книги из ГПНТБ / Цифровая обработка сейсмических данных

погрешностями, то вместо ослабления случайных помех годографов коррекция статических поправок может привести к их усилению.

Обращаясь к случаям, когда сдвиги т (!) определялись по трас­ сам, сгруппированным в сейсмограммы ОУ, ОТВ и ОТП, получаем для величины т] выражения, полностью аналогичные (5.38). Разница

ОТВ и ОТП обычно при невысокой кратности прослеживания со­

и различия между этими способами группировки сводятся в основ­

На рис. 72 представлены результаты тестовой проверки способа коррекции, предусматривающего определение функции т (!) путем прослеживания опорных горизонтов по сейсмограммам ОТВ и ОТП. В теоретические годографы были введены фазовые сдвиги, предста­ вляющие собой сумму искомых корректирующих поправок Фв t и f)n • и ошибок корреляции. Полученные таким образом годографы, имитирующие наблюденные профильные годографы t (х), обрабаты­ вались с применением всех описанных выше операций. Сопоставле-

170

а

ная составляющая в изменении параметров верхней части разреза, точность описанных способов коррекции падает. В частности, когда зависимость ^змс (х) для времени пробега в зоне промежуточных скоростей представляет собой кривую с периодом колебаний 21, превышающим 0,5 длины интервала параболического сглаживания L , ошибка коррекции быстро приближается к величине искомой кор­ ректирующей поправки. Степень влияния величины периода коле­ баний на точность коррекции характеризуется рис. 73.

Рассмотрим действие автоматической коррекции статических поправок по системе ОГТ и ОТВ (ОТП) еще на одном специальном тесте, построенном в предположении горизонтальной отражающей границы и абсолютно точного введения кинематических поправок. Поправки за пункты приема здесь заданы в виде суммы двух чисел, из которых первое слагаемое представляет собой случайную некор­ релированную последовательность с математическим ожиданием, равным нулю, и ап — 5 мс. Второе слагаемое имитирует квазире­ гулярную составляющую поправок и представляет собой последо­ вательность с радиусом корреляции 3—4 км и наибольшими откло­ нениями от среднего значения ± 1 0 мс (рис. 74).

Поправки за пункты взрыва представлены только случайной компонентой с математическим ожиданием, равным нулю, и с а„ = = 4 мс. Кроме того, в годографы волн введены дополнительно случайные временные сдвиги 8дкх (Е) с математическим ожиданием,

171

At,HC

равным нулю, и с о = 3 мс, которые имитируют так называемые помехи годографов. Были опробованы способы коррекции поправок по годографам ОГТ с осреднением и без осреднения приращений времен на базе годографа, т. е. с приведением к трассе у (t) и к трассе yi (t) соответственно. По годографам MOB определялась только поправка за пикет приема.

По каждому из способов определялись поправки, которые срав­ нивались с исходными. Качество коррекции оценивалось по величине Дг) (х) = Ь (х) — г) (х) расхождения между ними и по дисперсиям годографов до и после коррекции поправок.

На рис. 74 приведены результаты коррекции по годографам ОГТ. Как и следовало ожидать, поведение кривой Дф (х) (разности исходных и вычисленных поправок) согласуется с ходом регулярной компоненты поправок. Из рис. 74 следует, что регулярная компо­ нента исключается хуже в способе коррекции поправок без осред­ нения приращений. Средние значения т [Дг}] и среднеквадратичные о [Af>] значения величин ДФ (х), вычисленных по разным способам,

172

ОГ Т .

а— с о с р е д н е н и е м

б а з е О Г Т ; 1 — к р и ­

в а я в ы ч и с л е н н ы х п о ­

ю щ а я к р и в о й и с т и н ­

Среднеквадратичные от­ клонения годографов ОГТ, равные 10 мс до коррек­ ции, снизились после кор­ рекции до 5 мс (способ с осреднением) и 6 мс (способ без осреднения приращений).

Результаты определе­ ния поправок за пункты приема по годографам отраженных волн с осред­ нением приращений при­ ведены на рис. 75. Сред­ нее значение разности между заданными и вычи­ сленными значениями по­ правок равно нулю, а сред­

квадратичные отклонения точек до и после коррек­

Заметим, что способ, основанный на использо­ вании годографов, по­ строенных по полевым и встречным сейсмограммам ОТВ и ОТП, требует боль­ ших затрат машинного вре­ мени, нежели способ опре-

174

Глава 6

РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ СИСТЕМ

Ф И Л Ь Т Р А Ц И Я

Соотношение методов интерференционной обработки на основе принятой статистической модели сейсмограммы

Основной задачей обработки сейсмических данных является улуч­ шение соотношения сигнал/помеха. Поэтому ядро обработки со­ ставляют различные преобразования отдельных трасс и их сово­ купностей, преследующие цель усиления тех составляющих, ко­ торые несут полезную геологическую информацию и ослабления всех факторов, мешающих выделению полезных сигналов. Все остальные операции обработки только способствуют решению этой главной задачи.

