СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ГЛУБИННОГО РАЗРЕЗА

Предлагаемое изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для построения изображений глубинного разреза.

При проведении сейсморазведки сложно построенных сред с наклонными и криволинейными границами раздела последние на временном разрезе отображаются со сносом относительно их истинного расположения и не обеспечивают подобия временного разреза по отношению к глубинному. Поэтому более 50% скважин для добычи нефти и газа оказываются пустыми. Для исключения сноса из временного разреза для несложно построенных сред изредка удается получить малодостоверный глубинный разрез посредством применения процедур миграции, однако ситуации с малодостоверным прогнозом нефтегазоносности это не спасает [Бондарев В.И. Сейсморазведка (учебник). Екатеринбург. 2007, с.467-482] [1].

Известный способ построения глубинного разреза с применением метода регулируемого направленного приема (МРНП) основан на накоплениях суммоцугов посредством прямолинейного разновременного суммирования интерференционных волн. [Сейсморазведка. Справочник геофизика. - М.: Недра. 1981, с.222-223] [2].

Недостатком этого способа является то, что он неприменим для накоплений суммоцугов вдоль годографов любого заданного типа сейсмических волн.

Указанный выше аналог выбран в качестве прототипа.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего обеспечить возможность построения высокодостоверного глубинного разреза с использованием единичной сейсмограммы, зарегистрированной после сейсмического воздействия из одного из пунктов на профиле наблюдений.

Технический эффект состоит в обеспечении экспресс-обработки сейсморазведочных данных в первую очередь в полевых условиях, увеличении темпов проведения геологоразведочных работ и уменьшении затрат ресурсов.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известном способе построения сейсмического глубинного разреза, включающем развертку отображаемых точек (ОТ) разреза A(x,h) с заданным шагом по столбцам (h) и/или строкам (х), из каждой OT(x₀,h₀) производят обзор волнового поля для поиска амплитуд сигналов А сейсмических границ, возможно принадлежащих реперным и/или целевым горизонтам, на n сейсмограммах, зарегистрированных способом многократного профилирования, обеспечивающего засветку под различными углами отображаемых точек из n пунктов воздействий, предполагая наличие сейсмической границы в отображаемых точках; обзор реализуют серией решений квазипрямой задачи лучевого трассирования, находят наиболее вероятный эйконал, используя серию виртуальных годографов для получения маркерных отметок времени на сейсмотрассах; генерацию годографов производят в соответствии с предварительно заданным множеством скоростей V=V₀±ΔV(1, 2, …, υ)/2, …, υ), (где V₀ - априорно заданное первоначальное значение скорости из заданного массива скоростей V(x,h), x,h - координаты глубинного разреза, ΔV шаг приращения скорости, υ - число шаговых приращений скорости), а также с предварительно заданной определенной конфигурацией сейсмического объекта, который задан q ракурсами в ОТ с определенным шагом поворота Δα угла падения α с центром вращения в отображаемой точке, для каждого ракурса объекта задают множество углов падения α=±α₀±Δα(1, 2, …, q/2, …, q), (где α₀ - априорно заданное первоначальное значение угла падения границы в отображаемой точке, Δα - шаг приращения угла наклона, q - число пошаговых приращений угла падения), задают координаты отображаемой точки, n пунктов воздействий, m сейсмоприемников и закон (функцию) расположения последовательности из m точек, прилегающих к отображаемой точке; для каждого заданного типа волны строят qυmn виртуальных годографов, производят направленное псевдосинфазное накопление амплитуд многокомпонентных цугов колебаний в суммоцугах на зарегистрированных m сейсмотрассах вдоль маркерных отметок времени на годографах, причем для каждого многокомпонентного цуга колебаний считывают р компонентов (обычно p≤20) в виде функционалов F_ρ; после накопления в каждом из суммоцугов в виде функционалов F_ρm по ρm сигналов их группируют по признаку равенства номера ракурса q; после введения известными способами поправок на углы засветки и мьютинга, согласно предлагаемому способу, в соответствии с интерактивным режимом интерпретации суммоцугов отдельной сейсмограммы и коррекции заданных диапазонов V, υ и α, q для каждой из d скоростей и каждого из q суммоцугов известным способом после вычисления qυ функционалов статистической обработки F_ρm строят для каждой ОТ двумерную матрицу из элементов их энергии F^W _ρm(α,V), после соответствующих вычислений в зависимости от априорных углов наклона α и априорно заданного множества скоростей V по столбцам матрицы документируют значения функционалов в зависимости от угла наклона в отображаемой точке, а по строкам - значения функционала в зависимости от скорости (или наоборот); строят отображение графика из матрицы F^W _ρm(α,V), на котором визуализируют значения функционалов в виде изолиний, гистограмм или иных известных способов; график представляют в виде окна обзора достоверности и обеспечивают контроль интерпретатора за процессом опознания сейсмических границ и построением сейсмического глубинного разреза; далее уровень F^W _ρm(α,V), в пределах окна обзора достоверности сравнивают с заданным порогом обнаружения, при превышении порога обнаружения каждый последующий уровень отображаемого функционала сравнивают с предыдущим, при превышении последующего уровня над предыдущим его документируют в блоке максимума функционала статистической обработки F^max(υ_max,q_max), в котором также хранят соответствующее максимальному уровню аргументы υ_max, q_max, изображают отображаемую точку на глубинном разрезе с интенсивностью, обусловленной найденными параметрами F^max υ_max и q_max, переходят к документированию последующей отображаемой точки на глубинном разрезе, присваивают F^max положение F(υ/2,q/2) в центре матрицы окна обзора достоверности и определяют скорректированные значения углов падения и скоростей по смещению F^max относительно центра окна обзора достоверности, для чего сравнивают аргументы υ/2, q/2 с υ_max, q_max; величину и знак скорректированных значений для V₀ и α₀ определяют по разностям:

