweep (tarama) sinyalini uzun süreyle yer içine aktarır. Kullanılan sweep sinyalinin frekans karakteri ve süresi çalışmanın amacına göre belirlenir. Sweep sinyalinin frekans bant aralığı 5150 Hz’ e kadar değişebilir. Doğrusal ve doğrusal olmayan türleri mevcuttur. Kaydedilen sismik iz yeraltından yansıyan tarama sinyallerinin üste toplamı olduğu için bu sismik izleri doğrudan yorumlamak çok zordur. Kaydedilen izin kaynaktan çıkan pilot sweep sinyali ile çapraz ilişkiye tabi tutularak sismik izdeki yansıma dalgacıkları belirli bir dalgacık şekline (sıfır fazlı Klauder dalgacığı) getirilir. Şekil 8. 10 bir vibrosismik kayıt ve işlem mekanizmasını özetlemektedir. Sinyalin süresi 7 sn’den 40 sn’ ye kadar artan (up-sweep) veya azalan (down-sweep) frekanslarda artırılabilir.

Sweep sinyalin doğrusal ve doğrusal olmayan analitik ifadeleri denklem (8. 1)’deki gibi verilir (Buttkus, 2000). Burada, sırasıyla, fb, fe ve T sinyalin başlangıç, bitiş ve süresini göstermektedir. N değeri başlangıç ve bitiş frekansları arasındaki eğimi kontrol eder ve DBO (decibel/oktav) değeri ile ilişkilidir. Pratikte N=0. 5, 0. 6, 0. 7 gibi değerler alınabilir.

Şekil 8. 10. Bir vibrosismik kaydının analizi. Sweep sinyalinin özilişkisi sıfır fazlı bir dalgacıktır.

Şekil 8. 11 bir doğrusal ve doğrusal olmayan up-sweep (artan frekans) modelinin zaman ve frekans ortamı görünümlerini göstermektedir. Sweep frekans bant aralığı 10 -80 Hz’ dir, örnekleme zamanı 4 ms ve kenarlarından %20 kosinüs penceresi ile tıraşlanmıştır. Doğrusal sweepte bant aralığındaki genlik sabit iken doğrusal olmayan da genlik değeri frekans ile artar. Doğrusal olmayan sweepler genelde vibratör enerjisinin çoğunun hemen veya daha sonra boşaltılması ile ilgili tercih edilir.

Şekil 8. 11. (a) doğrusal, (b) doğrusal olmayan sweep sinyali. Burada TN tipi sweep, N=0. 7 değeri ile kullanılmıştır. (c) ve (d) genlik spektrumlarını göstermektedirler.

Vibratör sistemi elektrik akımı olarak üretilen tarama sweep sinyalini hidrolik sistemle mekanik titreşime dönüştürür ve mekanik titreşimle yaklaşık 2 tonluk bir kütle yardımıyla yer titreştirilir. Bütün sistem güçlü bir kamyona monte edilmelidir. Birden fazla vibro aynı anda yeri titreştirebilir. Kamyonun altındaki 1 m 2’ lik bir plate yere indirilerek belirlenmiş sürece titreştirilir. Bu mekanizma Şekil 8. 12’de gösterilmiştir. Şekil 8. 12. (a) Bir vibro kamyonunun yere basınç uygulama anı, (b) mekanizmanın şematik gösterimi.

Vibrosismik uygulamada frekansın kontrol edilebilir olmasından dolayı, dinamit kullanımına göre kolay ve hızlı olması, çevreye en az zarar vermesi, yerleşim yerlerinde kullanılabilmesi gibi nedenlerden dolayı güncel sismik çalışmalarda yaygın olarak kullanılır. Vibratörler uygulamada yüzey dalgasının dalga boyuna eşit bir aralıkta dizilirler. Çünkü böylece ground roll (Rayleigh dalgasının bileşeni olan gürültü tipi) bozucu girişim sayesinde engellenmeye çalışılır. Aşağıdaki Tablo 8. 2’ de dinamit ve vibro kaynaklarının karşılaştırılması yapılmıştır.

