СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СБОРОК С ОБЩИМ УДАЛЕНИЕМ И ОБЩИМ АЗИМУТОМ ПРИ ТРЕХМЕРНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И СПОСОБ ИЗУЧЕНИЯ ВАРИАЦИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2002 года по МПК G01V1/28 

Изобретение относится к сфере обработки данных в сейсморазведке, в частности к области обработки данных, полученных при проведении трехмерных сейсмических исследований.

При проведении стандартной обработки данных в двумерной сейсморазведке с многократным перекрытием формируются сборки трасс, имеющих общую среднюю точку (ОСТ). Трассы в такой сборке различаются величиной удаления (расстояние между источником и приемником). Кроме того, при сопоставлении сборок, соответствующих разным средним точкам, можно отметить, что число трасс и вариации удаления в каждой сборке остаются практически одинаковыми. Наиболее значительные различия возникают из-за необходимости исключения явно плохих трасс из массива входных данных. Однако при высокой кратности перекрытия такое исключение трасс почти не чувствуется.

При проведении обработки данных трехмерной съемки обычно формируются не сборки трасс с общей средней точкой, а так называемые бины с общей средней точкой, которые включают трассы, имеющие общую среднюю точку и различные удаления, связанные с распространением сейсмических лучей в поперечном направлении. Такие бины могут иметь постоянную кратность перекрытия, но однородного распределения удалений не существует. Например, на фиг.1 изображена типичная геометрия системы наблюдений, используемая в морской сейсморазведке, в которой две приемные линии RL1 и RL2 расположены параллельно друг другу. Линии движения корабля являются линиями источника и располагаются перпендикулярно линиям приемника через равные интервалы (SL1).

Рассмотрим теперь фиг.3, где показаны девять бинов (BIN1-BIN9) с общей средней точкой, сформированных в соответствии с системой наблюдений, приведенной на фиг.1 и фиг.2; на этой фигуре каждая линия внутри бина представляет трассу, при этом по вертикальной и горизонтальной осям откладываются удаления. Из данной фигуры следует, что распределение удалений не является однородным. Такая картина определяется геометрией системы наблюдений, и избавиться от этой неоднородности распределения удалений не представляется возможным. Изменение геометрии системы наблюдений для согласования распределения удалений в бинах с общей средней точкой практически неприменимо.

В некоторых способах анализа сейсмических данных представляет интерес изучение вариаций характеристик сигналов на трассах в зависимости от удаления или угла падения отраженной волны (например, AVO, AVA, и другие способы анализа зависимости характеристик отражения от удаления). Однако, как следует из фиг.4, на которой один из бинов, изображенных на фиг.3, разделен на несколько бинов ОВ1-ОВ8, распределение удалений очень неоднородно, так бин ОВ1 содержит только одну трассу, а бин ОВ7 содержит тринадцать трасс. Когда трассы внутри бинов суммируются, то такие большие различия ухудшают результаты анализа. Это связано с появлением изменений, возникающих в процессе нормировки уровня полезных сигналов и помех после суммирования при таком неоднородном перекрытии, при этом они сказываются на результатах анализа наиболее часто используемой характеристики - амплитуды сигнала.

Соответственно, появляется необходимость в создании внутри бинов с общей средней точкой бинов с общим удалением, которые имели бы однородное распределение удалений.

При анализе зависимости амплитудных вариаций от удаления (AVO) или угла падения отраженной волны (AVA) по данным трехмерной съемки, обычно амплитуда в ОСТ сборке анализируется только относительно удаления, как и при двухмерной съемке, причем вариации внутри бина определяются только величиной отклонения или наклоном. Никакой информации об азимуте или направлении, указывающей на наличие определенного тренда в изменении характеристик внутри бина не сохраняется. Поэтому изучение тренда амплитудных вариаций при 3D съемке не проводится, и соответственно существует необходимость в создании способа проведения AVO или AVA анализов, которые позволяют получить информацию о наличии тренда внутри бинов.

Целью настоящего изобретения является решение рассмотренных выше задач. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением предлагаются следующие способы.

Способ формирования бина из трасс с общей средней точкой по данным трехмерной сейсмической съемки, в котором каждой трассе соответствуют взаимно увязанные местоположения источника и приемника, включающий:
сборку множества трасс с общей относительной точкой, при этом индексируется бин с общей относительной точкой, и каждому множеству трасс соответствует связанное с ней удаление;
привязку множества трасс к координатной системе в бине с общей относительной точкой, при этом координатную систему увязывают с положением источника и приемника для каждой трассы и в ней определяют удаление и направление линии, соединяющей источник и приемник, а привязанный к координатной системе массив трасс индексируют; и
преобразование привязанного к координатной системе массива трасс в массив бинов, имеющих упорядоченное число трасс.

