Ввод и предварительная обработка данных. Форматы сейсмических данных

Резкие изменения рельефа поверхности наблюдений, мощностей и скоростей распространения упругих волн в самой верхней части разреза (ВЧР) приводят к тому, что времена прихода отраженных волн на сейсмической записи резко изменяются. В этом случае оси синфазности отраженных волн на сейсмограммах ОТВ и ОТТ и, как следствие, на временных разрезах будут сильно искажены. В результате даже при сравнительно высоком соотношении сигнал-помеха прослеживание полезных отраженных волн на сейсмограммах или временных разрезах становится затруднительным. Повысить качество таких сейсмических записей возможно только путем поканального введения специально рассчитанных компенсирующих временных сдвигов - статических поправок. Влияние правильно введенных статических поправок на качество сейсмического материала хорошо видно из сравнительного анализа двух фрагментов временного разреза, показанных на рис.1.8.

Набор процедур в каждом этапе должен обеспечивать решение частной геофизической задачи, в процессе выполнения которой, как правило, не должно требоваться вмешательство геофизика. Многообразие имеющихся процедур позволяет геофизику во время обработки выбрать оптимальный граф обработки.

Тестирование и выбор параметров производится по участкам профилей, наиболее полно характеризующим сейсмогеологическую обстановку и качество первичного материала на площади исследования. Участки тестирования выбираются по результатам препроцессинга. Чаще всего для надежного определения параметров предварительной обработки тестирование достаточно выполнить на двух-трех участках профиля. Последовательность действий по выбору параметров предварительной обработки указана в блок - схеме, приводимой на рис.2.2.

Исходной информацией для этого этапа служат входные цифровые данные (Digital Data Input- DDI), полученные на этапе препроцессинга. На той и последующих блок-схемах массивы этих данные обозначены как "рабочие массивы ОГТ" - РОГТ.

Подбор параметров полосовой фильтрации можно выполнить по результатам анализа либо по амплитудно-частотным спектрам, рассчитанным для различных интервалов записи, либо по тестовым записям с различными характеристиками фильтров. Процедуры полосовой фильтрации являются обязательными и всегда включаются в граф обработки любого материала. Чаше всего они выполняются несколько раз, в том числе и после деконволюции, по сейсмограммам и по суммарному разрезу. При использовании процедур фильтрации важно выбирать такие значения ее параметров, чтобы в процессе обработки как можно дольше сохранялась максимально широкая полоса пропускания. Сузить полосу пропускания всегда можно на следующих этапах обработки.

Для выбора параметров обратной фильтрации (деконволюции) первичных записей, которая осуществляется после подбора полосовой фильтрации, всегда необходим перебор нескольких вариантов параметров фильтров. Процедура потрассной деконволюции по сейсмическим записям до суммирования является, как правило, обязательной процедурой в любом графе обработки. Исключением могут быть только материалы с чрезвычайно низким соотношением “сигнал - помеха”. В этом случае
деконволюцию необходимо использовать только после суммирования. Роль процедур деконволюции велика в платформенных условиях, где особенно важно повышение разрешённости записи. Процедуры деконволюции способствуют более надежному выделению и прослеживанию отражающих границ. Режекторную фильтрацию используют тогда, когда полевые материалы осложнены промышленными помехами.

Для подавления регулярных низкоскоростных и среднескоростных волн - помех практически во всех районах применяют многоканальную фильтрацию. Роль этих процедур важна при подавлении низкоскоростных волн - помех с прямолинейными осями и кратных волн. При наличии фона регулярных помех на временном разрезе применяют многоканальную фильтрацию по суммарному разрезу с целью их подавления. Это ведет к повышению соотношения “сигнал - помеха”, что весьма важно перед использованием процедур анализа динамических характеристик отражений.

На этом же этапе обработки получают предварительные сведения об особенностях скоростного строения среды. Для этого проводят скоростной анализ путем вычисления вертикальных спектров скоростей.

В результате выполнения всех процедур этого этапа могут быть выбраны не только параметры всех видов предварительной фильтрации, но и получены дополнительные косвенные данные о сейсмогеологической модели объекта исследования - частотные характеристики интервалов записи.

