Методика подавления помех, связанных с приповерхностными неоднородностями на примере морских сейсмических данных

 

 

2.2.4 ДИФРАГИРОВАННЫЕ ВОЛНЫ

На временном разрезе нахождение локализованного газонасыщенного тела отобразится в виде непротяженного (несколько длин волн) участка плавного изменения амплитуды отраженной волны (Рис 2.4), к которому будут приурочены слабые быстро затухающие дифрагированные волны.

Рис 2.4 Временной разрез, состоящий из трасс с нулевыми удалениями от источника, при

дифракции вследствие скачкообразного изменения коэффициента отражения в 3,3 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 ОСНОВНЫЕ  ПОДХОДЫ К УЧЕТУ ПОВЕРХНОСТНЫХ  НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ПРАКТИКЕ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

Кратные волны

Одна из главных проблем, стоящих перед сейсмоакустикой в условиях мелководья, проблема подавления кратных волн, связанных со свободной поверхностью воды. На этапе обработки способы подавления кратных волн основаны на двух подходах:

• различии в форме годографа отражённых и многократных волн (суммирование по ОГТ, преобразование Радона)
• периодичности времён вступления кратных волн (предсказывающая деконволюция, SRME)

Рассмотрим процедуру предсказывающей деконволюции подробней:

2.3.1 ПРЕДСКАЗЫВАЮЩАЯ  ДЕКОНВОЛЮЦИЯ

Одним из важных видов деконволюции является предсказывающая деконволюция  [4]. Во многих задачах практики обработки сейсмических сигналов возникают ситуации, когда мы можем предвидеть повторение некоторых значений входного сигнала g(t) в некоторые  будущие моменты времени g (t+α), где α-выбранный интервал предсказания. Такого рода ситуации возникают, например, в задачах подавления некоторых регулярных волн-помех типа реверберационных волн, волн-спутников или полнократных отражённых волн.

Реверберационные волны возникают при выполнении морских сейсмических работ и являются многократными отражениями от дна и свободной границы «вода-воздух». Особенно они интенсивны при малых глубинах моря. При этом всегда достаточно известна скорость упругих волн в воде и глубина до дна. Поэтому можно ожидать, что через определённый интервал времени,  который определяется удвоенной мощностью водного слоя и скоростью в нём, после прихода полезной отражённой волны появится серия повторных волн.

Кроме трёх вышеназванных задач подавления волн, предсказывающая деконволюция с малым интервалом предсказания может уменьшить продолжительность записанного сигнала, что также способствует повышению временной разрешенности сейсмической записи.

Винер показал возможность создания такого фильтра, который бы оценивал сигнал в будущие времена g (t+α) по значениям процесса его в прошлые моменты времени g(t).

Коэффициенты такого фильтра определяются из матричного уравнения:

Оно получается в предположении что взаимная корреляция входного и выходного желаемого результата есть по существу автокорреляционная функция входного сигнала на больших сдвигах, т.е

Используя этот подход, можно сказать, что такой фильтр, который по записи полезной волны будет порождать новые записи нежелательной волны. Однако легко показать, что, используя рассчитанные коэффициенты предсказывающего фильтра а0, а1,…..аn-1, можно сконструировать и более совершенный фильтр, который будет вычитать нежелательные волны из записи. Этот фильтр получил название-фильтр ошибки предсказания.

Его коэффициенты представляют собой последовательность

где  добавленное после единицы число нулей соответствует на единицу меньшему интервалу предсказания, выраженному в шагах дискретизации.

Допущения, лежащие в основе прогнозируемой деконволюции [11]:

Допущение 1а. Разрез состоит из горизонтальных слоев с постоянной скоростью.

Допущение 1б. Источник формирует плоскую продольную волну, которая вертикально падает на границы слоев. При таких условиях поперечные волны не формируются.

Допущение 2. Форма волны источника не изменяется при ее прохождении по разрезу, т.е. она является стационарной.

Допущение 3. Компонента помех n(t) = 0.

Допущение 4. Отражательная способность представляет собой случайный процесс. Это означает, что сейсмограмма имеет характеристики сейсмического импульса т.к. их ФАК и амплитудные спектры являются сходными.

