Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Адаптивные методы прослеживания сейсмических волн и оценки параметров среды

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Адаптивные методы прослеживания сейсмических волн и оценки параметров среды"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОФИЗИКИ

На правах рукописи УДК 550.834

КОЧНЕВ Владимир Алексеевич

АДАПТИВНЫЕ МЕТОДЫ ПРОСЛЕЖИВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН И ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ

(04.00.12—геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск 1989

Работа выполнена в Вычислительном центре (г. Красноярск) ордена Ленина Сибирского отделения АН СССР.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Ю. А. ВОРОНИН, доктор физико-математических наук Ф. М. ГОЛЬЦМАН, доктор технических наук М. Б. РАПОПОРТ.

Оппонирующая организация: ВНИИГеофизика (г. Москва).

Защита состоится 17 октября 1989 г. в 10 час. на заседании специализированного совета Д 002.50.06 при Институте геологии и геофизики СО АН СССР в конференц-зале.

■ Адрес: 630090, Новосибирск-90, Университетский пр., 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии и геофизики СО АН СССР.

Автореферат разослан 7 сентября 1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета к. т. н.

Ю. А. ДАШЕВСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

- »

„'"Актуальность п о о б л е м ы. Но мере развития :С{#рмичеоких методов перед ними ставятся все более сложные задачи!"* увеличение глубинности исследований и повышение их разрешающей способности.

С этой целью создается многоволновая сейсмика, совершенствуются системы наблюдений и разрабатываются методы интерпретации кинематических и динамических особенностей волновых пох й. Из-за сложности решения обратных задач сейсморазведки существующие технологии обработки данных являются многоэтапные. В некоторых из ниг насчитывается до десятка этапов. На каждом из них решается (не всегда оптимально) какая-то определенная задача в режиме человек-машина. Многоэтапнссть и_ неоптимальность (особенно при выявлении и учете длиннопериодной статики) являются главными недостатками существующих систем обработки сейсмических денных. Увеличивающиеся объемы геоф!Зических работ и необходимость решать более сложные задачи требует поиска принципиально новых подходов к процессу обработки и интерпретации сейсмических данных, которые позволили бы максимально автоматизировать его, увеличить оперативность и точность обработки. Опыт показал, что повышение уровня автоматизации возможно на основе создания алгоритмов с элементами адаптации. В результате разработки и исследования этого направления автором в начале 70-х годов получены первые работающие в производственном 'режиме методы автоматического дрослегкивания волн и коррекция ста- ' тики. В дальнейшем это направление было поддержано другими лссле-дооателями, и в настоящее врс -л актуальность и перспективность адаптивного направления практически ни у кого не вызывает сомнения.

Цель и задачи работы. Целью работы было развитие адаптивного направления для обработки и интерпретации сейсмических данных. Для этого предстояло решит, следующие задачи:

- выбрать математические модели сред и разработать математический аппарат, позволяющий последовательно (адаптивно) уточнять параметры среды по данным сейсмических методов;

- создать новые методы адаптивного прослеживания волн;

- на этой основе создать пакеты лрограш адаптивного прослеживания волн и уточнения параметров среды;

- исследовать ьффективность методов оценки параметров среды на реальных данных.

О с н о ; н н е защищаемые положен и я.

1. На основании проведенного анаиизг. большого числа обратных задач сейсморазведки дют повышения достоверности результатов разработан и исследован игерационно-статис шеский (адаптивный) метод решения обратных задач, который сводится к прогнозу и уточнении п раметров по невязке (разности между фактическими и прогнозными значениями данных, по которым решается обратная задача), в соответствии с локальным критерием максимума правдоподобия и к повторению (итерированию) уточнения по в^й сист.де уравнений до тех пор, пока средняя квадрагическая невязка на «редцауи^ей и последующей итерациях на будет отличаться на малую величину. Исследования показали, что кетод не накапливает ошибок округления и позволяет решать системы с большим числом нака-ьестншс (10^-10^) и уравнений (Ю^-Ю^). Метод послуиш основой -для решения конкретных задач прослеживания волн и уточнения па<-ршлетров модели средн.

