Множество выборок ОПВ, полученных по всему миру

На рис.1-33 представлены 40 выборок ОПВ наземной и морской съемки, полученные Северной и Южной Америки, в Европе, на Среднем Востоке, в Северной Африке и на Дальнем Востоке. В качестве источников использовались вибросейс, Геофлекс (Geoflex), динамит, воздушная пушка, Максипульс (Maxipulse), Аквапульс (Aquapulse) и Аквасейс (Aquaseis). Параметры регистрации, такие как количество трасс, количество выборок на трассу, шаг дискретизации, интервал между трассами, вынос показан в таблице 1-8.

Таблица 1-8. Параметры выборок ОПВ, полученных по всему миру.

Исследуем полевые записи, чтобы узнать, как распознавать различные типы волн. С целью отображения по всем 40 записям, была применена АРУ (Раздел 1.5). В следующем далее обсуждении, ссылки на записи делаются по их номерам.

Основная цель обработки сейсмических данных – усиление действительного отраженного сигнала путем подавления ненужной энергии в форме когерентных и случайных помех окружающей среды. В последующих параграфах исследуются выборки ОПВ с целью выявления различных типов сейсмической энергии.

Запись 1 представляет собой откорректированный набор данных выброса (о корреляции вибросейсмических данных см. Раздел 1.2.3). В этом рекорде присутствует ряд отражений с достаточно хорошим отношением сигнал/помеха. Действительное отношение распознается на выборках ОПВ по гиперболической форме. На выборках ОСТ отражения ведут себя аналогичным образом. Плоский горизонт без наклона дает симметричную гиперболу на выборках ОПВ и ОСТ, полученных с помощью центральной системы наблюдений, т.е. источник расположен в центре приемной косы. Накопленный горизонт дает асимметричную гиперболу на выборке ОПВ; гипербола остается симметричной на выборке ОСТ. Симметричность обеспечивается взаимностью источников и сейсмоприемников. По гиперболам отражения в рекорде 1 можно видеть, что разрез состоит из почти горизонтальных плоских слоев. Любое нарушение формы гиперболы может быть отнесено за счет приповерхностных эффектов и изменений скорости в горизонтальном направлении.

Рис.1-30 Крайнее правое изображение – часть суммы ОСТ без фильтрации. Остальные изображения представляют эти же данные с различными узкополосными фильтрами.

Рис. 1-31 Крайнее правое изображение – часть суммы ОСТ без фильтрации. Остальные изображения представляют эти же данные с различными узкополосными фильтрами.

Рекорд 2 представляет собой асимметричную выборку ОПВ. Обратите внимание на энергию отраженных волн между 1 и 2с, где приращение носит более неравномерный характер. Рекорд 3, полученный с помощью взрывного источника, содержит последовательность отражений, которые характеризуются отражений, которые характеризуются почти совершенным гиперболическим приращением, особенно между 1 и 3с. Этот рекорд относится к периоду аналоговой регистрации. Часто старые аналоговые данные оцифровываются и обрабатываются по современным методикам.

Рис.1-32 Крайнее правое изображение – часть выборки ОСТ без фильтрации. Остальные изображения представляют те же самые данные с различными полосовыми фильтрами с расширяющейся полосой пропускания.

Рекорд 1Параметры регистрации этого и последующих рекордов см. в таблице 1-8.

Рекорд 2Идентифицируйте отражения АВС иDEF.

Рекорд 3

Рекорд 4 содержит отражения, характеризующиеся сложными приращениями между 2.5 и 3.5с. Отражения А, В, С характеризуются несимметричными гиперболическими приращениями, которые в данном случае предполагают восстание отражающей поверхности влево. Отметим также искажения времени пробега по приращению, обусловленные, вероятнее всего, приповерхностными условиями.

Рекорд 5 содержит некоторое количество энергии поверхностной волны, которая характеризуется низкими частотами и высокими амплитудами, особенно на трассах с коротким выносом. Этот вид энергии обычно подавляется в поле с помощью подходящей расстановки сейсмоприемников. Рекорд 6 содержит слабые и сильные, почти плоские ОП (А и В). Разрыв гиперболы С₁С₂ предполагает наличие сброса (С₁ – на взброшенном крыле, С₂ – на сброшенном крыле). Снова отметим энергию поверхностной волны с рассеянными низкими частотами на внутренних трассах (отражение D).

Рекорд 7 содержит три пересекающихся отражения. Отражение А – несимметричная гипербола, которая предполагает восстание ОП влево; отражение В почти симметричное, что предполагает пологую ОП. Отражение С характеризуется нарушением F вдоль кривой приращения, что указывает на присутствие разлома.

