книги из ГПНТБ / Старобинец, А. Е. Состояние региональных и поисковых работ методом преломленных волн на нефть и газ за рубежом

По результатам проведенных исследований был сделан вывод, что сейсмозаписи одной и той хе интенсивности при применении "Аквафлексв" достигаются с зарядом в 10 раз меньшим, чем при исполь­ зовании "Джеофекса". Другим преимуществом "Аквафлекса" является возможность бодее быстрого взрывания последовательных зарядов, что позволяет получать большую плотность наблюдений.

Новые возможности при проведении морских исследований МНВ

матических пушек" соответствующих размеров и использованию комп­ рессоров достаточной мощности. Часто используются группы из нес­ кольких "пушек" с емкостью, доходящей до 50 тыс.см3 . Применение таких источников позволяет уменьшить интервал между взрывами до нескольких секунд. Эти источники безопасны, не причиняют вреда морской фауне и дешевле, чем взрывчатые вещества.

нию с источниками сейсмичеокой энергии типа "пневматической пушки" или искрового разрядника. Так, например, сложность погру­ жения и подъема из воды стальной сферы "Флексотира” и низкая скорость повторения взрывов затрудняют проведение работ при ско­ рости движения судна более 18 км/ч и уменьшают плотность наблю­ дений.

Способы навигации при проведении морских исследований

В настоящее время при проведения морских геофизических исследований используются способы навигации двух видов: радиогео­ дезические и спутниковые. Спутниковые навигационные системы на­ ходят все более широкое применение. Это во многом обусловлено распространением съемок в удаленные от берега области континен­ тального шельфа, где береговые радиогеодазические системы не мо­

- 19 -

нив объединенной допплеровской спутниковой навигационной системы в таких случаях обходится намного дешевле, чей применение берего­ вых радиогеодеаических станций. В работе [48] сообщается, что об­ щая стоимость съемки в отдаленных районах при этом может быть на 30-50% ниже, чем в случае использования двух или трех систем бе­ реговых базовых станций. Известно, что действие радарных устано­ вок или системы "Шорен" ограничено диапазоном прямой геометричес­ кой видимости. Дальность действия твких радиогеодезических сис­

мальная удаленность подвижных объектов от береговых передатчиков может достигать 700 км.

Среди новых разработок следует отметить систему, использую­ щую чрезвычайно стабильные атомные часы в сочетании с сигналами "Лоран С" не менее чем от двух станций, которая обеспечивает точ­

первоначально для военно-морского флота США, была разработана в начале шестидесятых годов и открыта для промышленного использова­ ния в 1967 г . В 1968 г . первое приемное устройство для регистра­ ции навигационной информации оо спутников было использовано при

кой, было оборудовано соответствующей приемной аппаратурой. Основными элементами приемной системы являются приемник ин­

формации со спутника и компьютер. Эти единицы в сочетании о аку­ стическим локационным устройством, использующим эффект Допплера, и гирокомпасом позволяют получать непрерывную информацию о место­ положении.

- 20 -

Навигационные спутники Земли, используемые в настоящее вре­ мя, вращаются на полярных эллиптических орбитах со средним удале­ нием 1000 км. Станции слежения за этими спутниками постоянно конт­ ролируют их орбиты и посылают рассчитанные точные параметры тра­ ектории на спутники. Высокостабильные радиосигналы со спутников передаются на несущих частотах 150 и .400 мГц. Передача навигаци­ онной информации осуществляется с использованием фазовой модуля­ ции. Расстояния от корабля до спутника определяются по изменени­ ям частоты, обусловленным эффектом Допплера, при относительном перемещении корабля и спутника.

Рассмотренная спутниковая система навигации обеспечивает точность определения местоположения около +75 м в любой точке аемного шара.

В США разрабатывается спутниковая навигационная система "На-

дет осуществляться абсолютная высотная привязка.

Система звуковой гидролокации на несущей частоте ультра­ звукового диапазона "Сонар", также базирующаяся на использовании эффекта Допплера, позволяет измерять скорость движения корабля, а гирокомпас - его курс. Эта система надежно работает при глуби­ нах моря порядка 200 м. Точность определения пройденного пути варьирует в пределах 0,2-0,5% .

С целью определения скорости судна и пройденного пути иног­ да используется инерциальная платформа с самолетным инерциальным элементом [5 ] . Точность определений в этом случае ниже,чем- с "Сонаром" и гирокомпасом.

Важным элементом современной навигации при проведении сей­ смических работ является также предварительное программирование местоположения корабля с помощью ЭВМ [3 7 ,8 6 ]. Соответствующая информация с выхода ЭВМ используется для автоматического управле­ ния движением корабля.

Подледная навигация в арктических водах в случае применения для съемок подводных лодок обеспечивается существующими навига­ ционными устройствами, характеризующимися большей точностью, диа­ пазоном действия и надежностью, чем используемая в открытых во­

- 21 -

АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ МПВ

Увеличение объемов работ Ш1В, необходимость повышения точ­ ности и достоверности построений, увеличение разрешающей способ­ ности метода потребовали создания соответствующей аналого-цифро­ вой обрабатывающей аппаратуры и разработки методики автоматичес­ кой обработки данных МПВ. Положительный эффект от использования ЭВМ при обработке и интерпретации материалов ШШ в отношении эко­ номии времени и качеотва получаемых результатов не замедлил ока­ заться .

