СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ГЛУБИННОГО РАЗРЕЗА Российский патент 2011 года по МПК G01V1/28 

Предлагаемый способ построения сейсмических разрезов относится к области геофизических методов сейсморазведки и может быть использован при поисках нефти и газа, других полезных ископаемых, а также при инженерных исследованиях грунтов под строительство сооружений.

Известен способ построения сейсмических разрезов по авторскому свидетельству №210395 /1/, по которому вначале производят одновременную обработку всех трасс в пределах каждой сейсмограммы и строят сейсмический разрез. Полученные поочередно для отдельных сейсмограмм разрезы затем суммируют путем последовательного проецировния разрезов с пленок на фотоноситель или перемножают. К недостаткам этого способа относится сложность реализации его для цифровой обработки и применимость лишь для метода дифрагированных волн.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ построения сейсмических разрезов по методу общей глубинной точки (МОГТ). Он является основным и повсеместно применяемым способом документирования результатов сейсморазведки, запатентован Мэйном в 1950 году в США и описан во всех учебниках и справочниках. [Сейсморазведка. Справочник геофизика. М.: Недра, 1981] /2/. Отображаемую точку (ОТ) по способу МОГТ документируют на временном разрезе при различных углах засветки из пунктов воздействий (ПВ) в координатах «длина расстановки - время» под серединой расстановки (расстоянием между ПВ и сейсмоприемником), а время определяют вычислением виртуального годографа общей точки взрыва (ОТВ) отраженной волны. Причем, трасса хода лучей всегда предполагается в виде опрокинутого равнобедренного треугольника, на вершине которого визуализируют ОТ, а среда предполагает зеркальные отражения от горизонтально залегающих границ между слоями горных пород.. Затем используют различные процедуры миграции для перерасчета временного разреза в глубинный.

Недостатками известного способа являются отображение наклонных и криволинейных сейсмических горизонтов со сносом относительно их истинного положения на разрезе и небольшая кратность накопления регистрируемых отраженных от общей глубинной точки сейсмических сигналов, равная кратности профилирования, то есть числу углов засветки от n источников сейсмических воздействий (ПВ). Кроме того, по способу МОГТ из всего множества сигналов на сейсмограмме для документирования ОТ на временном разрезе используют лишь одну единственную величину амплитуды сигнала (m=ρ=1, где m - число сейсмотрасс, используемых для отображения точки, ρ - число отсчетов амплитуд на сейсмотрассе). Это приводит к получению недостоверных результатов разведки сложно построенных сред и месторождений нефти и газа, неудовлетворительному латеральному отображению сейсмических границ и использованию менее 0.01% информации зарегистрированного на сейсмограммах волнового поля. Кроме того, при миграции временного разреза в глубинный многочисленные пересечения годографов различных типов волн существенно искажают отображение глубинного разреза.

Данный способ МОГТ избран в качестве прототипа.

Прототип и заявленный способ имеют следующие общие признаки:

- данные о глубинном строении недр используют из сейсмограмм, полученных методом многократного профилирования, обеспечивающим засветку ОТ из множества ПВ под различными углами, при этом используют способ обнаружения сейсмической границы в ОТ по максимальной величине суммы амплитуд сигналов на n сейсмограммах, зарегистрированных от n ПВ;

- используют построение виртуальных годографов сейсмических волн для трасс хода лучей из ПВ, предполагая наличие сейсмической границы в ОТ, из которой возможно исходят сейсмические волны в соответствии с предварительно заданным скоростным разрезом.

К недостаткам анализируемого способа можно отнести использование единственного (ρ=1). однокомпонентного отсчета амплитуды сигнала из всех m сейсмотрасс n-ной сейсмограммы после расчета виртуального годографа ОТВ простейшего вида в предположении зеркального отражения лишь от горизонтально залегающих прямолинейных сейсмических границ, то есть число позиций сейсмического объекта q=1. Применение способа по прототипу не обеспечивает необходимую степень достоверности построения сейсмических временных разрезов сложно построенных сред и месторождений из-за сноса наклонных границ (если q≠1) и недостаточной кратности и синфазности накоплений (всего используют лишь n отсчетов амплитуд сейсмических сигналов в каждой ОТ). Кроме того, для построения разреза по способу прототипа необходимо использовать дополнительно процедуры миграции временного разреза в глубинный, существенно (дополнительно к сносу) снижающих достоверность отображений.

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего высокую достоверность и точность отображения сейсмических объектов и сред большой сложности.