Допущение 5. Сейсмический импульс является минимально-фазовым; следовательно, результат его обращения также является минимально-фазовым.

 

Миграция

Миграция перемещает наклонные отражающие поверхности (ОП) в их истинные

положения на разрезе и фокусирует дифрагированные волны. Фокусировку дифракций можно рассматривать, как форму пространственной деконволюции, которая повышает пространственную разрешающую способность [11].  

Все существующие методы миграции разделяются по способам решения базовых уравнений: способами дифракционного преобразования записи, способами миграции в частотной области, способами, основанными на решении волнового уравнения методами конечных разностей. С точки зрения вида применяемой в процессе преобразования скоростной модели среды все методы миграции делятся на: временную, если используются VRMS  и глубинную, использующую V int. По способу реализации  все алгоритмы разделяются на категории по типу пространства, в котором они проводятся: «время-расстояние» (T-X), время - волновое число (T-K), частота-расстояние (F-X), частота - волновое число (F-K) [4].

Рассмотрим подробнее способы, основанные на решении волнового уравнения методами конечных разностей.

2.3.2 КОНЕЧНО-РАЗНОСТНАЯ  МИГРАЦИЯ

Традиционно включает в себя конечно-разностные методы решения соответствующего волнового уравнения. Базовыми исходными уравнениями при этом считаются упрощенные модификации уравнения:

  [4]

Конечно-разностная миграция применяется в два шага: экстраполяция волнового поля и отображение. Шаг экстраполяции волнового поля производит пересчет записанных данных в нижнее полупространство в форме, соответствующей смещению вниз плоскости наблюдения с помощью использования скалярного волнового уравнения. Шаг  отображения состоит из вывода порций отмигрированных данных, которые имеют нулевое время пробега для данного уровня пересчета [10].

Все данные подвергаются миграции рекурсивно с использованием результата волновой экстраполяции данных одного уровня как входных данных для следующего уровня пересчёта. Для упрощенного решения скалярного волнового уравнения могут использоваться следующие допущения. Чаще всего используются допущения о возможных предельных углах наклона отражающих границ в разрезе. В соответствии с этим способы миграции этого вида часто классифицируют как 15-, 45- или 60- градусные приближения конечно-разностной миграции. Каждый из этих способов базируется на своей упрощённой модификации базового волнового уравнения. На практике 15-градусная конечноразностная миграция может с достаточной точностью оперировать наклонами до 35 [11].

Для решения дифференциальных уравнений требуются граничные и начальные условия. Начальным условием для миграции является зарегистрированное на поверхности волновое поле (z = 0). В миграции мы также предполагаем, что волновое поле равно 0 после максимального времени наблюдения, обычно после конечного времени зарегистрированной трассы. Затем имеются боковые границы, вне которых необходимо

сделать допущение о форме волнового поля [11].

Этот тип миграции включает в себя неявное решение скалярного волнового уравнения, в других словах, непрямое решение требует добавочной инверсии матрицы. Неявная конечно-разностная миграция имеет преимущество в стабильности, но и недостатки в низкой точности и значительных эффектах частотной дисперсии

 Недавно появилось  семейство F-X миграций, осуществляемых  с помощью пространственных сверточных  фильтров,  часто классифицируемых  для простоты как конечно-разностные  миграции. F-X миграции в противоположность, используют явное решение скалярного  волнового уравнения посредством  применения пространственного варианта  сверточных фильтров. Заранее созданная  таблица миграционных сверточных  операторов для каждого соотношения  ω/Vинт значительно 

уменьшает время расчетов и обеспечивает устойчивость с учетом бесконечно малой нераспространяемой энергии. F-X миграция может использоваться как во временном варианте, так и в глубинном, который более точен и лучше выдерживает эффекты дисперсии по сравнению с обычными неявными конечно-разностными методам [10].

.

 

 

Глава 3. УЧЁТ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ, СВЯЗАННЫХ С ГАЗОНАСЫЩЕННОСТЬЮ, ПРИ ОБРАБОТКЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ

3.1 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ

В представленной работе был обработан профиль, полевые сейсмические исследования на котором проводились по методике 120-кратного ОГТ с фланговой системой наблюдения.

