СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИННО-СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ И ПОСТРОЕНИЯ ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО СЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ - СИСТЕМА PRIME Российский патент 1999 года по МПК G01V1/28 G01V1/00 G01V1/36 

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано для определения геологических параметров среды и ее глубинного изображения для поиска месторождений нефти и газа в сложных сейсмогеологических условиях.

Известен способ подавления кратных волн на основе их моделирования по зарегистрированному волновому полю заданной модели среды [1].

Данный способ описывает построение поля кратных волн на основе волнового уравнения в простых моделях среды без учета преломления.

Наиболее близким к предложенному способу является способ определения глубинно-скоростных параметров среды и построения ее изображения по сейсмическим данным, включающий определение кинематических параметров отраженных волн и глубинно-скоростных параметров среды, миграцию временного разреза в рамках пластовой модели среды, учет негиперболичности годографов при построении динамического глубинного разреза, а также осуществление деконволюции, согласованной фильтрации и коррекции поглощения [2].

В известном способе определяют глубинно-скоростные параметры пластовой модели среды и выполняют динамическую глубинную миграцию по исходным сейсмограммам. При этом, результат оценки параметров среды существенно зависит от выбора модели, но в способе не предусмотрена проверка адекватности выбранной модели реальной среде. Кроме того, миграция сейсмограмм так же опирается на построенную в системе модель и качество динамических глубинных построений существенно зависит от того, оказалась ли она удачной или нет.

В известном способе предусмотрено использование различных процедур фильтрации волновых полей с оцениванием амплитудных и фазовых спектров сигналов. При оценивании их в узких пространственно-временных интервалах, дисперсии погрешности оценок могут быть весьма велики.

Техническим результатом является повышение точности оценки параметров, получение более высокой разреженности сейсмических записей, улучшение соотношения сигнал/помеха и, в целом, повышение достоверности построения сейсмических изображений.

Для достижения указанного технического результата в предложенном способе определения глубинно-скоростных параметров среды и построения ее изображения по сейсмическим данным, система PRIMЕ, включающем определение кинематических параметров отраженных волн и глубинно - скоростных параметров среды, миграцию временного разреза в рамках пластовой модели среды, учет негиперболичности годографов при построении динамического глубинного разреза, а также осуществление деконволюции, согласованной фильтрации и коррекции поглощения, при определении кинематических параметров отраженных волн, используют локальный оператор преобразования для накапливания сейсмограмм, при определении глубинных скоростных параметров среды проверяют адекватность выбранной модели среды и реальных данных путем решения обратной задачи двумя способами и сопоставления их результатов между собой, миграцию выполняют послойно с учетом преломления лучей в рамках выбранной глубинной скоростной модели с учетом ее адекватности реальной среде и с возможностью управления параметрами в каждом слое, учет негиперболичности годографов при построении динамического глубинного разреза производят путем погружения исходных сейсмограмм в рамках предварительно проверенной на адекватность реальной среде глубинно-скоростной пластовой модели с учетом преломления лучей, а поле кратных волн определяют также в рамках выбранной пластовой модели, адекватной реальной среде, с помощью миграционного преобразования сейсмограмм с учетом преломления лучей и адаптивного вычитания одновременно нескольких типов кратных волн, осуществляют амплитудную и фазовую деконволюцию, а согласованную фильтрацию и коррекцию поглощения осуществляют путем параметризации амплитудных и фазовых спектров, причем параметры амплитудного спектра и поглощения оценивают одновременно, а параметры фазового спектра оценивают отдельно по неквадратическому критерию оптимизации.

Анализ отобранных в процессе поиска известных технических решений показал, что в науке и технике нет объекта, обладающего заявленной совокупностью признаков и которые приводили бы к достижению более высокого технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Способ реализуют следующим образом:
1. Определяют кинематические параметры отраженных волн t_о(x) и V_о(x).

