Спосіб побудови динамічних зображень з використанням регульованого направленого аналізу сейсмічних сигналів з нелінійною функцією запізнення

Спосіб побудови динамічних зображень з використанням регульованого направленого аналізу сейсмічних сигналів з нелінійною функцією запізнення, що включає одержання сейсмічних даних з використанням багаторазових систем спостереження, групування одержаних даних в сейсмограми за спільною для них ознакою, введення статичних поправок, формування баз для підсумовування регулярних відбитих хвиль, визначення функцій запізнення, здійснення синфазного підсумовування регулярних відбитих хвиль в межах кожної бази і побудову динамічних зображень, який відрізняється тим, що для визначення функцій запізнення використовують множину нелінійних функцій у часових вікнах, в межах яких аналізують сейсмічні сигнали, при цьому для кожного часового вікна нелінійні функції запізнення розраховують по сталому параметру t0 та параметру 2 3 24727 сформована із трас сейсмограми спільного пункту збудження (СП3), які не повторюються в жодній іншій сейсмограмі СГТ, симетричність годографа СГТ відбитої хвилі відносно даної середньої точки і допустимість його гіперболічної апроксимації. Для перетворення сейсмограми СГТ в динамічне сейсмічне зображення в кожну сейсмічну трасу вводять статичні поправки та визначені шляхом підбору функції запізнення для синфазного підсумовування сейсмічного сигналу, останні, в свою чергу, трансформують вісь синфазності одноразово - відбитої хвилі в лінію t0 =const шляхом різночасового криволінійного аналізу цієї сейсмограми по множині гіпербол по окремих сейсмограмах СГТ. При цьому осі синфазності регулярних хвиль - завад, функції запізнення яких відрізняються від функцій запізнення одноразово - відбитих хвиль, лишаються криволінійними. У процесі підсумовування сейсмічного сигналу по трасам сейсмограми, в які введено кінематичні поправки, одноразово - відбиті хвилі підсумовуються синфазно, в результаті чого підсилюються, а регулярні хвилі завади (у першу чергу багатократні) додаються з фазовими зсувами, що призводить до їх відносного послаблення. Ефективна швидкість Vсгт , значення якої використовують для розрахунку функцій запізнення, визначається розподілом швидкості поширення пружних хвиль у середовищі, а також геометричними характеристиками відбиваючих і перекриваючих сейсмоакустичних границь. Відомий спосіб побудови динамічних сейсмічних зображень (СГТ) як і спосіб, що заявляється, мають наступні спільні суттєві ознаки: використання первинних сейсмічних даних системи багаторазових спостережень, групування трас у сейсмограми за спільною для них ознакою, введення статичних поправок, введення визначених функцій запізнення та здійснення синфазного підсумовування сигналу в межах кожної сейсмограми і побудова динамічних зображень. Однак під час побудови динамічних сейсмічних зображень з використанням методу СГТ підсумовування сигналу виконують з однаковими ваговими коефіцієнтами для всіх трас сейсмограми [В. И. Бондарев, С. М. Крылатков. Анализ данных сейсморазведки // Учебное пособие. - Екатеринбург 2002. - С.58]. Визначення функцій запізнення виконують вручн у або у напівавтоматичному режимі по окремим сейсмограмам і не в кожному часовому відліку сейсмічної траси, у зв'язку з чим не завжди можна підібрати ефективну функцію запізнення для синфазного підсумовування сигналу, зокрема, під час обробки сейсмічних 3D даних можуть виникати так звані "швидкісні розтяжки" сейсмічного сигналу. Крім того використання однакового вагового коефіцієнту не враховує амплітудні неоднорідності сейсмічного сигналу (в сейсмограмі можуть бути втрати зони кореляції сигналу). Спосіб є нестійким до імпульсних завад і не враховує ефективну апертуру годографа СГТ (за межами якої параметр функції запізнення не впливає на результат підсумовування). 4 Відомий також, вибраний як прототип, спосіб побудови динамічних сейсмічних зображень - метод регульованого направленого прийому (МРНП) [Номоконов В.