V_0i=V_0(i-i)±δV=V_0(i-1)±ΔV(υ/2-υ_max);

где индексами i и (i-1) обозначены последующие и предыдущие априорные и текущие начальные значения диапазона изменения скорости и угла падения в отображаемой точке; последовательно в блоке F^max(υ_max,q_max) заменяют в автоматическом режиме предыдущие значения диапазона α на скорректированные, а монотонно возрастающие с глубиной значения скорости заменяют лишь при условии совпадения знаков развертки ОТ по столбцам со знаком приращения δV скорости V, тем самым размещают F(q_(i-1), V_(i-1)) в центр новой скорректированной сетки значений матрицы окна обзора достоверности, для последующих q×υ углов падения и скоростей находят скорректированные значения F(q_i,υ_i), среди них в пределах следующего окна обзора достоверности находят новое текущее значение F^max, документируют очередную отображаемую точку с интенсивностью, обусловленной найденными параметрами F^max υ_max и q_max, размещают F^max вновь в центр очередной скорректированной сетки окна обзора достоверности, и так далее до полного построения глубинного сейсмического разреза в соответствии с заданным режимом развертки отображаемых точек по строкам и/или столбцам.

Способ осуществляется следующим образом.

Построение глубинного разреза A(x,h) осуществляется разверткой отображаемых точек (ОТ) глубинного разреза по столбцам (h) и/или строкам (х). Из каждой OT(x₀,h₀) производят обзор волнового поля на сейсмограммах, зарегистрированных способом многократного профилирования, для поиска амплитуд сигналов А сейсмических границ, возможно принадлежащих реперным и/или целевым горизонтам. Обзор реализуется серией решений квазипрямой задачи лучевого трассирования с использованием виртуальных годографов для последующего обнаружения наиболее вероятного эйконала волны заданного типа. 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 при α=±α₀±Δα(1, 2, …, q/2, …, q), (где α₀ - априорно заданное первоначальное значение угла падения границы в ОТ, Δα - шаг приращения угла наклона, q - число пошаговых приращений угла наклона (ракурсов), и каждого из V=±V₀±Aa(1, 2, …, υ/2, …, υ) значений скорости (где V₀ - априорно заданное первоначальное значение скорости из заданного массива скоростей V(x,h), x, h - координаты глубинного разреза, δV шаг приращения скорости, v - число шаговых приращений скорости), а также координат ОТ, ПВ, СП и заданного закона (функции) расположения последовательности из m точек, прилегающих к отображаемой точке, рассчитывают qυmn виртуальных годографов заданного типа сейсмической волны.

