СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ГЛУБИННОГО И/ИЛИ ВРЕМЕННОГО РАЗРЕЗА "КОНГ-МАКРО" (ВАРИАНТЫ)

Область техники

Изобретение относится к области геофизических методов сейсморазведки и может быть использовано при поисках нефти и газа, других полезных ископаемых, а также при инженерных исследованиях грунтов под строительство сооружений.

Уровень техники

Известен способ построения сейсмических временных разрезов A(x,t) по методу общей глубинной точки (МОГТ), где А - интенсивность документирования отображаемой точки на разрезе, x - координата ОТ вдоль профиля, t - время регистрации сейсмического сигнала. МОГТ 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, с.224-226]. По способу МОГТ на временном разрезе при различных углах засветки из n пунктов воздействий (ПВ) в координатах «длина расстановки - время» отображаемую точку (ОТ) документируют под серединой расстановки (расстоянием между ПВ и сейсмоприемником), а время определяют вычислением соответствующего виртуального годографа общей глубинной точки ОГТ. 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 фаз цуга колебаний 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 0.001% информации зарегистрированного на сейсмограммах волнового поля. Кроме того, при миграции временного разреза в глубинный A(x,h), где h - глубина, многочисленные пересечения годографов различных типов волн существенно искажают отображение глубинного разреза.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является метод регулируемого направленного приема (МРНП) [Сейсморазведка. Справочник геофизика. М.: Недра. 1981, с.222-224], основанный на представлении о том, что от сейсмических границ отражаются плоские интерференционные и регулярные волны различных типов, одновременно приходящие к профилю по разным направлениям. Средством разрешения и расщепления волн и регистрации их на временном разрезе A(x,t) является разновременное прямолинейное суммирование каждой отдельной (до ρ) фазы цуга колебаний (где ρ - число отсчетов фаз цуга колебаний на сейсмотрассе) не только на зарегистрированных m сейсмотрассах, но и так называемое «многомерное» дополнительное разновременное суммирование фаз колебаний на коротких приемных базах, состоящих из m суммотрасс, зарегистрированных методом многократного профилирования и предварительно просуммированных по способу метода общей глубинной точки (МОГТ).

Недостатками способа МРНП являются отображение наклонных сейсмических горизонтов на временном разрезе со сносом относительно их истинного положения на разрезе и небольшая кратность накопления регистрируемых сейсмических сигналов, обусловленная требованием прямолинейности участка годографа на протяжении всей базы суммирования. Кроме того, по способу МРНП из всего множества сигналов на сейсмограмме для документирования ОТ на временном разрезе используют лишь одну единственную величину амплитуды фазы сигнала (ρ=1, где ρ - число отсчетов фаз цуга колебаний на сейсмотрассе). Эти недостатки приводят 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.

К недостаткам известного способа МРНП относится также и то, что в результате сейсмического воздействия из источника (ПВ) на m пунктов предполагаемой сейсмической границы для построения сейсмического разреза при использовании из сейсмограммы m сейсмотрасс, зарегистрированных m сейсмоприемниками, не предусмотрен способ задания поиска их местоположения относительно координат отображаемой точки OT(x₀,h). Это приводит к уменьшению степени достоверности построения разреза и дополнительным затратам ресурсов на оценку и упорядочение информации, появляющейся при произвольном задании положения и размеров зоны обзора отражающей наклонной сейсмической границы. Кроме того, необходимы затраты ресурсов на поиск и обнуление (мьютинг) избыточной информации, препятствующей оперативному построению глубинных и/или временных разрезов, а также то, что при миграции временного разреза в глубинный многочисленные пересечения и петли годографов различных типов волн существенно искажают отображение глубинного разреза.

Данный способ МРНП избран в качестве прототипа.

