Тема 5.1 Преобразование эквидистантно-кодированных сейморазведочных данных МОГТ-2D в параметрическую форму.

Неэквидистантное кодирования имеет целью сокращение объёмов хранимой и обрабатываемой информации. Простейшей его формой является экстремальное кодирование, при котором знакопеременный сигнал оцифровывается только в точках экстремумов. Степень сокращения объёмов можно представить себе из нижеследующего примера.

Пусть кодируется квазисинусоидальный сигнал, длительностью
1 с., имеющий видимый период » 0.032 с. и максимальную частоту спектра » 125 Гц. В соответствии с расширенной теоремой Котельникова для его неискаженной передачи требуется использовать шаг дискретизации dt = 0.002 с. Таким образом, сигнал будет закодирован 500 отсчетами. При экстремальном кодировании период следования экстремумов составляет 0.016 с. и для кодирования рассматриваемого сигнала потребуется 1/0.016 = 62.5 » 63 отсчета, т.е. объём хранимой информации уменьшается в » 8 раз[1].

Объём хранимой информации может быть уменьшен ещё более, если кодировать только сигналы, создаваемые регулярными волнами. Для этого необходимо дать формальное описание сигнала регулярной волны и разработать на его основе алгоритм выделения таких волн.

Эта задача была успешно решена в 80-тые годы прошлого столетия коллективом авторов под руководством Ю.Н. Воскресенского, работавшим при кафедре полевой геофизики МИНХ и ГП ми. И.М. Губкина (г. Москва). Критерием регулярности волны является прослеживаемость сигналов волны на трассах встречных сейсмограмм, причём время её во взаимных точках на обеих сейсмограммах должно быть одинаковым, а наклон осей синфазности – противоположным. Проблема получения встречных сейсмограмм решается при использовании материалов методики многократных перекрытий, где компоновки сейсмотрасс по ОПВ и ОПП образуют встречные сейсмограммы. Для выделения и определения параметров отраженных волн используется суммирование по методу регулируемого направленного приёма (МРНП)[2].

В МРНП реализуется анализ сейсмического волнового поля на основе суммирования сейсмотрасс, распределённых на некоторой базе анализа, по вееру линейных направлений. Результатом суммирования по одному из направлений является суммотрасса, результатом суммирования по вееру направлений является комбинация суммотрасс (суммолента РНП), где каждой суммотрассе соответствует значение (параметр) направления суммирования. Если на исходных сейсмотрассах присутствуют сигналы регулярной волны, распределённые по линейному годографу с наклоном t_i, то при суммировании по соответствующему направлению эти сигналы, будут складываться синфазно и амплитуда суммарного сигнала будет максимальной. При суммировании по другим направлениям синфазного сложения не происходит, следовательно, амплитуда суммарного сигнала может служить, с одной стороны, – целевой функцией при определении наклона оси синфазности t_i (сдвига сигналов или V*), с другой стороны, она является одной из динамических характеристик волны (характеризует интенсивность сейсмических колебаний). Таким образом, анализ суммоленты РНП позволяет определить следующие параметры регулярных (на базе анализа) волн:

- наклон оси синфазности t_i (или кажущуюся скоростьV*);

- времена регистрации экстремальных фаз суммарных сигналов;

- фазовые амплитуды или энергии суммарных сигналов;

- видимые периоды колебаний.

Для выделения регулярных волн и исключения случайных помех обработке подвергаются две взаимные базы анализа, формируемые на базе встречных сейсмограмм ОПВ и ОПП. Принципы формирования взаимных баз анализа (Рис. 5.1.):

- используются базы с нечетным числом каналов;

- взаимная точка баз относится к центральной трассе (соответственно, все параметры волнового поля оказываются привязанными к координатам этой точки наблюдений).

Рис. 5.1. Фланговая 24-х канальная система наблюдения на
обобщённой плоскости. Формирование встречных баз анализа ОПВ, ОПП.

