Стадии обработки сейсмических данных
При решении обратной задачи различают стадии обработки и интерпретации.
Обработка состоит в преобразовании данных с целью извлечении полезной информации. Интерпретацией называют физико-геологическое истолкование результатов обработки.
Следует обратить внимание на принципиальное различие между процессами обработки и интерпретации. Операции, относящиеся к стадии обработки, могут быть полностью формализованы.
Это позволяет построить алгоритм - последовательность вычислительных и логических операций, однозначно преобразующих исходные данные в информацию желаемого вида.
В зависимости от характера взаимодействия геофизика с компьютером различают пакетный и интерактивный режимы обработки.
В первом случае одновременно обрабатываются достаточно большой объем исходных данных по заранее установленному графу с предварительно подобранными параметрами процедур. По существу это производственный режим обработки.
Во втором случае обработка выполняется на ограниченном объеме типичных исходных данных в процессе «диалога» геофизика с компьютером и имеет целью выбор и тестирование рациональной последовательности и оптимальных параметров процедур. По существу это – настроечный режим, в котором формируется граф последующей пакетной обработки.
В методе общей глубинной точки (МОГТ) для каждой точки профиля (xi) получается несколько (N) сейсмотрасс, т.е. запись с разных пунктов возбуждения (ПВ) и сейсмоприемников (ПП), расположенных симметрично отxi(точки записи).
При такой системе наблюдений во всех точках профиля последовательно могут располагаться ПВ и ПП, а число таких перестановок равно кратности перекрытий (N).
Поскольку, кроме однократных волн, на сейсмограммах регистрируется множество многократно отраженных волн от всех границ раздела, то они маскируют полезные однократные волны. Целью обработки данных МОГТ и является хотя бы частичное подавление многократно отраженных волн.
Для этого используются сложные многоступенчатые приемы суммирования всех Nсейсмотрасс с введением в них кинематических поправок и получением так называемых суммотрасс. Обработка требует больших расчетов и выполняется в автоматическом режиме на ЭВМ.
Основу цифровой обработки сейсмических данных составляют три вида математических операций:
- преобразования Фурье,
- свертка (конволюция) сигналов,
- корреляция.
Преобразования Фурьепреобразуют функции во временной области (например, короткий импульс при возбуждении упругой волны) в функции в частотной области (например, длительная гармоническая запись сигнала, снимаемого с сейсмоприемника) и обратно.
Важно, что информация в ходе таких преобразований принципиально не теряется, но ее обработка более удобна и наглядна иногда в частотной, иногда во временной областях.
Свертка сигналов- это математическое решение задачи фильтрации, т.е. операция замещения каждого элемента входного сигнала некоторым выходным с определенной весовой функцией. Один из этих сигналов берется перевернутым, т.е. в противофазе.
Корреляциявыявляет меру сходства двух последовательностей (выборок каких-то данных). Она аналогична свертке, только без переворота одной из функций. Например, с помощью метода взаимной корреляции определяется сходство сигналов двух трасс записей сейсмоприемников. Для улучшения сходства в один из каналов можно ввести временной сдвиг.
Целью разных методов цифровой обработки является увеличение отношения сигнал/помеха, чтобы надежно отфильтровать кратные и другие волны-помехи, прокоррелировать оси синфазности полезных однократно отраженных или преломленных волн, определить время их прихода по всем трассам и изменение амплитуд сигналов по ним.
Процедуры обработки.
В большинстве случаев выделение полезных сигналов (волн) из записанной в поле волновой картине затруднено различными мешающимися колебаниями, которые необходимо ослабить. С этой целью выполняют фильтрациюсейсмических записей.
В сейсморазведке давно замечено, что обычно регистрируемые полезные сейсмические волны и волны- помехе в среднем достаточно заметно различают между собой по частотному спектру и диапазону.
Это могут быть:
- преломленные, рефрагированные и многократные отраженно-преломленные волны (5-50 Гц, 1000-2000 м/с),
- поверхностные волны релеевского типа (3-30 Гц, 100-1000 м/с),
- многократно-отраженные волны (10-60 Гц, 1500 и более м/с)
- случайные помехи микросейсмы (10-100 Гц),
- электрические наводки (48-52Гц)
- звуковые волны (60-125 Гц, 300-350 м/с)
При различиях спектрального состава полезной и мешающей компонент волнового поля применяют одноканальную частотную фильтрацию. То есть фильтр имеет один входной канал.
Различные виды фильтров – граничные, полосовые, режекторные, обратные, корректирующие – могут использоваться совместно и многократно в процессе обработки. Фильтрацию выполняют как во временной, так и в частотной области.
К одноканальным преобразованиям сейсмической записей относится также модификация амплитуд.
