Модификация амплитуд сейсмических трасс

Контрольные вопросы и задачи к главе 5

1. Что в сейсморазведке принято называть системой наблюдения?
2. Какие типы систем наблюдения используются при проведении сейсморазведочных работ 2 – Д?
3. Перечислите основные количественные характеристики системы наблюдения.
4. Поясните существующие способы изображения систем наблюдения.
5. В чем заключается сущность метода общей глубинной точки?
6. Изобразите на обобщенной плоскости 6 – и кратную систему наблюдения для следующих параметров: вынос =0, Δl = Δx.
7. Определите кратность системы наблюдения ОГТ – 2Д если: число каналов равно – 24, а Δl = 2Δx.
8. В чем принципиальное различие 2Д и 3Д систем наблюдения в сейсморазведке?
9. Какие базовые элементы составляют основу пространственных систем наблюдения?
10. Что такое шаблон (template) в системе наблюдения МОГТ – 3Д?
11. Что такое единичная клетка (unit sell) в системе наблюдения МОГТ – 3Д?
12. Что такое бин, какие размеры бинов обычно используются при в МОГТ – 3Д при производстве работ на нефть и газ?
13. Какие задачи решаются сейсморазведкой на региональном этапе работ?

14. Какие задачи решаются сейсморазведкой на этапе поисков углеводородов?

1. Когда при детальных исследованиях становится экономически целесообразнее проводить сейсморазведочные работы по технологии 3D?

16. Какие типы наземных съемок 3D Вы знаете? Каковы их достоинства и недостатки?

1. Какие государства обеспечивают себя нефтепродуктами за счет добычи нефти на море?
2. Какими основными техническими характеристиками должно обладать НИС для проведения морских сейсморазведочных работ по технологии 3D?

6. ОБРАБОТКА СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ ДАННЫХ

(8 часов, лекции № 14 - 17)

6.1. Введение

Сейсмическая разведка в настоящее время является одним из основных методов проведения геолого-геофизических исследований в геологоразведочном процессе вообще и, в особенности, при поисках, разведке и разработке месторождений нефти и газа. Широкое применение весьма сложных по исполнению работ сейсмическим методом обусловлено тем, что с их помощью достаточно эффективно удается решать весьма широкий круг задач, возникающих на всех этапах геологоразведочного процесса. При этом перед сейсмической разведкой всегда ставится большое число самых разнообразных задач, связанных с практической потребностью в изучении геологического строения объектов исследований. Все существующее многообразие ставящихся перед сейсморазведкой задач условно можно свести к двум группам. К первой группе можно отнести совокупность задач, связанных с изучением формы и местоположения в пространстве различных геологических и физических образований в изучаемой части геологической среды. Эту группу задач сейчас принято называть структурными задачами сейсморазведки, или задачами по получению волновых сейсмических изображений геологической среды. Ко второй группе принято относить задачи, связанные с изучением характера распределения различных физических и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС ) в некоторой области среды (резервуара), где предполагается наличие залежей углеводородов. Для сейсмических исследований такой направленности в отечественной литературе отсутствует краткое название. В зарубежной литературе такие сейсмические исследования, проводимые, как правило, совместно с геофизическими исследованиями в скважинах (ГИС), принято называть "reservoir geophysics" Постепенно этот термин - "геофизика резервуаров" - начинает все более широко использоваться и в современной отечественной научной литературе по геофизике.

Технологию получения по данным сейсмической разведки информации по обеим группам задач, следуя традициям англоязычной литературы, принято называть "инверсией", что соответствует в русском языке терминам обращение или преобразование. При этом извлечение информации для решения задач первого типа принято называть задачами геометрической инверсии сейсмических данных. Во втором случае говорят об инверсии сейсмических данных в физические и фильтрационно-емкостные свойства горных пород в заданной области геологической среды. При этом всегда следует помнить, что разделение выполняемых преобразований исходных сейсмических данных на два вида инверсий в значительной мере является весьма условным, поскольку эти два процесса всегда достаточно тесно связаны между собой. Например, решение задачи определения вещественных характеристик какой либо части среды практически невозможно без предварительного определения пространственного местоположения данного элемента разреза. Поэтому надо помнить, что когда говорят о необходимости решения задач какой-либо из этих двух типов инверсий, это просто означает, что главные усилия при обработке в данный момент должны быть направлены именно на решение задач, входящих в круг задач инверсии заданного типа.