Прототип и заявленный способ имеют следующие общие признаки:

- используют данные о глубинном строении недр из n сейсмограмм, полученных методом многократного профилирования, обеспечивающим засветку отображаемых точек под n углами из n пунктов воздействий,

- строят виртуальные годографы для каждой из m сейсмотрасс из зарегистрированных n сейсмограмм,

- производят суммирование отдельных отсчетов амплитуд фазы с кратностью до mn, полученных после построения виртуальных годографов для каждой из n сейсмотрас из зарегистрированных n сейсмограмм.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка СПОСОБА ПОСТРОЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ГЛУБИННЫХ И/ИЛИ ВРЕМЕННЫХ РАЗРЕЗОВ, обеспечивающего высокую достоверность и точность отображения сейсмических объектов и сред большой сложности, при котором для обзора полученных в результате воздействия от источника (ПВ) сейсмограмм волнового поля в виде совокупности m сейсмотрасс, зарегистрированных m сейсмоприемниками (СП), оптимальным путем осуществляется однозначная (а не произвольная) привязка координат СП в зависимости от местоположения отображаемой точки (ОТ) на предполагаемой зеркальной сейсмической границе с заданным углом наклона в ОТ и особенностей геолого-геофизической обстановки.

Технический результат состоит в увеличении в десятки раз отношения сигнал/шум и степени подавления случайных и регулярных волн/помех, исключении влияния сноса и петель на годографах, сокращении затрат ресурсов и в увеличении степени достоверности документирования заданных отрезков наклонных сейсмических границ при построении глубинного разреза или его фрагмента.

Поставленная задача решена в двух вариантах за счет того, что в известном способе, при котором используют данные о глубинном строении недр из n сейсмограмм, полученных методом многократного профилирования, обеспечивающим засветку отображаемых точек под n углами из n пунктов воздействий, строят виртуальные годографы для каждой из m сейсмотрасс из зарегистрированных n сейсмограмм, производят суммирование отдельных отсчетов амплитуд фазы с кратностью до mn, полученных после построения виртуальных годографов для каждой из m сейсмотрасс из зарегистрированных n сейсмограмм, согласно предлагаемому способу построение сейсмического глубинного и/или временного разреза осуществляют последовательной разверткой отображаемых точек (ОТ) с заданным шагом по столбцам или строкам с использованием априорно заданного скоростного разреза V=V₀(x,h). Задают диапазон поиска наиболее вероятного значения углов наклона в ОТ отражающего сейсмического объекта (сейсмической границы) заданной конфигурации q=q₀+Δq(1, 2, …, N/2, …, N), где q - текущее значение угла наклона, q₀ - начальное априорное значение угла наклона отражающей границы в ОТ, Δq - шаг приращения угла наклона, N - текущий номер угла наклона. Для каждого из N ракурсов объекта рассчитывают (генерируют) виртуальный годограф заданного типа сейсмической волны с учетом местоположения (координат) ПВ, ОТ и закона (функции) расположения последовательности из m прилегающих к ОТ пунктов (точек) отражения.

Находят координаты местоположения m сейсмоприемников, на которых зарегистрированы сейсмические сигналы на m сейсмотрассах после прихода виртуальных восстающих лучей из m пунктов (точек), прилегающих к ОТ вдоль искомой сейсмической границы.

Последовательность из m сейсмоприемников задают на сейсмическом профиле по варианту 1 так, чтобы центр х_▲ц заданной численно последовательности из m СП располагался симметрично относительно точки сноса (точки выхода на профиль восстающего из ОТ отраженного луча вторичной волны, вызванной ПВ).

По варианту 2 для обеспечения обзора прилегающего к ОТ участка сейсмической границы на заданном от точки сноса расстоянии применяют вынос x_▲e последовательности СП, величину и знак которого обуславливают особенностями геолого-геофизической обстановки. Например, изменяя величину выноса, по изменению интенсивности документирования ОТ судят о шероховатости или степени соответствия заданного априорно угла наклона и радиуса кривизны его истинному значению на дистанции выноса относительно ОТ.

