ОБРАБОТКА СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МГНОВЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА.

И.Н. Бусыгин, А.Ю. Мосякин, Б.М. Карасик, С.П. Попов

ОАО «Краснодарнефтегеофизика», Россия, 350020, г. Краснодар, ул. Одесская, д. 26

SEISMIC DATA PROCESSING BASED ON THE INSTANT SIGNAL PARAMETERS.

I.N. Busygin, A.J. Mosyakin, B.M. Karasik, S.P. Popov

OJSC “Krasnodarneftegeofizika”, Russia, 350020, Krasnodar, Odesskaya 26

Summary.

We offer you seismic data processing methods using different transformations of instant amplitudes, instant phases and instant frequencies. Such way allows providing construction of flexible nonlinear procedures (coherent and not stationary filtering, wave direction adaptation, multi channel parameters increasing and so on) operated on the basis of “visual” features of seismic fields.

Аннотация.

Предлагаются способы обработки сейсмических материалов, базирующиеся на различных трансформациях мгновенных амплитуд, фаз и частот сигналов. Такой подход позволяет обеспечить построение гибких нелинейных процедур (когерентная и нестационарная фильтрация, адаптация к направлению волны, обострение характеристик многоканальных процедур и т.д.), управляемых на основе «визуальных» особенностей волнового поля.

Введение.

Преобразование Гильберта широко применяется при динамическом анализе сейсмических данных, построенном на использовании мгновенных параметров сигнала, таких как мгновенные амплитуды, фазы и частоты [1]. Однако эти и некоторые другие параметры могут использоваться также для решения традиционных задач обработки, таких как фильтрация, корреляция сигналов, скоростной анализ, коррекция высокочастотных статических поправок и т.д. Отличие такого подхода к обработке состоит в том, что мгновенные характеристики сигнала, как правило, являются визуально наблюдаемыми и, следовательно, позволяют строить легко управляемые нелинейные процедуры обработки.

Краткая теория.

Взаимно однозначное соответствие между сигналом и его мгновенными характеристиками и означает, что эти две формы представления сигнала информационно эквивалентны [2]. Следовательно, на определенных этапах обработки и интерпретации сейсмических данных можно предложить использовать не только сам сигнал, но также его мгновенные характеристики.

Отметим, что при описании сигнала посредством мгновенных параметров, его мгновенная фаза может быть определена с точностью до линейного тренда в виде

.

(1)

Отсюда следует, что является гармоническим сигналом постоянной частоты , а множитель – коэффициент, модулирующий это гармоническое колебание.

В теории передачи сигналов [3] такое гармоническое колебание частоты называется несущим, а соответствующие способы передачи информации – амплитудной, фазовой и частотной модуляциями. Поскольку несущее гармоническое колебание никакой информации не содержит, вся «передаваемая» (в нашем случае, геологическая) информация содержится в модулирующих функциях , , .

Все сказанное в такой же степени остается справедливым для многомерного волнового поля .

Таким образом, обработка сигнала может быть построена в виде определенных трансформаций мгновенных характеристик волнового поля. В результате могут быть построены следующие процедуры, основанные на преобразовании:

• мгновенных амплитуд – подавление регулярных волн-помех, сжатие сигналов;

• мгновенных фаз – нелинейные когерентные фильтры;

• мгновенных частот , , – корреляция, повышение остроты характеристик многоканальных процедур.

Приведем примеры построения таких процедур обработки волновых полей .

Линейная трансформация мгновенных частот.

Рассмотрим группу линейных преобразований мгновенных характеристик вида

, .

(2)

Варьируя параметрами преобразования , и k, мы можем получать различные частотно-фазовые модуляции. В качестве примера рассмотрим случай, когда , . Такое преобразование является альтернативой перехода к модульному разрезу. На месте каждого экстремума появляется максимум, вместо нулей – минимумы. Таким образом, на месте одного периода возникают два.

В отличие от модульного разреза, линейная трансформация мгновенных фаз сохраняет «гармоничность» сигнала, что позволяет применять к нему весь набор операций, выполняемых над сейсмотрассами. Описанный способ может применяться на этапе обработки сейсмограмм, например, для увеличения остроты направленности многоканальных процедур (Рис. 1, Рис. 2), а также на временных разрезах, для улучшения визуальной разрешенности при их интерпретации.

Рис. 1. Сейсмограммы ОГТ: слева – исходная, справа – с удвоенной частотой.

Рис. 2. Вертикальные спектры скоростей: слева – по исходным сейсмограмма, справа – после удвоения мгновенных частот.

Сопоставление параметрической и волновой информации.

С использованием мгновенных характеристик появляется принципиальная возможность отображать произвольную динамическую информацию согласно с фазовым положением горизонтов на сейсмической записи. Примером такой информации могут служить разрезы параметров, карты скоростей суммирования и интервальных и т.д. В этом случае восстановление сейсмической записи производится по разрезу желаемого параметра, совместно с оригинальным фазовым разрезом (Рис. 3). В такой форме представления удобно производить сопоставление динамики исследуемого параметра с фазовым положением горизонтов.