Результат интеллектуальной деятельности: Способ обнаружения неструктурных элементов геологического разреза по сейсмограммам общего выноса

Область техники

Изобретение относится к области сейсморазведки, а именно к методам построения разрезов геологической среды по сейсмическим данным (сейсмических разрезов).

Уровень техники

Существующие методы построения сейсмических разрезов традиционно ориентированы на изображение структурных объектов т.е. гладких, протяженных границ, часто являющихся границами коллекторов углеводородов (1). Системы наблюдений довольно разнообразны и зависят от целей, условий наблюдения и других факторов, но всегда данные наблюдения являются переопределенными. В случае профильных наблюдений наиболее распространенной является система наблюдений многократных перекрытий (система наблюдений ОГТ). Она осуществляется путем регистрации сейсмических колебаний при заданных координатах источника и расстановки приемников на профиле и последующих сдвигов источника и всей расстановки приемников на определенный шаг и снова регистрации. Таким образом, получают функцию трех переменных, координат источника x_s приемника x_r и времени t:U(x_s,x_r,t). При фиксированной координате источника получаем функцию U_s(x_r,t), называемую сейсмограммой общей точки возбуждения (ОТВ). Часто вместо переменных, x_s, x_r удобнее использовать переменные x_m=(x_r+x_s)/2 и x_h=(x_r-x_s)/2, называемые координатой средней точки и координатой выноса, соответственно. При фиксированной переменной x_h получаем функцию U_m(x_m,t), называемую сейсмограммой общей средней точки (ОСТ), при фиксации же переменной x_m получаем функцию U_h(x_h,t), называемую сейсмограммой общего выноса (ОВ).

Существующие методы обработки сейсмических данных, ориентированные на поиск гладких синклинальных структур в геологической среде, в зависимости от геологической ситуации (наличие априорной информации о скоростях, поверхностные условия, рельеф и т.д.) работают с различными из перечисленных комбинаций данных.

Однако, установлено, что ловушками углеводородов могут служить и различные неструктурные элементы разреза, такие как разломы, рифы, диапиры, области раскарстования и др. Носителями информации для таких объектов являются рассеянные (дифрагированные) волны, которые при традиционной обработке частично или полностью маскируются зеркальными, гораздо более интенсивными отражениями. В последние полтора десятилетия стали обращать внимание на методы, использующие этот тип информации о геологических объектах. Вследствие малой интенсивности рассеянных волн эти методы являются более тонкими и более трудоемкими, и могут использоваться только после проведения комплекса стандартной обработки данных.

Заявляемое изобретение рассчитано на устранение указанного недостатка, что может помочь геологу-интерпретатору при определении коллекторов углеводородов и проектировании бурения.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является метод, опубликованный в работе (2), где для фокусировки отраженных сигналов на сейсмограммах ОТВ используется обобщенное гиперболическое преобразование Радона, в связи с близостью их к гиперболам или к гиперболоидам в трехмерном случае. Однако годографы рассеянных волн в этом случае также представляются гиперболами и разделение отраженных и рассеянных сигналов не всегда производится надежно.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа, позволяющего построение такого изображения геологической среды, на котором подавляются зеркальные отражатели и, наоборот, подчеркиваются рассеивающие элементы геологического разреза.

Технический результат состоит в возможности обнаружения неструктурных элементов, которые зачастую могут быть ловушками углеводородов.

В заявляемом методе используются сейсмограммы общего выноса (ОВ), на которых сигналы, отраженные от границ с малыми кривизнами, представляются почти плоскими событиями, а сигналы, порождаемые мелкомасштабными, рассеивающими объектами, остаются близкими к кривым второго порядка. Такое различие в кривизне сигналов является наиболее благоприятной ситуацией для их разделения.

Преобразование Радона

осуществляющее интегрирование по всем прямым в плоскости определения двумерной функции, является идеальным инструментом для разделения упомянутых событий, где x, t - переменные, определяющие исходную сейсмограмму, k - тангенс угла наклона прямой, τ - сдвиг прямой.

После применения указанного преобразования к полученной сейсмограмме общего выноса, события с осями синфазности близкими к прямолинейным окажутся локализованными в ограниченной области Радон образа, в то время как другие события окажутся распределенными по всей области. Это позволит путем маскирования областей наибольшей концентрации исключить основную энергию отраженных событий в пространстве Радон образа оставив почти неизмененными другие события.

Существует обратное преобразование Радона

u(x,t)=R^-1 (k, τ),

которое приближенно можно вычислить, например, используя преобразование Фурье или линейно алгебраическим способом.

Применение обратного преобразования Радона к полученному отфильтрованному образу должно существенно усилить рассеянную компоненту волнового поля по сравнению с зеркальной компонентой.

Осуществление способа

Для демонстрации работоспособности метода ниже приводятся результаты теста, проведенного по упрощенной схеме расчета на примере данных, полученных по стандартной системе ОГТ для 2-d акустической модели среды. Упрощение заключается в том, что вместо обратного преобразования Радона было использовано более простое с точки зрения программирования и вычислительных затрат сопряженное преобразование, также называемое оператором обратного проектирования:

где тильда обозначает некоторое приближение к обратному оператору. Это преобразование хорошо известно в геофизике, является кинематически эквивалентным обратному преобразованию и часто дает вполне приемлемое приближение.

Тестовая модель, приведенная на рис. 1 содержит три слоя в последнем (тонком) из которых расположена область со случайно распределенными кавернами, которые хорошо видны на рис. 2, изображающем увеличенный фрагмент модели.

Данные для системы многократных перекрытий были рассчитаны конечно-разностным методом.

Общепринятый метод миграции Кирхгофа построения изображения среды, использующий сейсмограммы ОТВ данных многократного перекрытия рассчитанным для приведенной модели (рис. 3) дает едва уловимое изображение области рассеяния, тогда как изображение рассеянных элементов (рис. 4), построенное с помощью заявляемого метода, на тех же данных, более четко локализует эту область.

Таким образом, предлагаемый способ в связи с более сильным различием свойств отраженных и рассеянных событий, именно, на сейсмограммах ОВ должен позволить более устойчиво (надежно) и с меньшими затратами локализовать области рассеяния (дифракции).

Использованные источники информации

1. Р. Шерифф, Л. Гелдарт. Сейсморазведка, Москва, "Мир", 1987, т. 1, 2.

2. Khaidukov V., Landa Е., Moser T.J. Diffraction imaging by focusing-defocusing: An outlook on seismic super resolution //, Geophysics, 2004, v. 69, p. 1478-1490.