книги из ГПНТБ / Цифровая обработка сейсмических данных

дифрагированных волн. Точками дифракции являются поочередно

Модель глубинного скоростного разреза для исследуемой площади выбирается по экспериментальным данным, которые чаще всего бывают приурочены к отдельным точкам или участкам площади [результаты сейсмокаротажа или анализа эффективных скоростей,

по профилю между точками, для которых выполнялся анализ скоро­ стей, мы должны позаботиться о том, чтобы модель соответствовала реальному скоростному разрезу также и во всех остальных точках площади. Последнее может быть достигнуто лишь при некотором строго определенном положении уровенной поверхности между

80

ф и л я ; 3 — л и н и и р а в н ы х з н а ч е н и й

закрепленными точками-участками с известным скоростным разре­ зом. Найти это положение на каждом профиле в каждой точке — это и значит правильно выбирать уровень приведения (рис. 33).

В соответствии с изложенным моделью функции ДтС Л Г (£) служит случайная последовательность с ненулевым, в общем случае средним значением Атс , равным среднему времени пробега в толще выше

с разными к. При условии согласного залегания границ это может

которая является случайной стационарной, некоррелированной по к, х и £ величиной с нулевым математическим ожиданием.

В силу этих особенностей плотность распределения / (6А) вели­ чин &k зависит только от расстояния А| между выбранными трас­ сами, а модель (2.34), (2.35) полезной части многоканальных сейсмических записей имеет важное свойство, выражаемое соотно­ шением

где bz (т) и rZlZz — авто- и взаимнокорреляционная функции сейсми­ ческих трасс Zj (t) и z2 (i), выбранных на расстоянии Д| .

Аналогичное соотношение может быть выписано и для вариан­ тов (2.34'), (2.36) модели.

В заключение приведем некоторые общие особенности модели исходных сейсмических записей.

1. Построенная модель является статистической. Случайная ком­ понента в широком смысле представлена в модели в виде 8Qkx (|). Случайными компонентами в узком смысле считаются времена при­ хода полезных волн и основные параметры помех.

2. Построенная модель содержит множество упрощающих допу­ щений и ограничений по сравнению с реальным материалом. В сущ­ ности, практически каждое конкретное свойство модели, фиксиру­ емое нами, означает отход от реальности. В табл. 1 приведено срав­ нение основных свойств модели и реального материала только для

3. Включение тех или иных допущений в модель обусловлено не столько ограниченностью сведений о реальном материале, сколько необходимостью использования при обработке только достаточно простых алгоритмов, что связано с ограниченным быстродействием современных ЭВМ. Общая тенденция развития модели, связанная с расширением возможностей обработки по мере появления все более мощных ЭВМ, по-видимому, заключается в следующем.

В модель будут включаться в виде постоянных, случайных в узком

между ЗМС и глубинным разрезом; специфические типы волн-помех и др.). Некоторые параметры, которые считались постоянными, будут приниматься переменными (например, коэффициент отражения

82

в зависимости от угла падения луча). Некоторые параметры, которые ранее считались случайными в узком смысле, будут рассматриваться как сумма детерминированной и случайной в широком смысле компо­ ненты (например, времена прихода, амплитуды и эффективные ско­ рости кратных волн и других волн-помех, связанных с верхней частью разреза), или случайной в узком смысле и случайной в широ­ ком смысле компоненты (например, амплитуды одной и той же регу­ лярной волны).

П О С Т А Н О В К А З А Д А Ч И И О С Н О В Н Ы Е П Р О Ц Е Д У Р Ы О Б Р А Б О Т К И

Построение временного разреза — традиционная задача обработки

Целью обработки данных сейсморазведки является построение временного разреза. Идеальным временным разрезом является сово­ купность линий х (х, t) = xfe6 (t — Qk (x)) для всех к отражающих границ с приписанными им значениями коэффициентов отражения. Такая совокупность непосредственно фигурирует в формулах (2.33) — (2.36) общей модели сейсмограмм на выходе сейсмического канала.