Преобразование полученной полевой сейсморазведочной информации о волновом поле в геолого-геофизическую информацию о среде принято называть решением обратной задачи сейсморазведки. Наблюденное сейсмическое волновое поле, без сомнения, несет в себе информацию о многих особенностях (параметрах) среды, характеризующих ее геолого-геофизическое строение. Для извлечения этой информации в максимально возможном объеме и необходимо совершать преобразования полученных полевых сейсмических записей.

Первым этапом извлечения нужной нам информации является процесс обработки сейсмической информации. В процессе обработки сейсмической информации, полученные полевые данные подвергается целому ряду преобразований, основная цель которых направлена на повышение надежности выделения тех полезных сейсмических волн, которые несут информацию о строении интересующих нас особенностей геологической среды. При этом одновременно всегда стараются максимально сильно ослабить влияние волн-помех различного типа. С точки зрения теории информации это означает, что в процессе обработки добиваются существенного повышения соотношения "сигнал/помеха". Этот процесс в значительной мере может быть формализован и выполнен, как правило, в поточном режиме обработки с помощью набора специальных программ для ЭВМ. Для того чтобы сделать нужные выводы о строении изученной ("увиденной") части среды в геологических терминах, необходимо полученное после обработки волновое поле подвергнуть геолого-геофизическому истолкованию, или, как принято говорить на профессиональном языке - интерпретации. Таким образом, объективно возникает необходимость выполнения второго этапа -этапа интерпретации данных сейсморазведки

Эти два этапа - этапы обработки и интерпретации весьма тесно связаны между собой, что не позволяет проводить четкие границы между ними. Например, всегда следует помнить, что для проведения интерпретации на современной стадии развития сейсморазведки дополнительно весьма широко используются различные виды переобработки и дообработки полученной ранее информации. По этой причине для начального понимания проще всего этап интерпретации данных сейсморазведки условно также снова разделить на два этапа: интерпретационную обработку и этап собственно интерпретации - этап логического анализа и осмысления полученных результатов и составления необходимой отчетной документации.

Процесс обработки сейсмической информации и интерпретационная обработка, как и собственно вся обработка сейсмической информации, в значительной мере формализованы и выполняются на ЭВМ по специальным алгоритмам. Этап собственно интерпретации в настоящее время в сейсморазведке формализован значительно меньше. Это объясняется тем, что его основу составляет высоко интеллектуальный аналитический труд специалистов-интерпретаторов, хорошо владеющих широким кругом знаний в области сейсморазведки и геологии изучаемого района.

6.2. Общая схема решения обратных задач сейсморазведки

Извлечение полезной геологической информации по данным полевых наблюдений в сейсморазведке, как и других геофизических методах, осуществляется путем решения обратных задач сейсморазведки. В сейсморазведке расчеты волнового поля по заданной физико-геологической модели среды называется решением прямой задачи, а построение физико- геологической модели среды по наблюденному волновому полю решением обратной задачи. Как и в других методах геофизики, прямая задача всегда решается однозначно, а обратная однозначного решения не имеет.

Большинство обратных задач сейсморазведки в настоящее время решается на основе использования так называемых эффективных моделей среды. Эффективная сейсмогеологическая модель среды - это такое геологически оправданное упрощенное представление реального разреза, для которого расчетное поле упругих волн наилучшим образом согласуется с наблюденным полем. Используемые при обработке модели среды и волнового поля конструируют из ограниченного числа простых элементов. Важнейшим элементом модели среды является сейсмический пласт (слой ). Как следствие этого в модели появляется понятие сейсмической границы – границы раздела между соседними пластами. При этом чаще всего считают, что сейсмический слой имеет плоские границы, а его пластовая скорость всюду постоянна. Основным элементом модели регистрируемого волнового поля является устойчивая по форме и интенсивности полезная волна определенного предполагаемого типа, которая имеет годограф известного вида, соответствующий кровле или подошве этого сейсмического пласта.

При решении обратной задачи сейсмической разведки исходными базовыми компонентами для анализа являются: постановка задачи, априорная информация о сейсмической модели среды и экспериментальный материал.