Технический эффект состоит в увеличении в десятки раз отношения сигнал/шум и степени подавления случайных и регулярных волн-помех, исключения влияния сноса и петель на годографах при построениях глубинных геолого-геофизических разрезов.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе, включающем использование данных о глубинном строении недр из сейсмограмм, полученных методом многократного профилирования, обеспечивающим засветку под различными углами отображаемых точек (ОТ) из множества пунктов воздействия (ПВ), документирование ОТ осуществляют путем использования априорно заданного скоростного разреза, при построениях разрезов считывают отсчеты амплитуд зарегистрированного сигнала на сейсмотрассах каждой сейсмограммы после генерации маркерных отметок времени прихода сигналов с помощью виртуальных годографов, согласно изобретению задают определенную конфигурацию сейсмического объекта и при каждом облучении ОТ из ПВ задают q ракурсов сейсмического объекта с определенным шагом поворота Δq с центром вращения в ОТ, для каждого ракурса объекта (q=ΔqN, где N - число ракурсов) рассчитывают виртуальный годограф заданного типа сейсмической волны с учетом местоположения (координат) ОТ и заданного закона (функции) расположения последовательности из m прилегающих к ОТ точек; производят направленное синфазное накопление амплитуд многокомпонентных колебаний на зарегистрированных m сейсмотрассах вдоль маркерных отметок времени на годографах, причем для каждого колебания считывают ρ компонентов (ρ≤20) в виде псевдосинфазных отсчетов величин амплитуд; после синфазного накопления вдоль q годографов по ρm амплитуд колебаний сигналов из каждой из n сейсмограмм сигналы группируют по признаку равенства номера шага позиционирования N, в каждой из q групп производят супернакопления из ρmn амплитуд сигналов после введения поправочных коэффициентов за угол засветки известными способами, для каждого из q супернакоплений амплитуд по ρ фаз каждого из mn сигналов, специфичных для заданных позиций объекта в ОТ, известным способом вычисляют q функционалов статистической обработки, сравнивают их между собой, по максимальной величине одного из функционалов определяют наиболее вероятный номер N позиции объекта, максимум величин функционалов сравнивают с заданным порогом обнаружения, при превышении порога обнаружения ОТ наносят на глубинный сейсмический разрез с интенсивностью, пропорциональной величине максимального функционала,

Аналогично разверткой по столбцам и/или строкам наносят все остальные ОТ данной версии глубинного разреза, с интенсивностью, соответствующей вероятности обнаружения на зарегистрированных сейсмограммах отсчетов амплитуд волн заданного типа.

В случае отрицательного результата сравнения ОТ наносят на глубинный разрез с нулевой интенсивностью, либо в необходимых случаях изменяют скорость и/или задают более мелкий шаг приращения позиции сейсмического объекта δq для достижения максимальной вероятности обнаружения методом итераций. При превышении порога обнаружения после калибровки известными в сейсморазведке способами ОТ наносят на глубинный разрез с интенсивностью, соответствующей максимуму значений функционалов.

Способ осуществляется следующим образом.

Применяют нанесение отображаемых точек (ОТ) разреза по столбцам и/или строкам с заданным шагом по вертикали (глубине) и горизонтали (вдоль расстановки СП). Из каждой ОТ производят обзор волнового поля на зарегистрированных в поле способом многократного профилировангия сейсмограммах для поиска возможных сейсмических сигналов волн от отражающих, преломляющих, дифрагирующих границ сейсмических объектов произвольной конфигурации, очагов рассеивания, дифракции и иных объектов, предполагая наличие этих объектов в пункте расположения ОТ и последующее получение степени достоверности такого предположения.

Обзор реализуют в соответствии с заданным скоростным разрезом и заданным типом сейсмогеологической модели, координатами ОТ на глубинном разрезе, а также пунктов воздействий (ПВ) и сейсмоприемников (СП) на профиле регистрации. При каждом облучении ОТ из ПВ предполагают множество q ракурсов (позиций) объекта.

Ракурсы сейсмического объекта задают с определенным шагом поворота Δq с центром вращения в ОТ. В свою очередь, для каждой позиции объекта (q=ΔqN, где N - число позиций) рассчитывают виртуальный годограф заданного типа сейсмической волны с учетом местоположения (координат) не только ОТ, но и заданного закона (функции) расположения последовательности из m прилегающих к ОТ точек. Используют направленное синфазное накопление многокомпонентных колебаний на зарегистрированных m сейсмотрассах вдоль маркерных отметок времени на годографах, причем для каждого колебания считывают ρ компонентов (обычно ρ≤20) в виде псевдосинфазных отсчетов величин амплитуд. После синфазного накопления по mρ амплитуд колебаний сигналов вдоль q годографов по каждой из n сейсмограмм группируют их по признаку равенства номера шага позиционирования N. В каждой из q групп сложением/перемножением получают супернакопления из ρmn амплитуд сигналов (вместо n по способу МОГТ) после введения поправок на угол засветки известными способами. Для каждого из q супернакоплений амплитуд по ρ фаз каждого из mn сигналов, специфичных для заданных позиций объекта в ОТ, известным способом вычисляют q функционалов статистической обработки типа векторов корреляции и/или свертки, или векторов иных типов. Сравнивая их между собой, по максимальной величине одного из функционалов определяют наиболее вероятный номер N позиции объекта. На следующем этапе максимум величин функционалов сравнивают с заданным порогом обнаружения. В случае отрицательного результата сравнения ОТ наносят на глубинный разрез с нулевой интенсивностью, либо в необходимых случаях изменяют скорость и/или задают более мелкий шаг приращения позиции сейсмического объекта δq для достижения максимальной вероятности обнаружения методом итераций. При превышении порога обнаружения после нормировки известными в сейсморазведке способами ОТ наносят на глубинный разрез с интенсивностью, соответствующей величине максимального функционала.