Рекорд 8 показывает сигнал очень хорошего качества. Он получен от взрывного источника и содержит ряд отражений и ассоциированные многократные отражения в тонком слое. На больших временах отношение сигнал/помеха уменьшается. Это действительно почти для всех сейсмических данных. Отражение А имеет большое приращение, т.к. оно вызвано поверхностью, занимающей на малой глубине, а отражение В характеризуется малым приращением, т.к. соответствующая ему поверхность залегает на большой глубине. Линейная энергия С упоминается в упражнении 1.21.

Рекорд 4Какова причина энергии, предшествующей первым вступлениям?

Рекорд 5

Рекорд 6

Рекорд 9, который представляет собой набор откоррелированных вибросейсмических данных, имеет ряд отражений и поверхностную волну. В отличии от данных, полученных от импульсных источников, таких как взрыв, первые вступления в вибросейсмических данных могут оказаться неразличимыми (сравните, например, рекорд 8 и 9). Это связано с тем, что откоррелированный вибросейсмический рекорд содержит некоторые из боковых лепестков ФАК свип-сигнала. Ниже 3с наблюдается возрастание случайной помехи.

Рекорд 10 содержит два интенсивных отражающих поверхности А и В, которые залегают на малых глубинах, и энергию поверхностной волны С. Кроме того, между 2.5 и 5с (D₁-D₂) отмечается порция энергии с чрезвычайно большим приращением. Эта когерентная помеха может быть обусловлена энергией, рассеивающейся в боковом направлении вследствие неоднородностей вблизи поверхности (особенно на дне водоема); эти неоднородности ведут себя как точечные источники.

Рекорд 11 содержит выраженные отражения; он получен на Аляске, где мощность ММП может быть неравномерной. Размеры таких приповерхностных неравномерностей в горизонтальном направлении могут изменяться от величины, меньшей расстояния между группами до длины волн, в несколько раз превышающих длину косы. Как видно на правой ветви гипербол (отражения А, В, С, D) эти неравномерности обуславливают существенные смещения во времени вступлений отраженных волн. Такие искажения приращения могут быть динамическими (зависящими от времени) или статическими (не зависящими от времени). Перед суммированием эти искажения должны быть исправлены. За исключением искажений все отражения выглядят как характеризующиеся симметричными гиперболическими приращениями, которые свидетельствуют о почти горизонтальном залегающих слоях.

Рекорд 7

Рекорд 8

Рекорд 9

Рекорд 12 – полевой рекорд с низким отношением сигнал/помеха. Между 2 и 3.5с можно делать вывод о сложном строении разреза.

В рекорде 13 обратите внимание на высокочастотную энергию (гипербола S), ассоциированную с боковым рассеивающем объектом, расположенным, возможно, на дне водоема.

Рекорд 14 имеет три хорошо идентифицируемых отражения: А, В и С. Реверберационные и кратные волны также образуют значительную часть данных.

Рекорд 15 получен в море. Вступление преломленной волны А обусловлено твердым морским дном. Эта выборка ОПВ содержит, главным образом, канальные волны, которые проявляются в виде линейных трендов В, С, D. Истинное отражение Е характеризуется малым приращением.

Канальные волны захватываются в водном слое и проходят в горизонтальном направлении. Это дисперсионные волны, т.е. каждая частотная составляющая распространяется со своей скоростью, которая называется горизонтальной фазовой скоростью. Их поведение изменяется в первую очередь в зависимости от условий дна и мощности водного слоя. Канальные волны являются важным источником когерентных помех и ограниченны в основном закритической областью распространения, где прохождение в разрез отсутствует. Природа канальных волн анализируется в Разделе 7.3.

Рекорд 10

Рекорд 11

Рекорд 12

В основном пакет А на рекорде 16 состоит полностью из канальных волн. Вступления прямой волны В несут высокочастотные составляющие, тогда как низкие частоты С появляются раньше. Умеренные частоты D образуют более глубокую часть дисперсионного волнового пакета. Этот рекорд имеет отражение Е и длиннопериодные кратные отражения М1-М4. Отражение и соответствующие ему кратные отражения также сопровождаются цугом реверберационных волн длиной около 300мс.

Рекорд 17 имеет большую длину, чем, которая обычно используется при сборе сейсмических данных (4-6с). После 4с явный сигнал отсутствует, хотя суммирование иногда может открыть очень слабые сигналы.