Постановка обратной задачи определяется целями сейсморазведочных работ и техническими возможностями их выполнения, а также составом, структурой и качеством полученного экспериментального полевого материала. Априорная информация содержит собранные заранее сведения общего и частного характера, необходимые для решения поставленной задачи. Эта информация касается геологического строения, глубинных и поверхностных сейсмогеологических условий, опыта решения подобных задач в сходных условиях, данных о системе наблюдений, сведений о зоне малых скоростей и т.п. Исходя из поставленной задачи, на основе априорных данных выбирают подходящие для анализа модель среды и модель сейсмограммы. Обе эти модели всегда взаимосвязаны и должны правильно описывать количественные зависимости между характеристиками регистрируемых волн и параметрами сейсмогеологического разреза. Выбор модельной основы зависит от технических и математических средств обработки, доступных исполнителю в данной ситуации. Во всех случаях решение обратных задач сейсморазведки осуществляется поэтапно. Многоэтапность решения задач обусловлена недостаточностью априорной информации и сложностью большинства используемых вычислительных модельной процедур. Уточнение качественных и количественных характеристик основы в процессе решения обратной задачи на каждом этапе производят путем последовательных приближений (итераций). Общее представление о схеме решения обратных задач сейсморазведки можно получить по данным, показанным на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Общая схема решения обратных задач сейсморазведки

Все операции собственно процесса обработки сейсмических записей могут быть полностью формализованы. Это означает, что для большинства вычислительных процедур всегда можно построить такой алгоритм - последовательность вычислительных и логических операций, который однозначно преобразует исходные данные в информацию желаемого вида. На всех этапах обработки, по возможности, используются оптимальные алгоритмы. В статистическом отношении оптимальным алгоритмом считается такой, который среди множества других вариантов решения обеспечивает получение наилучшего результата в среднем по множеству случаев его применения. Оптимальный алгоритм позволяет получить наилучший результат только при условии, что обрабатываемый экспериментальный материал полностью соответствует выбранным моделям среды и волнового поля. Если это условие нарушается, то могут возникнуть неконтролируемые искажения результатов. Здесь необходимо вмешательство обработчика - интерпретатора. Именно поэтому весь вычислительный процесс расчленяется на этапы, предусматривающие анализ промежуточных результатов инженером-геофизиком.

При обработке данных сейсморазведки, кроме процедур, имеющих строгое математическое обоснование, нередко используются так называемые эвристические алгоритмы. Они построены на интуитивно-эмпирических предпосылках, выработанных в процессе практической деятельности геофизиков - обработчиков. Их эффективность доказывается результатами опробования на большом объеме реальных сейсморазведочных материалов.

В практике обработки находят применение и адаптивные алгоритмы. Адаптивные алгоритмы представляют собой совокупность многоэтапных групп алгоритмов, содержащих элементы анализа промежуточных результатов с использованием математических методов проверки выдвинутых гипотез и автоматического принятия на этой основе статистически обоснованных решений. Это позволяет адаптировать вычислительные схемы к особенностям конкретного экспериментального материала.

Принципиальную основу цифровой обработки сейсмических записей составляют три вида математических операций: преобразования Фурье, свертка сигналов и корреляция.

6.3. Цели и стадии цифровой обработки сейсмических записей

Извлечение полезной геологической информации из полевых сейсмических записей происходит в процессе их обработки и интерпретации. При этом получение итоговой геолого-геофизической информации о разрезе базируется на решении так называемой обратной задачи сейсморазведки - задачи определения сейсмогеологического строения изучаемой территории по наблюденному полю упругих волн. Идеальным результатом такого решения было бы установление характера распределения сейсмических параметров (скоростных и поглощающих свойств) во всем объеме изучаемой геологической среды. Однако получение такого результата на современном уровне развития теории метода по ряду причин пока невозможно. Тем не менее, с учетом ряда ограничений, существующая теория сейсморазведки позволяет получать количественные данные о строении изучаемых геологических объектов. При этом различают, в широком смысле этого слова, два различных подхода к обработке и интерпретации данных сейсморазведки.

Первый подход - кинематический - позволяет по наблюденным временам прихода импульсов полезных (целевых) волн восстановить положение отдельных сейсмических границ и изучить в первом приближении распределение скоростей в среде. В настоящее время кинематическая интерпретация является на практике преобладающей и служит основой для решения большинства традиционных задач структурной сейсморазведки.

Второй подход - динамический - основан на одновременном количественном использовании, как времени прихода сейсмических колебаний, так и их интенсивности и формы записи. В этом направлении достигнуты пока относительно скромные результаты. Однако этот подход быстро и эффективно совершенствуется. Можно ожидать, что в недалеком будущем на его основе станет возможным надежное получение важных и достоверных сведений не только о форме сейсмических границ, но и о характере распределения во всем разрезе акустической жесткости и коэффициентов поглощения упругих волн.