Предварительное накапливание на ОГТ

Входными данными этого этапа служат сейсмограммы ОГТ, записанные на РОГТ (в рабочие файлы) в процессе выполнения препроцессинга, а также дополнительная информация в виде таблиц редакции, априорных статических и кинематических поправок, параметры мьютинга, полосовой и обратной фильтрации, подобранные на предыдущем этапе, параметры регулировки и масштабирования амплитуд. Задачей этапа является оценка качества исходного материала, априорных данных, уточнение схемы последующей обработки и, как итог этапа, формирование “базовых файлов ОГТ" -- ВОГТ (массивов цифровых выходных данных - Digital Data Output -DDO), являющихся основой для всей последующей кинематической обработки. Основные процедуры, включаемые в состав предварительного накапливания по ОГТ, показаны на блок - схеме, приведенной на рис.2.3.

Этап предварительного накапливания по ОГТ имеет существенное значение для определения стратегии всей дальнейшей обработки. Полученные полнократные (ОГТ) и однократные (ОНП) временные разрезы уже дают непосредственное представление о сейсмогеологической модели среды во временном измерении. Это позволяет сделать первые оценки степени решения поставленных геологических задач, установить причины получения неудовлетворительных результатов и сформировать мнение о качестве первичных материалов с точки зрения возможности их использования для последующего решения стратегических задач проведенных работ.

Рис.2.3 Состав процедур предварительного накапливания по ОГТ

Суммирование по ОГТ (ОСТ) является обязательной процедурой. Обычно для этого используется процедура среднеарифметического суммирования. Однако в последнее время все большее применение на практике находит особая модификация суммирования - медианное суммирование. При этом в качестве итоговой амплитуды суммарной трассы ОГТ выбирается ее медианное значение в серии всех исходных суммируемых амплитуд. Как показывает практика, в этом случае на сейсмограммах ОГТ происходит дополнительное повышение соотношения “сигнал - помеха”, по сравнению с обычным (среднеарифметическим) суммированием. Главным итогом этого этапа обработки являются материалы, позволяющие обоснованно выбрать (уточнить) участки дальнейшего тестирования параметров обработки, установить оптимальную для конкретных условий стратегию всей дальнейшей обработки.

Анализ и коррекция статических поправок

Входными данными для этого этапа являются материалы предварительного накапливания по ОГТ (ВОГТ) и вспомогательная информация. Процедуры расчета, ввода и коррекции статических поправок занимают важное место в любом графе обработки материалов наземной сейсморазведки. Основные процедуры, реализуемые на этом этапе, показаны на блок-схеме, приводимой на рис.2.4.

Основной задачей данного этапа обработки является создание предпосылок для приведения сейсмограмм ОГТ к виду, обеспечивающему синфазное их суммирование с целью повышения отношения “сигнал - помеха”. Особо важное значение этот этап имеет для материалов, полученных в условиях значительной неоднородности строения ВЧР. В этом случае процедуры определения (расчета) и коррекция статических поправок являются важнейшими элементами обработки, обуславливающими возможность получения качественных, достоверных и точных сведений о строении геологического разреза.

Рис. 2.4 Блок-схема анализа и коррекции статистических поправок

Окончательное накапливание по ОГТ

Основная задача этого этапа обработки - получение окончательного временного разреза ОГТ с оптимизированными статическими и кинематическими поправками. Итоговый результат всей кинематической обработки - окончательные временные разрезы по профилям, на которых выполнены полевые сейсмические исследования. Весь этап окончательного накапливания по ОГТ включает в себя выполнение следующих процедур:

- ввод корректирующих статических поправок, полученных на IV этапе обработки;

- ввод оптимальных кинематических поправок, подобранных на V этапе;

- автоматическая коррекция статических поправок;

- ввод оптимальных статических поправок, полученных в результате выполнения процедуры коррекции;

- получение окончательного временного разреза ОГТ,

- итоговая полосовая фильтрация временного разреза ОГТ,

- масштабирование амплитуд;

- визуализация окончательного временного разреза ОГТ.

2.2 Детальная кинематическая обработка

Детальная кинематическая обработка проводится с целью улучшения прослеживания осей синфазности и определения кинематических параметров волн, используемых в дальнейшем при интерпретации. Выбор программ обработки на этом этапе обусловлен необходимостью тщательного учета остаточных сдвигов трасс. В большинстве случаев для оптимизации прослеживания осей синфазности используются процедуры адаптивного и фазо-оптимизированного суммирования совместно с программами вычитания различных волн - помех. Стратегическая задача данного этапа - определение глубинной скоростной модели среды. В силу этого в состав заключительных процедур обработки па этапе входят многочисленные процедуры определения скоростей суммирования и миграционного преобразования сейсмических данных. Общая блок-схема данного этапа представлена на рис.2.6.