Модификация амплитуд:
компенсирует ослабление интенсивности полезных волн со временем;
сжимает ослабление интенсивности полезных волн со временем;
сжимает динамический диапазон колебаний;
устанавливает средний уровень их амплитуд при визуализации волновой картины.
Если полезный сигнал значительно сильнее помехи. В таких благоприятных условиях обнаружение полезных волн не вызывает затруднений, поскольку высока амплитудная разрешенность записи.
В этом случае перед частотной фильтрации можно ставить задачу сокращения сейсмической записи за счет некоторого снижения избыточной амплитудной разрешенности.
Критерием оптимальности фильтрации может служить условия минимального среднего квадратического отклонения амплитуд выходного сигнала от амплитуд заданного импульса короткой длительности. Чаще всего в качестве такого импульса выступает единичный импульс. Фильтр, осуществляющий такое преобразование, называют оптимальным обратным фильтром. Часто такой тип фильтрации называют деконволюцией.
Возможности фильтрации значительно возрастают, если волны-помехи отличаются от полезных колебаний кажущимися скоростями. Тогда применяют многоканальную пространственно-временную фильтрацию волновой картины.
Среди наиболее распространенных следует назвать группирование приемников и источников, веерную и когерентную фильтрации, вычитание волн-помех, суммирование по общей глубинной средней точки.
Большинство применяемых в сейсморазведке фильтров одноканальных и многоканальных, являются линейными. Их характеристики могут быть постоянными либо изменяться в процессе фильтрации, если изменяются свойства полезных и мешающих волн. Наиболее общим случаем является многоканальная фильтрация, переменная во времени и пространстве.
Результативность обработки зависит от того, насколько экспериментальные данные соответствуют принятой теоретической модели.
К основным факторам, нарушающим это соответствие, относятся искажения времени прихода волн за счет неоднородностей верхней части разреза.
Такие искажения устраняют путем введения статистических поправок.
При введении статических поправок в сейсмическую трассу от наблюденных времен переходят к приведенным (исправленным) временам. Линию приведения располагают ниже ЗМС, возможно ближе к ее подошве, на такой глубине, где скорости упругих волн в верхней части разреза достаточно стабильны.
При расчетах статистических поправок исходят из допущения, что для всех волн, приходящих снизу, лучи в интервале от линии приведения до поверхности имеют вертикальное направление.
Такое допущение справедливо только в отношении пробега волн через ЗМС: из-за большой разницы скоростей vз иvп сейсмические лучи преломляясь на подошве зоны, проходят почти вертикально.
Таким образом, статистическая поправка– это разность действительного времени регистрации волны и расчетного времени ее прихода при условии, что точки возбуждения и приема колебаний находятся на заданной линии привидения.
Название поправки указывает, что она неизменна во времени, то есть, постоянна для каждой точки наблюдения.
Статистические поправки, вычисляемые по материалам изучения ЗМС называют априорными или расчетными.
Априорно рассчитанные статистические поправки зачастую оказываются недостаточно точными (не всегда полностью компенсируют временные сдвиги). Тогда приходится определять и вводить дополнительные, уточняющие поправки на основе анализа полевых записей. Эту процедуру называют коррекцией статистических поправок. Корректирующие статистические поправки это погрешности определения априорных статистических поправок.
Коррекцию статистических поправок выполняют в автоматическом или полуавтоматическом режимах – в зависимости от характера остаточных временных сдвигов.
Для преобразовании полевых записей в суммарный временной разрез принципиальное значение имеют две процедуры:
– введение кинематических поправок, которые приводят наблюденные времена к нормальным;
- и суммирование исправленных трасс по общим средним (глубинным) точкам.
При обработке выполняют введение кинематических поправок.
С их помощью устраняют различия во времени прихода волн, вызванные двумя факторами – неодинаковым удалением пунктов приема от пунктов возбуждения и наклоном отражающих границ.
Первый их них учитывают с помощью нормальных кинематических поправок, второй – с помощьюдифферентных кинематических поправок.
Обычно априорных сведений о скоростях оказывается недостаточно для удовлетворительного определения поправок, что делает необходимым их уточнение, называемое коррекцией кинематических поправок.
Введение кинематических поправок преобразует наблюденный годограф отраженной волны в годограф нормальных времен – линию t0(x) которая в масштабе времени изображает сейсмическую границу.
Совокупность таких линий для однократных отображений образуют кинематический временной разрез по сейсмическому профилю. На них проводят корреляцию сейсмических горизонтов, то есть прослеживание и отождествление в пространстве осей синфазности однократных отражений.
Если отражающие границы пологие и отсутствуют резкие изменения пластовых скоростей, то временной разрез в большой степени подобен глубинному и пригоден для предварительной геологической интерпретации сейсмических построений.