Способ формирования бина из трасс с общей средней точкой по данным трехмерной сейсмической съемки, в котором каждой трассе соответствуют взаимно увязанные местоположения источника и приемника, включающий:
сборку множества трасс с общей средней точкой, при этом индексируется бин с общей средней точкой, и каждому множеству трасс соответствует связанное с ней удаление;
привязку множества трасс в бине с общей средней точкой к прямоугольной координатной системе, в которой первая ось параллельна линии приемников, а вторая ось параллельна линии источников, при этом координатную систему увязывают с положением источника и приемника для каждой трассы и в ней определяют удаление и направление линии, соединяющей источник и приемник, а привязанный к координатной системе массив трасс индексируют; причем множество привязанных к координатной системе трасс имеет одинаковые координаты; и
суммирование множества трасс, имеющих одинаковые координаты.

Способ создания массива данных с целью проведения анализа вариаций характеристик отраженных сигналов в окне на сейсмических записях, полученных при проведении трехмерной съемки, включающий:
формирование из входных трасс бинов с общей относительной точкой, причем трассы в бинах с общей относительной точкой представляют записи, связанные с парами источник - приемник, имеющими различные азимутальные углы;
построение поверхности по данным в окне на трассах, входящих в бин;
привязку этой поверхности к координатной системе, которая увязывается с геометрией системы наблюдений данной съемки.

Способ создания массива данных с целью проведения анализа вариаций характеристик отраженных сигналов, которые регистрируются в окне на сейсмических записях, полученных при проведении трехмерной съемки, причем трассы привязываются к отражающей точке и представляют записи, связанные с парами источник - приемник, имеющими различные азимутальные углы, включающий:
индексацию множества трасс по значению удаления;
построение по данным, взятым с трасс внутри окна, по существу, конической поверхности, имеющей большую и малую оси, причем:
большая ось конуса представляет азимутальное направление, в котором отмечаются наименьшие вариации характеристик отраженных сигналов, а
малая ось конуса представляет азимутальное направление, имеющее наибольшие вариации характеристик отраженных сигналов;
привязку этой поверхности к системе координат, причем систему координат увязывают с геометрией системы наблюдений данной съемки; и
изучение вариаций характеристик отраженных сигналов в зависимости от удаления и азимута сейсмического луча.

Для более полного понимания сущности настоящего изобретения и вытекающего из его применения преимуществ ниже приводится раздел "Подробное описание примеров осуществления изобретения", совместно с сопровождающими его рисунками, в которых:
фиг. 1 является изображением примерной системы наблюдений, применяемой при сейсмической съемке;
фиг. 2 является изображением другой примерной системы наблюдений, применяемой при сейсмической съемке;
фиг. 3 представляет схематическое изображение трасс в бинах, сформированных по данным съемки на фиг.2;
фиг.4 является схематическим изображением одного из бинов на фиг.3;
фиг. 5 представляет полярные диаграммы трасс в бинах, сформированных по данным съемки на фиг.2;
фиг.6 является изображением одной из полярных диаграмм на фиг.5;
фиг.7 представляет полярную диаграмму фиг.5, разделенную на квадранты;
фиг.8 является полярной диаграммой фиг.5, в которой просуммированы противоположные записи;
фиг.9 представляет данные, полученные при определении одной из характеристик сейсмических сигналов;
фиг.10 представляет пример изображения данных;
фиг.11 представляет другой пример изображения данных.

Следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только типичные реализации настоящего изобретения, и поэтому их нельзя рассматривать как некие ограничения сферы охраны настоящего изобретения, которое может быть с равной эффективностью использовано и в других реализациях.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагается способ формирования групп трасс с общей средней точкой из массива исходных данных, полученных при проведении трехмерной сейсмической съемки, причем каждой трассе соответствует определенное положение источника и приемника. Способ включает формирование из массива входных данных множества трасс, имеющих общую среднюю точку, при этом каждый бин с общей средней точкой (например, любой из бинов BIN1-BIN9 на фиг.3) индексируют и с каждым множеством трасс связывают соответствующее значение удаления. На фиг.5 все трассы, изображенные на фиг.3, показаны на полярной диаграмме, на которой отображаются азимут и удаление каждой трассы. Удаление представлено длиной линии, соответствующей данной трассе, а азимут - углом ее наклона. На фиг.6, где приведен один из изображенных на фиг.5 бинов с общей средней точкой (ОСТ), показано, что трассы ОСТ бина привязываются к координатной системе. В этом примере в координатах бина отмечается постоянное перекрытие двух трасс. В данной координатной системе можно определить удаление и направление линии между источником и приемником и проиндексировать трассы, привязанные к координатной системе.