Определяют длины m эйконалов для каждой из n сейсмограмм, находят по m маркерных отметок времени t_µ прихода лучей на сейсмограммах, зарегистрированных от n ПВ, производят направленное синфазное накопление ρ амплитуд, принадлежащих каждому из m цугов колебаний функционалов статистической обработки (ФСО) F_ρ, из которых на зарегистрированных m сейсмотрассах вдоль маркерных отметок времени из m годографов накапливают ФСО F_ρm, размещаемых в блоке суммоцугов (СЦ) в соответствии с номерами ПВ, сигналы группируют по признаку равенства номера ракурса q, для каждой из v скоростей и каждого из q супернакоплений амплитуд по ρ фаз каждого из mn суперсигналов, специфичных для заданных позиций объекта в отображаемой точке; известным способом в необходимых случаях вычисляют qυ ФСО F_ρm, согласно предлагаемому способу строят для каждой ОТ двумерную матрицу из элементов их энергий F^W _ρm(α,V), после соответствующих вычислений в зависимости от априорных углов наклона α и априорно заданного множества скоростей V, по столбцам матрицы документируют значения ФСО в зависимости от угла наклона в отображаемой точке, а по строкам - значения функционала в зависимости от скорости (или наоборот); строят отображение графиков из необходимого количества вышеперечисленных матриц. Интерактивный режим обнаружения волн заданного типа, интерпретации и коррекции априорно заданных диапазонов V,v и α,q осуществляют построением окон обзора достоверности (ООД) на основе визуализации до n двумерных матриц из элементов F_ρm, после вычисления их энергий F^W _ρm(α,V) в виде изолиний, гистограмм или иных способов, после чего визуализируют матрицы из сейсмотрасс от других ПВ, обеспечивают выбор наиболее информативных ООД и контроль интерпретатора за процессом опознания сейсмических границ, находят, кроме волн заданного типа, области распределения в пределах ООД иных типов волн, обеспечивают возможность осуществлять операции сложения, вычитания, умножения матриц, вводят известными способами в массивы матриц поправочные коэффициенты на углы засветки и исключают из процесса построения зашумленные эйконалы.

В пределах наиболее информативной ООД уровень каждого элемента матрицы сравнивают с заданным порогом обнаружения, при превышении порога обнаружения каждый последующий уровень сравнивают с предыдущим, при превышении последующего уровня над предыдущим его документируют в блоке F_max(υ_max,q_max), в котором также хранят соответствующее максимальному уровню υ_max и q_max. Отображают ОТ на глубинном разрезе с интенсивностью, обусловленной найденными параметрами F^max, υ_max и q_max. Для получения в соответствии с заданным режимом развертки ОТ по строкам и/или столбцам глубинного разреза переходят к документированию последующей ОТ на глубинном разрезе. Для этого присваивают F^max положение W(υ/2,q/2) в центре матрицы ООД и определяют скорректированные значения углов наклона и скоростей по смещению F^max относительно центра окна обзора достоверности, для чего сравнивают аргументы υ/2 и q/2 с υ_max и q_max; величину и знак скорректированных значений для V₀ и α₀ определяют по разностям:

V_0i=V_0(i-i)±δV=V_0(i-1)±ΔV(υ/2-υ_max);

где индексами i и (i-1) обозначены последующие и предыдущие априорные и текущие начальные значения диапазона изменения скорости и угла наклона в ОТ; последовательно в блоке F^max(υ_max,q_max) заменяют в автоматическом режиме предыдущие значения диапазона углов падения α на скорректированные, а монотонно возрастающие с глубиной значения скорости заменяют лишь при условии совпадения знаков развертки ОТ по столбцам со знаком приращения δV скорости V, тем самым размещают F(q_(i-1),υ_(i-1)) в центр новой скорректированной сетки значений матрицы ООД, обнуляют блок F^max(υ_max,q_max), снова для всех q×υ находят скорректированные значения F(q_i,υ_i), среди них в пределах следующей ООД находят новое текущее значение F^max, документируют очередную ОТ, на глубинном разрезе с интенсивностью, обусловленной найденными параметрами F^max, υ_max и q_max, размещают F^max вновь в центр очередной скорректированной сетки ООД, и так далее до полного построения способом обзора волнового глубинного разреза.

Пути реализации патентуемого способа приводятся в нижеследующем описании примера 1.