Кроме совокупности линий х (х, t) полезную информацию несут

отдельных процедур (регулировка амплитуд, фильтрация, введение поправок и т. п.). Каждая из этих процедур может рассматриваться как воздействие на материал некоторого оператора, предназначен­ ного для устранения одной или нескольких мешающих компонент. В идеальном случае при последовательном воздействии операторов обработки материал, а следовательно, и его модель должны были бы терять одну за другой мешающие компоненты (см. рис. 24), и в конеч­ ном итоге мы получили бы идеальный временной разрез — сово­ купность линий х (х, t). На самом деле так не происходит: ни один из операторов не устраняет полностью соответствующей мешающей компоненты; с другой стороны, каждый из операторов в той или иной степени искажает полезную компоненту, что ведет к потере части полезной информации. Рассмотрим изменения модели в процесса обработки, отображая в структуре модели эти особенности действия реальных операторов обработки лишь в тех случаях, когда это необходимо.

Изменения модели в процессе обработки. Посмотрим, как транс­ формируется модель сейсмической записи после каждого из основных операторов обработки. В качестве исходной модели используем варианты (2.33), (2.34), (2.35).

1. Для устранения помех

предназначена временная и пространственная фильтрация. Модель помех, оставшихся после фильтрации, обычно представляют в виде суммы только двух типов волн: многократно-отраженных п'х (£, t), которые почти не ослабляются фильтрацией, и нерегулярных п"х (|, t). Последние рассматриваются как сумма «остатков» всех прочих волн-помех.

В модель полезной части записи включается дополнительный «каскад» — свертка с весовой функцией g (t), характеризующей суммарное действие всех фильтров. В результате имеем

Поэтому в ряде случаев моделью материала после фильтрации удобно считать выражение (2.44), в котором п"х (£;, t) опущено, но считается, что нерегулярные помехи проявляются в виде случайных сдвигов &®kx (£)• Хотя в этом случае обозначение bQkx (%) имеет несколько иной смысл, чем в (2.44), мы не будем вводить новых индексов во

назначена регулировка амплитуд в пределах каждой трассы и от трассы к трассе. Пренебрегая неидеальностью оператора регули­ ровки амплитуд, будем считать, что его воздействие на материал можно отобразить, заменяя в (2.44) множитель ах (Е) с (t) на не­ которую постоянную величину а, не зависящую от х, ? и t. Так как эта величина относится ко всей сейсмограмме в целом, то ее, как простой масштабный коэффициент, включать в модель мы не будем.

и кинематических поправок. Действие этой операции на модель •отображается заменой Ахсх (£) и Атк (%) на остаточные статические

84

и кинематические сдвиги бтс л . (£) и бтк (£). Последние устраняются после операции коррекции поправок, и модель (с учетом действия регулятора амплитуд) принимает вид

импульса б (it) и, кроме того, позволил бы выделить «в чистом виде» функцию s0 (t). Однако реальная обратная фильтрация позволяет свести результирующую импульсную реакцию s (t) не к 6 (i), а к не­

5. Наконец, для ослабления многократных и нерегулярных волн-помех применяется суммирование записей, полученных в ре­ зультате многократного прослеживания, по системе ОГТ или какойлибо иной. Если при этом кратные волны п'х(\, t) ослабляются в достаточной степени, они могут быть исключены из модели. Окон­ чательно получим

Это выражение можно считать моделью окончательного резуль­ тата обработки — временного разреза (как уже отмечалось выше, пх (§, t) можно опустить, вводя допущение, что нерегулярные помехи проявляются только в виде случайных сдвигов 69^ (!•)).

окончательного результата обработки, когда углы падения отража­ ющих горизонтов настолько малы, что неучет сейсмического сноса не препятствует решению геологических задач сейсморазведки. Однако в сложных районах преимущества глубинного разреза являются существенными.

До недавнего времени глубинный разрез получался исключи­ тельно как результат интерпретационного этапа. Для его построения

85

требовались специфические интерпретационные процедуры, важней­ шим элементом которых являлся акт принятия решений (например, о наличии или отсутствии полезной волны в данной точке сейсмо­

на процедуры построения временного разреза.

Возможные способы построения глубинных разрезов, не требу­ ющие развитой системы принятия решений, вытекают из моделей (2.34) и (2.34'), а также из уравнений годографа Т/,х И QkjX-

В рамках модели (2.34) элемент годографа Tkxi а следовательно, и форма оси синфазности при известной скорости v (t) и заданном положении пункта взрыва определяются тремя параметрами: коор­ динатами х, h центра и углом наклона ф отражающей площадки. Следовательно, глубинный разрез в принципе можно построитьг перебирая по очереди все точки разреза и нанося в каждой точке множество площадок с разными углами наклона ср и «интенсив­ ностью», которая пропорциональна амплитуде наблюденной волны соответствующей данному набору параметров х, h, ср. Для совокуп­ ности параметров х, h, ср, которой не соответствует никакая наблю­ денная волна, «интенсивность» площадки считается нулевой.

