СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИГРИРОВАННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ПО ДАННЫМ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ 2D Российский патент 2019 года по МПК G01V1/28 

Изобретение относится к области прикладной, геофизики сейсмической разведке и предназначено для получения профильных сейсмических изображений геологической среды в сложно построенных средах в виде амплитудного глубинного А(х,z) или временного разреза А(х,t₀) в геологоразведочных целях. Из всех методов геологической разведки сейсмическая разведка занимает в настоящее время ведущую роль в комплексе работ при поисках и разведке месторождений углеводородного сырья. Поэтому совершенствование технологии получения с помощью сейсмической разведки максимально объективной информации об изучаемой геологической среде представляется достаточно важной задачей. Предлагаемый в изобретении способ направлен на получение таких глубинных (временных) динамических изображений изученной части геологической среды, в которых амплитуда сейсмической записи объективно соответствовала бы акустической контрастности именно той части среды, которая действительно была причиной возникновения зарегистрированных отраженных волн.

Основным способом построения сейсмических изображений геологической среды в настоящее время является метод общей глубинной точки (МОГТ) (Бондарев В.И., Крылатков С.М. Сейсморазведка (учебник для вузов). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2011, т. 1, с. 125-136). Этот способ предполагает, что для каждой выбранной на профиле общей средней точки (ОСТ), где будет построена трасса изображения среды, может быть сформирована специальная совокупность сейсмических трасс, для каждой из которых пункт возбуждения удален от ОСТ на такое же расстояние, что и пункта приема, но в противоположную от него сторону, причем для разных трасс выбираются различные удаления. Такая совокупность трасс получила название сейсмограммы ОСТ. Количество трасс в сейсмограмме ОСТ определяет так называемую кратность наблюдений: чем больше кратность, тем, в конечном счете, выше качество и надежность итогового результата. После получения сейсмограммы ОСТ в каждую из ее трасс вводят нормальные кинематические сдвиги по времени (поправки). Смысл введения этих поправок заключается в приведении записей отраженных волн на трассах сейсмограммы ОСТ при любом удалении источник-приемник к записям на времени, соответствующему нулевому удалению между источником и приемником. Численные значения кинематических сдвигов зависят от времени регистрации отражения, скорости до отражающей границы и от величины взаимного удаления между источником и приемником для каждой трассы ОСТ. После ввода таких поправок в сейсмограммы ОСТ происходит выравнивание по временам отражения записей регулярных отраженных волн. Это позволяет осуществлять суммирование амплитуд всех трасс сейсмограммы ОСТ. Полученная суммарная трасса несет в себе информацию о строении геологической среды ниже выбранной ОСТ профиля. Совокупность суммотрасс, соответствующих последовательно выбранным на сейсмическом профиле общим средним точкам, называется временным сейсмическим разрезом. Полученный разрез дает достаточно объективное представление о строении среды во временном масштабе, либо, после некоторых преобразований, и в глубинном масштабе.

Способ получения сейсмического изображения геологической среды по методу ОСТ (ОГТ), принят в качестве одного из прототипов данного изобретения. Основные положения способа опубликованы в 1956 году в патенте США Уильямом Мейном (Mayne W.H., 1956, Seismic Surveying. U.S. Patent. No. 2.732.906).

Однако, такой способ получения временного (или глубинного) сейсмического изображения геологической среды дает объективное представление о среде лишь в том случае, если изучаемые сейсмические (и геологические) границы в среде имеют простое субгоризонтальное залегание. Если же среда содержит наклонные границы напластований с углами наклона более 3-5 градусов, то описанный выше подход к получению изображения среды будет давать искаженное представление о среде. Степень искажения будет тем выше, чем больше углы наклона отражающих границ.

Причиной этого является то, что если сейсмические границы горизонтальны, то точки отражений лежат на границе на вертикали под ОСТ, если же границы наклонны, то точки отражений лежат в стороне от вертикали. Так как методе ОСТ суммарную сейсмическую трассу мы можем изображать только одним способом - строго по вертикали, то горизонтальные участки границ изображаются на временном разрезе верно, а наклонные искажаются.