2. Для формирования зтадона сигнала отраженной волны, необходимого для оптимального его выделения и прослеживания на последующих трассах, предлагается последовательное4 адаптивное его уточ-i ние, по lape выделения реализаций волны на очередных тгассах, с учетом соотношения сигнал-помеха, оцзниэаемого по коэффициенту коррелятов реализации.волны с эталоном ее, сформировавшимся в данному моменту. Д?ч повышена" помехоустойчивости формирования общего эталона вводится совокупность эталонов, каздый из которых соответствует одной сейсмограмме ОТВ или СГТ, и направ-

отбор их (^лекция) по мере перехода от сейсшграшз к сейсмограмме.

3. Разработан и исследован адаптивный метод уточнения кинематических параметров модели среды по годографам многократных наблюдений MOB, В основе его лежит прогноз значений параметров на дискретна-статистической мсдели и их уточнение о критерию максимума правдоподобия с учетом оцекок точности времен прихода волны и оценок погрешностей уточняемы« параметров. Для адекват-

. ного учета задержки луча в больших неоднородностях ВЧР, появилась необходимость уточнения модели годографа СП', путем ввода в него кинематической составляющей статических поправок, которая а реальных условиях может достигать 20 % от основной поправки. Статистическая постановка задачи, адаптивный метод ее решения и адекватная модель годографа создан? предпосылки для решения проблемы длинноперяодной статики.

4. Конструктивные особенности разработанных адаптивных методов позволяют объединить прослажив*ние отраженных волн, определение времен их прихода и уточнение по ии кинематических параметров модели среды в едином процессе. Последовательное уточнение па-реггетров модели отраженной волны и модели среды способствуют правильному прослеживанию золн, что,в свою очередь,предопределяет повышение достоверности уточнения моделей. Использование совместного прослеживания нескольких волн позволяет построить процесс таким образом, чтобы первоначально прослеживались доминирующа волны,а затем, после уточнения параметров ВЧР, более слабые,-имекцие малоэ отношение сигнал-помеха.

5. Симулировала общая схема (методика) создгчня и исслед.с_а~ ния адаптивных методов решения обратных задач сейсмор&зведк. . Она требует от разработчика ответов на вопросы, которых при обычных подходах он ¡шкогда бы себе не поставил. К ним относятся поиск путей оценки погрешностей данных и начальных приближений параметре? Методика проиллюстрирована на задаче уточнения

' параметра модели ВЧР по прямым и головным волкам, регистрируемым в перв'-с вступлениях и на обратной одномерной кинематической задаче сейсмологии.

Научная новизна. В диссертационно;! работе получены следущяе новые результаты.

- Впервые разработан и исследован итерационно-статистический (адаптивный) метод уточнения параметров модели, в основе которого положен прогноз параметров и их коррекция по невязке с использованием критерия максимума правдоподобия. Метод может применяться для решения систем алгебраических уравнений, возни-какцих в обратных задачах геофизики. Он не накапливает ошибок округления и позволяет решать системы с большим числом неизвестных и уравнений.

- Впервые разработан метод адаптивного прослеживания отра*-жанных волн, включающий в себя субоптимальные процедуры выдоле-ниг волн, оценки их параметров и формирование плавноменяющейся модели волны с застой ее от искажений со стороны сильных помех.

- шервые создан итерационно-статистический (адаптивный) метод решения обратной кинематической задачи по уточненной математической модерн годографа ОГЕ,

- На основе совместного использования методов адаптивного прослеживания волн и адаптивного уточнения параметров модели срзды созданы качественно новые алгоритмы уточнения параметров модели среда способствует более правильному прослеживанию, что, в свою очередь, предопределяет правильное уточнение модели.

- Сформулирована общая методика создания и исследования адат"явных способов решения обратных задач сейсморазведки.

Разработанный метод и ыетодака его реализации могут бьггь рекомендованы для решения большого числа обратных задач сейсморазведки и других геофизических методов, в том числе для комплексной интерпретации.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследован и й.