Времена пробега полезных волн используют для определения сейсмических скоростей. По записям отраженных волн находят эффективные скорости – упрощенные оценки средних скоростей и покрывающей толще. Имея эти оценки для ряда границ, можно вычислить пластовые скорости в промежуточных слоях.
Оценки сейсмических скоростей по материалам полевых наблюдений отягощены искажениями систематического и случайного характера. Поэтому совокупность определений по отдельному профилю или по некоторой площади анализируют, систематизируют и осредняют. Этот процесс известен как обобщение скоростей.
Его задача – связать полученные оценки с априорнойыми сведениями о скоростях, прежде всего – с данными сейсмического каротажа, и установить закономерности их пространственного распределение. Полученные результаты в виде скоростных разрезов и кубов используют для последующих сейсмических построений.
Следующим шагом является суммирование трасс по общим средним точкам
Имея скоростные характеристики среды, можно по временным разрезам и кубам построить соответствующие глубинные сейсмические разрезы и кубы. При этом происходит учет сейсмического сноса, то есть переход от нормальных времен отражений t0 и, соответственно, от эхо глубинhк обычным (вертикальным) глубинамHотражающих границ. Учет сейсмического сноса выполняют процедурымигрирования.
- Лекция №1
- Предмет геофизики
- Разделы геофизики
- Предмет, методы и задачи разведочной геофизики
- Физические поля и аномалии
- Понятия о геофизических аномалиях
- Понятия об интерпретации в геофизике
- Тема: Петрофизика – как отрасль знаний. Цели и задачи петрофизики
- Три группы физических свойств
- Измерения петрофизических параметров
- Окраска карт
- Специализированные карты
- Петрофизические разрезы
- Плотность минералов и горных пород. Плотность и пористость физических тел Плотность – это свойство вещества, характеризующиеся отношением его массы m к занимаемому объему V:
- Плотность минералов
- Упругие свойства минералов и горных пород Упругие параметры физических тел
- Скорость упругих волн и упругие модули химических элементов и минералов
- Лекция №3 Теплофизические параметры веществ и методы их измерения
- Теплофизические параметры горных пород
- Магнитные параметры физических тел
- Магнитные свойства горных пород
- Электрические свойства минералов и горных пород
- Удельное электрическое сопротивление элементов и минералов
- Электрические свойства горных пород
- Ядерно-физические (радиоактивные) свойства минералов и горных пород Естественная радиоактивность
- Радиоактивность минералов и горных пород.
- Физические свойства пластовых вод, нефти и газа
- Лекция №4 Тема: Использование данных гравиразведки при поисках месторождений углеводородов. Гравиразведка
- Изучение поверхности и блокового строения фундамента
- Способ кфс (квазидетерминированных функциональных связей)
- Блоковое строение
- Изучение соленосных отложений
- Антиклинальные структуры
- Неструктурные ловушки
- Прогнозирование месторождений нефти и газа
- Метод полного нормированного градиента
- Методика «гонг»
- Методика а.И.Волгиной. Прогнозирование залежей нефти и газа по вариациям силы тяжести.
- Лекция № 5 Тема: Использование данных магниторазведки при поисках месторождений углеводородов. Аэромагниторазведка
- Магниторазведочные работы на стадии выявления и подготовки объектов
- Выявление и подготовка структурно-литологических ловушек, связанных с погребенными рифами
- Выявление аномалий типа «залежь» по магнитному полю
- Применение ядерно-геофизических методовпри изучении нефтегазоперспективных территорий.
- Лекция № 6 Тема: Роль, задачи и принципы интерпретации данных электроразведки.
- Электромагнитные профилирования
- Методы естественных полей
- Магнитотеллурические методы
- Применение метода вызванной поляризации для прогнозирования нефтегазоносности.
- Лекция № 7 Тема: Изучение литологических комплексов осадочной толщи методами электромагнитного зондирования
- Общая характеристика результатов, полученных методом зсбз в Волго-Уральском регионе
- Лекция № 8
- Упругие волны в безграничном пространстве
- Типы сейсмических волн
- Годографы сейсмических волн
- Скорости, изучаемые в сейсморазведке
- Лекция №9 Тема: Обработка сейсморазведочных данных
- Обратная задача
- Стадии обработки сейсмических данных
- Граф обработки
- Прослеживание и стратификация сейсмических границ
- Общие принципы корреляции
- Определение сейсмических скоростей
- Микросейсмокаротаж.
- Вертикальное сейсмическое профилирование (всп)
- Стратификация сейсмических скоростей
- Составление и анализ сейсмических карт и схем
- Оценка точности сейсмических построений
- Тема: Динамическая интерпретация
- Возможности амплитудного анализа данных мов
- Качественная интерпретация амплитуд
- Метод яркого пятна
- Метод мгновенных динамических характеристик
- Количественная интерпретация амплитуд