При отборе регулярных волн сопоставляются, определённые по взаимным суммолентам) параметры времени регистрации (времена во взаимных точках на встречных суммолентах должны быть одинаковыми) и кажущиеся скорости (при горизонтальном залегании отражающих границ V* должны быть равны по модулю и противоположны по знаку, при наклонном залегании величины V* находятся в более сложном соотношении, но противоположность знака сохраняется)[3].

Волны, параметры которых не соответствуют вышеуказанным критериям считаются случайными и исключаются из дальнейшего рассмотрения. Для повышения статистической устойчивости определяемых параметров для каждой точки наблюдений формируется и анализируется не одна, а несколько встречных сейсмограмм (для разных диапазонов удалений «источник-приёмник»), имеющих общую отражающую площадку (Рис. 5.2).

После селекции волн выполняется объединение параметров, определённых по всей совокупности встречных сейсмограммам для каждой точки наблюдения (каждой взаимной точки) исходя из следующего:

- времена регистрации приводятся ко времени t₀ во взаимных точках и осредняются по всей совокупности определений;

Рис. 5.2. Система встречных баз анализа, отнесённая к ПГН-14.

- параметры наклона оси синфазности(t_i) осредняются по всем сейсмограммам ОПВ и ОПП, осреднённые значения пересчитываются в V*_ОПВ и V*_ОПП;

- по найденным осреднённым значениям V*_ОПВ и V*_ОПП рассчитывается значение V_эф (используется способ взаимных точек, рассмотрен в курсе «Сейсморазведка»);

- по всей совокупности определений для каждой взаимной точки осредняются амплитуды в одноимённых экстремальных фазах (в дальнейшем сохраняются параметр амплитуды в положительном экстремуме и отношение амплитуды отрицательного экстремума к амплитуде предшествующего положительного);

- по всей совокупности определений для каждой взаимной точки для каждой положительной фазы сигнала осредняются значения видимой частоты.

В конечном итоге в каждой i-той точке наблюдения каждый j-тый сигнал регулярной волны в каждой k-той положительной фазе характеризуется некоторым набором 10-ти параметров (вектором параметров), главными из которых являются:

- t₀ (i,j,k),

- a₊ (i,j,k),

- a_- / a₊ (i,j,k),

- t_i (i,j,k)

- f* (i,j,k),

- V_эф (i,j,k)

Помимо этого вектор включает в себя ещё 4 параметра, которые являются служебными и характеризуют статистику определения основных.

Для каждой точки наблюдения формируется псевдотрасса, привязанная к координатам центра баз анализа и содержащая последовательность векторов параметров в порядке возрастания параметра t₀ . Оценить степень сжатия объёмов хранимой информации теоретически невозможно – всё зависит от конкретных сейсмогеологических условий. Практика работы свидетельствует, что объём хранимой информации сжимается » 8 ¸ 10 раз.

При обработке параметризованной таким способом информации легко осуществляется селекция волн по любому из основных параметров и их сочетанию – задаются границы изменения параметров пропускаемой (или удаляемой) информации. При этом подавляемые сигналы не ослабляются (как это происходит при применении любого вида фильтрации), а удаляются полностью.

На основе перечисленных выше параметров достаточно просто и с достаточной с практической точки зрения точностью восстанавливается эквидистантно кодированная запись. При этом фон случайных помех отсутствует полностью и могут быть полностью исключены волны, отождествляемые с помехами. Легко видеть, что рассматриваемые основные параметры несут геологически значимую информацию.

Рассмотренный выше алгоритм параметризации сейсморазведочной информации был реализован как подкомплекс комплекса СЦС-3 и носил не совсем точное название «Цифровая модификация РНП» (ЦМ РНП). Позже он был переработан для платформы РС под управлением ОС Windows и в автономном виде был известен под названием SWAP (аббревиатура от «Seismic Wave Parameters»).

В рамках обоих комплексов были реализованы следующие виды обработки параметрической информации:

- построение динамических глубинных и временных разрезов с учётом сейсмического сноса в раках среднескоростной модели среды;

- построение параметрических разрезов;

- построение двумерной скоростной модели на уровне интервальных скоростей (с учётом преломления лучей на промежуточных границах).