Достоверность псевдосинфазного накопления обеспечена следующими физическими свойствами регистрируемых сейсмических сигналов:

а) Если построена теоретически идеальная сейсмогеологическая модель, то, например, сигналы всех 16 сейсмоприемников (СП) на годографе заданного типа волны от границ данного сейсмического объекта принадлежат всем общим фиксированным точкам на этом объекте и, следовательно, в каждой отображаемой точке ОТ кратность суммирования амплитуд сигналов реального волнового поля, принадлежащих одной из фаз этого сигнала, можно повысить пропорционально числу СП, зарегистрировавших данный годограф, то есть в ≤16 раз;

б) Сейсмический сигнал обычно представляет из себя цуг из ρ≤20 отсчетов амплитуд через 0,002 с, принадлежащих разным фазам одного и того же сигнала, и, следовательно, для каждой ОТ глубинного разреза при определенных условиях возможно повышение кратности псевдосинфазного суммирования еще до 20 раз, достигая таким образом полного описания информации о форме сигнала путем увеличения ее дополнительно в 16×20=320 раз по сравнению с МОГТ. В аналоговых устройствах, реализующих метод построения временных (а не глубинных) разрезов после регистрации только одной сейсмограммы способом регулируеиого направленного приема (РНП) также псевдосинфазно суммируют всю совокупность амплитуд аналоговых сигналов, но лишь в предположении о линейной форме годографа, характерной лишь для дифрагированных и преломленных волн от горизонтов, имеющих постоянный угол наклона. (Как известно, метод РНП невозможно применять при одновременной обработке всей системы сейсмограмм, зарегистрированных способом многократного профилирования).

Как правило, кратность супернакопления при вычислениях по предлагаемому способу с учетом отсчетов во взаимных точках превышает 10000 (то-есть отношение сигнал/помеха более 100) и пропорциональна кратности профилирования (≥16), числу сейсмотрасс (≥16), числу отсчетов фаз до и после маркерной отметки на каждой сейсмотрассе (≥20), в то время как по методу ОГТ в этом случае кратность накоплений не превышает 32, а отношение сигнал/помеха <6.

В связи с возможностью получения неоднозначного результата сравнения величин статистических функционалов, когда объект представлен слоями с различными угловыми примыканиями границ, корректируют заданные параметры обзора до получения максимума вероятности обнаружения сейсмических границ (максимума целевой функции). После построения данной версии глубинного разреза в необходимых случаях приступают к получению иных его версий для иного типа сейсмогеологической модели с измененными параметрами обзора, другим законом зависимости скорости от глубины и/или генерации годографов других типов волн.

Аналогично разверткой по столбцам и/или строкам наносят все остальные ОТ данной версии глубинного разреза, с интенсивностью, соответствующей вероятности обнаружения на зарегистрированных сейсмограммах отсчетов амплитуд волн заданного типа.

Сравнивая вероятности наличия сейсмических объектов в пределах всех участков глубинного разреза, решают задачу достаточности числа версий глубинного разреза, полученных анализом сигналов заданных сейсмогеологических моделей и волн различных типов по предлагаемому способу.

Для увеличения степени достоверности построения глубинного разреза по предложенному способу уточняют угол падения сейсмической границы путем определения знака более мелкого приращения δq угла падения, величина которого находится в промежутке между q=ΔqN и q=Δq(N-1) или q=ΔqN и q=Δq(N+1), Результаты накоплений отсчетов амплитуд колебаний на сейсмотрассах разделяют относительно маркерных времен прихода лучей на две подгруппы: а - до маркерной отметки времени и б - после маркерной отметки времени. Затем результаты сравнивают между собой. Если приращение результатов положительное, то используют +δq, а если - отрицательное, то применяют -δq до тех пор, пока результаты накоплений достигнут максимального значения. В этом случае достигают прецизионной точности определения угла наклона объекта в ОТ и максимума вероятности местоположения сейсмической границы.

Для построения по предложенному способу экспресс-версий глубинного разреза во время проведения полевых работ с увеличенным в несколько раз шагом отображаемых точек (ОТ) вдоль профиля с целью уменьшения затрат времени на документировние разреза через отображаемую точку (ОТ) строят заданной длины отрезок сейсмической границы в соответствии с заданным законом (функцией) расположения последовательности прилегающих к ОТ точек и в соответствии с найденной позицией объекта (углом наклона объекта в ОТ).