П., Сейсморазведка // книга первая. - М.: «Недра», 1990 - С.306-307]. В МРНП також використовують первинні сейсмічні дані, які отримають з багаторазових систем спостереження. Граничні умови встановлюють тільки на величину кроку між сейсмічними трасами, який повинен бути не більше 50м. Для підсумовування первинні сейсмограми розбивають на короткі ділянки підсумовування (бази підсумовування) довжиною 3-5 довжин хвилі, кожна з яких містить 8-12 сейсмічних трас. Траси підсумовують з часовими затримками, які послідовно змінюють за лінійним законом (лінійні функції запізнення). Амплітуди сумарних сейсмічних сигналів є максимальними при синфазному підсумовуванні коливань, тобто при співпадінні введеного запізнення з часовим зсувом однієї з хвиль. Послідовно змінюють з невеликим інтервалом величину запізнення і забезпечують синфазне підсумовування усіх зареєстрованих в межах бази підсумовування регулярних хвиль. В результаті багаторазового різночасового підсумовування з фільтрацією різними частотними фільтрами, отримують сумоленту МРНП, на якій регулярні хвилі, що підходять до поверхні спостереження під різними напрямами, характеризуються підвищеною енергією і розділені по значенням їх часових зсувів (позірних швидкостей). Принципова особливість МРНП пов'язана з використанням малих баз підсумовування і відносно невеликих віддалень джерело - приймач. На даний час цей метод вивчення складнопобудованого середовища застосовують, головним чином, у лабораторному варіанті на стадії обробки [В. И. Бондарев, С. М. Крылатков. Анализ данных сейсморазведки // Учебное пособие. - Екатеринбург 2002. - С.56-57]. Відомий спосіб РНП, як і спосіб, що пропонується, включає одержання первинних сейсмічних даних, які отримують з використанням багаторазових систем спостереження, формування баз підсумовування, послідовну зміну функцій запізнення. Основним чинником, який найбільше впливає на якісну оцінку результату, є визначення екстремальної амплітуди під час синфазного підсумовування сейсмічних сигналів. Недоліками прототипу є те, що під час побудови динамічних зображень використовують лише короткі ділянки підсумовування, не враховують нелінійність функції запізнення реальних сейсмічних хвиль по всій апертурі спостережень, що не забезпечує формування динамічних зображень високої роздільної здатності. У зв'язку з цим МРНП не набув широкого застосування під час обробок сейсмічних даних через його складність реалізації і неврахування гіперболічності годографа відбитої хвилі. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу побудови динамічних сейсмічних зображень шляхом введення операцій регульованого направленого аналізу сейсмічних сигналів з нелінійною функцією запізнення кожного 5 24727 сейсмічного відліку в кожній сейсмограмі по часових вікнах з урахуванням ефективної апертури баз підсумовування та статистичного аналізу набору сейсмічних відліків, що дозволить забезпечити побудову динамічних зображень високої роздільної здатності, які відображають більш повну інформацію про сейсмо - геологічні характеристики відбиваючих горизонтів, і, тим самим, побудову детальних фізико-геологічних моделей перспективних нафтогазоносних об'єктів, що призведе до підвищення ефективності прогнозування покладів нафти і газу. Поставлена задача вирішується тим, що у способі побудови динамічних сейсмічних зображень, що включає одержання сейсмічних даних з використанням багаторазових систем спостереження, групування одержаних даних в сейсмограми за спільною для них ознакою, введення статичних поправок, формування баз для підсумовування регулярних відбитих хвиль, визначення функцій запізнення, здійснення синфазного підсумовування регулярних відбитих хвиль в межах кожної бази і побудову динамічних зображень, згідно з корисною моделлю для визначення функцій запізнення використовують множину нелінійних функцій у часових вікнах, в межах яких аналізують сейсмічні сигнали, при цьому для кожного часового вікна нелінійні функції запізнення розраховують по сталому параметру t0 та параметру V0 , який змінюють у визначеному діапазоні, при цьому ефективну апертур у Xеф функції запізнення визначають за формулою: Xеф = t 0 × V0 × 1-K 2 3 , 2× K де К - коефіцієнт обмеження апертури; t0 , с - початковий час функції запізнення для конкретного часового вікна; V0 , м/с - швидкість підсумовування функції запізнення для конкретного часового вікна, а після розрахунку кожної нелінійної функції запізнення відбирають з сейсмограм