- На основании адаптивных методов прослеживания волн были построены алгоритмы автоматической коррекции статики. Эти разработки вошли в первые комплексы цифровой обработки (начало 70-х годов) и широко использовались при обработке сейсмических данных на ВЦ Главтюменьгеологии, Сахалина. В Красноярском крае (Енисейгеофиэика) использовались алгоритмы прослеживания волн по дискретным сейсмическим наблюдениям (сейсмическим зондированиям MOB).

- На основе использования методики адаптивного уточнения параметров и адаптивного прослеживания волн создан пакет программ адаптивного уточнения параметров среды (Ддапта). Пакет (вариант ¿¿ХМ-б) в течение двух пет использовался на ВЦ Главтюменьгеологии. С его применением обработано более 60 ti яч сейсмограмм. За счет уменьшения затрат машинного времен., подцгчен фактический экономический эффект в сумме 231 'ыс.руб. Разработка отменена медалью ВДНХ.

•• IIa этой же основе создан пакет программ адаптивного прослеживания прямых и головных волн (А.В.Лнтоненко, В.Л.Кочнев) для оценки статических поправок, который используется в настоящее время в экспедициях Красноярского края. Экономический эффект от внедрения разработки по предварительным расчетам составляет 70 тыс.руб.

Апробация, работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзных село ЦИ'Рро&оН Ofi.W.uTKfc lt _ .

минерах и школшгукоторые проходили в Москве, Баку, Коканде, Тюмени, Ханты-Мансийске, Красноярске, а также на чколах по математическому моделировании в геофизике и по методам решения некорректных задач, проводившихся в Новосибирске, Красноярске, Самарканде. Всего за период с IÖ7I г. таких выступлении было 17. Кроме этого автор выступал в Институте геологии и геофизики СО АН СССР, ВЦ СО АН СССР, МИИГеофизике, МИНХиГП, ЦГЭ №Ш, ЛГУ, Институте геофизики АН УССР, Главтюмекьгеояогии, ОГО Ямал-геофизика, 11Г0 Енисейгеофиэика и во тогих других научных и производственных организациях, где занимаются разработкой и применением современных методов интерпретации -ейсмических данных.

Л и ч • ы й зклад авт о р а в решение проблемы. Диссертация отражает результаты исследований, начатых автором в ЗапСибНШШ е' 1970 г. и з ¿«зерненных на ВЦ СО АН СССР (г.Крэ-чоярск) в период! с IS82 по 1968 г.г. Личный вклад автора заключается в разработке и исследованы адаптивных методов интерпретации сейсмических данных. Автор руководил и принимал непосредственное участия в создания комплексов, пакетов прикладных программ обработки и интерпретации сейсмических данных. На различных стадиях в работе принимали участие: Г.А. Устюжанин, A.B.Антоненко, М.Г.Л' тфуллик, Н.Б.Пиьоварова, Т.А. 1Ушко. В исследовании и внедрении разработанных нами адаптивных пакетов и программ были заняты Г.М.Чемшшна, В.Г.Виткиоэский, Р.С.Скагина, В.Н.Драцкий, К.А.Озноо'ихина, В„П.Сметанин, A.A.Го-релин, В.П.Епов и др. Постояннуо поддерлку и помощь в данной работе автор получал со стороны С.В.Гольдина, Л.Г.Цибу-ина, И.И. Нестерова, А.К.Урупова, В.Н.Исакова, Л.М.Волкова, В.М.Шурыгина, A.C.AjieKceeBa, В.Г.Дулова, Ю.И.Шокина, А.¡.(.Федотова, В.Г.Оибга-

туллинаи многих других.

Автор выражает искреннюю благодарность веем, кто прямо или косвенно помог ему в продвижении работы по адаптивному направлению.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 40 печатных работ, в том числе одна монография. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве .ения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы -506 страниц, в;,отчая 65 рисунков и 33 таблицы. Список литературы включает 219 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. Обзор литературы

В связи с тем, что данная работа, направленная на решение обратных задач сейсморазведки, опирается на идеи, которые изучался в теории управления, в первой главе дан краткий обзор основных литературных источников, использованных автором по следующим разделам науки:

- адаптивные методы в теории управления» -'методы решения обратных сейсмических задач;

- адаптивные метода при решении обратных задач в сейсморазведке.