Формальной задачей кинематической обработки сейсмических записей является такое их преобразование, которое позволило бы максимально просто и с высокой достоверностью выделять целевые сейсмические волны и эффективно подавлять все ненужные, мешающие волны-помехи. В такой постановке задача обработки включает в себя ряд процедур, относительная роль которых при решении различных геолого-геофизических задач может быть различной. Среди этих процедур необходимо, прежде всего, назвать: препроцессинг, собственно типовую кинематическую обработку и детальную кинематическую обработку. Последовательность выполнения этих операций и их внутренняя связь поясняются схемой, приводимой на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Обобщенная схема взаимодействия этапов обработки сейсмических данных

Основная цель подготовительного этапа обработки -препроцессинга - обеспечение возможности проведения всей дальнейшей обработки путем подготовки и преобразования полевых сейсмических записей в формат используемой обрабатывающей системы.

Типовая кинематическая обработка призвана обеспечить решение поставленных перед сейсморазведкой задач структурной геологии в разнообразных сейсмогеологических условиях. Типовая кинематическая обработка ставит своей целью решение задач структурной геологии в конкретных и относительно простых сейсмогеологических условиях по результатам полевых работ, выполненных по определенной методике.

Детальная кинематическая обработка имеет своей целью улучшение прослеживаемости осей синфазности полезных волн в сложных сейсмогеологических условиях и определение ряда кинематических параметров волн, используемых в дальнейшем при интерпретации. Конечный результат этого этапа обработки - глубинная скоростная модель среды.

Целью динамической обработки является извлечение из материалов сейсморазведки дополнительной информации о кинематических и динамических параметрах (атрибутах) сейсмического волнового поля.

Во многих случаях по результатам такой обработки удается:

- определять количественные и качественные параметры волнового поля, позволяющие проводить прогнозирование геологического разреза и состояния горных пород;

- получать новые дополнительные изображения геологической среды на базе рассчитанных атрибутов.

Основное содержание интерпретационного этапа обработки составляет решение обратных кинематических и динамических задач сейсморазведки. При этом главными задачами являются:

- установление формы и положения геологических границ;

- прогнозирование вещественного состава и физического состояния горных пород на базе очищенных от помех сейсмограмм, временных разрезов, полей времен, годографов, других кинематических и динамических характеристик.

6.4. Понятие о последовательности выполнения процедур обработки

Целью большинства видов обработки является усиление амплитуды полезного сигнала относительно уровня помех - улучшение соотношения "сигнал - помеха". При различиях спектрального состава полезных волн и волн-помех с целью улучшения соотношения "сигнал-помеха" широко применяют одноканальную частотную фильтрацию. В сейсморазведке при этом используются различные виды частотных фильтров - граничные, полосовые, режекторные, корректирующие, обратные и другие. Возможности фильтрации значительно возрастают, если волны-помехи отличаются от полезных колебаний дополнительно кинематическими характеристиками (например, кажущейся скоростью). В этих случаях применяют многоканальную пространственно - временную фильтрацию. Среди конкретных видов таких фильтраций, прежде всего, следует назвать многоканальную оптимальную фильтрацию, веерную фильтрацию, различные виды суммирования записей и т.п.

Результативность обработки сильно зависит от того, насколько хорошо экспериментальные данные соответствуют принятой теоретической модели среды. Среди факторов, нарушающих это соответствие, прежде всего, следует отметить искажения времен прихода волн за счет неоднородностей верхней части разреза. Такие искажения устраняются путем введения статических поправок. При обработке данных многократных перекрытий в МОВ в большинстве случаев необходимо введение кинематических поправок. С их помощью устраняют различия во временах прихода полезных отраженных волн, вызванные неодинаковым удалением пунктов наблюдения от источников. После поправок и суммирования получаем кинематический временной разрез по профилю. Именно на нем проводят корреляцию (выделение и прослеживание) полезных волн. Во многих случаях временной разрез вполне пригоден для качественной геологической интерпретации сейсмических данных. На заключительных этапах обработки данных МОГТ производят определение сейсмических скоростей и построение границ.