Рекорд 18 содержит некоторые отражения, заслуживающие внимания. Дисперсионные волны А, которые выключают головную волну и вступления прямой волны, образуют верхнюю часть рекорда. Некоторые отражения В, С, D сопровождаются короткопериодными реверберационными волнами. В более глубокой части обратите внимание на отражение Е с чрезвычайно большим приращением, которое несвойственно данным на такой глубине. Эти отражения представляют когерентные помехи, рассеивающиеся в горизонтальном направлении.

Рекорд 13

Рекорд 14

Рекорд 15

Рекорд 16

Рекорд 19 представляет собой исследование помех, связанных с удалением ПВ (walk-away noise) и в действительности состоит из шести рекордов ОПВ. Коса оставалась на месте, а ПВ удалялись без перекрытия. Шаг между группами сейсмоприемников равен 10м. Сейсмоприемники в каждой группе были объединены в связке образования расстановки. Это позволило регистрировать все кажущиеся длины волн сигналов и помех. Кажущаяся длина волны определяется путем измерения преобладающей частоты (величины, обратной времени между последовательными пиками или впадинами) и горизонтальной фазовой скорости (обратная величина разности времен вступления Dt/Dx поверхностной волны). Затем кажущаяся длина волны используется для подбора длины расстановки сейсмоприемников, используемой для подавления этой энергии (см. Упражнение 1.2). Волновой пакет А₁А₂ (между 1.7 и 4.6с на крайней левой трассе) представляет собой хороший пример поверхностной волны. Линейная когерентная энергия с противоположным наклоном В₁В₂ представляет собой компоненту рассеянную в обратном направлении (backscattered component). Отражение с разорванной энергией поверхностной волны.

Рекорд 17

Рекорд 18

Рекорд 19

Поверхностная волна отличается от канальных волн, хотя обе являются дисперсионными. Поверхностная волна – это один из типов волны Рэлея, который возникает вследствие согласования предельных волн (Р) и вертикальной составляющей поперечных волн (SV), распространяющихся вдоль свободной поверхности (Grant и West 1965). С другой стороны, канальные волны – это один из видов продольных волн, которые распространяются в слое подобно тому, как звуковые волны распространяются в органной трубе.

Рекорд 20 (морские работы) показывает разнообразие типов волн. Вступления прямой волны А в значительной степени подавляются приемными расстановками в поле. На трассах, соответствующих малым выносам, можно видеть отражение В от дна. Обратите внимание на отражающую поверхность С на малой глубине и ассоциированные вступления преломленной волны D. На времени 1с можно видеть другую отражающую поверхность Е. Большая часть энергии между 1 и 3с, скорее всего, кратные отражения, ассоциированные с В, С и Е. В нижней части рекорда после 4с появляется линейная помеха (вероятно от косы) F и низкочастотная помеха G, вызванная вращением винта.

Рекорд 21 (вибросейс) характеризуется слабой А и интенсивной В отражающими поверхностями. Ниже 2с преобладают внешние помехи. Рекорд 22 также получен с помощью вибросейса; обратите внимание на вступления отраженных волн А, В и С. Хотя эти отражения характеризуются вполне гиперболической формой, имеются некоторые отклонения времен пробега, которые могут быть вызваны сложными или поверхностными условиями, на что указывают первые вступлениями. Рекорд 23 показывает сходные характеристики.

Рекорд 20

Рекорд 21

Рекорд 22

Рекорд 24 представляет собой выборку ОПВ, полученную в ходе морских работ с применением источника Аквасейс. Легко распознаются вступления прямых волн А, отражение от дна В и кратные отражения первого порядка М₁ и М₂. Можно также различить первое отражение Р и многократные отражения в тонком слое PL.

Рекорд 25 (наземная съемка) характеризуется очень хорошим качеством сигнала. Помимо нескольких первичных отражений имеется поверхностная волна А, энергия которой содержит преимущественно низкие частоты и распространяется с малой групповой скоростью (это скорость, с которой распространяется энергия в волновом пакете). Отметим также приповерхностные эффекты, обуславливающие искажения времени пробега на правом фланге отражений В, С, D и Е. В рекорде 26, который получен от взрывного источника, отсутствует хорошо развитая энергия поверхностной волны; однако, этот рекорд выделяется своим низкочастотным характерам А. Траектории распространения, который соответствуют отражениям, например, В, С и D, разорваны поверхностной волной и, возможно, искажены неравномерностями в близи поверхности.