Tablo 5. 2. Vibrosismik ve dinamit kaynakları arasındaki karşılaştırmalar. Kaynak Avantajlar Yetersizlikler Türü Yüzey gürültülerinden Vibrosismi Dinamitten daha az bozucu Yerleşim yerlerinde (çoğunlukla yüzey dalgası) fazla k kullanılabilir etkilenir Sinyal/Gürültü kontrolü yapılabilir İyi bir yüzey kaynağıdır Petrol araştırmaları için uygundur Dinamit Örtülü kaynaktır: vibrosismikten daha az yüzey dalgası oluşturur İğnecik yapısına yakın bir sinyal üretir Çok yüksek frekanslı sinyaller üretilebilir (>350 Hz) Korelasyon çok iyi olmayabilir: Korelasyon gürültüsü oluşabilir 14 tona kadar izin verilen alanlarda uygulanabilir Bir vibratör yeterli enerjiyi üretemeyebilir, dolayısıyla fazla kullanılması gerekmektedir Frekans bandı ve ayrımlılık sınırlıdır Çevreye zara vericidir: yerleşim yerlerinde kullanılmaz Atış kuyuları yapmak için yoğun iş gücü ve maliyeti gerekmektedir.

B. 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 kaynağı çeşitleri aşağıda sıralanmışyır. Chirp Boomer Sparker Hava tabancası (Air gun) Maxipulse Aquapulse Flexotir - Watergun - Buhar tabancası

Yaygın Deniz Enerji Kaynaklarının Bazıları Air Gun Boomer Chirp Sparker

B 1. 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 geçen 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 300 m 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

B 2. 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

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 k. VA ‘dan büyük tek fazlı bir jeneratörden elde edilen 220 Volt elektrik enerjisi CSP-D ünitesi ile 4000 Volt’a dönüştürülerek maksimum 2400 Joule kadar istenilen miktarda enerjiye sahip sismik dalga üretebilir. Bunun dışında konum belirleme için navigasyon sistemi vardır. Bu amaçla çok hassas GPS cihazları kullanılmaktadır.

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

B 3. Airgun (Hava Tabancası) Patlayıcı olmayan bütün sismik kaynakların en yaygın olarak kullanı 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.

Şekil 8. 13. Bir hava tabancasının iç yapısının görünümü (Drijkoningen, 2003, S. 9).

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 azalır. Böylece hava kabarcıklarının enerjisi sismik bandın düşük frekansları içerisine yerleşir. Bu durumda çoğu zaman sismik kayıt cihazları, daha derinden gelen yansımaları kaydedebilmek için sınırlanmış enerji bandına yerleştirilir. Bunlar başlangıç enerji sinyalini kesebilir ve diğer bütün hava kabarcığı enerjisini geçirir. Bu etki başlangıçta patlayan kaynaklar tarafından üretildiğinde daha büyüktür. Hava Tabancası Sistemleri 1) LL gun 2) Sleeve gun 4) Water gun 5) GI gun 3) G gun

B 4. 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. G eminin 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.

B 5. 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.

B 6. 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.

B 7. 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.

B 8. Vaporhoc Buhar Kaynağı

KARA VE DENİZ ALICILARI Sismik alcıların ana görevi sismik enerjiyi elektrik enerjisine ve sonrasında sinyale dönüştürmektir. Çünkü elektrik enerjisinin kaydedilmesi ve dönüştürülmesi daha kolaydır. Sismik alıcılar kayıt sistemleri ile kaynaklar arasındaki bağlantıyı kuran ana elemanlardır. Karalarda kullanılanlara “Jeofon (geophone, reveiver)”, denizlerde kullanılanlara hidrofon “hydrophone” adı verilir.