Пример 1. Блок-схема реализации способа построения глубинного сейсмического разреза. Описание поясняется Фиг.1, где:

Х - координатная ось вдоль профиля регистрации;

ПВ1, ПВ2, ПВ3, …, ПВn - пункты возбуждения сейсмических сигналов;

OT(x₀,h₀) - отображаемая точка под n углами засветки из ПВ1, ПВ2, ПВ3, …, ПВn;

1 - последовательность предполагаемых отрезков сейсмической границы под углами падения, α₀, α₀+Δα, α₀+2Δα, …, α₀+qΔα;

t - координатная ось времени регистрации сейсмических сигналов на сейсмограмме;

2 - блок генерации mnqυ виртуальных годографов по ρ амплитуд волны заданного типа по известным координатам ОТ, ПВ, СП, заданным перечнем углов наклона α и скоростей V;

СП1, СП2, …, СПm - сейсмоприемники на профиле регистрации сейсмограммы;

3 - отображение одного из mnqv виртуальных годографов, полученного из блока генерации 2;

t_µ - маркерные виртуальные отметки времени выемки ρ отсчетов амплитуд фазы сейсмического сигнала на сейсмотрассе, соответствующие времени хода лучей вдоль эйконала (падающего из ПВ до ОТ и восстающего от ОТ до СП луча);

4 - блоки хранения ρ отсчетов из каждого цуга колебаний;

5 - блок хранения текущих накоплений в суммоцуге F_ρm из m цугов колебаний по ρm амплитуд в каждом из суммоцугов (СЦ);

6 - блок СЦ отдельного хранения n суммоцугов, в которых размещают ФСО F_ρm из сейсмограмм в соответствии с номерами ПВ;

7 - субблоки суммоцугов, полученных в результате псевдосинфазного накопления ФСО F_ρm по ρm амплитуд вдоль каждого из mnqv виртуальных годографов 3;

8 - блок вычисления значения ФСО типа энергии супернакоплений F^W(α,V) для текущих значений углов падения отрезков q и скорости υ;

9 - блок нормировки и масштабирования;

10, 11 и 12 - окна обзора достоверности;

13 - блок сравнения текущего значения ФСО с пороговым уровнем шумов;

14 - изображение сейсмического глубинного разреза;

15 - блок сравнения текущего значения ФСО с предыдущим максимальным значением и засылки большего из них в блок 15;

16 - блок хранения максимального значения ФСО F^max и соответствующего этому значению угла падения и величины скорости.

Построение сейсмического разреза в соответствии с заявляемым способом осуществляется, например, следующим образом.

На фиг.1 показана ОТ под n углами засветки из ПВ1, ПВ2, …, ПВn и СП1, СП2, СП3, …, СПm, расположенных на профиле регистрации и изображенных на координатной оси X. На отрезках 1 сейсмической границы под углами падения α₀, α₀+Δα, α₀+2Δα, …, α₀+Δα×q предположительно находятся m точек, прилегающих к данной ОТ и являющиеся источниками зарегистрированных СП вторичных волн.

Вероятность обнаружения точек отражения вдоль заданных границ обеспечивают обзором волнового поля каждой из n сейсмограмм, зарегистрированных в результате воздействий из ПВ1, ПВ2, …, ПВn. Обзор реализуют серией решений квазипрямой задачи сейсморазведки по способу лучевого трассирования. Из блока 2 осуществляют генерацию qυmn виртуальных годографов 3 с использованием координат ОТ, ПВ, СП, заданных величин шага и количества (m) прилегающих к ОТ точек, текущих величин α углов падения в ОТ отрезков (до q) предполагаемых сейсмических границ и заданных (до υ) скоростей. V

В зависимости от характера распространения падающих и восстающих лучей из блока 2 сначала с учетом величины скорости V₀ и угла падения α₀ определяют длины m эйконалов, находят по m маркерных отметок времени t_µ прихода лучей на сейсмограмме, зарегистрированной от ПВ1.

Для каждого из q текущих углов падения и каждой из v текущих значений скорости до и/или после маркерных отметок времени накапливают ρ отсчетов амплитуд цуга колебаний в массивах F_ρ, исходящих из отрезков 1, и последовательно размещают их в m блоках цугов колебаний 4. Производят псевдосинфазные первичные накопления в массиве F_ρm кратностью ρm, который размещают в блоке суммоцуга 5, размещают его в блоке 6 в одном из массивов 7, соответствующем ПВ1. В блоке 8 определяют для ФСО F_ρm величину их энергии F^W _ρm(α,V) и при необходимости размещают в качестве одного из элементов матрицы F^W _ρm(α,V) системы интерактивной интерпретации энергии ФСО.