сейсмічні сигнали, отримані відповідно до кожної функції по часовому вікну, тим самим формують осі підсумовування сейсмічних сигналів по всьому часовому вікну, проводять статистичну оцінку сейсмічних відліків, причому спочатку між сейсмічними відліками осей підсумовування, а потім - між самими осями у ковзному вікні для виключення несинфазного підсумовування, визначають ймовірність синфазного підсумовування, після цього підсумовують сейсмічні відліки центральної осі ковзного вікна з урахуванням визначеної ймовірності синфазної підсумовування та отримують ймовірний сейсмічний сигнал. Розраховують для цього ж часового вікна нові нелінійні функції запізнення по інших значеннях параметра V0 з визначеного діапазону та повторюють усі вищезазначені дії для кожного значення діапазону швидкостей і отримують множину значень підсумовування по всім нелінійним функціям запізнення часового вікна. Після перебирання усіх заданих швидкостей, за якими було сформовано нелінійні функції запіз3 6 нення, за критерієм оптимальності оцінюють множину значень підсумовування по всіх нелінійних функціях запізнення часового вікна і визначають одне рішення, яке відображають на динамічному зображенні. Спосіб побудови динамічного зображення відрізняється від прототипу наступними ознаками: - формуванням баз підсумовування сейсмічного сигналу по всій сейсмограмі; - розраховуванням у часових вікнах функцій запізнення по множині нелінійних функцій зі сталим для кожного вікна параметром t0 та змінним параметром V0 , який змінюють у визначеному діапазоні; - урахуванням ефективної апертури Xеф функції запізнення; - статистичною оцінкою ймовірності синфазного підсумовування набору сейсмічних відліків (осі підсумовування, які сформовані згідно з функцією запізнення) у ковзному вікні з метою виключення несинфазного підсумовування сейсмічного сигналу, а саме: спочатку розраховують ймовірність між сейсмічними відліками осей підсумовування, а потім - між самими осями; - екстремальною оцінкою множини значень підсумовування по всім нелінійним функціям запізнення часового вікна після перебирання усіх заданих швидкостей, за якими було сформовано нелінійні функції запізнення. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено на: - Фіг.1 - розміщення на сейсмограмі часових вікон та нелінійних функцій запізнення; - Фіг.2 - формування множини функцій запізнення у часовому вікні для швидкостей Vo1 та Vоn ; - Фіг.3 - вибір ефективної апертури функції запізнення. Під терміном "часове вікно" розуміють вікно, у межах якого значення функції запізнення для кожного сейсмічного відліку, що відноситься до однієї сейсмічної траси, є сталим, і яке обмежується зверху і знизу формою нелінійної функції запізнення (див Фіг.1). Під терміном "ефективна апертура функції запізнення" (див. Фіг.3) розуміють рівень кривизни нелінійної функції запізнення, за межами якого швидкість не впливає на результат підсумовування сигналів (коли функція запізнення наближається до своєї асимптотичної прямої). Під терміном "ковзне вікно" розуміють вікно, що "ковзає" у межах довжини сейсмічного запису, в якому відбувається статистичний аналіз сейсмічних відліків, вибраних за допомогою нелінійної функції запізнення, щодо виключення підсумовування сигналів через фазу. Терміном "вісь підсумовування" позначають усі відліки, які вибирають з трас сейсмограми за функцією запізнення, яку розраховують. На відміну від метода РНП (прототипу) використання усієї сейсмограми як бази підсумовування значно покращує кінцевий результат аналізу сейсмічних сигналів за рахунок збільшення кратності підсумовування. Розбивання кожної сейсмограми на часові вікна та розраховування для кож 7 24727 ного вікна множини нелінійних функцій (див. Фіг.2) дає можливість ефективно виділити відбиті хвилі по всій довжині сейсмічного запису та значно прискорює процес формування динамічного зображення порівняно з ручним коригуванням функції запізнення. Урахування ефективної апертури функції запізнення покращує результат підсумовування на початку сейсмічного запису. Завдяки статистичному аналізу у ковзному вікні зводиться до мінімуму несинфазне підсумовування сейсмічних відліків, виходячи з припущення, що значення розподілу випадкової величини