Представляет интерес рекорд 27 (морские работы). Обратите внимание на изменение геометрии косы А (Табл. 1-8). Имеется хорошо развитый дисперсионный волновой пакет В между временами 1.9 и 8.9с на трассе, соответствующей дальнему выносу. Пакет включает головную волну и вступления прямой волны. Также обратите внимание на заметное различие между вступлениями С и D. Вступление С с большим приращением принадлежит цугу короткопериодных волн, ассоциированному с отражениями от дна. Вступление D – первичное отражение со своей собственной последовательностью F многократных отражений в тонком слое.

Рекорд 23

Рекорд 24

Рекорд 25

Данные рекорда 28, полученного от воздушной пушки, содержат высокоскоростные отражения с малым приращением. Обратите внимание на пакет С канальной волны между 0.7 и 1.9с на данной трассе, причиной которого является интенсивная преломляющая поверхность D (дно водного слоя).

Представляет интерес рекорд 29 (см. упражнение 1.4); несимметричность гипербол отражения В, С, D, Е возрастает с глубиной.

Рекорд 30 получен в условиях большой толщины водного слоя. Можно легко идентифицировать вступление прямой волны А, отражение В от дна и отражение С от поверхности на малой глубине. Можно также выделить кратные отражения первого порядка от дна М и многократные отражения в топком слое PL, ассоциируемые с отражающей поверхностью С.

Рекорд 26

Рекорд 27 Идентифицируйте прямую волну.

Рекорд 28

Рекорд 29

Рекорд 30

Рекорд 31

Рекорд 31 состоит, в первую очередь, из канальных волн. Идентифицируются следующие элементы: А – вступление преломленной волны; В – связанные с ним кратные волны; С – вступление прямой волны; D – дисперсионная среднечастотная компонента канальных волн между 1.8 и 3с на дальней трассе; Е – энергия, рассеянная в обратном направлении (backscattered energy).

Рекорд 32

Рекорд 33

Рекорд 34

Рекорд 32 также получен при морских работах и содержит канальную волну А высокой энергией. Между 1.3 и 4с на данной трассе можно видеть рассеянный волновой пакет С, а также преломляющую поверхность А и вступления прямой волны В. Это также энергия закритического отражения, большая часть которой представляет собой реверберационные волны D и Е.

Вступления на рекордах 33, 34 и 35 упоминаются в упражнении 1-7, 1-8, 1-9. Четыре трассы слева на рекорде 35 ассоциированы с каналами, используемыми для записи вспомогательной информации.

В рекорде 36, похоже, что отсутствуют вступления с гиперболическим приращением. Рекорд 37 имеет несколько отражений AD, ВЕ и CF; однако, они скрыты интенсивными внешними помехами. Рекорд 37 имеет несколько отражений Ad, BE и CF; однако, они скрыты интенсивными внешними помехами. Рекорд 38 не содержит отражений. Интенсивная дисперсионная (поверхностная) волна образует верхнюю часть, а остальная часть рекорда содержит, главным образом, случайные помехи. Обработка не позволяет получить сигнал из полевых данных, которые не содержат сигнал. В лучшем случае, она подавляет помехи и восстанавливает энергию отраженных волн, скрытую помехами. При сборе сейсмических данных нельзя исходить из положения: ”Не волнуйтесь, обработка выявит сигнал”.

Рекорд 35

Рекорд 36

Рекорд 37

Рекорд 38

Рекорд 39

Рекорд 40

Рекорд 39 получен от Геофлекса и содержит поверхностной волны А, а также цуг высокочастотных волн и короткопериодные кратные волны, ассоциированные с дном и, возможно, с несколькими отражающими поверхностями на малых глубинах. Рекорд 40 характеризуется низким содержанием информации: это дальние трассы в левой части между 1 и 4с. Оставшаяся часть рекорда содержит интенсивные помехи и неустановившиеся (transient) помехи А, В, С, D, E, которые можно отнести за счет шумов электронного оборудования, вызванных, возможно, погодными условиями.

Подведем итоги. Полевые рекорды содержат: (а) отражения, (b) когерентные помехи, (с) случайные внешние помехи. Одним из важных аспектов обработки данных является выявление действительных отражений путем подавления помех различных типов.

Отражения распознаются по гиперболическим временам пробега. Если отражающая поверхность горизонтальная, вершина гиперболы находится на нулевом выносе. С другой стороны, если отражающая поверхность наклонная, гипербола становится асимметричной и наклоняется в сторону восстания поверхности.

В категории помех имеются несколько типов волн:

1. 1. Поверхностная волна распознается по низкой частоте, большой амплитуде и низкой групповой скорости; она представляет собой вертикальную составляющую дисперсионных поверхностных волн. В полевых условиях для устранения поверхностной волны используются расстановки сейсмоприемников. Поверхностная волна содержит интенсивные рассеянные назад компоненты, причиной которых являются неоднородности в приповерхностном слое.