На каждой сейсмотрассе находят с учетом скоростного разреза маркерные отметки времени прихода сигнала после каждой генерации соответствующего виртуального годографа. На зарегистрированных m сейсмотрассах каждой сейсмограммы относительно маркерной отметки времени (например, до и после нее) считывают по ρ компонентов (обычно ρ~20) в виде псевдосинфазных отсчетов величин амплитуд и производят направленное псевдосинфазное накопление по ρm отсчетов фаз цугов колебаний из каждой из m сейсмотрасс для каждого из q углов наклона. После синфазного накопления по ρm амплитуд колебаний сигналов из каждой из n сейсмограмм (с привязкой ко всем маркерным отметкам времени mnN годографов) сигналы группируют по признаку равенства номера шага позиционирования N, в каждой из N групп производят супернакопления из ρmn амплитуд сигналов после введения поправочных коэффициентов за угол засветки известными способами. Для каждого из N супернакоплений по pmn амплитуд, специфичных для заданных q позиций объекта в ОТ, известным способом вычисляют N функционалов статистической обработки, сравнивают их между собой, по максимальной величине одного из функционалов определяют наиболее вероятный номер N углов наклона 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 максимуму вероятности обнаружения на зарегистрированных сейсмограммах отсчетов амплитуд волн заданного типа. После построения данной версии глубинного разреза в необходимых случаях приступают к получению иных его версий с другим законом зависимости скорости от глубины, иного типа сейсмогеологической модели с измененными параметрами обзора и/или генерации годографов других типов волн.

Способ осуществляется следующим образом.

Построение сейсмического глубинного и/или временного разреза включает

- использование данных о глубинном строении недр из n сейсмограмм, полученных методом многократного профилирования, обеспечивающим засветку отображаемых точек под n углами из n пунктов воздействий,

- построение виртуальных годографов для каждой из m сейсмотрасс из зарегистрированных n сейсмограмм,

- суммирование кратностью до mn отдельных отсчетов амплитуд фазы, зарегистрированных на заданных m сейсмотрассах каждой из n сейсмограмм.

Документирование всех ОТ разреза осуществляют путем последовательной развертки отображаемых точек (ОТ) с заданным шагом по столбцам или строкам с использованием априорно заданного скоростного разреза V=V₀(x,h). Задают диапазон поиска наиболее вероятного значения углов наклона в ОТ отражающего сейсмического объекта (сейсмической границы) заданной конфигурации q=q₀+Δq(1, 2, …, N/2, …, N), где q текущее значение угла наклона, q₀ - начальное априорное значение угла наклона отражающей границы в ОТ, Δq - шаг приращения угла наклона, N - текущий номер угла наклона. Для каждого из N ракурсов объекта рассчитывают (генерируют) виртуальный годограф заданного типа сейсмической волны с учетом местоположения (координат) ПВ, ОТ и закона (функции) расположения последовательности из m прилегающих к ОТ пунктов (точек) отражения.

Находят координаты местоположения m сейсмоприемников, на которых зарегистрированы сейсмические сигналы на m сейсмотрассах после прихода виртуальных восстающих лучей из m пунктов (точек), прилегающих к ОТ вдоль искомой сейсмической границы.

Последовательность из m сейсмоприемников задают на сейсмическом профиле по варианту 1 так, чтобы центр x_▲ц заданной численно последовательности из m СП располагался симметрично относительно точки сноса R_↑ ^x (точки выхода на профиль восстающего из ОТ отраженного луча вторичной волны, вызванной ПВ).

По варианту 2 для обеспечения обзора прилегающего к ОТ участка сейсмической границы на заданном от точки сноса R_↑ ^x расстоянии применяют вынос x_▲e последовательности СП, величину и знак которого обуславливают особенностями геолого-геофизической обстановки. Например, изменяя величину выноса, по изменению интенсивности документирования ОТ судят о шероховатости или степени соответствия заданного априорно угла наклона и радиуса кривизны его истинному значению на дистанции выноса относительно ОТ.

На каждой сейсмотрассе находят с учетом скоростного разреза маркерные отметки времени прихода сигнала после каждой генерации соответствующего виртуального годографа. На зарегистрированных m сейсмотрассах каждой сейсмограммы относительно маркерной отметки времени (например, до и после нее) считывают по ρ компонентов (обычно ρ~20) в виде псевдосинфазных отсчетов величин амплитуд и производят направленное псевдосинфазное накопление по ρm отсчетов фаз цугов колебаний из каждой из m сейсмотрасс для каждого из q углов наклона. После синфазного накопления по ρm амплитуд колебаний сигналов из каждой из n сейсмограмм (с привязкой ко всем маркерным отметкам времени на mnN годографах) сигналы группируют по признаку равенства номера шага позиционирования N, в каждой из N групп производят супернакопления из ρmn амплитуд сигналов после введения поправочных коэффициентов за угол засветки известными способами. Для каждого из N супернакоплений по ρmn амплитуд, специфичных для заданных q позиций объекта в ОТ, известным способом вычисляют N функционалов статистической обработки, сравнивают их между собой, по максимальной величине одного из функционалов определяют наиболее вероятный номер N углов наклона 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 максимуму вероятности обнаружения на зарегистрированных сейсмограммах отсчетов амплитуд волн заданного типа. После построения данной версии глубинного разреза в необходимых случаях приступают к получению иных его версий с другим законом зависимости скорости от глубины, иного типа сейсмогеологической модели с измененными параметрами обзора и/или генерации годографов других типов волн.