Пути реализация патентуемого способа приводятся в нижеследующих описаниях 4 примеров.

Пример 1. Реализация способа накопления амплитуд сигналов, исходящих возможно из ОТ и прилегающих к ней точек, размещенных на отрезках прямолинейных зеркальных границ под различными углами наклона.

Описание поясняется фиг.1, где:

ПВ 1, ПВ 2, ПВ 3 - пункты воздействий (взрыва) n=3,

ОТ 1 отображаемая точка под углом засветки 0°, ОТ 2 та же отображаемая точка под углом засветки 30°, ОТ 3 - та же отображаемая точка под углом засветки 45°.

1, 5, 9 - отрезки прямолинейной зеркальной границы под углом падения 0° (сплошная линия)

2, 6, 10 - отрезки под углом падения 13° (пунктирная линия)

3, 7, 11 - отрезки под под углом падения 26° (точечная линия)

4, 8, 12 - отрезки под углом падения 40°. (штрих-пунктирная линия)

1', 5' и 9' - маркерные отметки времени для отраженных сигналов от точек на отрезках для углов падения 0° (на горизонтальных границах)

2', 6' и 10' - маркерные отметки времени для отраженных сигналов от точек на отрезках под углом падения 13°

3', 7' и 9' - маркерные отметки времени для отраженных сигналов от точек на отрезках под углом падения 26°

4', 8' и 12' - маркерные отметки времени для отраженных сигналов от точек на отрезках под углом падения 40°

1", 5" и 9" - накопительные массивы в количестве ρm амплитуд в каждом для годографов вдоль маркерных отметок времени 1', 5' и 9'

2", 6" и 10" - накопительные массивы вдоль маркерных отметок времени 2', 6' и 10'

3", 7" и 11" - накопительные массивы вдоль маркерных отметок времени 3', 7' и 11'

4", 8" и 12" - накопительные массивы вдоль маркерных отметок времени 4', 8' и 12'

13 - блок супернакоплений ρmn амплитуд сигналов годографов, хранящихся в массивах 1", 5" и 9" (n=3)

14 - блок супернакоплений ρmn амплитуд сигналов годографов, хранящихся в массивах 2", 6" и 10" (n=3)

15 - блок супернакоплений ρmn амплитуд сигналов годографов, хранящихся в массивах 3", 7" и 11" (n=3)

16 - блок супернакоплений ρmn амплитуд сигналов годографов, хранящихся в массивах 4", 8" и 12" (n=3)

17, 18, 19, 20 - функционалы статистической обработки для получения вероятности обнаружения границы в каждой из q позиций (в данном примере q=4)

21 - блок сравнения и определения максимальной величины функционала, которая соответствует максимальной достоверности местоположения сейсмической границы в позиции N

22 - блок сравнения максимальной величины функционала с заданным пороговым значением уровня шумов.

23 - блок нормирования сигнала и нанесения ОТ на разрез

На фиг.1 ОТ засвечена тремя ПВ под углами 0°, 30° и 45° градусов (n=3). Отображено отдельно для каждого ПВ предполагаемое прилегание к данной ОТ точек на зеркальных прямолинейных отрезках сейсмической границы 1, 5 и 9 под углом наклона 0° (сплошная линия), на отрезках 2, 6 и 10 под углом 13° (пунктирная линия), на отрезках 3, 7 и 11 под углом 26° (точечная линия) и на отрезках 4, 8 и 12 под углом в 40°. (штрих-пунктирная линия).

Вероятность обнаружения точек зеркального отражения вдоль заданных границ обеспечивается построением 12 виртульных годографов под номерами, обозначенными на фиг.1 в соответствии с номерами отрезков предполагаемых сейсмических границ. Маркерные отметки времени для отраженных сигналов для точек на горизонтальных границах отображают на годографах 1', 5' и 9', для углов падения 13° - на годографах 2', 6' и 10', для 26° - 3', 7' и 9' - и, наконец, для наклонов в 40° - 4', 8' и 12'.

После считывания на m сейсмотрассах по ρ амплитуд каждого сигнала до и после маркеров на годографах 1'÷12' их отправляют в накопительные массивы 1"÷12" в количестве ρm амплитуд в каждом из массивов в соответствии с номерами годографов. На следующем этапе, в соответствии с q углами засветки, подобно методу ОГТ, сигналы группируют и производят супернакопления амплитуд сигналов. Например, в группе 13 горизонтальную границу описывается ρmn амплитудами. В данной конфигурации расстановки n=3 и, следовательно, в группе 13 производят супернакопления амплитуд сигналов годографов, хранящихся в массивах 1", 5" и 9". Аналогично производят супернакопления в группах 14", 15", и 16", необходимые для оценки вероятности обнаружения сейсмической границы в ОТ под углами наклона соответственно 13, 26 и 40 градусов. Результаты супернакоплений в каждой из групп подвергают статистической обработке известными способами и получают вероятности обнаружения в виде четырех (q=4) величин функционалов статистической обработки 17, 18, 19 и 20, сравнивают их между собой и находят максимальную величину N-го функционала 21. На следующем этапе максимум величины 21 сравнивают в блоке 22 с пороговым значением. Если эта величина ниже порогового значения, то либо задают более дробный шаг приращения угла наклона 8q, либо при отсутствии сейсмической границы переходят к нанесению соседней ОТ на глубинный разрез. При превышении порога обнаружения в блоке 23 производят нормировку величины функционала и, в соответствии с полученной в результате этого интенсивностью, наносят ОТ на глубинный разрез.