В таких случаях для получения правдоподобного сейсмического изображения среды, необходимо применять специальные методы дальнейшего преобразования глубинных или временных разрезов. Такие методы получения более объективных сейсмических изображений принято называть миграционными преобразованиями. Число таких методов достаточно велико. Их сложность и эффективность могут сильно различаться. Однако, из-за отсутствия альтернативы этому подходу, они широко применятся на практике, а также продолжают непрерывно совершенствоваться.

Задачей изобретения является создание такого способа построения сейсмической модели геологической среды, который будет свободен от недостатков указанного прототипа. При этом предполагается, что если не следовать технологии метода ОСТ, а каждую амплитуду отраженной волны относить на изображении среды в то место пространства, где эта амплитуда волны сформировалась, то можно добиться правильного изображения сложно построенных геологических сред.

Решение задачи обеспечивается тем, что по данным профильной сейсморазведки, выполненной методом многократных перекрытий (ММП - МОГТ 2D) на основе использования массивов выборок амплитуд сейсмических сигналов, полученных из ряда пунктов их возбуждения и взятых с постоянным шагом дискретизации на протяжении заданного времени регистрации, от множества сейсмоприемников, размещенных на известном расстоянии друг от друга по профилю исследований, определяющих заданную пространственную область получения искомого профильного сейсмического изображения, а также на основе данных о распределении по профилю и по глубине значений эффективной скорости Vэф(h,х) и углов падения отражающих границ ϕ(h,х) предварительно создают в вертикальной плоскости, содержащей профиль исследования, геометрический образ области изучения среды, состоящий из прямоугольной, регулярной по горизонтали и вертикали, сети двумерных бинов с заданными размерами; выбирают для каждого конкретного пункта возбуждения (ПВ) соответствующую ему совокупность зарегистрированных сейсмических трасс (сейсмограмму общей точки возбуждения); для каждого положения приемника, соответствующего одной из выбранных трасс сейсмограммы, в диапазоне возможных значений глубин залегания отражающих границ h последовательно рассчитывают с заданным шагом по глубине и с учетом значений скоростей Vэф(h,х_пв) и углов падения границ ϕ(h,х_пв) координаты Х_от и Z_от точек возможного отражения сейсмических волн, зарегистрированных на этой трассе; для всех найденных таким образом точек возможного зеркального отражения вычисляют времена пробега отраженных волны от ПВ до соответствующей точки отражения и далее до выбранного пикета приема; по рассчитанным временам пробега сейсмической волны выбирают на этой трассе амплитуды зарегистрированного сигнала и переносят их сначала в рассчитанные координаты точки отражения, а затем, для последующего накопления, в центр ближайшего бина; выполняют аналогичные расчеты для всех других трасс, принадлежащих выбранному ранее ПВ; аналогично поступают со всеми другими пунктами возбуждения на профиле исследований; осуществляют суммирование всех амплитуд, перенесенных в центры каждого бина; формируют для каждого вертикального ряда бинов регулярную по профилю и по глубине совокупность сейсмических трасс высокой кратности, представляющую собой искомое мигрированное динамическое глубинное изображение геологической среды.

На фигуре показана линия сейсмического профиля, источник и приемник волн, отражающая граница и один из сейсмических лучей.

Положительные достоинства предлагаемого способа базируются на использовании информации о характере распределения в разрезе углов наклона отражающих границ по изучаемому профилю. Информация об углах наклона отражающих границ в разрезе может быть получена либо из геологических источников, либо в результате обработки данных сейсмических наблюдений по специальной технологии.

Поставленная в изобретении задача решается следующим образом. Предположим, что сейсмический профиль ориентирован в крест простирания основных геологических границ. Эффективная скорость распространения упругих волн до отражающей границы как функция глубины (времени t₀) нам также известна и равна Vэф(x,h). Углы наклона отражающих границ ϕ(x,h) как функция глубины (времени t₀) также нам известны.

Для любого пункта приема колебаний (ПП) соответствующей отраженной волны и при известном угле наклона границы и заданной величины параметра (h) координаты ее точки отражения будут находиться по следующим формулам:

, z_TO=х_ТО⋅tgϕ+h/cosϕ

Эти формулы можно распространить и на более сложную интерпретационную модель среды. Таким обобщением может быть модель эффективной среды с несколькими отражающими границами. В таком случае угол падения границы будем просто считать функцией глубины ϕ(х,h). Все дальнейшие расчеты возможно проводить как в глубинном, так и во временном масштабе h(t₀), ϕ( t₀).