Такой подход в принципе и реализуется в аналоговых постро­ ителях глубинных разрезов AOC-I и АОС-П. Однако практически вместо параметров х, k, ср в этих построителях перебираются (в про­ цессе построения суммолент) параметры t, 6t и абсциссы центра базы приема, что не меняет сути дела.

В рамках модели (2.34'), непосредственно базирующейся на прин­ ципе Гюйгенса, процедура построения глубинных разрезов выглядит

интенсивности наблюденной элементарной волны, дифрагированной от этой точки, т. е. реализуется тот же принцип, что и при обработке данных метода ОГТ. В самом деле, годографы ОГТ также полностью определяются координатами одной (общей) точки отражения, но только в методе ОГТ это точка не глубинного, а временного разреза.

Поэтому, по аналогии с построением временного разреза в методе ОГТ, глубинный разрез можно построить, суммируя сейсмические трассы сейсмограмм или временных разрезов в соответствии с формой годографов QkXj, вводя необходимые кинематические поправки и учи­ тывая при этом различия между функциями s (t) и и (t). Форма изображения глубинного разреза при этом может быть такой же, как и у временных разрезов. Запись суммарных трасс производится методом отклонений, или переменной ширины, или другим подобным методом.

В отличие от глубинного разреза, получаемого путем построения отражающих площадок или линий hk (х), данный глубинный разрез

86

Глава 3

ЦИФРОВАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА АМПЛИТУД СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ (ЦАРА)

С И Н Т Е З П Р О С Т Е Й Ш И Х А Л Г О Р И Т М О В Ц А Р А

Рассмотрим модель многоканальной сейсмической записи, пред­ ставленной выражениями (2.33)—(2.36). Как уже известно, задачей ЦАРА в рамках рассматриваемой модели является: 1) устранение нестационарности записи по t; исключение сомножителя с (t) у полез­

к среднему уровню, зависящему от числа разрядов, которым пред­ ставлены отсчеты по сейсмическим трассам в памяти данной ЭВМ. Иначе говоря, идеальное ЦАРА должно заменять сомножитель с (t) при полезной компоненте модели (2.33)—(2.36) константой и изме­ нять сомножители сп (£) при мешающих компонентах таким образом, чтобы средняя интенсивность записи не зависела от х и t и равнялась заданной постоянной величине а; при этом в полезную компоненту модели не должно вноситься никаких искажений.

Оптимальные решения этой задачи для модели (2.33) — (2.36) еще только разрабатываются. Используемые на практике решения

88

Способы оценки Ф| (t) можно подразделить на две основные группы. Способы первой группы реализуют предварительный расчет функции (t) по априорным данным. В практике аналоговой обработки сейсмических записей такие способы носят название полуавтоматической регулировки усиления (ПРУ). В качестве апри­ орных данных в этом случае используют сведения об изменении средней скорости в зависимости от времени регистрации £>ср (t), а также сведения о регистрируемом динамическом диапазоне. Кри­ вую vcp (t) используют при учете влияния расхождения на изменение интенсивности записи во времени. Так как амплитуды записи убы­ вают пропорционально увеличению радиуса расходящегося фронта волны, то компенсация расхождения производится по формуле

поэтому компенсируемый динамический диапазон в интервале вре­ мени t равен fit децибелл, а за одну секунду составляет р децибелл.

Учет всех указанных факторов ослабления сейсмической записи

Способы второй группы, реализующие собственно цифровую автоматическую регулировку амплитуд записи, ориентированы на получение оценок Ф| (t) в процессе обработки, причем непосред­ ственно по обрабатываемому материалу.

Эти способы основаны на том, что функция Ф^ (t) является не­ отрицательной и гораздо более «низкочастотной», чем функция 1% (t) (рис. 34). В самом грубом приближении, например, можно допустить,

Так как процесс 1^ (t) стационарен, его интенсивность постоянна по J и неизменна по I в пределах некоторого участка профиля, сле-

89