Пути реализации патентуемого способа приводятся в нижеследующих описаниях 2-х примеров. Пример 1 поясняется фигурой 1а), пример 2 - фигурой 1б).

Пример 1 (вариант 1). Реализация способа, при котором центр x_▲ц заданной последовательности из m сейсмоприемников размещается симметрично относительно точки сноса R_↑ ^x восстающего луча вторичной отраженной волны из ОТ, расположенной на наклонной сейсмической границе.

Описание примера поясняется рисунком 1а), где:

OT(x₀,h) - отображаемая точка на наклонной сейсмической границе;

1 - линия сейсмического профиля;

2 - отражающая сейсмическая граница;

3 - пункт воздействий (ПВ);

4 - первый из заданной последовательности сейсмоприемник СП;

5 - последний сейсмоприемник из заданной последовательности СП;

6 - падающий из ПВ луч на ОТ;

7 - глубина залегания ОТ по координате h;

8 - дистанция (величина) сноса R_↑ ^x вдоль профиля восстающего из ОТ луча 9;

9 - восстающий из ОТ отраженный луч;

10 - падающий луч на первую исследуемую прилегающую к ОТ точку 14 на отражающей границе;

11 - падающий луч на последнюю из заданной последовательности исследуемую точку 15, прилегающую к ОТ;

12 - восстающий из точки 14 отраженный луч;

13 - восстающий из последней прилегающей к ОТ точки 15 луч;

14 - первая из прилегающих к ОТ точек;

15 - последняя из прилегающих к ОТ точек;

16 - исследуемый отрезок сейсмической границы на дистанции от 14 до 15 точки;

17 - половина расстояния между первым (4-м) и последним (5-м) сейсмоприемниками;

18 - центр х_▲ц заданной последовательности сейсмоприемников.

Геометрия сейсмической расстановки на фиг.1а) состоит из сейсмического профиля 1, отражающей границы 2, на которую падает сейсмическое излучение из источника воздействий 3 (ПВ). Последовательность используемых для исследований отражений состоит из сейсмоприемников «4-5». Из ПВ 3 луч 6 падает на OT(x₀,h), расположенную по вертикали 7 на глубине h, и, отражаясь от границы 2, выходит на профиль 1 со сносом 8 восстающего луча 9. Для реализации супернакоплений сигналов от сейсмической границы необходимо, чтобы сигналы от точек, прилегающих к ОТ, регистрировались симметрично относительно их расположения вблизи ОТ на сейсмической границе. Для решения этой задачи в соответствии с предлагаемым способом необходимо, чтобы падающие граничные лучи 10 и 11 отражались в виде восстающих лучей 12 и 13 из крайних точек 14 и 15 исследуемого отрезка 16 сейсмической границы на последовательность сейсмоприемников «4-5» симметрично относительно восстающего луча 9. Поэтому по заданным координатам х₀ и h отображаемой точки ОТ для каждого угла наклона границы в ОТ известными способами сначала рассчитывают координаты до точки выхода на профиль восстающего луча 9. Тогда находят расстояние 8 его точки выхода до х₀, которое является дистанцией сноса . Затем каждую половину 17 последовательности СП «4-5» располагают симметрично относительно восстающего из ОТ луча 9, а центр 18 x_▲ц, таким образом, совпадает с выходом восстающего луча 9 со сносом 8. В этом случае обеспечивается обзор волнового поля участка сейсмической границы между точками 14 и 15 последовательностью СП «4-5» при задании q ракурсов сейсмического объекта с определенным шагом поворота Δq с центром вращения в ОТ. Для каждого ракурса объекта q=q₀+Δq(1, 2, …, N/2, …, N) рассчитывают виртуальный годограф заданного типа сейсмической волны с учетом местоположения (координат) ПВ, ОТ и заданного закона (функции) расположения последовательности из m прилегающих к ОТ последовательности точек «14-15».