Если известны координаты точки отражения сейсмической волны, то можно легко вычислить время пробега волны из ПВ до точки ПП:

Зная время прихода отраженной волны на данном пикете приема, по зарегистрированной трассе можно легко определить амплитуду пришедшей волны в этот момент времени. Перенеся найденную амплитуду волны в соответствующую ей точку отражения, мы начнем процесс формирования будущего динамического изображения среды. Помещенные в точки отражения амплитуды показывают локальную отражательную способность среды в этих точках. Меняя с заданной детальностью значение используемого параметра h или t₀, а с ним скорости и угла ϕ интерпретационной модели, можно все значения зарегистрированных амплитуд с рассматриваемой трассы разнести в нижнее полупространство по разным точкам отражения.

Для дальнейшего упорядочения расположения полученных точек отражения в нижнем полупространстве, а также для регуляризации последующих построений трасс итогового динамического изображения геологической среды, перед началом всех вышеназванных преобразований трасс в нижнем полупространстве формируется специальная сеть точек отнесения. Для этого в вертикальной плоскости, содержащий профиль исследований необходимо создать геометрический образ будущей среды, состоящий из прямоугольной, регулярной по горизонтали и вертикали сети бинов с заданными размерами. По горизонтали размеры бинов могут составлять 5-50 м в зависимости от шага регистрации ПП и кратности наблюдений. По вертикали размеры бинов определяются вертикальной разрешающей способностью съемки и должны быть из диапазона 2-10 м. Эти размеры сильно зависят от частотного спектра зарегистрированных сейсмических колебаний. Расчетные координаты точек отражения всегда имеют дробные действительные значения. Поэтому всегда сейсмические амплитуды переносятся в геометрический центр соответствующего им бина. Такой прием позволяет на финише процесса произвести накапливание амплитуд, а трассы располагать равномерно как по горизонтали, так и по вертикали. Таким образом, мы сможем получать общепринятые по структуре и виду сейсмические изображения геологической среды. Полученные сейсмические трассы объективно отображают в пространстве распределение коэффициентов отражения в среде и не требуют дополнительного специального преобразования (миграции).

В изобретении предлагается новая последовательность действий, обеспечивающая построение мигрированных сейсмических изображений геологической среды высокой кратности и четкости по результатам стандартных сейсморазведочных работ методом многократных перекрытий 2D путем реализации совокупности следующих шагов:

1) выполняют профильные полевые сейсморазведочные работы по стандартной технологии многократных перекрытий МОГТ 2D;

2) полученные сейсмические записи (трассы и сейсмограммы) подвергают стандартной предварительной обработке, главными процедурами которой должны быть процедуры ввода и коррекции статических поправок, компенсирующих влияние неоднородностей верхней части среды в пунктах возбуждения и приема колебаний;

3) в вертикальной плоскости, содержащей профиль наблюдений, до заданной глубины изучения разреза создают сеть центров вертикальных расчетных бинов, размеры ячейки которой должны соответствовать диапазону значений 5-50 метров по горизонтали и 2-10 метров по вертикали;

4) выбирают один из ПВ и соответствующую ему точку приема ПП и для заданного значения параметра h и известного угла наклона границы ϕ(х_пв h) рассчитывают координаты х_то и z_то возможного положения центров отражающих площадок;

5) по найденным координатам точек отражения и известному значению эффективной скорости рассчитывают время прихода отраженной волны, используя которые определяют амплитуду зарегистрированного отраженного сигнала A(t);

6) выбранную амплитуду сейсмического сигнала переносят сначала в точку возможного положения центра отражающей площадки, а затем в центр этого бина, где и производят дальнейшее накапливание амплитуд;

7) меняя значения параметра h, производят дальнейшие расчеты, начиная с шага 4;

8) меняют ПВ и повторяют все действия, начиная с шага 4 до исчерпания всех ПВ;

9) после трансформации всех трасс, полученных из разных ПВ на исследуемом профиле, суммируют сейсмические амплитуды во всех центрах бинов созданной расчетной сети и получают, таким образом, графики зависимости сейсмических амплитуд от координат профиля и глубины, что в совокупности и представляет собой искомое глубинное мигрированное сейсмическое изображение изучаемой части геологической среды.