Jeofon Kara sismiğinde kullanılır ve bir dalga hareketinin yerde oluşturduğu tanecik hareketinin hızını ölçerler. Yada dalga hareketinin geçişindeki titreşim hızını ölçerler. Elektrodinamik ilkelere göre çalışan jeofonun içinde hareketli bir mıknatıs ve mıknatısı çevreleyen bir bobin (sarmal) bulunur. Bobin ve jeofon kutusu bir metal çubukla yere çakılır ve yerin titreşimi ile birlikte harekete zorlanır. Bobin ve mıknatıs bağımsız hareket ederler. Bobin içinde hareket eden mıknatıs bir elektromanyetik alan oluşturur. Bu bir voltaja ve dolayısıyla elektrik akımına neden olur. Elektrik akımı ana kablo yardımıyla kayıt aletine iletilir. Bobin yalnızca bir yönde (düşey) hareket ettiği için alıcı yalnızca sismik hareketin bobin ekseni boyunca olan bileşenine duyarlıdır. Üç dik bileşene duyarlı jeofonlar amaca göre kullanılır. Özellikle deprem sinyallerinin kayıt aletleri olan sismometreler üç bileşenli kayıt etme yeteneğine sahiptirler. Genel olarak sismik arama çalışmalarında iki tip jeofon kullanılır. Bunlar P-dalga hareketine duyarlı olan düşey bileşen jeofonları (P jeofonu olarak bilinir) ve S-dalga hareketine (özellikle SH dalgalarına) duyarlı yatay bileşen jeofonları (S jeofonu olarak bilinir) olarak iki gruptur.

Jeofonda algılanan titreşimin genliği bobinde oluşan elektrik akımının genliğine bağlıdır. Doğal olarak mıknatısın veya bobinin göreceli hareketi ne kadar hızlı olursa (ki bu yerin titreşim hızına bağlıdır) genlik o kadar büyük olacaktır. Çünkü voltaj (potansiyel fark) fazladır. Güncel olarak arazi çalışmalarında kullanılan jeofonların geneli sabit sarım hareketli yaya asılmış mıknatıs düzeneğindedir. Şekil 8. 113 bir P jeofonunu ve onun iç yapısını göstermektedir. Bununla birlikte bir jeofonun çıkış tepki genliği ve fazının farklı sönüm değerlerinde frekansa göre değişimi Şekil 8. 14’ de verilmiştir.

Şekil 8. 13. P jeofonu (solda) ve onun iç yapısı (sağda). Farklı zemin türleri için jeofonların tipleri de değişebilir.

Şekil 8. 14. Farklı sönüm faktörleri, h, için jeofon tepkisinin örneği (7. 5 Hz doğal frekanslı) (Doyle, 1995). Sönüm faktörü h=1 sistemin titreşimini durduracak minimum miktardır. Çoğu alıcılar tipik olarak h=0. 6 -0. 66 civarında azda olsa az sönümlüdür. Jeofonların doğal frekansları, * Petrol araştırmaları için: 10 Hz-14 Hz, * Yüksek ayrımlı çalışmalarda 30 Hz-50 Hz, * Çok sığ çalışmalarda 100 Hz ve daha fazla * Yüzey dalgası analizlerinde 4. 5 Hz şeklinde değişmektedir.

Hidrofon Deniz sismiğinde kullanılırlar ve basınç dalgalarını ölçerler. Hidrofonlar bir hortum içine sıralanırlar ve geminin arkasında çekilen uzun bir düzenek oluştururlar. Buna streamer kablosu denir (Şekil 8. 15) Yaygın olarak kullanılan hidrofon türü piezoelektrik alıcılardır. Bu tür alıcılarda kuvars veya yine piezoelektrik özelliğe sahip seramik maddeler kullanılır. Deniz ortamında sismik enerjinin neden olduğu basınç dalgası alıcıların piezoelektrik maddesini etkiler ve bir voltaj farkı oluştururlar. Dolayısıyla bir elektrik akımına neden olurlar. Sismik dalgalar su içinde yayılırken suda basınç değişimleri oluşur. Hidrofonlar kapalı delikli bir kutuya yapıştırılmış iki seri bağlı piezoelektrik seramik diskinden ibarettir. Basınç seramikleri sıkıştıracak ve dolayısıyla çıkış üretecektir.

Şekil 8. 15. (a) deniz sismiğinde kaynak, alıcı ve streamer kablosunun şematik görünümleri ve (b) bir hidrofonun basitleştirilmiş içyapısı.