Далее на каждой сейсмотрассе находят с учетом скоростного разреза маркерные отметки времени прихода сигнала после каждой генерации соответствующего виртуального годографа. На зарегистрированных m сейсмотрассах каждой сейсмограммы относительно mN маркерных отметок времени считывают ρ компонентов (обычно ρ~20) в виде псевдосинфазных отсчетов величин амплитуд на mN годографах и производят направленное псевдосинфазное накопление по ρm отсчетов фаз цугов колебаний из каждой из m сейсмотрасс для каждого из q углов наклона. После синфазного накопления по ρm амплитуд колебаний сигналов из каждой из n сейсмограмм (с привязкой ко всем маркерным отметкам времени mnN годографов) сигналы группируют по признаку равенства номера шага позиционирования N, в каждой из N групп производят супернакопления из ρmn амплитуд сигналов после введения поправочных коэффициентов за угол засветки известными способами. Для каждого из N супернакоплений по ρmn амплитуд, специфичных для заданных q позиций объекта в ОТ, известным способом вычисляют N 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 максимуму вероятности обнаружения на зарегистрированных сейсмограммах отсчетов амплитуд волн заданного типа. После построения данной версии глубинного разреза в необходимых случаях приступают к получению иных его версий с другим законом зависимости скорости от глубины, иного типа сейсмогеологической модели с измененными параметрами обзора и/или генерации годографов других типов волн.

Пример 2 (вариант 2). Реализация способа, при котором осуществляют построение отражающих наклонных элементов глубинного разреза, расположенных на заданной величине удаления (дистанции) от ОТ (с выносом х_▲е центра последовательности m СП).

Предлагаемый способ поясняется фиг.1б), где OT(x₀,h), наименование, назначение и нумерация позиций «1-18» та же, что и на фиг.1а);

19 - величина (дистанция) выноса заданного центра 18 х_▲ц последовательности сейсмоприемников СП «4-5» относительно точки выхода восстающего из ОТ луча 9 со сносом 8.

В процессе генерации виртуальных годографов при интерпретации сейсморазведочных разрезов возникает задача прослеживания исследуемой наклонной сейсмической границы со смещением центра симметрии прилегающих к ОТ точек «14-15» на заданное расстояние. По величине вероятности (достоверности) обнаружения на заданной дистанции от ОТ точек «14-15» определяют стабильность простирания и шероховатость данной границы, измеряют радиус кривизны, крутизну падения/восстания пластов горных пород. Кроме того, при наличии зон недоступности для размещения СП (здания, сооружения, реки и прочие препятствия) также необходимо смещение центра 18 СП относительно выхода восстающего из ОТ луча 9 со сносом 8. В таких случаях в соответствии с предлагаемым способом применяют вынос 19 центра последовательности СП на заданную величину (дистанцию) относительно сноса 8 (точки выхода из ОТ восстающего луча 9 на линию профиля). Тогда обеспечивается обзор волнового поля участка сейсмической границы, расположенного на заданном расстоянии от ОТ. Обзор расстояния между последовательностью точек «14-15» на границе обеспечивают последовательностью СП «4-5» при задании N ракурсов сейсмического объекта с определенным шагом поворота Δq с центром вращения в ОТ. Для каждого ракурса объекта q=q₀+Δq(1, 2, …, N/2, …, N) рассчитывают виртуальный годограф заданного типа сейсмической волны с учетом местоположения (координат) ПВ, ОТ и заданного закона (функции) расположения последовательности из m расположенных на заданном расстоянии от ОТ последовательности точек «14-15»; производят направленное синфазное накопление амплитуд многокомпонентных колебаний на зарегистрированных m сейсмотрассах последовательности «4-5»; далее по примеру 1 на каждой сейсмотрассе находят с учетом скоростного разреза маркерные отметки времени прихода сигнала после каждой генерации соответствующего виртуального годографа…

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