В силу большого разнообразия сейсмических помех существует и целый ряд преобразований, каждое из которых направлено на ослабление какого-либо определенного класса помех. Все эти пре­ образования объединяются понятием фильтрация — выделение сиг­ нала на фоне шумов или разделение совокупности нескольких сигналов. В основе фильтрации лежит различие в некоторых свой­ ствах сигнала и помех.

Обратимся к статистической модели сейсмограммы. Для простоты будем считать, что фильтрация выполняется после выравнивания амплитуд записи и введения статических и кинематических поправок. На этом этапе модель сейсмической трассы может быть представлена в виде (2.44):

всю полезную информацию, которая извлекается из сейсмической записи при существующей методике интерпретации; s (t) — форма

помехи; электрические наводки; поверхностные, боковые, дифра­ гированные и многократные волны).

личии от полезного сигнала по частоте, кажущейся скорости или кривизне годографа.

176

странств полезног о сиг ­

в значительной мере перекрываются, но в то же время наблюдается их относительное смещение либо по оси частот, либо по оси скоростей, причем пространства разных помех взаимодействуют с простран­ ством полезных волн по-разному. Степень несовпадения пространств полезных волн и помех и дает основание для выбора того или иного вида фильтрации.

Так, поверхностные волны, отличающиеся от полезных по частот­ ному составу и по кажущейся скорости, подавляются при помощи частотной фильтрации и фильтрации кажущихся скоростей. Много­ кратные волны отличаются от однократных в основном по кривизне годографов и подавляются с помощью накапливания по методу ОГТ, ослабляющего волны с кривизнами, иными, чем у однократных, и

полезных сигналов и помех становится более благоприятным. Не­ регулярные помехи присутствуют на всех частотах и кажущихся скоростях, полностью перекрывая пространство полезных сигналов. Присутствие их требует обязательной фильтрации сейсмической записи по частотам и кажущимся скоростям, даже если другие помехи отсутствуют.

В конкретных сейсмогеологических ситуациях соотношение ин­ тенсивности полезных сигналов и различных помех в отдельных

точках рассматриваемого пространства может меняться в широких пределах. Это и предопределяет использование большого числа различных фильтров и широкое варьирование их параметров. Выбор типа фильтра в известной мере определяет и способ фильтрации. Рассмотрим основные типы фильтров и способы фильтрации, применя­ емые в сейсморазведке.

Классификация фильтров и видов фильтрации

Проблема фильтрации имеет два основных аспекта: во-первых, выбор фильтра и расчет его оператора; во-вторых, осуществление самого процесса фильтрации, т. е. преобразование входного сигнала в выходной с помощью найденного оператора фильтра. Посмотрим, как различаются виды цифровой фильтрации, применяемой в сейсмо­

рация характеризуется выполнением соотношений (1.32), (1.33). Преобразования, не удовлетворяющие этим соотношениям, относятся к классу нелинейных. Важнейшей особенностью линейных фильт­

178

лизованы с лучшими экономическими показателями. Дальнейшее описание мы будем вести применительно к классу линейных фильтров.

Другой важной характеристикой процесса фильтрации является наличие или отсутствие изменения оператора фильтра в зависимости от времени. В случае, если оператор фильтра не изменяется на про­ тяжении всей сейсмической трассы или другого входного сигнала, фильтрация называется инвариантной во времени. Если оператор фильтра изменяется в зависимости от времени вдоль сейсмической трассы, фильтрация называется переменной во времени и описы­ вается уравнением, где оператор фильтра зависит от двух координат.

Рассматривая модель сейсмической записи [уравнения (2.33)— (2.36)], мы отмечали, что в связи с наличием в реальной среде не­ упругого поглощения частотный спектр и форма полезных сигналов изменяются со временем регистрации. Естественно, что и фильтрация, направленная на выделение полезных волн, в общем случае должна быть переменной, настраиваясь в каждый момент времени на ожидае­ мые параметры полезного сигнала.

В настоящее время в сейсморазведке применяются как инвариант­ ные, так и неременные во времени фильтры. При этом выбор того или иного вида фильтрации определяется степенью изменения частот­ ного состава записи со временем в пределах интересующего интер­ вала регистрации, а также соображениями экономического порядка — переменный во времени фильтр является более «медленным», чем инвариантный.

Следует отметить, что наличие элемента настройки не позволяет считать переменную во времени фильтрацию в целом строго линей­ ной процедурой. Однако, как будет показано ниже, наиболее широко применяемый на практике алгоритм переменной во времени фильтрации реализуется путем последовательного применения строго линейных фильтров.

Следующая характеристика процесса фильтрации касается ко­ личества каналов на входе фильтра, принимающих участие в форми­ ровании одного выходного сигнала.

Фильтр, имеющий один входной канал, будем называть одноканальным. Если фильтр имеет более чем один входной канал, он называется многоканальным. Схемы этих фильтров приведены на

ном случае можно было бы поменять порядок суммирования и фильт­

С канальностью фильтра связана еще одна характеристика фильт­ рации, показывающая, по какой координате измеряются отсчеты, служащие дл формирования одного выходного значения фильтра. Фильтрация называется временной, когда на вход фильтра подается одна сейсмическая трасса, и выходной сигнал также представляет собой сейсмическую трассу в функции времени. В том случае, когда выходное значение фильтра формируется из ряда отсчетов, взятых