СПОСОБ СТАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ЗАПИСИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК G01V1/36 

Изобретение относится к разведочной геофизике и может быть использовано при коррекции записи сейсмических трасс.

Известен способ коррекции при сейсмических исследованиях, согласно которому определяют относительные статические поправки путем сравнения колебаний от двух источников, зарегистрированных сейсмоприемниками, расположенными на профиле на одинаковом расстоянии друг от друга. Способ включает запись, на всех каналах расстановки, первых вступлений волн, преломленных волн на подошве зоны малых скоростей последовательно от двух соседних источников, определение временного сдвига прихода волн на один и тот же приемник от различных источников путем корреляции начальных участков двух трасс длительностью 100-250 мс, определение временного сдвига для всех точек приема, вычисление поправки как среднего значения всех временных сдвигов. Аналогично вычисляют относительную статическую поправку при работе с двумя сейсмоприемниками, регистрирующими колебания от источников, расположенных на нескольких соседних пикетах (пат. США 4101867, G 01 V 1/36, опубл. 18.07.78г.).

Недостатком этого способа является наличие систематических погрешностей, снижающих точность определения статических поправок при наличии наклона преломляющей границы (кровли коренных пород).

Известен способ статической коррекции, основанный на изучении разницы во времени прохождения волны между фиксированными парами источников А, В и приемника сейсмических колебаний С, который находится на некотором расстоянии от источников на одной с ним линии. Разницу во времени прохождения определяют затем при расположении приемника с противоположной стороны от источников. По измеренным разностям определяют разницу в длинах пути от источников до границы на дне выветривающего моря (пат. Великобритании 20900405, G 01 V 1/28, опубл. 27.07.82г.).

Недостатком этого способа является также низкая точность определения относительной статической поправки, обусловленная систематическими погрешностями измерений, связанными с негоризонтальностью границы раздела.

Наиболее близким к заявляемому способу - прототипом является способ определения относительных статических поправок между двумя точками. Согласно этому способу записывают сигналы от двух соседних источников возбуждения, сейсмоприемники располагают на профиле по обе стороны от источников. Трассы, записанные от каждого источника, коррелируют и определяют время запаздывания прихода волны, преломленной на подошве зоны малых скоростей (ЗМС). Приращение статической поправки определяют как разницу времен запаздывания прихода преломленной волны к двум приемникам, расположенным по разные стороны от источников (пат. США 4069471, G 01 V 1/36, опубл. 17.01.78г.).

С практической точки зрения важно, что реализация данного способа возможна на основе использования записей полевых наблюдений, полученных методом общей глубинной точки. В таком случае отпадает необходимость дополнительных полевых работ.

Однако этот способ обладает теми же недостатками, что и аналоги.

Относительные статические поправки, вычисленные любым из известных способов, при наличии наклона преломляющей границы подошвы ЗМС, характеризуются систематическими погрешностями. Эти погрешности связаны с тем, что статическая поправка определяется временем пробега волны от некоторой горизонтальной линии (линии приведения) до дневной поверхности. Указанные же способы предполагают отсчет времени пробега волны от подошвы ЗМС. Однако чем больше наклон этой границы, тем большие расхождения отмечаются между вычисленной и истинной относительной статической поправкой, т.е. значениями приращения поправок между точками на профиле.

Технической задачей изобретения является повышение точности и достоверности сейсмической информации за счет определения относительной статической поправки с учетом искажающего влияния наклона подошвы зоны малых скоростей.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе статической коррекции записи сейсмических сигналов, включающем запись сигналов от двух источников возбуждения колебаний приемниками, расположенными на линейном профиле по разные стороны от источников, корреляцию записанных трасс и определение разности времен прихода волн к точкам приема, в одной из точек на изучаемом профиле определяют скорости распространения волн над и под подошвой зоны малых скоростей, измеряют альтитуды дневной поверхности наблюдения в точках расположения источников возбуждения, затем определяют относительную статическую поправку Δt_ст по формуле

где T_i, T_i+1 - время прихода волн от источников возбуждения к точкам приема;
A_i, A_i+1 - альтитуды дневной поверхности наблюдения в точках возбуждения;
V₁, V₂ - скорости волн над и под подошвой зоны малых скоростей, в соответствии с которой проводят статическую коррекцию записи сейсмических сигналов.

