Отдельные моменты цифровой обработки данных сейсморазведки в системе SPS-PC.

Поверхностно-согласованная деконволюция.

В этом разделе приводится сопоставление результатов обычной и поверхностно-согласованной деконволюция в пакетах SPS-PC и ProMAX.

A – обычная потрассная деконволюция в ProMAX.

Б – поверхностно-согласованная деконволюция в ProMAX.

В – обычная потрассная деконволюция в SPS-PC.

Г - поверхностно-согласованная деконволюция в SPS-PC.

Длина оператора – 200 мсек

Окно расчета автокорреляционной функции – вся трасса (3000 мс)

Интервал предсказания – 1 дискрет

Белый шум – 0.1 %

 
Коррекция статических поправок.

В этом разделе мы рассмотрим особенности отдельных алгоритмов коррекции остаточных статических поправок, реализованных в системах SPS-PC и ProMAX. На рис. 1 представлены суммотрассы ОГТ по синтетическому волновому полю, рассчитанному для горизонтально-слоистой среды. Сейсмограммы рассчитывались через интеграл Кирхгофа процедурой Geom 2D Designehlp_geom2d. В исходные трассы были введены типичные для Сибирской платформы «остаточные статические поправки» (см. Рис.5-6). Осталось проверить, смогут ли программы коррекции статики вычислить эти введенные поправки. Тестированию были подвергнуты все программы коррекции статических поправок системы ProMAX и три процедуры системы SPS-PC (AKSP SPMSTAT и PAKSM).

Корреляционной статикой пользователи, с подачи компаний-разработчиков ПО, называют все, что основано на классическом методе расчета остаточных статических поправок путем решения системы линейных уравнений по временным задержкам, определяемым с помощью функции взаимной корреляции трассы с эталонной трассой. Возраст этого метода равен возрасту цифровой обработки данных сейсморазведки. У метода существует один и единственный недостаток – от плохо работает на непригодном материале. В системе SPS-PC представлен один из лучших Российских алгоритмов расчета остаточных поправок корреляционной статики – процедура AKSPhlp_aksp в программе CDPShlp_cdps.Из рис.2 отчетливо видно, что в системе SPS-PC алгоритм реализован совершеннее, чем в ProMAX.

Max Power статика – этот метод разработан и прекрасно представлен в статье

“Ronen, J. and Claerbout, J., 1985, Surface-consistent residual statics estimation by stack-power maximization: Geophysics, vol. 50,No. 12 pp 2759-2767”. Процедура прекрасно работает с данными, у которых низкое соотношение сагнал/шум и при амплитуде остаточных сдвигов, превышающей 100 мсек. Недостаток – двухфакторная модель статических поправок. То есть, все неоднородности Vогт процедура пытается распределить по статическим поправкам за ПП и ПВ. В системе SPS-PC этот алгоритм реализован в процедуре SPMSTAThlp_spmstat. На рис. 3 Представлено сопоставление результатов расчета остаточных статических поправок в системах SPS-PC и ProMAX. По графикам результатов (Рис.5-6) видно, что алгоритм справляется с поставленной перед ним задачей, но слабее, чем это делает процедура AKSP.

Процедура PAKSMhlp_paksm – уникальный алгоритм, разработанный В.Н.Куликовым. Мы сопоставляем результат работы этой процедуры с таким же, слабо формализованным, методом ProMAX, как Гибридная статика. Мы видим (рис. 4), что сопоставление результатов не в пользу западных технологий.

Немаловажным фактором является чувствительность метода расчета остаточных поправок к ошибкам задания линии T0 для отслеживания. В системе SPS-PC этот фактор решен положительно. Ошибки в T0 совершенно не влияют на результаты расчетов (рис. 7). Чего не скажешь о системе ProMAX. На рис. 7 представлен только метод максимизации энергии суммирования. Отчетливо видно, что реализация алгоритма в системе ProMAX склоняется к «рисованию» под влиянием ошибок T0. Чем-то это напоминает советсий PAKSM 70-х годов.

 

 

Рис. 1. Синтетическое волновое поле в горизонтально-слоистой среде и временной разрез ОГТ со «статическими поправками».

 

Рис. 2. Временной разрез со статическими поправками AKSP и временной разрез ProMAX с корреляционной остаточной статикой.

 

Рис. 3. Временной разрез со статическими поправками SPMSTAT и Временной разрез со статическими поправками MaxPower ProMAX.

 

Рис. 4 Временной разрез со статическими поправками PAKSM и временной разрез со статическими поправками Hybrid ProMAX.

 

Рис. 5. Графики остаточных статических поправок за пункты приема.

 

Рис. 6. Графики остаточных статических поправок за пункты возбуждения.