В рассматриваемом примере осуществления изобретения ряд привязанных к координатной системе трасс имеют одинаковые координаты. В данном примере геометрия системы наблюдений такова, что каждому продольному и поперечному ОСТ бину соответствуют две трассы и, в соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, такие трассы суммируют для увеличения отношения сигнал - помеха. Однако в альтернативном варианте реализации для каждой трассы используют свою координатную привязку (т.е. одна трасса в координатном бине), и суммирование трасс не производят. Необходимо также отметить, что в примере на фиг. 6 используется прямоугольная координатная сетка. Однако другие системы координат также приемлемы в зависимости от конфигурации системы наблюдений и кратности перекрытия ОСТ бина.

Рассмотрим теперь фиг. 7, где координатный бин, изображенный на фиг.6, разделен на четыре квадранта (I-IV). Установлено, что сейсмические лучи в противоположных квадрантах I и III и в квадрантах II и IV являются одинаковыми для многих систем наблюдений с различной геометрией. Так, в рассматриваемой системе расположение источника и приемника является взаимно обратным для противоположных квадрантов. Соответственно, в одном из вариантов реализации изобретения, как это показано на фиг.8, бин в прямоугольной системе формируется таким образом, что трассы в противоположных квадрантах суммируются, и создается общий продольно-поперечный координатный бин, имеющий увеличенную кратность перекрытия (в данном примере равную четырем). В одном из вариантов реализации изобретения прямоугольная система координат имеет первую ось, параллельную приемной линии, и вторую ось, параллельную линии источников; в то же время в альтернативном варианте в прямоугольной системе первая ось параллельна линии источников, а вторая ось - приемной линии.

Согласно следующему аспекту изобретения предлагается способ создания массива данных с целью проведения анализа вариаций характеристик (например, амплитуды, частоты, фазы) отраженных сигналов на сейсмических трассах. В соответствии с этим аспектом было отмечено, что параметры отраженных сигналов от одной отражающей точки изменяются в зависимости от пути распространения сейсмического луча. В некоторых вариантах определяется зависимость этих вариаций от удаления (расстояние между источником и приемником) выделенных отраженных сигналов, в то время как в других вариантах определяется зависимость вариаций от угла падения отраженного сигнала. В любом случае используют сейсмические данные, в которых сигнал отражается от одной точки сейсмического горизонта. Действительно, в сейсмических данных представлены сигналы с различными удалениями или углами падения. С этой точки зрения все трассы имеют общие относительные параметры, по которым они могут быть проиндексированы, и трассы представляют записи пар источник - приемник, имеющих различные азимутальные углы. Поэтому согласно одному из вариантов этого аспекта изобретения способ включает: построение поверхности по данным в окне на трассах, и привязку этой поверхности к координатной системе, причем систему координат увязывают с геометрией системы наблюдений данной съемки. Было установлено, что линейная (первого порядка) интерполяция при аппроксимации вариаций характеристик отраженных сигналов вполне достаточна для большинства случаев, хотя интерполяции более высоких порядков также приемлемы.

Рассмотрим теперь фиг.9. Из практики применения двумерного AVA анализа известно, что в "наилучшей аппроксимирующей" линии, по оси y, откладывается амплитуда трассы в окне, по оси х - угол подхода отраженного сигнала, а наклон представляет зависимость изменения амплитуды от угла падения. Однако до настоящего времени трехмерный AVA или AVO анализ не был успешным, по-видимому, из-за отсутствия возможности получения информации об азимуте распространения сейсмического луча и уменьшения несоответствия в кратности перекрытия. Согласно одному из вариантов настоящего изобретения такой трехмерный анализ становится возможным.

На фиг.10 показано, что линейная аппроксимация поверхности, построенной по значениям амплитуд трасс бина на фиг.8 с использованием нелинейного алгоритма наименьших квадратов, является конусом. В случае, когда на амплитудной характеристике проявляется эффект анизотропии, форма конуса искажается и он становится эллиптическим, с малой полуосью а и большой полуосью b (фиг.11). Согласно этому варианту малая полуось соответствует азимуту данных с минимальным градиентом, а большая полуось - азимуту данных с максимальным градиентом. Соответственно, на фиг. 11 приведен пример, на котором большая ось конуса отображает азимут направления, имеющего наименьший градиент изменения характеристик отраженного сигнала, а малая ось представляет азимут направления с наибольшим градиентом их изменения. В альтернативном варианте это условие изменено на обратное. Кроме того, следует отметить, что в одном из вариантов рассмотренного выше способа общие относительные параметры включают общую среднюю точку, тогда как в других вариантах, в которых используются алгоритмы миграции или применяется кинематическая поправка, учитывающая наклон границы, общие относительные параметры включают общую точку отражения.