Существенным отличием изобретения от известных является следующее: определение в одной из точек изучаемого профиля скоростей распространения волн над и под подошвой ЗМС, а также альтитуд в точках расположения источников возбуждения, и вычисления по этим данным дифференциального значения относительной статической поправки Δt_ст по формуле (1). Это дает возможность учитывать искажающее влияние наклона подошвы ЗМС на сейсмическую информацию, повышая ее точность и достоверность.

Из изученной научно-технической и патентной литературы автором не известно техническое решение с указанными отличиями, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критериям изобретения.

Способ иллюстрируется графиками. На фиг.1 расчет относительной статической поправки Δt_ст между точками А и В. I - дневная поверхность наблюдения; II - подошва ЗМС; III - линия приведения. На фиг.2,3 - экспериментальное определение относительных статических поправок Δt_ст по первым вступлениям преломленных волн: а) нивелировочный разрез; б) график статических поправок Δt_ст; с) график ошибок статических поправок в сравнении с прототипом; 1 - дневная поверхность наблюдения; 2 - данные по способу; 3 - данные по прототипу; 4 - данные ошибок по способу; 5 - данные ошибок по прототипу.

Пример расчета статической поправки с учетом наклона преломляющей границы подошвы ЗМС приведен на фиг.1. Обозначим T₁ и Т₂ - время прихода волн от источников возбуждения к точкам приема А и В, разность T₁-Т₂ определяем следующим образом:
T₁=Т_ВС-Т_АС+(Т_ВД+Т_NД+Т_ОN+Т_CO)-(Т_AN+Т_ON+Т_CO)=Т_ВД-Т_AN+Т_NД; (2)
Т₂=Т_АF-Т_BF=(Т_АN+Т_NД+Т_ДR+Т_FR)-(Т_ВД+Т_ДR+Т_FR)=Т_AN+T_NД-Т_ВД; (3)
T₁-T₂=(Т_ВД-Т_AN+Т_NД)-(Т_AN+Т_NД-N_ВД)=2Т_ВД-2Т_AN. (4)
Неискаженное приращение статической поправки между точками А и В с учетом наклона подошвы ЗМС составит
Δt_ст.ист=T_BK-T_AJ=Т_ВД+Т_ДК-T_AN-T_NF-T_FJ, (5)
но Т_ДК=T_FJ, поэтому
Δt_ст.ист=Т_ВД-T_AN-T_NF. (6)
С учетом (4) перепишем (6) в виде

легко видеть, что

Выразив ВМ через альтитуды точек А и В
ВМ=А_В-А_А
и приняв во внимание, что MG=AN, перепишем (8) следующим образом:

Подставив (9) в (7), получим

На практике способ осуществляется следующим образом. В двух соседних точках на прямолинейном профиле поочередно возбуждают сейсмические колебания. Сигналы волн, преломленных на подошве зоны малых скоростей, регистрируются приемниками, расположенными на профиле по разные стороны от источников возбуждения, записанные трассы коррелируют и определяют разности времен прихода преломленной волны к точкам приема. В одной из точек на изучаемом профиле определяют скорости распространения волн над и под подошвой зоны малых скоростей, замеряют альтитуды дневной поверхности наблюдения в точках возбуждения и по полученным данным определяют статическую поправку Δt_ст по формуле (1). При выдержанном разрезе зоны малых скоростей достаточно замерять скорости V₁ и V₂ в одной точке и использовать их для расчета Δt_ст для всего изучаемого профиля или площади. Для случаев сложного строения зоны малых скоростей значения V₁ и V₂ замеряются в нескольких опорных точках, а в промежутках между ними скорости интерполируются, чем сложнее строение зоны малых скоростей, тем в большем количестве опорных точек должны определяться скорости.