Таким образом предлагается новый способ получения сейсмических изображений геологической среды по данным профильной сейсморазведки, выполненной методом многократных перекрытий (ММП-МОГТ 2D) по записям сейсмических трасс на сейсмограммах общей точки возбуждения (ОТВ) при известном распределении по профилю и по глубине значений эффективной скорости Vэф(х,h) и углов падения (восстания) ϕ(х,h) отражающих границ. Он позволяет получать мигрированные глубинные (временные) динамические изображения изученной части геологической среды, на которых амплитуда отражений на сейсмической записи объективно соответствует той части среды, которая действительно содержит контрастные по упругим свойствам объекты, создавшие отражения.

Технический эффект от использования изобретения состоит в обеспечении высококачественной экспресс - обработки сейсморазведочных данных, как в полевых, так и в стационарных условиях, в увеличении темпов проведения геологоразведочных работ и уменьшении затрат ресурсов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для получения мигрированных сейсмических изображений геологических сред по данным сейсморазведки 2D в виде амплитудного глубинного или временного разреза в геологоразведочных целях. Сущность предлагаемого способа состоит в том, что каждая амплитуда сейсмических трасс всех сейсмограмм общих точек возбуждения (ОТВ) на основе знания эффективных скоростей и углов наклона отражающих границ переносятся в разрезе в точки их возникновения, а затем - в ближайший центр ранее сформированной в вертикальной плоскости, проходящей через профиль наблюдения, сети ячеек (бинов) с выбранными размерами по вертикали и горизонтали. После трансформации всех трасс, полученных и для других положений пунктов возбуждения и приема на профиле, в центрах бинов производится накапливание всех амплитуд. Это позволяет в узлах созданной сети получать суммарные амплитуды А(х,z), характеризующие реальную отражательную способность среды. Накопленные амплитуды позволяют формировать сейсмическое изображение геологической среды в привычном для сейсморазведки виде. Технический результат - повышение информативности получаемых данных за счет получения реальных мигрированных сейсмических изображений среды. 1 ил.

Способ получения мигрированных сейсмических изображений геологических сред по данным профильной сейсморазведки, выполненной методом многократных перекрытий (ММП - МОГТ 2D) на основе использования массивов выборок амплитуд сейсмических сигналов, полученных из ряда пунктов их возбуждения и взятых с постоянным шагом дискретизации на протяжении заданного времени регистрации, от множества сейсмоприемников, размещенных на известном расстоянии друг от друга по профилю исследований, определяющих заданную пространственную область получения искомого профильного сейсмического изображения, а также на основе данных о распределении по профилю и по глубине значений эффективной скорости Vэф(h, x) и углов падения отражающих границ ϕ(h, x), отличающийся тем, что: предварительно создают в вертикальной плоскости, содержащей профиль исследования, геометрический образ области изучения среды, состоящий из прямоугольной, регулярной по горизонтали и вертикали, сети двумерных бинов с заданными размерами; выбирают для каждого конкретного пункта возбуждения (ПВ) соответствующую ему совокупность зарегистрированных сейсмических трасс (сейсмограмму общей точки возбуждения); для каждого положения приемника, соответствующего одной из выбранных трасс сейсмограммы, в диапазоне возможных значений глубин залегания отражающих границ h последовательно рассчитывают с заданным шагом по глубине и с учетом значений скоростей Vэф(h, x_пв) и углов падения границ ϕ(h, x_пв) координаты Х_от и Z_от точек возможного отражения сейсмических волн, зарегистрированных на этой трассе; для всех найденных таким образом точек возможного зеркального отражения вычисляют времена пробега отраженных волны от ПВ до соответствующей точки отражения и далее до выбранного пикета приема; по рассчитанным временам пробега сейсмической волны выбирают на этой трассе амплитуды зарегистрированного сигнала и переносят их сначала в рассчитанные координаты точки отражения, а затем, для последующего накопления, в центр ближайшего бина; выполняют аналогичные расчеты для всех других трасс, принадлежащих выбранному ранее ПВ; аналогично поступают со всеми другими пунктами возбуждения на профиле исследований; осуществляют суммирование всех амплитуд, перенесенных в центры каждого бина; формируют для каждого вертикального ряда бинов регулярную по профилю и по глубине совокупность сейсмических трасс высокой кратности, представляющую собой искомое мигрированное динамическое глубинное изображение геологической среды.