Пример 2. Лучевая схема (фиг.2), используемая при построении виртуального годографа для получения маркерных отметок времени в случае предположения о наличии отраженных сигналов от плоской зеркальной границы, залегающей под углом α к горизонту.

Описанный в примере 2 способ получения маркерных отметок времен прихода отраженных волн может использоваться на практике в 90% случаев.

На фиг.2 отрезок плоской зеркально отражающей границы АВ залегает под углом α к горизонту, а покрывающая ее толща однородна и характеризуется всюду постоянной величиной скорости.

На фиг.2 - OT(x₀,h) - отображаемая точка, интенсивность нанесения которой соответствует вероятности присутствия в ней сейсмической границы;

1 - х₀ - координата ОТ вдоль линии наблюдения (оси х);

2 - h - глубина ОТ по вертикали от профиля (линии наблюдения);

3 - ▼ - источник возбуждения сейсмического облучения (ПВ);

4 - ▲ - сейсмоприемники (СП), регистрируйте сигналы колебаний;

5 - АВ - отрезок предполагаемой сейсмической границы;

6 - а - точка отражения луча на отрезке АВ, прилегающая к ОТ, сигнал с которой зарегистрирован на сейсмотрассе сейсмоприемником;

7 - О - точка отражения нуль-оффсетного луча;

8 - α - угол наклона сейсмической границы;

9 - β - угол падения на ОТ, равный углу отражения;

10 - С - расстояние по перпендикуляру к АВ от ОТ до пересечения с профилем (линией наблюдения), С=h/sinα;

11 - х_С - точка пересечения перпендикуляра С с профилем;

12 - x_▼ - координата ПВ на профиле;

13 - х_▼С - расстояние вдоль профиля точки С от ПВ, х_▼С=x₀-x_▼+htgα;

14 - Δ - превышение длины перпедикуляра С относительно длины нуль-оффсетного луча, Δ=x_▼Csinα;

15 - R↕ - нуль оффсетный луч, R↕=С-Δ;

16 - (ОТ,O) - расстояние между ОТ и точкой отражения О нуль-оффсетного луча вдоль линии АВ, (ОТ,O)=х_▼C cosα;

17 - х_▲ координата СП вдоль профиля;

18 - х_▲▼ - расстояние между СП и ПВ, х_▲▼=x_▲-х_▼;

19 - η - проекция х_▲▼ на линию, параллельную АВ, η=х_▲▼ cosα;

20 - ε приращение длины восстающего луча R_↑▲ относительно падающего R↓_▲, ε=x_▲▼ sinα;

21 и 21' - R↓_▲ и R↑_▲ - падающий и восстающий из точки а лучи до пересечения в точке х_▲ с местоположением СП на профиле, R↓_▲+R↑_▲=√/[(2R↕+ε)²+η²];

22 - R↓^x - проекция падающего на ОТ луча из ПВ, равная расстоянию между ПВ и координатой ТО вдоль оси х, R↓^x=х_0▼=x₀-x_▼;

23 - R↓ - падающий в ОТ луч из ПВ, R↓=√(h²+x² _0▼)=x_▼C;

24 - R↑ - восстающий из ОТ луч до пересечения с профилем х; R↑=h/cos(α+β);

25 - R↑^x - проекция на профиль восстающего из ОТ луча R↑^x=h tg (ρ+β);

26 - (O,а) - расстояние между точками а и О вдоль линии АВ, (O,а)=η R↕/(2 R↕+ε):

27 - ∂h_a - приращение глубины в точке а относительно координат ОТ вдоль оси h, ∂h_a=[(OT,O)-(O,a)]sinα;

28 - х' линия зеркального отображения оси х;

29 - О' - зеркальное отображение точки О;

30 - R'↕ - зеркальное отображение нуль-оффсетного луча;

31 - R'↑_▲ - зеркальное отображение восстающего из точки а луча 21', R'↑_▲=R↑_▲;