Каждый сейсмический обрабатывающий центр имеет на вооружении одну или несколько специализированных обрабатывающих и интерпретационных систем. Под специализированной сейсмической обрабатывающей системой понимают законченный программный продукт, позволяющий полностью проводить процесс обработки сейсмической информации. В составе любой такой системы имеется большое количество подпрограмм, позволяющих выполнять ту или иную процедуру обработки и широкий набор различного рода сервисных (обслуживающих) подпрограмм. Это позволяет эффективно и удобно осуществлять весь процесс обработки. В настоящее время отечественные обрабатывающие центры имеют на вооружении как отечественные программные продукты, так и, преимущественно, зарубежные. Все они содержат примерно одинаковый набор стандартных подпрограмм (до 500 и более) и отличаются, главным образом, уровнем представляемого сервиса, а также содержанием алгоритмов, положенных в основу подпрограмм. Задача обработчика состоит в выборе конкретных подпрограмм, позволяющих в заданных условиях (возможные сроки обработки, состав и количество обрабатываемых записей и т.п.) осуществить максимально качественную обработку данного сейсмического материала. Для реализации этой задачи составляется последовательность выполнения конкретных видов процедур. Последовательность и взаимодействие различных алгоритмов обработки принято называть графом обработки (рис. 6.3).

Поскольку стоимость обработки сейсморазведочных данных составляет заметную долю от стоимости полевых работ, то минимизация затрат на работы путем выбора оптимального и эффективного графа обработки сейсмической информации во многом определяет общий успех сейсморазведки в решении поставленных геологических задач. В зависимости от методики работ, а также от характера решаемых геологических задач граф обработки может быть различным. Однако во всех случаях обработки применяемый граф всегда содержит некоторые общие и обязательные процедуры. Приведенный ниже граф предусматривает, что после выполнения операций препроцессинга полученные рабочие массивы информации ОГТ вместе с априорными данными о статических поправках и скоростном разрезе становятся основой для типовой кинематической обработки. После анализа и сопоставления сейсмограмм различного типа (ОПВ, ОПП, ОГТ) производится уточнение (коррекция) статических и кинематических поправок

Рси.6.3. Обобщенный граф обработки результатов сейсмических исследований по методу общей глубинной точки.

Далее предусматривается выполнение многоканальной фильтрации и суммирование трасс по ОГТ. В результате получаем временной разрез, который является главным материалом для последующей интерпретации. На основе уточненного скоростного разреза строятся глубинный сейсмический разрез. После корреляции основных отражающих горизонтов на временных разрезах могут быть построены карты изохрон и др.

6.5. Основные начальные процедуры обработки сейсмической информации

6.5.1. Расчет и коррекция статических поправок

Резкие изменения рельефа поверхности наблюдений, мощностей и скоростей распространения упругих волн в самой верхней части разреза (ВЧР) приводят к тому, что времена прихода отраженных волн на сейсмической записи резко изменяются. В этом случае оси синфазности отраженных волн на сейсмограммах ОТВ и ОГТ и, как следствие, на временных разрезах будут сильно искажены. В результате даже при сравнительно высоком соотношении сигнал-помеха прослеживание полезных отраженных волн на сейсмограммах или временных разрезах становится затруднительным. Повысить качество таких сейсмических записей возможно только путем, поканального введения специально рассчитанных компенсирующих временных сдвигов - статических поправок. Влияние правильно введенных статических поправок на качество сейсмического материала хорошо видно из сравнительного анализа двух фрагментов временного разреза, показанных на рис.6.4.

Рис.6.4.Влияние статических поправок на качество временного разреза:

а - исходный временной разрез без учета статических поправок;

б - разрез с хорошо откорректированными статическими поправками

Статические поправки для каждого канала обычно вводят в два приема. На первом этапе определяют и вводят так называемые расчетные (предварительные) статические поправки. В последующем проводят коррекцию (уточнение) статических поправок и затем ввод окончательных статических поправок.

Перед началом всех сейсмических построений в данном регионе выбирается единая горизонтальная плоскость - плоскость (линия) приведения. Она всегда располагается ниже подошвы наиболее сильно изменчивой верхней части разреза. Статические поправки позволяют реальные наблюденные времена пробега упругих волн привести (пересчитать) к идеализированным условиям, при которых источники и приемники упругих волн якобы располагаются на выбранной горизонтальной плоскости - плоскости приведения. Приведение результатов любых сейсмических исследовании к единой и условной плоскости наблюдения в данном районе исследования позволяет не только исключить влияние всегда присутствующей незакономерно изменчивой верхней части разреза, но и обеспечить взаимную сопоставимость глубинных построений по сейсмическим работам разных лет.

Рассмотрим на примере взрывной сейсморазведки порядок расчета априорных статических поправок (рис.6.5). На рис. показаны пункт возбуждения ПВ и пункт приема ПП, которые надо привести к линии приведения.