В любом случае согласно следующему аспекту изобретения определяют зависимости вариаций характеристик отраженного сигнала на трассах в определенном окне от удаления и азимута. В одном из примеров характеристики отраженного сигнала включают амплитуду. В других вариантах в качестве характеристик отраженного сигнала анализируются его частота или фаза. В соответствии со следующими вариантами рассматриваются зависимости мгновенной амплитуды, мгновенной частоты или мгновенной фазы от азимута.

В нескольких следующих вариантах анализируемой амплитудной характеристикой является амплитуда р - волны, в то же время в других вариантах анализируемые параметры включают амплитуду s - волны. Фазовые и частотные свойства р - волн и s - волн анализируют в соответствии со следующими вариантами реализации изобретения.

Согласно другим вариантам полученная азимутальная информация используется для выявления основных особенностей поведения характеристик отраженных сигналов на площади съемки. Например, в одном из вариантов сравнивают AVO характеристики ОСТ бинов. Таким образом, в общем случае, создается массив данных из множества бинов, при этом множество трасс в бине имеет общие относительные параметры, причем трассы представляют записи пар источник - приемник, имеющих различные азимуты. Подбирается поверхность, аппроксимирующая данные трасс внутри определенного окна для каждого бина; все поверхности привязываются к координатной системе; и поверхности соседних бинов увязываются.

Рассмотренные выше примеры реализации приведены лишь в качестве иллюстрации, другие варианты осуществления изобретения могут быть реализованы опытными специалистами без отклонения от сущности настоящего изобретения, определяемого его формулой.

Использование: в обработке данных, полученных при проведении трехмерных сейсмических исследований. Сущность: отраженные сигналы регистрируются в некотором окне на сейсмических записях, полученных при проведении трехмерной съемки. Трассы индексируются по точке отражения, и каждая трасса представляет запись от пары источник - приемник, имеющей различные азимутальные углы. Согласно одному из вариантов способ включает: индексацию множества трасс по значению удаления; построение по данным, взятым с трасс внутри окна, практически конической поверхности, имеющей большую и малую оси, причем большая ось конуса представляет азимутальное направление, в котором отмечаются минимальные вариации характеристик отраженных сигналов, а малая ось конуса представляет азимутальное направление, имеющее наибольшие вариации характеристик отраженных сигналов; привязка этой поверхности к системе координат, причем система координат увязывается с геометрией системы наблюдений данной съемки; и изучение вариаций характеристик отраженных сигналов в зависимости от удаления и азимута сейсмического луча. Технический результат: повышение точности. 4 с. и 23 з.п.ф-лы, 11 ил.