Го аервоыу направления основополагающими являются работы Я.З. Цшкина, который подчеркивает, что наиболее характерной чертой адаптации является накопление и немедленное использование текущей информации для устранения неопределенности из-за недостаточной априорной информации с целью оптимизации избранного. показателя качества. Основой адаптивного подхода являются алгоритмические мптоды решения поставленных задач; математического программирования и стохастической аппроксимации. Использование адаптивных методов позволяет о единым методологическим подходом решать различные, казалось бы, далеко не близкие задачи, такие как:

- обуче*~.е и последующее самообучение распозиа. гт'ю образов, включающее в себя задачи классифи: щи и и диагностики; Ч'

- нахокдеше уарактеристик управляемж объектов (идентификация),

, куда входят определение структуры параметров объекта и оценка параметров объекта;

- отделение полезного сигнала от помех (фильтрация), вклэчяхяцее в себя обнаружение, выделение, восстановление и преобразование сигналов;

- экстремальное, (оптимальное) управление объекта с целью перевода его в желаемое состояние или поддержание его в этом состояний. Объектом управления могут быть процессы, связанные с материальными объектами, так и процессы алгоритмического решения задач.

В адаптивной постановке удается успешно преодолеть противоречия меяду исследовательской и направляющей сторонами воздействия на объект, т.к. параметры объекта удается уточнять в процессе основного управления.

В главе рассмотрены некоторые идеи из работ Л.А.Растригина, Д.Дк.Уайлда, К.Фу, А.Г.Ивахненко, В.Я.Каткоьника, М.М.Ботвинника. В частности, в работе М. ¡¿.Ботвинника убедительно показано, что в сложных, больших задачах глобальная целевая функция может оказаться дезорганизующей» а локальная может оперативно на каждом i.jre приблияать объект к цели,

В разделе "Методы решения сейсмических задач" отдельно рассматривайте 1 прямые и обратные задачи. При решении одномерной, задачи упомянуты работы В.Баранова, Г.Кюнеца, i.Н.Гогоненкева. Решением прямых кинематических задач сенсмики занимались практически все крестные геофизики: Г.А.Гамбурцез, К.В.Ризниченко, И.С.Берзон, Е.М.Епияатьева, И.И.ГУрвич, Н.Н.Пузыре:., Л.И.Богданов, A.K.yWnos и др. Численные методы решения прямых кинематических задач появл.штся в последние два десятилетия. В этом направлении хорошо известны работы С.В.Гольдина, Р.М.Бембеля, B.C. Черняка, В,'-(.Гурьянова, К.Е.Гриня, В.Н.Пилипенко и др. Наибольшие успехи при решении прямых / 'нашчэских задач получены Г.И. Петраиенем, А.С.Алексеевым, Б.Г.МлхаЯлснко и др.

При анализе обратных задач реферируются работы Ю.В.Ризки-ченко, Н.Н.Дузырева, А.К.Урупова и др. Для решения плохо обусловленных (некорректных) обратных задач геофизики А.Н.Тихоновым были предложены методы регуляризации, основанные на минимизации квадратичного функционала, зклнчакдего в себя, кроме обычного функционала метода наименьших, квадратов, так же добавку к функ-

ционалу, требующую близости результата к начальному (априорно заданному) приближению. L дальнейшем это направление•для задач геофизики развивается М.М.Лаврентьевым, В.К.Ивановым, В.Н. Страховым, В.И.Старостенко, В.Г.Романовым, A.M.Федотовым и многими други; л математиками и геофизиками.

Методам оптимизации рейения обратных задач сейсморазведки посвящено большое количество работ С.В.Гольдина, Р.М.Бембеля, В.С.Черняка и др. В результате анализа обратных кинематических задал С.З.Гольдиным сделан вывод о большой вычислительной сложности расширенной кинематической интерпретации. С учетом этого развита концепция оптимизации в классе расчлененных алгоритмов.