Для этого используют горизонтальные спектры скоростей суммирования, вычисляемые но накопленным сейсмограммам. Новым здесь является способ накопления сейсмограмм с помощью локального оператора. Он базируется на том, что анализируемая синфазность предварительно кореллируется па временном разрезе. Это позволяет без предположений о локальной линейности сражающей границы и постоянстве скоростей к слое между ней и дневной поверхностью (как это делается в известном операторе ДМО) вычислить положение точки накапливания сигналов. Горизонтальные спектры накопленных таким способом сейсмограмм оказываются значительно более устойчивыми и позволяют вычислять значения V_огт(x) даже в случае невысокого качества исходных данных (пропуск большого количества каналов, низкое отношение сигнал\помеха). После нахождения скоростей суммирования локальный оператор преобразования для накапливания сейсмограмм используется для построения участка временного разреза в окрестности анализируемой синфазности величиной 120-300 мс. Локальность оператора позволяет сделать оператор накапливания стационарным по времени, что в свою очередь снимает проблемы растяжения сигналов, имеющие место в существующих способах построения временного разреза.

В результате существенно уточняется положение изучаемой линии t_о(x) и следующая итерация, использующая новое t_о(x), позволяет уточнить V_огт(x)- Две, три подобные итерации позволяют весьма точно определить кинематические параметры анализируемой волны. Этот же оператор используется при построении горизонтальных спектров скоростей для годографов вида (t20

2. Определяют глубинно-скоростные параметры среды.

Для вычисления пластовых скоростей и положения отражающих границ необходимо прежде всего задать модель, в рамках которой эти вычисления будут производиться. Сам способ расчета после этого играет вспомогательную роль (их существует множество: инверсные, топографические, оптимизационные и т. д. ). Результат существенно определяется именно выбором модели. При этом, в различных сейсмогеологических условиях модели должны быть разными. Поэтому недостаточно сформулировать общее описание модели (как это обычно делается), например, выбрать слоистую модель с постоянными пластовыми скоростями. Необходимо еще уметь проверять в каждом случае, насколько она адекватна реально обрабатываемому разрезу. Метод такой проверки разработан и используется в предлагаемом способе обработки сейсмических данных. В случае 2D наблюдений он основан на том, что обратная кинематическая задача переопределена по краевым условиям: их два - на кровле и подошве слоя, а в однородном слое для нахождения V_пл достаточно только одного. Поэтому, построены два способа решения обратной задачи, один - использующий только условие на кровле (способ взаимных точек), а другой - только на подошве (R-способ). Они применяются к одним и тем же данным и результаты сравниваются между собой. Если результаты совпадают между собой (в статистическом смысле), то выбранный слой является локально однородным и решение, полученное в этом предположении, является верным. Если результаты решения этими двумя способами не совпадают, то слой локально неоднороден и следует изменить модель (например, добавить слой). Вычисление этого критерия от слоя к слою и в каждой точке очередного исследуемого слоя по латерали позволяет построить глубинно-скоростную модель, адекватную реальной среде. В случае 3D наблюдений аналогичный критерий строится на основе R-способа и анализа поверхности t_о(x,у).

3. Выполняют миграцию временного разреза в пластовой модели среды.

Миграция выполняется с учетом преломления лучей в модели, адекватность которой реальной среде установлена методом, описанном в предыдущем пункте. Это позволяет получить правильное изображение глубинного строения разреза.

Миграция выполняется послойно, и в каждом слое имеется возможность управлять основным параметром, определяющим качество преобразования - апертурой. В частности, поскольку глубинно-скоростная модель к этому моменту известна достаточно точно, вычисляются точки выхода нормальных лучей от всех отражающих границ на дневную поверхность (точки накопления сигналов миграционным оператором) и только в их окрестности выполняется преобразование сигналов. Миграционное преобразование выполняется с учетом функции запаздывания синфазности относительно годографа дифрагированной волны (рассчитанного в слоистой среде), что улучшает форму и уточняет амплитуду преобразованного сигнала. В результате в сложных геологических разрезах (разломы, выклинивания. петли на временном разрезе) получается достаточно точное и высокого качества изображение среды.

4. Производят погружение сейсмограмм на заданный уровень вглубь среды.