1. Способ формирования бина из трасс с общей средней точкой по данным трехмерной сейсмической съемки, в котором каждой трассе соответствуют взаимно увязанные местоположения источника и приемника, включающий сборку множества трасс с общей относительной точкой, при этом индексируется бин с общей относительной точкой и каждому множеству трасс соответствует связанное с ней удаление; привязку множества трасс к координатной системе в бине с общей относительной точкой, при этом координатную систему увязывают с положением источника и приемника для каждой трассы и в ней определяют удаление и направление линии, соединяющей источник и приемник, а привязанный к координатной системе массив трасс индексируют, и преобразование привязанного к координатной системе массива трасс в массив бинов, имеющих упорядоченное число трасс. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что множество привязанных к координатной системе трасс имеет одинаковые координаты. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что включает операцию суммирования трасс с одинаковыми координатами. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждая трасса имеет собственную координатную привязку. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере два привязанных к координатной системе массива трасс с общим положением источника и приемника имеют различные координаты, при этом предусмотрено последующее суммирование этих массивов. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координатная система является прямоугольной. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в прямоугольной координатной системе первая ось параллельна линии приемников, а вторая ось параллельна линии источников или первая ось параллельна линии источников, а вторая ось параллельна линии приемников. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что общая относительная точка включает общую среднюю точку или общую отражающую точку. 9. Способ формирования бина из трасс с общей средней точкой по данным трехмерной сейсмической съемки, в котором каждой трассе соответствуют взаимно увязанные местоположения источника и приемника, включающий сборку множества трасс с общей средней точкой, при этом индексируется бин с общей средней точкой и каждому множеству трасс соответствует связанное с ней удаление; привязку множества трасс в бине с общей средней точкой к прямоугольной координатной системе, в которой первая ось параллельна линии приемников, а вторая ось параллельна линии источников, при этом координатную систему увязывают с положением источника и приемника для каждой трассы и в ней определяют удаление и направление линии, соединяющей источник и приемник, а привязанный к координатной системе массив трасс индексируют; причем множество привязанных к координатной системе трасс имеет одинаковые координаты, и суммирование множества трасс, имеющих одинаковые координаты. 10. Способ создания массива данных с целью проведения анализа вариаций характеристик отраженных сигналов в окне на сейсмических записях, полученных при проведении трехмерной съемки, включающий формирование из входных трасс бинов с общей относительной точкой, причем трассы в бинах с общей относительной точкой представляют записи, связанные с парами источник - приемник, имеющими различные азимутальные углы; построение поверхности по данным в окне на трассе, входящих в бин; привязку этой поверхности к координатной системе, которая увязывает с геометрией системы наблюдений данной съемки. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что поверхность представляет линейную интерполяцию вариаций характеристик отраженных сигналов. 12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что общая относительная точка включает общую среднюю точку или общую отражающую точку. 13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что поверхность включает конус, имеющий большую и малую оси. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что большая ось конуса представляет азимутальное направление, в котором отмечаются наименьшие вариации характеристик отраженных сигналов. 15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что малая ось конуса представляет азимутальное направление, имеющее наибольшие вариации характеристик отраженных сигналов, причем длина большой полуоси отличается от длины малой полуоси. 16. Способ по п. 10, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает индексацию множества трасс по значению удаления и изучение вариаций характеристик отраженных сигналов в зависимости от удаления и азимута сейсмического луча. 17. Способ по п. 10, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает индексацию множества трасс по значению угла отражения и изучение вариаций характеристик отраженных сигналов в зависимости от угла отражения и азимута сейсмического луча. 18. Способ по п. 16 или 17, отличающийся тем, что характеристики сигнала включают амплитуду. 19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что характеристики сигнала включают амплитуду "р" - волны или амплитуду "s" - волны. 20. Способ по п. 16 или 17, отличающийся тем, что характеристики сигнала включают частоту. 21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что характеристики сигнала включают частоту "р" - волны или частоту "s"-волны. 22. Способ по п. 16 или 17, отличающийся тем, что характеристики сигнала включают фазу. 23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что характеристики сигнала включают фазу "р" - волны или фазу "s"-волны. 24. Способ по п. 10 далее включающий формирование массива данных из множества бинов, причем множество трасс в бине имеет общую относительную привязку и при этом трассы в бинах представляют записи, связанные с парами источник - приемник, имеющими различные азимутальные углы; построение поверхности по данным в окне на трассах, для множества бинов; привязку множества поверхностей к координатной системе и увязку поверхностей соседних бинов. 25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что указанное построение включает построение конуса по данным определения характеристик сейсмических сигналов, при этом конус имеет большую и малую полуоси, длина большой полуоси зависит от градиента изменения характеристик отраженных сигналов в первом направлении, длина малой полуоси зависит от градиента изменения характеристик отраженных сигналов во втором направлении, указанное увязывание включает определение тренда вариаций характеристик отраженных сигналов, определенных по множеству трасс в бинах, множество трасс в любом одиночном бине имеет общие относительные параметры с другими трассами в этом бине и тренд определяется по малой и большой осям множества бинов. 26. Способ создания массива данных с целью проведения анализа вариаций характеристик отраженных сигналов, которые регистрируются в окне на сейсмических записях, полученных при проведении трехмерной съемки, причем трассы привязываются к отражающей точке и представляют записи, связанные с парами источник - приемник, имеющими различные азимутальные углы, включающий индексацию множества трасс по значению удаления; построение по данным, взятым с трасс внутри окна, по существу конической поверхности, имеющей большую и малую оси, причем большая ось конуса представляет азимутальное направление, в котором отмечаются наименьшие вариации характеристик отраженных сигналов, а малая ось конуса представляет азимутальное направление, имеющее наибольшие вариации характеристик отраженных сигналов; привязку этой поверхности к системе координат, причем систему координат увязывают с геометрией системы наблюдений данной съемки, и изучение вариаций характеристик отраженных сигналов в зависимости от удаления и азимута сейсмического луча. 27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает формирование массива данных из множества бинов, причем множество трасс в бине имеет общую отражающую точку и при этом трассы в бинах представляют записи, связанные с парами источник - приемник, имеющими различные азимутальные углы; построение поверхности по данным в окне на трассах для множества бинов; привязку множества поверхностей к координатной системе и увязку поверхностей соседних бинов.