Информационная теория интерпретацийугео|-;1дице^ких исследований предложена Л.А»Хадфиным (1958 г.). 3 дальнейшей информационно-статическое направление получило широкое развитие в работах Ф.М.Гольцмана и его учеников Т.Б.Калининой,.В.С.Киселева, О.Г.Кутьиной, В.Н.Трояна и др. Ими созданы теория и методы построения оптимальных и субоптимальных алгоритмов рейения обратных задач, a t&kzq методологи?, анализа эффективности решений и их разрешающей способности для различных систем наблюдений. Кроме метода Байеса, широкое использование в их работах получил метод максимума правдоподобия. Причем для решения конкретной задачи формулируется единая (глобальная) целевая функция Д7Я совместной оценки всех параметров. Этот момент ¡wme.cs сильным при оценке небольшого количества параметров и превращается в его "лосоа место, когда количество параметров растет, В главе отмечены методы последовать тыюго вычитания воли с итерационным уточнением, развитые С.А.Нахячкиныа и В.Н.Трояном. Их методы, с полный основанием следует отнести к адаптивным, т.к. при разделении волн они опираются не на глобальную целевую функцию, а на локальную, оптимизируя процесс решения на кездсм шаге.

Из зарубежных отмечены работы К.Аки й Н.Ричардса (1983), А.Тарантолк и Б.Балетте (1Ш2), в которых проведен анализ обратных задач в стохастическом и дот-зрмишрованшой постановках, В них показано, что детерминированные методы, п заложенные Т.Бэ-кусом и (5.Гильбертом (196?) при ре эпик обратных задач сейсмологии являются частными по отношению обобщенным стохастиче-

ским (статистическим) методам, развития в работах Д.Франклина, Д.Джонсона (1979 г.), а таккэ в работах наших ученых С.В.Г'оль-дина (1970), Ф.Н.Гольцмаиа (1971) и др.

В р.-зделе "Адаптивные методы в сейсморазведке" обращается . внимание на то, что при прослеживания волн на сейсмограммах геофизик, не всегда осознавая это, использовал адаптивные процедуры. Так при корреляции дискретных наблюдений, рассмотренных в работах Н.Н Пузырева, С.В.Крылова, C.B.Потальепа,указывается на то, что процесс корреляции (при дискретных наблюдениях) следует рассматривать "не irait изолированный начальный этап интерпретации, а как"непрерывный процесс: от выделения волн на сейсмограммах до ;.ыдачи окончательных сейсмических, разрезов и карт? В этом тезисе отчетливо видна взаимная связь корреляции и оценки параметров среды.

Первыми работами по" автоматизированной дискретной корреляции были работы С.В.Гольдина, Н.Н.Поплавского я др. Они ставили ее как задачу классификации (распознавания) волн с полной априорной информацией»

Адаптивному прослеживанию волн посвящены гаюгие работ ~автора. Так, в 1970 г. был создан и опробован метод прослеживания отраженных волн на оцифрованных сейсмограммах, получивший назвали- метода плавно меняющихся эталонов. По своей сути он базируется на двух су б оп т: шаль ? гых процедурах: ввдеяении неизЕестно-го сигнала на фоне помел и создании модели сигнала с высоким отнопением сигнал-помеха, путем подсуммирования выделенных сиг-надоа. фактически было реализовано несколько разновидности алгоритмов. Используя их, удрпось разработать комплекс программ и методам прослеживания волн на дискретных сейсмических зондированиях МОВ, а также создать одну из первых в Союзе программ автоматической коррекции статики.

Дальнейшее усовершенствование, методов адаптивного подхода было продолжено Л.Л.Трусовым и B.h.Куликовым, которые создали алгоритм автоматической коррекции не только статики, но и кинематики (Автокор). Основным недсстаг ом указанного алгоритма является то, что оценки скоростей оказываются смещенными длинно-периодной статикой. Более поздние модификации алгоритма (ПАКС), созданные В.Н.Куликовым» обладают большими технологическими

возможностями. Эта разработка - одна из основ®"', используемых в настоящее время для коррекции статики и кинематики при обработка многократных систем наблюдения. Имеется насколько разработок токого же плана, созданных А.Я.Абубакировым. Метод плавно меняющихся эталонов бил применен В.А.Белкиной для прослеживания волн на сейсмограммах метода преломленных аолн. Известны такке адаптивные е-горитмы для прослеживания волн на временно разрезах (Е.С.Синицын, В.В.Усгюжашш).