 

Рис. 7. Временной разрез со статическими поправками SPMSTAT системы SPS-PC и со статическими поправками MaxPower ProMAX. Горизонт (линия желтого цвета) задан заведомо ложным.

 

Метод Multifocusing (MF).

В этои разделе мы покажем, как работает метод Multifocusing в системе SPS-PC.

Теоретические основы метода подробно и доступно изложены в работах

Gelchinsky, B., Keydar, S., 2000. Homeomorphic Imag-ing: Theory and Practice: Journal of Applied Geophysics 42 1999: 169–228.

Landa, E.. Gurevich. B., Keydar, S., and Trachtman, P., 1999. Application of multifocusing method for subsurface imaging: J. Appl. Geophys., 42, nos. 3, 4, 283-300».

Расчет кинематических поправок в методе Multifocusing требует задания 4-х параметров: V0 – скорость в приповерхностном слое; R_CRE (R_NIP) – радиус «сферического» фронта волны от точки отражения; b - угол выхода центрового луча на дневную поверхность; R_CEE  (R_N) – радиус волны, излучаемой отражающей поверхностью. Фронт последней волны параллелен отражающей границе. NIP – точка отражения.

Радиусы R_CRE можно определить по скоростям суммирования V_ОГТ. Скорость V₀ определяется как скорость замещения в приповерхностнос слое при расчете статических поправок. Радиусы R_CEE и углы b можно в первом приближении определить по прослеженным фрагментам отражающих горизонтов на временных разрезах ОГТ или MF.

На рис. 1 и 2 показаны разрезы ОГТ, полученные стандартным методом (1) и методом MF (2). Суммирование осуществлялось как в традиционном МОГТ – в каждой ОСТ.

  

Мы наблюдаем полную идентичность метов ОГТ и MF при базе суммирования, равной 1-й ОГТ.

Иная картина наблюдается при суммировании на базе 15 точек ОГТ (Рис. 3 и 4).

Мы видим, что ввод обычной кинематики и суммирование на большой базе приводит к подавлению наклонных осей синфазности. В то же время, метод Multifocusing позволяет осуществлять суммирование на больших базах без потери латеральной разрешающей способности.  База суммирования в MF может существенно превышать размер зоны Френеля, поскольку суммирование осуществляется не в одной точке отражения, а вдоль фрагмента отражающей границы с постоянным радиусом R_CEE. Следует ожидать, что метод позволит выделить отражения сложной формы при очень низких отношениях сигнал/помеха. Первое испытание метода в сложнейших сейсмогеологических условиях Тунгусской синеклизы подтвердило это ожидание (рис 5).

Таким образом, отметим ключевые моменты расчета кинематических поправок в методе MF:

1.      Метод MF является хорошим инструментом обработки сейсмических данных на завершающем этапе пре-стак обработки.

2.      Метод не является альтернативой методу ОГТ, а, скорее, дополняет и расширяет его.

3.      В методе MF можно и целесообразно использовать уже определенные в процессе обработки скорости суммирования ОГТ, априорные и остаточные статические поправки, фрагменты отражающих горизонтов на временных разрезах ОГТ.

4.      Углы b и радиусы R_CEE целесообразно определять не путем перебора (3-х компонентный перебор – слишком дорогое удовольствие), а по временным немигрированным разрезам (точнее, по фрагментам отражающих горизонтов)

5.      Процесс может быть итерационным.

a.      суммирование MF;

b.      - корреляция отражений на временных разрезах;

c.      - определение углов и радиусов;

d.      - уточнение скоростей V_MF;

Повторение шагов a-d.

6.      Метод целесообразно применять в сложнейших сейсмогеологических условиях.

 

 

 

Алгоритм быстрого анализа скоростей миграции.

Представлен доклад автора SPS-PC на семинаре в Геленджике осенью 2008 года.

Введение.

Предлагается новый способ анализа скоростей миграции на прямых лучах. Процедура анализа скоростей миграции ускоряется в десятки раз и сводится к одному - двум прогонам простой миграции до суммирования с заданным шагом (обычно 1 км). В результате получается качественный разрез (2-Д) или куб (3-Д) средних скоростей.

 

Описание метода

Традиционно анализ (подбор) скоростей миграции (скорости MVD) осуществляется путем анализа разверток и спектров Semblance как функций скоростей перебора Vconst и удаления источник-приемник L (1, 2).

Рис.1. Классический способ определения скоростей миграции. В данном случае выполнялось 8 миграций до суммирования в каждой точке анализа.

 

 Нами предлагается простое решение, позволяющее в десятки раз ускорить процедуру определения скоростей миграции. Не нужно получать набор мигрированных разверток для заданного перебора скоростей. Достаточно получить одну мигрированную развертку и получить правильную скорость путем анализа кривизны осей синфазности на этой развертке. Поправки вычисляются по способу средних скоростей без учета преломления на промежуточных границах.