1. Приемное устройство

количество каналов                            480

база группирования                            12.5 м

количество приемников в группе      16

ближний канал                                    480

вынос ближнего канала                      148 м

заглубление косы                                8 м

2. Источник колебаний

тип                                                       Ggun

объем пушек                                        3680 куб дюймов

давление                                              2000 фунтов/кв. дюйм

заглубление  источника                     6 м

взрывной интервал                             25 м

3.  Параметры  регистрации

фильтрация               ФНЧ                 открытый канал

                                   ФВЧ                  199/370дб

длина записи                                       8000 мсек.

дискретность                                       2 мсек.

задержка записи                                  50 мсек.

формат записи                                    SEG-D 8058 rev.1.0

Так же предварительно в данных уже было выполнено:

1. Введена аппаратурная задержка (50 мс)
2. Предварительная полосовая нуль-фазовая фильтрации в диапазоне 1-3-90-110 Гц.
3. Введена поправка за сферическое расхождение
4. Подавлены низкоскоростные линейные помехи и частично снят фона кратных волн при помощи фильтрации в F-K области (по сейсмограммам пунктов взрыва)

3.2 ГРАФ ОБРАБОТКИ  И ОСНОВНЫЕ ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

3.2.1 РАССМОТРЕНИЕ КАРТИРОВОЧНЫХ  ПРИЗНАКОВ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

На первом этапе обработки были сформированы суперсейсмограммы с инкрементом 50 ОГТ и числом ОГТ для объединения – 5. После чего был проведен анализ вертикальных спектров скоростей. В результате был получен первый суммарный разрез (Рис 3.1)

Первичный анализ суммарного разреза показал, что на CDP 37035-37085, 37150-37180, 37200-37300, 37940-37950, 38070-38220 (выделены красным цветом) в приповерхностной части существуют изменения параметров, свойственные для газонасыщенных осадков [7]:

Рис 3.1. Первый суммарный разрез

1. Значительное увеличение амплитуды отраженного сигнала (в 3-4 раза);
2. Коэффициент отражения от слоя осадков, вследствие изменения акустической жёсткости в них становится отрицательным, что приводит к смене полярности отраженного сигнала.

Первый картировочный признак находит своё подтверждение при рассмотрении графика амплитуд соответствующих отражений от дна (Рис 3.2).

Рис 3.2 График амплитуд, полученный при рассмотрении временного интервала 70-120 мс.

Из разреза видно, что на вышеупомянутых CDP наблюдается значительное увеличение амплитуд и смена полярности у отражения от дна. График амплитуд был построен по первому суммарному разрезу.

3. Образование ложных «прогибов» или искажение конфигурации более глубоких границ.

Наиболее чётко этот эффект наблюдается на глубоких границах (Рис 3.4).

Рис 3.4 Образование ложных прогибов, связанное со скоростными аномалиями.

4. Изменятся преобладающая частота, эффективная ширина и форма спектра отражения:

В случае газонасыщенных осадков должно наблюдаться понижение частоты, но иногда частота в области залежи может возрастать. В случае тонкого пласта (т<0,25T), интенсивность высокочастотных составляющих может превысить уровень фона, поэтому газонасыщенному  участку будет соответствовать появление сравнительно высокочастотного отражения. На представленных ниже частотных спектрах взятых в окне от 70-150 мс наблюдается незначительное  повышение высокочастотной составляющей и изменение эффективной ширины и формы спектра отражения (Рис3.5).

Рис 3.5 Частотный спектр отражений взятый в окнах с предполагаемой газонасыщенности и её отсутствием

Таким образом, наблюдаемые в верхней части аномалии по большинству признаков соответствует газонасыщенным осадкам. Также это предположение согласуется с априорной геологической информацией, которая подтверждает газонасыщенность отложений изучаемого района.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.2 ПОМЕХИ, СВЯЗАННЫЕ С  ПРИПОВЕРХНОСТНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ  И МЕТОДИКА ИХ ПОДАВЛЕНИЯ

 1. Ослабление залежи, вплоть до её полного экранирования