В 1976 г. была опубликована работа Виггинса, Дарнера и Вай-зенкапа, в которой задача коррекции статических поправок рассматривалась как общая обратная задьча"'нулевые времен, скоростей ОГГ и статических поправок. Задача решается итерационным алгоритмом. Процесс прослеживания и уточнения параметров разделе! 1.

Судя по известной автору литература, среди геофизиков, ре-дшцих ьодачи с использованием идей адаптации, мс&ло назвать В.А.Дядюру, Г,Н,Гогоненкова, И.Ф.Борейко, С.А.Каца, Е.А.Козлова, И,А.%шина, Ю.Й.Тго/ошна, В.Н.Страхова, Ю. А.Воронина, Н.И.Онтораша, Н.В.Умперовьча и др.

Из анализа литературы видно, что при решении обратных задач используются различные подхода - детерминированный, стохастический, а в последнее время л адаптивный. Однако, судя по литературе , исследования по 'адаптивный методам рЬшешш обратных задач сейсмякив как у нас в стране, так и за рубежом, носят спорадический характер. Создания новых адаптивных методов и исследованию их возможностей для прослеживания сейсмических волн и уточнения параметров модели среды полностью плсвяцена данная работа.

2. Адаптивное прослеживание волн и оценка их параметров

В работе под корреляцией волн понимается их классификация, а под прослеживанием - последовательная классификация. Такой процедурой прослеживания является метод плавно меняющихся эталонов, предложенный автором» В на« используется взаимная корреляция эталона щ слаживаемой волны §¿(0- 1, <0 с уч^тком трассы X ,'на котором вцделяется прослеживаемая еол^а. В дискретном виде процедура имеет вид

я- = f • 'V ; m - tí y ^ , ti)

где £ • - функция взаимной корреляции (<£BK); ¿ - количество отсчетов в эталоне (длина эталона); m - дискрет трассы, соответствующий прогнозному времени волны; d - диапазон поиска волны в дискретах.

Вместо взаимной корреляции в нашей задаче чаще вычисляется нормированная ФВК 'НФВЮ, которая будет иметь вид:

У^ //^дГ, (2)

■f 1 ¿ f L 2 ГДР Ъх = - £ , Ds = r fS¿ .

В том случае, когда форма прослезл^емой волны (си.нала) известна точно и на выделяемой трассе помехи на глех частотах имепт одинаковый амплитудный спектр (помехи типа белого шума), то приведенная выше процедура выделения сигнала (ФВК) является оптимальной (согласованная фильтрация Колмогорова-Винера). Предположение о помехах в первом приближении может удовлетворяться, если нет регулярных сильных помех. Что касается сигнала, то форма его неизвестна, т.к. она непостоянна и зависит от координат наблюдения по профилю,« извлечь ее непосредственно из сейсмограмм нельзя, т.к. волна осложнена помехами. Поэтому в качестве нулевого приближения используем сигнал, уже сформированный в соседней совокупности (например, на сейсмограмме ОГГ), или участок первой трасск, на которой предполагается наличие сигнала, который назовем эталоном ляя моделью сиглала. Учитывая априорные сведения о возможном времени прихода волны t и об ошибках С , ограничим длину вычисляемой Ш{ эталона и участка трассы, взятого в окрестности прогнозного времени. Обозначив Qi- так (О- ) , определим t - время прихода

rft

волны.

+ (3)

где С - шаг квантования.

Зная оценку времени прихода волны на очередной трассе, можно

уточнить модель сигнала, найдя для всех ¿' от I до L

О-о а) , m

"ÏÀHi^y^ ), С4)

где к ~ номер уточнения эталона; fk - некоторый коэффициент, зависящий от к , например ¿/(к-н) -Для повышения помехоустойчивости алгоритма в работе предлагается f^.. выбирать ь зависимости от оценок соотношения сигнал-помеха на эталоне JU5 и на трассе flix . Для этого в работе решается задача не оптимизацию выбора ^ и оценки JU& и JUX • В результате получается

Ск-и)/к*-< (ni) fa.*** (5)