Рис. 6.5. Схема для расчета статических поправок

Поправки за пункт возбуждения и пункт приема приводят ПВ и ПП к линии приведения и равны:

, (6.1)

Расчетная (априорная) статическая поправка равна.

Для получения расчетных значений компонент статических поправок необходимо знание нивелировочного разреза профиля наблюдений и значений скоростей распространения упругих волн в верхней части разреза. Основными способами изучения ВЧР в сейсморазведке ОГТ является микросейсмокаротаж (МСК) и метод первых волн (МПВ). В точках профиля, расположенных между скважинами МСК или с данными МПВ, параметры ВЧР находят путем линейной интерполяции.

Статические поправки должны вводиться перед любыми процедурами обработки, использующими времена отражений, в том числе и перед вводом кинематических поправок. Расчетные статические поправки всегда являются лишь оценкой истинного значения поправки и отличаются от них присутствием погрешностей в используемых данных (высот, вертикального времени, скоростей и мощностей слоев ВЧР. Поэтому после ввода предварительных статических поправок сохраняется некоторый остаточный сдвиг dt выявление и устранение которого является задачей второго этапа ввода статических поправок - этапа коррекции (уточнения) расчетного значения.

Пусть θ(х) функция истинных временных сдвигов, равная сумме расчетных поправок Δt_р и погрешностей этих поправок dt(х).

(6.2)

Остаточный сдвиг dt обычно принято представлять суммой низкочастотнойdt'высокочастотнойdt'' компонент:

dt = dt' + dt'' (6.3)

Высокочастотная (случайная) составляющая погрешности имеет знакопеременный характер и может рассматриваться как результат влияния случайных погрешностей в исходных данных. Низкочастотная компонента является результатом недостаточно полных сведений о строении ВЧР вблизи плоскости приведения.

На практике разработано и применяется довольно много способов коррекции статических поправок. Они отличаются друг от друга степенью помехоустойчивости, трудоемкости, затратами машинного времени, областью применимости и др. Для коррекции статических поправок обычно используются годографы ОГТ, ОТВ, ОТП, ОУ однократно-отраженных волн от полого залегающих выдержанных опорных горизонтов, имеющих четкую динамическую выразительность на слабом фоне помех. Для понимания принципиальной сущности всех методов коррекции статических поправокрассмотрим пример использования для этих целей годографов ОГТ. На рис.6.6 изображен наблюденный годограф ОГТ, полученный в условиях сложного строения ВЧР. После введения в данный годограф расчетных статических поправок его можно осреднить гиперболой. Разность времени dt_ст между аппроксимирующей гиперболой и исправленным годографом ОГТ представляет собой суммарную корректирующую поправку за - i пункт взрыва dt_ПВ (i) и за j - й пункт приема dt_ПП (j).

Рис. 6.6. Принцип коррекции статических поправок по годографу ОГТ

Эти составные части корректирующей поправки можно определить раздельно. Для этого нужно сгруппировать найденные по различным сейсмограммам ОГТ поправки dt_ст сначала по общему пункту взрыва (ОПВ) ( i = const), а затем по общему пункту приема (ОПП) ( j = const). Для каждой совокупности поправок dt_ст сгруппированных по ОПВ, характерна неизменная часть поправки dt_ПВ за данный пункт взрыва и переменные по величине и знаку случайные остаточные компоненты поправки dt_ПП за разные пункты приема. Следовательно, в силу сказанного можно считать, что:

(6.4)

Аналогичным образом можно положить:

(6.5)

Для коррекции статических поправок во многих способах используют свойство фазовой устойчивости суммарных сигналов к разбросу фаз исходных каналов, если значение отдельных разбросов фаз не превышает 0,3 видимого периода колебаний. На рис. 6.7 изображена ось синфазности регулярной волны с предварительно введенными в нее расчетными статическими и кинематическими поправками. Отклонения экстремумов суммируемых трасс от экстремума суммарной трассы являются корректирующими статическими поправками. Если суммируются сигналы по сейсмограмме ОПВ, то корректирующая поправка является поправкой за пункт приема dt_ПП. Если суммируются колебания по сейсмограмме ОПП, то корректируемая поправка является поправкой за пункт взрыва dt_ПВ.