В 1968 г . в Гудзоновом эаливе было отработано около 5000 км профилей МПВ о целью прослеживания преломляющего горизонта, приу­ роченного к палеозойским образованиям [46, 6 5 ]. Эта съемка про­ должалась два о половиной месяца, а для обработки и интерпрета­ ции полученных материалов партии, состоящей из двух геофизиков и восьми техников, потребовалось ватр^тить пятнадцать ыеояцев.

В течение съемки 1970 г . было отработано также около 5000 км про­ филей МПВ и получено около 20 000 сейсмограмм. Благодаря исполь­ зованию современной вычислительной техники для обработки и ин­ терпретации этих материалов было затрачено лишь десять меояцев. Кроме того, с целью повышения точнооти построений на ЭВМ были выполнены такие вычислительные операции, которые обычно невозмож­ но выполнить при ручной обработке.

Для удобства изложения рассмотрение вопросов собственно интерпретации с использованием ЭВМ, которая в программах часто объединяется в единый вычислительный процесо с обработкой, выне­ сено в следующий раздел. Здесь же рассматриваются только автома­ тические операции предварительной подгокдаН} и преобразования ис­ ходных сейсмических записей.

При аналоговой и цифровой обработке данных МПВ применяются по существу те же приемы, что и в сейсморазведке МОВ: автоматичес­ кая корреляция, суммирование с временными задержками, введение

- 22 -

статических и кинематических поправок, веерная фильтрация, деконволюция и т .д . Однако специфика метода преломленных волн потребовала усовершенствования существующих способов примени­ тельно к особенностям метода .и создания новых приемов обработки.

В настоящее время обработка данных Ш1В выполняется специ­ ализированными центрами, например, такими как u Seiemoe GmbH",

"P rak la".

Нике рассматриваются особенности основных операций автома­ тической обработки данных 1ШВ, используемых за рубежом в настоя­ щее время.

Представление сейсмических записей

Использование магнитной записи в методе преломленных волн имело ряд важных последствий. В частности, с помощью специальных аналоговых устройств появилась возможность воспроизведения еди­ ничных оейсмозаписей с магнитограмм, что позволяет объединять их в монтажи и вносить различного рода поправки. Оптическое воспро­ изведение, так же как и в НОВ, может осуществляться способами переменной ширины, отклонений, переменной плотности и комбиниро­ ванным способом. Преимущества, представляемые такой возможностью визуализации сейсмических записей в Ш1В по сравнению с использо­ ванием осциллографичеокой записи, особенно велики. Они заключают­ ся в возможности регулировки усиления и фильтрации при воспроиз­ ведении, что позволяет фиксировать волны в оптимальном режиме; хорошего синтетического обзора групп последовательных записей от каждого пункта взрыва и монтажей последовательных записей для ряда пунктов взрыва, представленных в удобном масштабе, что об­ легчает анализ волновой картины (разделение, отождествление и выяснение природы волн и т . п . ) ; улучшать отношение сигнала к по­ мехе, благодаря накапливанию сейсмической энергии, создаваемой единичными взрывами (источниками); улучшения прослеживаемости отдельных преломленных волн, благодаря использованию различных технических приемов, которые будут рассматриваться ниже.

На рис.4 в качестве примера приводятся монтажи последова­ тельных записей от одного пункта взрыва, полученных в ФРГ при картировании границ в отложениях доцехштейна [3 9 ].

- 23 -

Рис.4 . Монтажи последовательных записей от одного и того же пункта взрыва

Введение статических поправок

Набор поправок за ЗМС, момент взрыва, глубину взрыва, глу­ бину приведения и некоторых других (например, за мощность слоя воды при морских работах), используемых обычно в НОВ и называемых статическими, претерпевает некоторые изменения при обработке дан­ ных MOB. С одной отороны, меняется роль отдельных поправок, вплоть до того, что некоторыми можно полностью пренебречь, а с другой - специфика метода требует иногда привлечения дополнитель* ных поправок. При региональных исследованиях, как правило, отпа­ дает необходимость введения поправок 8в ЗМС, а при поисковых ра­ ботах предъявляемые требования к точности их определения меньше, чем в НОВ и з-за более низких частот регистрируемых волн. При ра­ ботах МПВ на море большое значение приобретают поправки за непродольность профиля или смещение источника возбуждения от линии профиля, а также поправки за неточность определения местоположе­ ния гидрофонов [76]. Наконец, при определенных условиях применя­ ются специфические для Ш1В поправки за фильтрацию. Намного боль­ ший, чем в МОВ, диапазон изменения удалений сейсмоприемников от

источника возбуждения обуславливает часто широкие изменения в час­ тотном составе регистрируемых преломленных волн. Это в свою оче­ редь заставляет применять с целью улучшения качества записи по­ лезных волн при воспроизведении различные фильтрации на равных

- 24 -

удалениях, что приводит к относительный фазовым сдвигам сооедних участков записи. С палью их устранения применяются специальные фильтры, корректирующие фазы [3 9 ,9 0 ].