В блоке 9 производят нормировку и масштабирование ФСО (α₀,V₀), после чего засылают, если возникает необходимость в визуальном контроле, ФСО (α₀,V₀) в качестве первого элемента матрицы 10 окна обзора достоверности (ООД) для последующей визуализации либо в виде поля изолиний 10, либо в виде гистограмм 11 энергии суммоцуга отдельной сейсмограммы. Энергию ФСО (α₀,V₀) сравнивают затем в блоке 12 с пороговым значением уровня шумов. Если уровень ФСО менее порогового значения, то на изображении ОТ на глубинном разрезе 13 регистрируют нулевую интенсивность. Если уровень ФСО превышает порог, то он засылается в блок 14, в котором сравнивают текущее значение ФСО с предыдущим максимальным значением F^max, хранящемся в блоке 15 хранения максимального значения ФСО F^max. Если текущее значение F^max превышает предыдущее, хранящееся в блоке 15, то содержимое блока 14 заменяют на большее значение F^max и засылают большую из них обратно в блок 15 (перед засылкой первого элемента матрицы, следовательно, блок 15 обнулен). В блок 15 засылают при этих логических условиях также найденную величину наиболее вероятного угла наклона α_0i и скорости V_0i.

Затем на сейсмограмме, зарегистрированной от ПВ2, также вдоль соответствующего годографа накапливают данные из цугов 4 в m суммоцугах 6 и из каждой отдельной сейсмограммы размещают их в n субблоках 7 в виде ФСО F_ρm, который также может использоваться в качестве первого элемента другой матрицы (из сейсмограммы ПВ2). Подобным же образом через блоки 4-6 накапливают данные в остальных субблоках 7 из всех заданных (до n) сейсмограмм ФСО F_pm. В блоке 8 вычисляют энергию F^W _ρm(α₀,V₀) системы интерактивной интерпретации для последующей визуализации в блоках 10 и/или 11 известными способами и так далее до n раз.

Аналогичным образом приступают при V=V₀ к генерации следующей серии из mn виртуальных годографов, выборке данных из n сейсмограмм, засылке и обработке их в блоках 4÷15 для каждого из остальных углов падения отрезков 1: α=а₀+2Δα и так далее до α=α₀+qΔα, при котором полностью заполняют первые строки до n матриц ООД.

Приступают к генерации виртуальных годографов при следующем значении скорости V=V₀±ΔV и аналогично заполняют вторые строки матриц ООД и так далее до заполнения последних строк матриц ООД при V=V₀+υΔV и α=α₀+qΔα.

На каждое полученное таким образом (из n) изображение глубинного разреза 13 в соответствии с выбранным способом отображения засылают величины максимума ФСО из блока 15 и наиболее вероятного угла падения α_0i отрезка в ОТ.

Далее при необходимости аналогичным образом осуществляют интерактивный режим интерпретации отдельных сейсмограмм, хранящихся в блоке 6 СЦ и зарегистрированных другими ПВ, коррекцию заданных диапазонов V, υ и α, q, построением ООД на основе визуализации энергий до n матриц F_pm(α,V) в виде изолиний, гистограмм или иных способов

Документирование последующих ОТ на глубинном разрезе осуществляют в соответствии с заданным режимом развертки ОТ по строкам и/или столбцам глубинного разреза. Для каждой последующей ОТ определяют скорректированные значения углов наклона и скоростей путем задания нового центра окна обзора достоверности с координатами F(υ/2,q/2) и сравнения его аргументов и/2 и q/2 с аргументами предыдущего υ_max и q_max; величину и знак скорректированных значений для V₀ и α₀ определяют по разностям:

V_0i=V_0(i-i)±δV=V_0(i-1)±ΔV(υ/2-υ_max);

где индексами i и (1-1) обозначены последующие и предыдущие априорные и текущие начальные значения диапазона изменения скорости и угла падения в ОТ; последовательно заменяют в автоматическом режиме предыдущие значения диапазона углов падения α на скорректированные, а монотонно возрастающие с глубиной значения скорости заменяют лишь при условии совпадения знаков развертки ОТ по столбцам со знаком приращения δV скорости V, тем самым размещают в F^max(q_(i-1),υ_(i-1)) центр новой скорректированной сетки значений матрицы ООД, снова для всех q×υ находят скорректированные значения F(q_i,υ_i), среди них в пределах ООД находят текущее значение F^max, документируют очередную ОТ с интенсивностью, обусловленной найденными параметрами F^max, υ_max и q_max, размещают F^max вновь в центр очередной скорректированной сетки ООД. Подобным способом обзора волнового поля наносят все остальные соседние ОТ на глубинный разрез с заданным шагом приращения координат.

Использованные источники информации

1. Бондарев В.И. Сейсморазведка (учебник). - Екатеринбург. 2007, с.467-482.

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