Тут X0 – координата трассы-результата (точки дифракции). X1 – координата источника  в пределах апертуры, X2 – координата приемника  в пределах апертуры, Z – точка дифракции, j - угол между лучами от точки дифракции до приемника и источника.

Пусть V0 – некоторая априорная скорость.

Кинематическая поправка в точке (X0,Z1) определяется как

  (1)

  (2)

 (3)

 (4)

 - удаление приемника от источника (по абсолютной величине).

 - путь луча от источника к точке дифракции.

 - путь луча от точки дифракции к приемнику.

 - полный путь прохождения луча.

Пусть истинная скорость

 (5)

Если - положительная, то ось синфазности на мигрированной развертке будет переспрямлена

Если - отрицательная, то ось синфазности на мигрированной развертке будет недоспрямлена

Нетрудно разложить выражение для  в ряд Маклорена по .

  (6)

где DT(V0) – уже введенные в трассы перед суммированием кинематические поправки, рассчитанные по формуле (1). Для мигрированной развертки эти поправки аппроксимируются формулой

      (7)       (8)

тут: Ze – эффективная глубина;  L –удаление (параметр трассы мигрированной сейсмограммы). Ряд (6) сходится, если остаточная поправка dV не превышает V0. Ряд сходится быстро, если остаточная поправка dV не превышает V0/2.

Необходимо проанализировать, как Ze  соотносится с истинной глубиной Z.

Для симметричных относительно вертикальной оси миграции трасс (X1=-X2) Ze в точности равно Z.

Для нулевых удалений L=0 график Ze имеет вид

Ось абсцисс – отношение X1/Z, Ось ординат – отношение Ze/Z

Для удалений L=Z/4 график Ze имеет вид

Для удалений L=Z/2 график Ze имеет вид

Для удалений L=Z график Ze имеет вид

 

Из вышеприведенных графиков можно сделать такие выводы:

При апертуре миграции 45о Xmax=Z

-        трассы с нулевыми удалениями размазываются в интервале Z<=Ze<=1.41Z;

-        трассы с удалениями L=Z/4 размазываются в интервале Z<=Ze<=1.32Z;

-        трассы с удалениями L=Z/2 размазываются в интервале Z<=Ze<=1.25Z;

-        трассы с удалениями L=Z размазываются в интервале Z<=Ze<=1.10Z;

При апертуре миграции 15о Xmax=0.27*Z и трассы с любыми удалениями размазываются интервале Z<=Ze<=1.10Z;

Но для любых L максимальная энергия суммотрасс  все же всегда будет сосредоточена вблизи точки Ze=Z. Это означает, что максимум оси синфазности на мигрированной сейсмограмме также будет сосредоточен вблизи точки Ze=Z. Существенно подсобляет курсор-парабола остаточных поправок на мигрированной сейсмограмме. Надо просто добиться наилучшего совпадения этого курсора с осью синфазности

Вот так выглядит собственно скоростной анализ по одиночной сейсмограмме.

Рис.2. Предлагаемый  способ определения скоростей миграции. В данном случае выполнялась 1 миграция до суммирования в каждой точке анализа.

 

Процесс может быть итерационным. Если первое приближение – недостаточно точное (например, из-за малого количества членов в ряде Маклорена или больших значений dV), то процесс можно повторить, используя в качестве V0 полученное решение (сетку скоростей).

 

Заключение

Приведем сопоставление MVD скоростей по Саттлеггеру (Usual) с Vmy – скоростями по одиночной мигрированной сейсмограмме. Модель среды очень сложная.

 

 

 

 

 

 

 

Благодарности

 

 

 

 

 

Таким образом, Предлагаемый способ быстрого определения скоростей миграции на прямых лучах по одной мигрированной развертке сводится к двум простейшим формулам

 

 

 

 

 

 

 

 

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность  В.И.Мешбею, В.В.Мерщию, А.Берковичу за неоднократное конструктивное обсуждение, критику и полезные советы.

Рис. 18. Benj-Creck. Исходный временной разрез. CMP stack Canada.

Рис. 22. Benj-Creck. PostStack Time Migration. Processing from Elev.

Reduce to Datum Level. MultifocusingF Stack. Velocities from Simple velocity Analysis.

 

Список литературы

1. Johann W. Sattlegger. Migration Velocity Determination. Part I. Philosophy. Geophysics, vol 40, No 1, 1975, pp 1-5

2. Gerhard P. Dohr and I. K. Stiller. Migration Velocity Determination. Part II. Applications. Geophysics, vol 40, No 1, 1975, pp 1-5