(m) (mV (m) (m) (m)

где Jî> -J^x /(fis '.%*)* 4-х - оценка амплитуды сигнала на трассе m ,

Для повышения помехоустойчивости предлагается использовать не один эталон, а несколько (в конкретных реализациях N =3 +10). Каждый из них формируется из трасс одной сейсмограммы OIT или ОТЗ, Из Ьх'юс эталонов формируется суммарный. По мере прослеживания водны на очередной сейсмограмме уточняется суммарный эталон и формируется текущий» который после завершения прослеживания ставится на место эталона, имеющего с Ним наименьший коэффициент корреляции. Кооффяциенты корреляции текущего с остальными эталонами служат для оценки весов, с когорьаш они войдут в сушарный. Tl ;ая процедура обеспечивает замену эталонов по маре изменения формы сигнала и создает помехоустойчивость алгоритма тогда, ког^а эталон на С -ой сейсмограмме оказывается нетипичным, В этом случае он будет исключен на ¿* i шаге. Такая селективная процедура значительно уменьшает вероятность перерождения эталона из-за случайных отклонений эталонов на отдельных сейсмограммах.

В заключительном разделе гл» ш приведены примеры, иллюстри-рующиь возможно«! алгоритмов прослеживания для получе: .ш годографов и для оценки соотношения сигнал-домеха.

3. Лдаптнзкоо уточнение эффект и вних кинематических параметров срзды В связи с тем, что здесь ставится задача одновременного последовательного прослеживания волн и уточнения модели, известные метода решения обратной задачи использовать невозможно, В первом приближении моето представить, что предлагаемый алгоритм будет работать тале, как показано на блок-схеме (рис.1).

2 3

♦

-е- - передача управления

I—- передача информации

Рис. I. Схема адаптивного прослеживания

В блоке I производится считывание очередной трассы. По координатам, соответствующим пункту взрыва и пунтту приема, и по данным, хранящимся з кинематической модели, в 2 вычисляется прогнозное время прихода волны. В окрестности прогнозного времени с помощью эталона волны в блоке 3 осуществляется выделение - оценка параметров волны на трассе, а в 4 уточняется форма эталона волны. 3 блоке 5 находится разность медду фактическим и прогнозным

Л

Бременем прихода водны, а в б по этой разности уточняются значения всех параметров, ь.шявидос на время пробега данной волны. Блок ? переключает процесс на очередную волну или трассу.

Учитывая адаптивный характер процедуры прослеживания боли и уточнения параметров, к двухмерной модели были предъявлены следующие требования: простота и удобство пользования ею и возможность изменения (коррекции) любых значений ее параметров в определенных пределах. По мере уточнения параметров возможные пределы должны уменьшаться.

Исход" из этих требований была выбрана модель, названная дискретно-статистической моделью кинематических параметров. Предполагается, что на обрабатывавши профиль имеется следующая информация. I. На каидый пункт взргяза (IIS) и лункт п.иема (ПП) - начальные (априорные) статические поправки и соответствует^ loi априорные средние квадратичеекио ошибки, характеризуйте достоверность задаваемых или сформированных в процессе прослеживания поправок. 2. На кандую OIT, для каадого горизонта шеются начальные! приближения нудевих времен и эффективных скоростей, а такие соответствуйте им априорные сроднее квод-ратические ошибки. Задача в зтой ситуации будет заключаться в том, чтобы уточнить априорные значения параметров модели по наблюденным годографам волн, отраженных от исследуемых горпзси-

стематическая модель годографа, являющаяся функций фективных параметров среды, мекает быть записана в следующем

гдй с , - координата (номера) ПВ и ЛИ в некоторой единой системе координат; ¿оке - нулевое время на ^ ~ом ОГГ от С -го горизонта; Ху- - расстояние ПВ-ГШ; - вели-

чина, обратная квадрату эффективной скорости на £ -ом ОП" для I -го горизонта; £д - задержка, обусловленная вертикальным зременем и смешением (ошибкой) момента* '¿V , задержка под пунктами, имеющими координаты I и ^ ■ Для прогноза параметров и для регулирования гладкости получав-

тов.