Отображаемую точку (ОТ) задают координатами: 1 - вдоль профиля регистрации х и 2 - по глубине - h. Пункты возбуждения 3 ▼ (ПВ) и пункты приема. 4 ▲ (СП) располагают на поверхности вдоль профиля наблюдений. Задают также длину заданного зеркального отрезка 5 (АВ) предполагаемой сейсмической границы, на котором предполагают наличие последовательности точек отражения 6 (а), прилегающих к ОТ. Заданная координата 2 ПВ определяет положение точки 7 (О) отражения луча обратно на 2 (ПВ) в зависимости от заданного угла 8 (α) наклона отрезка. Из 2 (ПВ) лучи падают на ОТ под углом 9 (β) и отражаются под тем же углом согласно закона Снеллиуса. Из ОТ перпендикуляр 10 (С) к отрезку 5 (АВ) располагают в точке 11 (x_C) выхода на поверхность и рассчигывают его длину по формуле С=h/sinα. Используют координату 12 (х_▼) источника 3 и вычисляют расстояние 13 из С до ПВ на профиле по формуле х_▼C=x₀-х_▼+htgα. Вычисляют приращение 14 (Δ) длины нуль-оффсетного луча 15 (R↕) относительно длины перпендикуляра 10 по формуле Δ=х_▼C sinα, а также расстояние 16 (ОТ,O) между ОТ и точкой отражения О нуль-оффсетного луча вдоль линии 5 (АВ) по формуле (ОТ,O)=х_▼C cosα. Используют заданные величины координат 17 (х_▲) сейсмоприемников 4 (▲) вдоль профиля для вычисления расстояния 18 между СП и ПВ по формуле х_▲▼=х_▲-х_▼. Определяют величину 19 (η) проекции х_▲▼ на линию, перпендикулярную 15 и параллельную АВ, по формуле η=x_▲▼ cosα; а также величину 20 (ε) приращения пути 21' восстающего луча R↑_▲ относительно пути 21 падающего R↓_▲ по формуле ε=x_▲▼ sinα.

Суммарную длину пути падающего 21 и восстающего 21' лучей определяют из выражения √[(2R↕+ε)²+η²], используют как длину эйконала при вычислении по заданной в точке а скорости и получают величину предполагаемой маркерной отметки времени прихода на сейсмотрассу сигнала, зарегистрированного в пунктах приема 4 (СП).

Для детального изучения трасс хода лучей дополнительно вычисляют проекцию 22 (R↓^x) падающего на ОТ луча из 3 (ПВ) по формуле R↓^x=x_0▼=х₀-x_▼, и находят соответствующую длину пути 23 падающего на ОТ луча из ПВ; используя выражение R↓=√(h²+x² _0▼). Путь 24 (R↑) - восстающего из ОТ луча до пересечения с профилем х вычисляют по формуле R↑=h/cos(α+β), а его проекции 25 (R↑^x) на профиль по формуле R↑^x=h tg(α+β).

Вычисляют расстояние 26 (O,а) между точками а и О вдоль линии АВ по формуле (O,а)=ηR↕/(2 R↕+ε) для определения приращения 27 (∂h_a) глубины в точке а относительно координаты ОТ вдоль оси h из выражения ∂h_a=[(OT,O)-(O,a)]sinα в случае задания скоростного разреза V по закону, функционально зависимого от координат V=V(x,h).

Чтобы обеспечить наглядность и доказуемость формул на зеркальном отображении профиля 28 (х') находят зеркальное отображение 29 (О')точки О, строят зеркальные отображения: 30 нуль-оффсетного луча R'↕ и восстающего из точки а луча 31(R'↑_▲=R↑_▲).

При иных сочетаниях угла наклона (±α) или (α=0), положений точек (х_▲≥х_▼) или (x_▲≤x_▼), (х₀≤х_▼) или (х₀≥х_▼), (х₀≤х_▲) или (х₀≥х_▲) используются те же формулы, но с различными знаками приращений (±Δ), (±ε_▲), [± (ОТ,O)], [(±(O,а)]. Повторяя вычисления по вышеприведенным формулам для заданного числа приемников, получают последовательность маркерных отметок времен прихода сигналов (делением длины эйконала на величину скорости) для годографа общей точки взрыва (ОТВ), если отрезок плоской границы залегает под углом α к горизонту. На каждой из m сейсмотрасс до и после маркерной отметки времени псевдосинфазно считывается ρ отсчетов амплитуд, используемых для вычисления многокомпонентного функционала направленного суммирования вдоль виртуального годографа за счет статистического эффекта накопления и избыточности информации в ρ×m раз по сравнению с методом общей глубинной точки (ОГТ).

Таким образом, с помощью предлагаемого способа (подобно методу ОГТ, но не только при α=0, а также и при α≤0 и α≥0) для каждой точки глубинного разреза с одной стороны эффективно накапливаются регулярные направленные вдоль каждого годографа многокомпонентные сигналы под различными углами засветки сейсмической границы. Одновременно осуществляется их виртуальное группирование и накопление за счет суммирования отсчетов (компонент) функционалов типа вектора корреляции и/или свертки, или за счет применения иных известных процедур по всем углам наклона в отдельности. Благодаря этому, например, при кратности профилирования n=30 и регистрации годографа от каждого ПВ, например, m=30 сейсмоприемниками (СП) теоретически осуществляется не 30^х, как в методе ОГТ, a ρ×m×n=30×30×20>18000^x кратное суммирование амплитуд сигналов для каждого из предполагаемых углов наклона сейсмической границы.