Эта операция имеет ту же цель, что и миграция сейсмограмм, а именно: получение правильного изображения среды в сложных разрезах, когда годографы ОГТ существенно отличаются от гипербол. В отличие от широко используемой миграции до суммирования, предлагаемая операция погружения характеризуется следующими достоинствами:
а) для ее выполнения используется только верхняя часть разреза, где годографы достаточно гиперболичны. Глубинно-скоростная модель строится довольно просто, а ее адекватность реальной среде проверяется так, как описано выше;
б) оператор погружения стационарен по времени, что приводит к существенному уменьшению искажения сигналов, чем при миграции сейсмограмм и значительно ускоряет вычисления.

Погруженные сейсмограммы обрабатываются также как исходные (наблюдаем на дневной поверхности), включая такие операции, как статика, различные фильтрации и т. п. До некоторой глубины от уровня приведения годографы сраженных волн (которые были негиперболичны на дневной поверхности) значительно лучше описываются гиперболами. Поэтому операциями, которые описаны выше, снова можно надежно определить их кинематические параметры, построить глубинно-скоростную модель среды, адекватную конкретно обрабатываемому разрезу и, при необходимости, повторить операцию погружения на следующий уровень.

В результате в сложных сейсмогеологических условиях получается полная глубинно-скоростная модель среды и динамическое изображение разреза значительно более высокого качества, чем при других применяемых способах.

5. Определяют поле кратных волн с последующим их адаптивным вычитанием.

Для моделирования поля кратных волн предварительно строится глубинно-скоростная модель той части среды, которая содержит кратно-образующие границы. Она строится способами, описанными в предыдущих пунктах (включая проверку ее адекватности реальной среде). Затем исходные сейсмограммы преобразуются оператором миграционного типа, отличающимся от обычно применяемых тем, что в качестве преобразующего годографа используется годограф отраженной, а не дифрагированной волны. В результате этого преобразования каждая существующая кратная волна повышает свою кратность: однократная становится трехкратной, трехкратная пятикратной и т.д. Таким образом, преобразованные сейсмограммы содержат только кратные волны. Для того, чтобы вычесть эту совокупность кратных волн из исходной записи, требуется еще привести интенсивность и форму рассчитанных кратных волн к их интенсивности и форме на исходной записи (т. к. моделирование кратных выполняется без учета коэффициентов отражения на кратно-образующих границах). Это делается посредством расчета и применения многомерных фильтров, приближающих цуг смоделированных кратных к заданной сейсмической трассе, причем для адаптации используются смоделированные кратные на нескольких соседних пространственных координатах. Число параметров описывающих флуктуации формы кратных волн по пространственным координатам и их значения определяются адаптивно но изменению среднеквадратического критерия оптимизации в заданном диапазоне частот.

Операции моделирования и адаптивного вычитания кратных волн разделены между собой. Это отличие от методов, не разделяющих этаны моделирования и вычитания, позволяет точнее построить модель поля кратных и повысить эффективность вычитания этих помех, снизить опасность подавления полезных отражений.

6. Осуществляют амплитудную и фазовую деконволюцию, согласованную фильтрацию и коррекцию поглощения.

Способы амплитудной и фазовой деконволюции, согласованной фильтрации и расчета коррекции поглощения основаны на оценках параметров, описывающих амплитудные и фазовые спектры сигналов и эффект частотно-зависимого поглощения. Амплитудный и фазовый спектры описываются отрезками ряда Фурье в заданном диапазоне частот. Поглощение описывается одним параметром, показателем экспоненты на которую домножается амплитудный спектр сигнала. Параметры амплитудного спектра сигнала и параметры поглощения оцениваются одновременно но нескольким пространственно-временным интервалам записей. При этом амплитудный спектр сигнала считается неизменным для всех окон, а параметры поглощения различны. Таким образом, для оценивания сравнительно небольшого количества параметров, привлекаются значительные объемы выборок, что позволяет получать оценки амплитудных спектров и параметров поглощения с высокой точностью и использовать их для различных корректирующих фильтраций. В случае оценивания параметров амплитудного спектра и поглощения используется критерий минимума дисперсии ошибки и предсказания. При оценивании параметров фазового спектра используются неквадратичные критерии максимизируются статистические моменты, в том числе и с нецелыми степенями (больше двух), либо минимизируются статистические моменты со степенями меньше двух и больше единицы. Во всех методах для оценивания параметров используются способы условной оптимизации (в случае фазовых задач учитывается многоэкстремальность функционалов). Ограничения на значения параметров позволяют сузить область их поиска и снизить возможность искажений сигналов на этапе их коррекции.