Рис. 2.6 Обобщенная схема детальной кинематической обработки данных МОГТ

2.3 Интерпретационная обработка сейсмической информации

После завершения типовой, детальной или динамической обработки сейсмической информации по сети профилей появляется возможность иметь:

- оптимизированнные, с точки зрения качества накапливания по ОГТ, временные разрезы;

- варианты разрезов ОГТ с миграцией по средним или эффективным скоростям;

- разрезы с сохранением истинных соотношений амплитуд;

- вертикальные и погоризонтные спектры скоростей ОГТ.

Условно принято считать, что этап интерпретации начинается с активного и непосредственного обращения к сейсмогеологической корреляции временного или мигрированного разреза. Многоплановость этапа корреляции как процесса выделения волн, их прослеживания и идентификации, а также и формирования сейсмической модели среды требует предварительного разбиения временных разрезов на отдельные участки (блоки) по особенностям волновой картины еще до начала проведения фазовой корреляции. С учетом необходимости достижения максимального конечного эффекта от сейсморазведочных работ весь интерпретационный этап обработки целесообразно выполнять в следующей последовательности:

- общая кинематическая интерпретация;

- выделение целевых интервалов;

- структурная интерпретация целевых горизонтов;

- интервальный сейсмогеологический анализ;

- интерпретация сейсмогеологических комплексов в рамках тонкослоистой модели среды.

Общее представление о взаимодействии названных подэтапов при интерпретации данных сейсмической разведки по системе профилей можно получить из данных, приведенных на рис.2.7.

Рис. 2.7 Обобщенная блок-схема использования динамических характеристик волнового поля 

3. Сейсмические форматы и запись на магнитную ленту

В результате работы преобразователя “аналог-код” по измерению величины и знака амплитудной выборки определяется ее двоичный код. Запись «сейсмических слов» на магнитный носитель всегда осуществляется в том или ином формате - формате записи. Форматы записи всех станций являются мультиплексными. Первичная запись сейсмограмм в мультиплексной форме отсутствует либо в одноканальных станциях, либо в многоканальных телеметрических системах. По рекомендации SEG - Общества геофизиков-разведчиков, в сейсморазведочных станциях в качестве стандартных для 9-дорожечных магнитофонов при записи на ленту приняты следующие основные мультиплексные форматы:

1. SEG-B с длиной сейсмического слова 2,5 байта;

2. SEG-D с длиной сейсмического слова 4 байта.

Записи сейсмограмм в мультиплексной форме не могут быть использованы ни для их визуализации, ни для обработки. Это становится возможным только после демультиплексации - перевода их из повременного формата записи в потрассовый формат. Различие в организации повременного и потрассового форматов сейсмических записей можно понять по данным, приводимым на рис. 2.9.

Рис. 2.8 Структура потрасового (1) и повременного (2) форматов сейсмических записей.

В качестве демультиплексных форматов в сейсморазведке по рекомендации SEG в настоящее время наиболее широко используются следующие:

1) SEG-D-8015-20-6итный формат с длиной сейсмического слова в 2,5 байта;

2) SEG-D-8048-32-битный формат с длиной сейсмического слова в 4 байта;

3) SEG-D-8058-32-битный формат с длиной сейсмического слова в 4 байта.

Последние два формата различаются между собой способами представления чисел внутри записи.

В процессе обработки сейсмических записей на обрабатывающих центрах ранее широко использовался потрассовый (демультиплексный) формат SEG-Y. В настоящее время его использование существенно ограничено. Тем не менее отдельные типы выпускаемых сейсморазведочных станций и в настоящее время имеют этот формат в качестве выходного (например, сейсмостанция Прогресс-Л).

Представление об использовании всех вышеназванных форматов в современных сейсморазведочных станциях на разных этапах получения сейсмических записей можно получить из схемы, показанной на рис. 2.9.

Запись на ленте как в мультиплексном, так и в демультиплексном формате имеет одинаковую внешнюю структуру. Общее представление о ней можно получить из схемы, приводимой на рис. 2.10.

Заголовок-этикетка сейсмической записи записывается в начале каждой записи и содержит целый спектр различной сложенной информации: номер сейсмограммы, координаты пикетов взрыва и приема, дату и время записи и т.п. Заголовок- этикетку от блока данных отделяет межблочный промежуток (МБП). Блок сейсмических данных в мультиплексной форме формата SEG-B содержит множество сейсмических кадров, число которых определяется длительностью записи и шагом квантования.

Рис. 2.9. Схема взаимоотношений форматов сейсмических записей в современных сейсморазведочных станциях на разных этапах получения сейсмограмм