2. 2. Канальные волны являются преобладающими, особенно в рекордах, полученных в мелководных условиях с твердым дном. Водный слой образует сильный контраст скорости с разрезом, что обуславливает захват и распространение в водном слое в горизонтальном направлении большей части энергии. Дисперсионный характер этих волн позволяет легко распознавать их на рекордах. Канальные волны также образуют ранние вступления. Чем больше различие по скорости между водным слоем и разрезом, тем меньше критический угол; следовательно, больше энергии канальных волн захватывается в закритической области. При наличии сильного различия по скорости энергия преломленной волны распространяется в форме головной волны. Канальные волны присутствуют и в рекордах наземной съемки; они в значительной степени ослабляются при суммировании ОСТ. Канальные волны характеризуются выраженным линейным приращениями и поэтому, в принципе, их можно подавить с помощью методик пространственной фильтрации. Одна из таких методик основана на двумерном преобразовании Фурье записи ПВ. Это рассмотрено в Разделе 1.6.2. Другой подход основан на наклонном суммировании (slant stacking), которое рассмотрено в Разделе 7.4.

3. 3. Помехи, рассеянные в боковом направлении, обычно имеют место на дне водоема, где отсутствует плоская поверхность. Неоднородности различного размера действуют как точечные рассеиватели, которые обуславливают вступления дифрагированной волны с линейными лучами. Эти вступления могут находиться в вертикальной плоскости приемной косы или вне ее. Они обычно характеризуются разнообразными приращениями, зависящими от положения рассеивателей в разрезе.

4. 4. Помехи, связанные с косой, являются линейными, малоамплитудными и низкочастотными; они проявляются на записях ПВ в виде поздних вступлений.

5. 5. При работе с поверхностными зарядами, такими как Геофлекс, Poulter или воздушной наземной пушкой, может оказаться серьезной проблемой воздушная волна, распространяющаяся со скоростью 300м/с. Вероятно, единственно эффективный способ устранения воздушных волн – это обнуление данных на выборках ОПВ вдоль узкого коридора, содержащего эту энергию (режекторное обнуление). Часто бывает невозможно восстановить какие-либо данные, вступившие после воздушной волны при работе с Poulter.

6. 6. ЛЭП также обуславливают помехи в виде одночастотной волны. Частота может быть 50 или 60Гц в зависимости от района проведения полевых работ. В этом случае часто используются режекторные фильтры.

7. 7. Кратные отражения представляют собой вторичные отражения, происходящие между пластами или внутри пластов. Канальные волны включают закритическую энергию кратных волн. Для борьбы с кратными отражениями используются методы, основанные на различии приращения и теории прогноза, которая использует периодичность кратных отражений. Наиболее эффективной методикой подавления, основанной на приращении, является суммирование ОСТ с обнулением внутри трассы (Раздел 8.2). Прогнозирование должно быть эффективным, по меньшей мере, в области наклонного суммирования (slant-stack domain) (Раздел 7.5).

Случайные помехи имеют различные источники. Плохо закрепленный сейсмоприемник, ветер, движение вблизи косы, волны в воде, вызывающие вибрацию косы, электрические помехи от регистрирующей аппаратуры – все это может вызвать внешние помехи. Помехи, обусловленные многими рассеивающими объектами в разрезе, также являются частью случайных помех (Larner и др., 1983).

В разделе 1.5 отмечено, что энергия, распространяющаяся в разрезе, затухает по амплитуде вследствие расхождения волнового фронта и по частоте вследствие поглощения породами. Следовательно, интенсивность сигнала уменьшается во времени, а случайная помеха продолжает действовать и, в конечном счете, доминирует. К сожалению, коррекция усиления с целью восстановления интенсивности сигнала на поздних временах, усиливает случайные помехи. С другой стороны, суммирование ОСТ подавляет значительную часть не откоррелированных случайных помех (Раздел 1.4.3).

Offset – вынос.   Stack – суммирование.   Midpoint – средняя точка.   Migration – миграция.   Deconvolution – деконволюция.   Time – время.

Рис. 1-34 Объем сейсмических данных, представленный в координатах обработки (средняя точка – вынос – время). Деконволюция действует по оси времени и повышает временную разрешающую способность. Суммирование сжимает объем данных в направлении выноса и дает плоскость суммированного разреза (передняя грань призмы). Миграция перемещает отражения от наклонной поверхности в их истинные положения в разрезе и разрушает дифрагированные волны, повышая разрешающую способность по горизонтали.