Предлагаемые способы оценивания параметров, описывающих форму сигнала и ее изменения, позволяют повысить точность их оценивания, а значит добиться более высокой разрешенности сейсмических записей, улучшить отношение сигнал\ помеха и, в целом, повысить достоверность построения сейсмических изображений.

Для доказательства соответствия критерию охраноспособности "промышленная применимость" приводится конкретный пример реализации способа.

На чертеже изображен временной разрез (Российское Заполярье).

Для получения временного разреза были использованы все перечисленные отличительные признаки предложенного способа. Окончательный глубинный мигрированный разрез (показанный па рисунке) демонстрирует, что основной объект разведки в этом регионе - неокомские отложения (выше Баженовской свиты на глубине 4000 м) - проявились во всех деталях. Клиноформы, которые видны на пикетах ~ 6000 м и 20000 м часто связаны с залежами нефти или газа.

Совокупность всех перечисленных признаков предложенного способа позволяет достичь более точного определения параметров реальной среды и высокого качества ее динамического глубинного изображения в сложных сейсмогеологических условиях, в том числе и для сейсмических данных невысокого качества, которое часто встречается на практике.

Источники информации, принятые во внимание:
1. J.R. Berryhill, Y.K. Kim Deep-water peg-leg and mulliples: Emulation and Suppression. Geophysics, 1986, v.51, N 12, pp. 2177-2184.

2. Система Geodepth. фирма Paradigm Geophysical, журнал "Нефтегаз - 98", N 1, стр. 175 (прототип).

Использование: в сейсморазведке при поисках месторождений нефти и газа в сложных сейсмогеологических условиях. Сущность изобретения: для улучшения разрешенности сейсмических записей, повышения отношения сигнал/помеха и повышения достоверности построения сейсмических изображений кинематические параметры отраженных волн определяют путем использования локального оператора преобразования для накапливания сейсмограмм, а определение глубинно-скоростных параметров среды осуществляют с проверкой адекватности выбранной модели среды и реальных данных путем решения обратной задачи двумя способами, один из которых использует краевые условия на кровле, а другой - на подошве, и сопоставления их результатов между собой, миграцию временного разреза в рамках пластовой модели среды выполняют послойно с учетом адекватности выбранной глубинно-скоростной модели реальной среде. 1 ил.

Способ определения глубинно-скоростных параметров среды и построения ее изображения по сейсмическим данным, включающий определение кинематических параметров отраженных волн и глубинно-скоростных параметров среды, миграцию временного разреза в рамках пластовой модели среды, учет негиперболичности годографов при построении динамического глубинного разреза, а также осуществление деконволюции, согласованной фильтрации и коррекции поглощения, отличающийся тем, что при определении кинематических параметров отраженных волн используют локальный оператор преобразования для накапливания сейсмограмм, а при определении глубинно-скоростных параметров среды проверяют адекватность выбранной модели среды и реальных данных путем решения обратной задачи двумя способами, один из которых использует краевые условия на кровле, а другой - на подошве, и сопоставления их результатов между собой, миграцию выполняют послойно с учетом преломления лучей в рамках выбранной глубинно-скоростной модели с учетом ее адекватности реальной среде и с возможностью управления параметрами в каждом слое, учет негиперболичности годографов при построении динамического глубинного разреза производят путем погружения исходных сейсмограмм на заданный уровень вглубь среды в рамках предварительно проверенной на адекватность реальной среде глубинно-скоростной пластовой модели с учетом преломления лучей, а поле кратных волн определяют также в рамках выбранной глубинно-скоростной модели, адекватной реальной среде, с помощью миграционного преобразования сейсмограмм с учетом преломления лучей и адаптивного вычитания одновременно нескольких типов кратных волн, осуществляют амплитудную и фазовую деконволюцию, а согласованную фильтрацию и коррекцию поглощения осуществляют путем параметризации амплитудных и фазовых спектров, причем параметры амплитудного спектра и поглощения оценивают одновременно, а параметры фазового спектра оценивают отдельно по неадекватическому критерию оптимизации.