Рис. 6.7 Фрагмент сейсмограммы ОГТ со спрямленной осью синфазности при не откорректированных статических поправках и суммарная трасса

Для фактического определения величины сдвига фаз между каждым каналом и суммарной трассой используется функция взаимной корреляции - ФВК – двух этих трасс в некотором временном окне ФВК принимает максимальное значение при таком взаимном сдвиге трасс по времени, который равен значению оцениваемой статической поправки. Найденные по каждому единичному годографу ОГТ, ОПВ или ОПП корректирующие статические поправки продолжают содержать в себе случайные погрешности. Учитывая наличие избыточной системы наблюдений при методике ОГТ, можно на следующей стадии обработки произвести сглаживание величин поправок в процессе группирования и сопоставления их по общим точкам взрыва и приема. Таким образом, коррекция статических поправок является трудоемким, кропотливым и длительным творческим процессом.

В результате тщательной коррекции статических поправок прослеживаемость отраженных волн на временных разрезах принципиально улучшается. В качестве иллюстрации на рис. 6.8 фрагменты временных разрезов, первый из которых получен после введения расчетных поправок, а второй после тщательной коррекции статических поправок.

Рис. 6.8. Сравнение временных разрезов полученных: а - после введения априорных статических поправок, б - после коррекции статических поправок

6.5.2. Расчет и коррекция кинематических поправок

Кинематическая поправка – это разность времен прихода волны, отраженной от границы по косому и нормальному лучам, когда нормальный луч соответствует центру дистанции косого луча. Название поправки отражает её переменный характер: для фиксированной трассы поправка уменьшается со временем, что соответствует уменьшению крутизны годографа отраженной волны с увеличением глубины сейсмической границы.

Для модели плоской отражающей границы в однородной среде схема определения поправки показана на рис. 6.9. Кинематическая поправка Δτ(l,x) для волны, наблюдаемой на дистанции l = ПП - ПВ с центром в точке x, представляет собой разницу между временем ее прихода t(l,x) в пункт приема и временем нормального отражения t₀(x) = t(0,x) в средней точке дистанции:

Рис. 6.9. Схема определения кинематической поправки для волны отраженной от плоской границы в однородной среде

Вводя кинематические поправки, т. е. вычитая их значения из наблюденных времен, годограф отраженной волны преобразуют в годограф нормальных времен t₀(x):

Осуществляемый при введении кинематической поправки переход от точки наблюдения к средней точке дистанции имеет простой физический смысл только в случае горизонтальной границы, когда точка отражения расположена как раз под ней. При наклонной границе точка нормального отражения n смещается по горизонтали относительно центра дистанции в сторону восстания на величину Δх₀ = h_x sinφ, где h_x - эхо-глубина границы в средней точке x при угле ее наклона φ. Нормальному отражению соответствует нулевая дистанция (l = 0), когда координаты ПВ и ПП совпадают. В случае ненулевой дистанции по мере ее увеличения при наклонной границе возрастает смещение вверх по восстанию точки r косого отражения относительно точки п нормального отражения. При малом наклоне отражающей границы расхождение между точками r и п относительно невелико, благодаря чему в сейсмических построениях не возникает существенных искажений.

Введением кинематических поправок достигается двоякая цель:

· наблюденные оси синфазности или годографы отраженных волн преобразуются на плоскости координат (х, t₀) в изображения сейсмических границ, совокупность которых формирует динамический или кинематический временной разрез, наглядно отображающий геологическое строение объекта;

· спрямление осей синфазности полезных волн упрощает их синхронное суммирование, выполняемое для увеличения отношения сигнал/помеха на динамических разрезах.

Точный расчет кинематических поправок возможен при условии, что хорошо известны скоростные и геометрические параметры геологической среды, необходимые для вычисления годографов отраженных волн. Современная вычислительная техника позволяет рассчитывать теоретические годографы в средах с любым структурным и скоростным строением. Однако на практике при недостатке априорных данных для расчета кинематических поправок используют самые простые модели среды.

Пусть плоская отражающая граница с углом наклона φ залегает в однородной среде, характеризующейся средней скоростью V_cp, и имеет эхо-глубину h_ОГТ (x) в средней точке х дистанции l. Тогда кинематическая поправка, согласно определению, находится из уравнения линейного годографа ОГТ:

Где

Как видно, расчет кинематических поправок требует знания не только средней скорости до отражающей границы, но и угла ее наклона. К началу обработки полевых материалов обычно имеются некоторые данные о скоростном строении изучаемого разреза, но предварительная информация об углах наклона сейсмических границ, как правило, отсутствует. Поэтому кинематические поправки рассчитывают исходя из горизонтальности отражающих границ, когда V_ОГТ = V_cp, называя их нормальными кинематическими поправками (НКП). Эти поправки Δτ_Н(l,t₀) вычисляют с использованием известной зависимости средней скорости в покрывающей толще от времени нормального отражения V_cp(t₀). Так как в реальности V_ОГТ всегда больше V_cp, то вычисленные кинематические оказываются завышенными, однако при углах наклона границ меньше 5⁰ относительные погрешности не превышают 1%.