Пример 3. Иллюстрация выделения на фоне помех отраженной волны от наклонной границы (15 градусов) по методу ОГТ и патентуемому способу.

На фиг.3 отображен фрагмент (3.а) синтетической сейсмограммы, на котором сигналы отраженной волны в пять раз менее случайных помех по амплитуде и в два раза по частоте. После 12-кратного суммирования по ОГТ (3.б) искомая ось синфазности начинает проявляться, но отношение сигнал-помеха остается заметно меньше единицы, и поэтому проследить горизонт на всем протяжении невозможно. Обработка по патентуемому способу (3.в) позволила практически полностью подавить помехи (иллюстрация выполнена после обратного пересчета фрагмента временного разреза в глубинный.)

Пример 4.

Наибольший эффект отмечается при обработке данных, зарегистрированных вдоль профиля. На временном разрезе ОГТ (фиг.4, а) практически не наблюдаются регулярные отраженные волны. Отношение сигнал-помеха много меньше единицы. Однако на разрезе (фиг.4, б), построенном по патентуемому способу (после обратного преобразования глубинного разреза во временной) в условиях понизившегося в результате суммирования фона помех прослеживается ряд регулярных протяженных осей синфазности. Так, например, в начале профиля уверенно следятся несколько отражений. Одно восходящее - на времени 1,3 с, два других - в области времен 1,1 си 1,9 с. Конец профиля, особенно верхняя часть разреза, в большей степени представлен регулярными осями синфазности. Наиболее уверенно прослеживаются полезные отражения на временах 1,1-1,2 с и 1,6 с.

При обработке материалов сейсморазведки наклонных сложно построенных сред и месторождений, интерпретация которых с применением известных систем обработки затруднительна, применение патентуемого способа на качественно более высоком уровне позволяет:

1. Повысить глубинность методики интерпретации более, чем в 2 раза, за счет увеличения кратности суммирования более, чем в 1000 раз, и выделения методом итераций первой зоны Френеля не только продольных, но и поперечных и обменных волн.

2. Обеспечить более высокую точность и объективность прогноза геологического строения среды и местоположения месторождений газа и нефти за счет оперативного перебора возможных углов наклона сейсмичекой границы, углов засветки и углов видности отображаемых объектов.

3. Увеличить частотный диапазон регистрации слабых сигналов, поступающих от глубоко залегающих горизонтов, что позволит использовать для интерпретации отсчеты, регистрируемые специальной аппаратурой с интервалом в доли миллисекунды.

4. Производить суммирование отсчетов за счет избыточности информации отдельно для правой и левой ветвей годографа, чтобы идентифицировать угловые и стратиграфические несогласия, точки выклинивания, тектонические нарушения.

5. Отключать из процедуры обработки группы ПВ и/или СП для поиска углов и окон видности наиболее скрытых под очагами дифракции и рассеивания волн участков глубинного разреза.

6. Осуществлять отображение глубинных разрезов и их фрагментов по каждой сейсмограмме непосредственно в полевых условиях с использованием современных персональных компьютеров.

Способ апробирован на синтетических и производственных тестовых примерах и разрезах и показал высокую эффективность.

Использованные источники информации

1 Авторское свидетельство №210395.

2. Сейсморазведка. Справочник геофизика. М.: Недра, 1981.

3. Патент РФ №2263932 от 30.07.2004.

4. Патент РФ №2022310 от 08.04.1991.

5. Патент РФ №2339976 от 04.04.2007.