над, під та в межах осей підсумовування повинні бути однаковими. Аналіз отриманих результатів для кожного сейсмічного відліку на предмет екстремуму амплітуди підсумовування з урахуванням ймовірності її формування безперечно покращує інформативність і достовірність динамічного зображення. Крім того, розбивання сейсмограми на часові вікна виконують з таким розрахунком, щоб форма нелінійної функції запізнення в межах цих вікон коливалась в діапазонах кривизни реально зареєстрованих годографів відбитих хвиль для цього інтервалу сейсмічного запису, інакше виникне ситуація несинфазного підсумовування сигналу. Коефіцієнт для розрахунку ефективної апертури коливається в межах 0-1. По аналогії з радіотехнікою цей параметр вибирають рівним 0,3. Ширину ковзного вікна для статичного аналізу вибирають в межах 5-11 сейсмічних відліків, результат такого аналізу відповідає середині ковзного вікна. Таким чином, використання корисної моделі, що пропонується, прискорює процес формування динамічного зображення і покращує його інформативність. Спосіб реалізують наступним чином. Первинні сейсмічні дані сортують в сейсмограми за їх спільною ознакою і вводять у траси статичні поправки. Для визначення функцій запізнення використовують множину нелінійних функцій у часових вікнах, в межах яких аналізують сейсмічні сигнали, при цьому для кожного часового вікна задають діапазон швидкостей та значення часу t0 для формування множини нелінійних функцій запізнення Ф(t 0, V0 k, xi ) , які забезпечують підсумовування усіх корисних відбитих хвиль. Множину нелінійних функцій запізнення формують за відомим співвідношенням: Ф(t 0, V0k , Xi ) = t 0 2 + xi2 v0 2 - t0 , де t0 , с - початковий час функції запізнення для конкретного часового вікна; V0 , м/с - швидкість підсумовування; 8 xi , м - винос пункту прийому від пункту збудження. Відбір сейсмічних відліків з трас сейсмограми здійснюють у часових вікнах за значеннями функції запізнення та значенням часу сейсмічного відліку сейсмічної траси з нульовим виносом. Вибір сейсмічних відліків відбувається з урахуванням ефективної апертури функції запізнення, яку розраховують за формулою: Xеф = t 0 × V0 × 1-K 2 3 , 2× K де К - коефіцієнт обмеження апертури; t0 , с - початковий час функції запізнення для конкретного часового вікна; V0 , м/с - швидкість підсумовування функції запізнення для конкретного часового вікна, З відібраних з сейсмограми значень сейсмічних відліків формують осі підсумовування і заносять їх в масив ковзного вікна. Коли кількість цих осей досягає визначеної наперед величини, наприклад, 5-11, всі осі підсумовування передають у модуль статистичної оцінки для розрахунку ймовірності синфазного підсумовування, при цьому спочатку проводять оцінку між сейсмічними відліками осей підсумовування, а потім - між самими осями у ковзному вікні для виключення несинфазного підсумовування. Після цього підсумовують сейсмічні відліки центральної осі ковзного вікна з урахуванням визначеної ймовірності синфазного підсумовування та отримують ймовірний сейсмічний сигнал. Для ефективності "підхвату" відбитої сейсмічної хвилі функцію запізнення варіюють у заданому діапазоні швидкостей. Завдяки цьому отримують множину значень підсумовування по всім нелінійним функціям запізнення часового вікна. Застосовуючи критерій оптимальності, з множини значень підсумовування виділяють одне рішення, яке відображають на динамічному зображенні як значення сумарного сигналу. Поступово рухаючись по сейсмограмі від початку запису до кінця, розраховують результуючий сейсмічний сигнал для кожного сейсмічного відліку в кожному часовому вікні. Таким чином в результаті отримують сейсмічне динамічне зображення. Наведені відомості підтверджують можливість реалізації корисної моделі і її промислову придатність. Експериментальна перевірка способу, що пропонується, показала, що досягається формування динамічних зображень з високою роздільною здатністю сейсмічних відбиттів, що розширює можливості прогнозування геологічних розрізів, одержання більш детальних моделей родовищ нафти і газу, підвищує надійність прогнозування розміщення свердловин. 3 9 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 24727 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601