Описанный способ определения относительных статических поправок был опробован в условиях Саратовского Правобережья. Зона малых скоростей здесь в преобладающем числе случаев двухслойная, со скоростями в первом слое - 5-700 м/с, во втором - 1600-1800 м/с. Очень редко встречается многослойный тип зоны малых скоростей с низкоскоростной прослойкой: первый слой - 500-700 м/с, второй - до 1400 м/с, третий - 800-900 м/с, четвертый - 1700-1900 м/с. Мощность зоны малых скоростей колеблется от 5 до 150 м. Предложенный способ определения статических поправок был опробован с положительными результатами на 12 сейсмических профилях. Нивелировочные разрезы по профилям Д0285554, Д0285559, с графиками ошибок определения относительных статических поправок по прототипу и разработанному способу приведены на фиг.2, 3. За "опорную" точку, в которой, по данным микросейсмокаротажа, вычислялись скорости V₁, V₂, принимались точки с пикетами 52, 69 соответственно для профилей Д02885554, Д0285559. В других точках вычисленные различными способами поправки сравнивались с данными микросейсмокаротажа, рассматриваемыми как эталонные, и относительные ошибки вычислялись по формуле
,
где t_МСК - статическая поправка по результатам микросейсмокаротажа. Анализируя графики ошибок, можно сделать вывод о существенных преимуществах предложенного способа по отношению к прототипу.

Так, средняя относительная ошибка определения Δt_ст по профилю Д0285554 (фиг. 2) составляет 6,3% - по прототипу 20,6% (см. пикет 99). По профилю Д0285559 (фиг.3) соответственно 3,6% и 22,7% (см. пикет 25). Из приведенных примеров видно, что за счет учета искажающего влияния ЗМС можно снизить ошибку в определении Δt_ст.
При введении статических поправок, вычисленных предлагаемым способом, улучшилась по сравнению с прототипом динамическая выразительность отражающих горизонтов (Т₀=0,3-1,5 с). Повысилось качество временных разрезов, что подтверждается сопоставлением количественных оценок отношения сигнал/помеха (S/N). Эти оценки определялись по опорным отражающим горизонтам и сведены в таблицу. Согласно данным из таблицы средние значения (S/N) по прототипу и заявляемому способу выросли с 4,37 до 4,51, и с 5,64 до 5,79 для профилей 0285554 и 0285559 соответственно.

Таким образом, использование разработанного способа позволяет повысить качество и достоверность сейсмических материалов за счет более точного учета искажающего влияния зоны малых скоростей.

Использование: при коррекции записи сейсмических трасс. Сущность: проводят запись сигналов от двух источников возбуждения колебаний приемниками, расположенными на линейном профиле по разные стороны от источников. Определяют разности времен прихода волн к точкам приема в одной из точек изучаемого профиля. Определяют скорости распространения волн над и под подошвой зоны малых скоростей. Измеряют альтитуды дневной поверхности наблюдения в точках расположения источников возбуждения. Определяют статическую поправку Δt_ст по аналитической формуле, в соответствии с которой проводят статическую коррекцию записи сейсмических сигналов. Технический результат: повышение точности и достоверности записи. 3 ил., 1 табл.

Способ статической коррекции записи сейсмических сигналов, включающий запись сигналов от двух источников возбуждения колебаний приемниками, расположенными на линейном профиле по разные стороны от источников, коррекцию записанных трасс и определение разности времен прихода волн к точкам приема, отличающийся тем, что в одной из точек на изучаемом профиле определяют скорости распространения волн над и под подошвой зоны малых скоростей, измеряют альтитуды дневной поверхности наблюдения в точках расположения источников возбуждения, затем определяют относительную статическую поправку Δt_ст по формуле

где Т_i, Т_i+1 - время прихода волн от источников возбуждения к точкам приема;
А_i, А_i+1 - альтитуды дневной поверхности наблюдения в точках возбуждения;
V₁, V₂ - скорости волн над и под подошвой зоны малых скоростей,
в соответствии с которой проводят статическую коррекцию записи сейсмических сигналов.