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для построения изображений сейсмических глубинных разрезов. Сущность способа состоит в том, что для получения изображения сейсмического глубинного разреза каждую отображаемую точку (ОТ) последовательно наносят на разрез вдоль столбцов и/или строк с заданным шагом по осям координат в результате обзора волнового поля на n сейсмограммах, зарегистрированных способом многократного профилирования, обзор производят поиском сигналов сейсмических границ, возможно пересекающих/вмещающих ОТ и принадлежащих одному из q заданных ракурсов объекта (сейсмогеологической модели), для каждого ракурса объекта при заданном скоростном разрезе на сейсмограммах строят q виртуальных годографов заданного типа волны в соответствии с трассами хода лучей из n пунктов воздействий (ПВ) с учетом заданной конфигурации границ объекта, получают m маркерных отметок времени прихода лучей вторичных волн, возможно исходящих из ОТ и прилегающей к ОТ последовательности из m точек вдоль границы, после чего до и после маркерных отметок времен прихода лучей вдоль каждого годографа осуществляют псевдосинфазное накопление по ρ (обычно ρ<20) отсчетов амплитуд сигналов из каждой из заданного количества m сейсмотрасс на n сейсмограммах, результаты q×n массивов накоплений группируют по признаку принадлежности к каждой из q позиций и после суммирования/умножения ρ×m амплитуд колебаний на n сейсмограммах для одной и той же позиции объекта получают ρ×m×n кратность супернакоплений, по результатам псевдосинфазных супернакоплений вычисляют известными способами q функционалов статистической обработки, сравнивают их между собой, получают максимальную величину вероятности обнаружения, сравнивают с заданным порогом уровня шумов, нормируют с учетом масштаба изображения и отображают точку/отрезок сейсмической границы на глубинном разрезе, в необходимых случаях корректируют заданные параметры обзора для достижения максимума величины вероятности обнаружения границы, подобным способом обзора волнового поля наносят все остальные соседние ОТ на глубинный сейсмический разрез в соответствии с заданным шагом приращений координат. Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего высокую достоверность и точность отображения сейсмических объектов и сред большой сложности. Технический эффект состоит в увеличении в десятки раз отношения сигнал/шум и степени подавления случайных и регулярных волн-помех, исключение влияния сноса и петель на годографах при построениях глубинных геолого-геофизических разрезов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ построения сейсмического глубинного разреза, включающий использование данных о глубинном строении недр из сейсмограмм, полученных методом многократного профилирования, обеспечивающим засветку под различными углами отображаемых точек из множества пунктов воздействий, производят построение виртуальных годографов сейсмических волн для трасс хода лучей из пунктов воздействий, предполагая наличие сейсмической границы в отображаемой точке, из которой возможно исходят сейсмические волны в соответствии с предварительно заданным скоростным разрезом, отличающийся тем, что задают определенную конфигурацию сейсмического объекта и при каждом облучении отображаемой точки из пункта воздействия задают q ракурсов сейсмического объекта с определенным шагом поворота Δα угла наклона α с центром вращения в отображаемой точке, для каждого ракурса объекта (α=Δαq, где q - число ракурсов) рассчитывают виртуальный годограф заданного типа сейсмической волны с учетом координат отображаемой точки, и заданного закона (функции) расположения последовательности из m точек, прилегающих к отображаемой точке, производят направленное синфазное накопление амплитуд многокомпонентных колебаний на зарегистрированных m сейсмотрассах вдоль маркерных отметок времени на годографах, причем для каждого колебания считывают ρ компонентов (ρ≤20) в виде псевдосинфазных отсчетов величин амплитуд; после синфазного накопления вдоль q годографов по ρm амплитуд колебаний сигналов из каждой из n сейсмограмм сигналы группируют по признаку равенства номера шага позиционирования (ракурса) q, в каждой из q групп производят супернакопления из ρmn амплитуд сигналов после введения поправочных коэффициентов за угол засветки известными способами, для каждого из q супернакоплений амплитуд по ρ фаз каждого из mn сигналов, специфичных для заданных позиций объекта в отображаемой точке, известным способом вычисляют q функционалов статистической обработки, сравнивают их между собой, по максимальной величине одного из функционалов определяют наиболее вероятный номер q позиции объекта, максимум величин функционалов сравнивают с заданным порогом обнаружения, при превышении порога обнаружения отображаемую точку наносят на глубинный сейсмический разрез с интенсивностью, пропорциональной величине максимального функционала, аналогично разверткой по столбцам и/или строкам наносят все остальные отображаемые точки данной версии глубинного разреза с интенсивностью, соответствующей вероятности обнаружения на зарегистрированных сейсмограммах отсчетов амплитуд волн заданного типа.

2. Способ построения сейсмического глубинного разреза по п.1, отличающийся тем, что для увеличения степени достоверности разреза по предложенному способу при уточнении угла падения сейсмической границы, величина которого находится в промежутке между α=Δρq и α=Δ α(q-1) или α=Δαq и α=Δα(q+1), с целью определения знака более мелкого приращения угла падения δq результаты накоплений отсчетов амплитуд колебаний на сейсмотрассах разделяют относительно маркерных времен прихода лучей на две подгруппы а - до маркерной отметки времени и б - после маркерной отметки времени, затем результаты сравнивают между собой, если приращение результатов положительное, то используют +δα, a если отрицательное, то применяют -δα до тех пор, пока результаты накоплений достигнут максимального значения.

3. Способ построения сейсмического глубинного разреза по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения затрат времени, строят экспресс-версии глубинного разреза с увеличенным шагом развертки между столбцами из отображаемых точек вдоль профиля, через отображаемую точку строят заданной длины отрезок сейсмической границы в соответствии с заданным функцией расположения последовательности прилегающих к отображаемой точке соседних, расположенных на предполагаемой наиболее вероятной границе, точек и найденной позицией объекта.