Скорректированные кинематические поправки определяют на основе разновременного анализа сейсмограммы ОГТ по вееру гипербол (или парабол). Для понимания принципиальной сущности процесса коррекции кинематических поправок рассмотрим схематически следующий процесс преобразования сейсмограмм ОГТ. Выберем ряд численных значений скоростей V_ОГТ ( V_ОГТ1,V_ОГТ2, ··· V_ОГТm),в пределах которого, по нашему мнению, заключены все искомые значения скорости V_ОГТ регистрируемых сейсмических волн. Рассчитаем значения кинематических поправок для различных t₀ и х, считая, что для всех значений t₀ скорость постоянна и равна V_ОГТ1 - Введем расчетные кинематические поправки в сейсмограммы ОГТ и их просуммируем. В результате такой операции получим первую суммарную трассу. Затем те же операции те же операции для других значений V_ОГТ2, V_ОГТ3 и т.д. до V_ОГТm.

В результате получим m суммарных трасс, образующих суммоленту ОГТ, схематически изображенную на рис 6.10. На суммоленте ОГТ синфазному суммированию регулярных волн будет соответствовать максимум разрастаний амплитуд суммарных колебаний. Линия, построенная в осях t₀ и V_ОГТ,и соединяющая максимумы разрастаний амплитуд суммарных колебаний на полученной суммоленте и дает искомый истинный закон изменения V_ОГТ от t₀ на данном пикете профиля. Используя эту кривую, вычисляются новые кинематические поправки, которые и являются скорректированными кинематическими поправками. Введя новые кинематические поправки в наблюденную сейсмограмму ОГТ, и просуммировав полученные трассы, на выходе будем иметь одну суммарную трассу, которая является искомой трассой окончательного временного сейсмического разреза.

Рис. 6.10. Схематическое изображение суммоленты ОГТ

Скорректированные кинематические поправки (уточненные зависимости V_ОГТ(t₀) определяют в ряде точек профиля. Расстояние между этими точками на профиле зависит от особенностей строения изучаемого разреза. При малых углах наклона границ расстояние между точками детального скоростного анализа может быть более 1 - 2 км. В условиях резко криволинейных несогласно залегающих границ раздела расстояния между точками анализа приходится сокращать до 0,3 км - 0,5 км. На основании найденных в результате разновременного анализа кривых V_ОГТ(t₀) путем линейной интерполяции по оси л: строят развернутые графики V_ОГТ(t₀, х), позволяющие рассчитывать оптимальные (уточненные) кинематические поправки для любой произвольной точки (t₀, х), временного разреза.

Амплитуды сейсмических колебаний подвергают различным модификациям, т. е. изменениям в зависимости от требований к конечным результатам обработки и от содержания отдельных ее этапов. По характеру этих одноканальных преобразований различают процедуры нормировки, коррекции и регулировки амплитуд.

Нормировка амплитуд

Нормировка амплитуд приводит сейсмическую трассу к заданному среднему уровню колебаний без изменения их относительной интенсивности. Эта процедура является по существу изменением масштаба отсчетов амплитуд с тем, чтобы подравнять средний уровень колебаний на сейсмических записях. К заданному уровню амплитуды колебаний приводят либо по - отдельности для каждой трассы, либо совместно для всех трасс, составляющих сейсмограмму или сейсмический разрез. Обычно нормировку выполняют перед выводом трасс на экран дисплея или на плоттер, чтобы обеспечить оптимальную визуализацию волновой картины с сохранением относительных амплитуд. Для нормировки амплитуд трассы y(t) длиной Т вычисляют ее среднюю интенсивность, используя квадратические или абсолютные значения отсчетов:

Трассу (t), нормированную к заданному среднему уровню М, рассчитывают по формуле Уровень нормировки М устанавливают в соответствии с характеристиками устройства визуализации. В приведенных выше формулах ради компактности записи, амплитуды сейсмических трасс представлены как непрерывные функции времени - в действительности амплитуды являются дискретными отсчетами и интегрирование реализуется их суммированием.

Коррекция амплитуд

Дата добавления: 2013-12-12