Автоматическая корреляция

Задачу автоматической корреляции целевых волн в Ш1В начади решать совсем недавно, с момента постановки более общей задачи создания систем цифровой обработки данных Ш1В. В последние годы появились первые публикации о разработке таких систем во Франции,

и при обработке материалов НОВ. Осуществление автоматической кор­ реляции одновременно первых и последующих вступлений сталкивает­ ся о некоторыми трудностями.

Р.Перадьди одним из первых при анализе записей преломленных волн е целью их автоматического выделения и корреляции наиболее полно рассмотрел возможные подходы и опробовал на синтетических сейсмограммах и на магнитограммах, полученных в поле, методичес­ кие приемы корреляции трасс, исследования нормированного коэффи­

поправками (воли они имеются) и выбор пространственных окон, ог­ раниченных группами трасс, для которых кажущиеся скорости целе­ вых волн будут почти постоянными.

Рассмотрим кратко возможные пути реализации методики.авто­ матической корреляции, которые в настоящее время развиваются за рубежом.

Прежде всего следует отметить метод, основанный на анализе корреляции колебаний, связанных о одной (рис.5а и 56) и с двумя

- 25

Рис.5 ,Схемы, иллюстрирующие один иа возможных путей осуществления автоматической корреляции

а - импульсная запись, имитирующая одну преломленную волну; о - коррелограмма о к -интервалами между траосами; в - импульсная запись, имитирующая две преломлен­ ные волны; г - кросокоррелограммы о к -интервалами между

траосами и их среднее арифметическое

При последовательной корреляции трасо, отстоящих друг от

случае (р и с .5 г ), например, при выравнивёнии единичных импульсов, отвечающих границе , на кросскоррелограмме будут наблюдаться

к началу корреляции, и,кроме того, единичные выравненные импуль­ сы, находящиеся не в фазе и соответствующие другой границе. Что­ бы ослабить последние по отношению к импульсам в фазе, посредст-

- 26

вон суммирования рассчитывают среднее арифметическое трасс коррелограыны (см.нижнюю часть р и с .5 г).

В реальных ситуациях все обстоит гораздо сложнее из-за при­ сутствия случайных помех, надых различий в градиентах, изменения формы оигнада, изменения кажущихся скоростей и т .д . Возможность разрешения коррелограмм может быть улучшена путем разумного уве­ личения числа интервалов между коррелируемыми трассами и деконво­ люции коррелограмм,хотя этот метод и обладает очевидными недостат­ ками. Первый заключается в том, что каждая трасса корредограммы использует только одну пару трасс, на каждую на которых влияют, во-первых, ошибки в статических поправках*, во-вторых, изменения кажущихся скоростей и, в-третьих, наличие волн, трудно раздели­ мых по скоростям. Второй недостаток связан с погрешностью опреде­ ления положения экстремумов на коррелограммах, которая может со­ ставлять несколько миллисекунд, что влечет за собой значительные ошибки в определении кажущихся скоростей. В силу вышеизложенного такая методика в чистом виде не может быть эффективно использова­ на.

Второй возможный путь - определение нормированного коэффи­ циента (функции) взаимной корреляции, понятие о котором достаточ­ но хорошо известно и вытекает из требования минимизации квадратич­ ного отклонения двух сравниваемых временных функций с различными дисперсиями. Нормированный коэффициент взаимной корреляции может быть записан в виде:

t+T

нормированного коэффициента корреляции для всех возможных соче­ таний из п трасс, взятых попарно. В частности, программа, соз­ данная во Франции, о которой речь пойдет несколько позже, позво­

- 2? -

симости от ширины временного окна L. на примере синтетической записи с одной целевой волной хорошо иллюстрируется на рис.6. Этот пример свидетельствует о важности учета ширины временного окна при корреляции.

L =W \

Рис.б. Графики изменения коэффициента корреляции в аависимости от ширины временного окна ( L ) и отно­ шения оигнала к помехе ( { ) , на примере синтетичес­

кой записи с одной преломленной водной

Применительно к данным МПВ еще раньше было показано [53],что подход с применением корреляционного анализа в принципе гораздо эффективнее в частотной области, поскольку позволяет привлекать к рассмотрению как фазовый, так и амплитудный спектр. Таким обра­ зом, надо иметь в виду, что относительно простая в исполнении

корреляционная методика во временной области не является наиболее эффективной. В работе [53J отмечается, что быстрая корреляция, основанная на спектральных представлениях, в частотной области может быть выполнена путем реализации алгоритма "Кули-Туки" [51] или использованием рекурсивных фильтров [7 5 ].

Принцип, лежвщий в основе третьего возможного пути осуществ­ ления автоматической корреляции,- суммирование - также достаточ­ но хорошо известен. Некоторые дополнительные аспекты его примене­ ния при обработке данных Ш1В рассматриваются в следующем разделе.

- 28 -