виде,

(6)

, мых оценок статических поправок, нулевых времен и эффективных скоростей введены параметры, которые названы средни»®? квздратк-ческиш градиентами С ^ ) и предложена локальная аппроксимация нулевого порядка со следующей весовой функцией

Ук - l/C^k* Cä ^si) w

где - все значения параметра к -ой точки, удаленной

от точки прогноза на а х t г* имеющего дисперсию <5"^ В работе на примерах иллюстрируются особенности локальной аппроксимации, позволяющей учитывать при прогнозе неравиоточность наблюдений и априорную степень гладкости, задава5и;,"о гоадиен-том. Имел на каждый из параметров вез необходимую априорную информация, можно с использованязм аппарата локальной аппроксимации определить прогнозннз значения оцениваемых параметров г по формула (6) определить прогнозное значение вршенз прихода волны t'i- . ¿с/

После нахождения фактического времени прихода волны"вычислим разность (невязку)

Невязка обусловлена следующими причинами.

1. Неточностью прогнозных параметров.

2. Ошибкой в оценке временя прихода волны.

3. Her -.екватностью математической и физической моделей. Неадекватность модели обычно обнаруживается и устраняется на начальном этапе исследований.

Что касается ошибок в определении {¿j , то используя формулы, выведенные А.К.Яновски,, в работе была получена оценка возможной ошибки. Она имеет вид;

SSl v е, ?

/тУУ-е') О)

V е.^

где £ - коэффициент корреляции эталона и реализации волны на трассе; т - видимый период сигнала (в мс); £ - длина эталона в мс.

При малой ошибке в оценке времени прихода волны и пра правильной иатематической модели основная доля невязки обусловлена неточностью прогнозных параметров. Учитывая, что невязка мала, ее можно разложить на следующие компоненты, используя формулу полного дифференциала. Для простоты утекая индексы, запишем

. эр. д ^

М <*=1 4 ■ Ар

где - производные по параметру у ; й у' - неизвестныэ

добавками значениям параметров модели, которые нужно определить;

л - количество слагаемых, содержащих уточняемые добавки к параметрам.

Обозначим каждое из слагаемых через 2 • , подучим

*

^=¿2- где ^ , (Ц)

Из предположена, что все слагеллые являются независимыми случайными величинами, распределенными по нормальному закону, находим совместную плотность вероятности в п.+ у -шрном пространство

»

А..- р екр (-

¡--а т ех \ ) (ш

с!

п

где

- априорна или скорректированная в процесса решения

оценка ошибок неизвестного параметра.

Значение выбирается таким образом, чтобы плотность вероятности была максимальной (мег'сд максимума правдоподобия).

тах ■ (13)

Откуда, поменяв знаки, получим целевую функцию в следующем виде

^ ф....в.)- ¿ £ ■ ««

%

Продифференцировав по неизвестным, получим систе'гу из п уравнений с а неизвестными. Система имеет следующее аналитическое

решение

° Г* %

отсюда находим

д Р. -- 3. / > t 4 1 3 Р- '

(16)

ú

Это позволяя? на кавдом fc + шаге уточнить значения параметра, язвестныэ после к -го шага

L+i к k*i Р; =Р;+йРг . (17)

<1 d О

В адаптивных методах, после очер^цгэго уточнения пар-мэтров увеличивается пас уточненного значения параметра. Во мноптх стохастических алгоритмах s роли веса выступает номер итерации уточнения значения параметра. В работа, следуя нетоду наименьших квадратов, в качестве песа предлагается использовать вета-1пну, обратную дисперсии - и в процесса уточнения

параметра уменьшить еэ следующим образам

. U8)

где JJ.

-Л

и ' ( Т^г '

У - коэффициент, изменяющейся'от С до I. При Ч' = I — большая величина невязки ус тичивает знаменатель, на позволяя сильно уменьшать и оставляя возмоляостъ яосле-

дуощего уточнения параметра. При малой невязке Ь• - может

»

приближаться к I и - иоает значительно уменьшаться. При

ц/ «= 0 - буддт изменяться независимо от величины невязки. В конкретных раализац ях ч монет быть постоянной или принимать значение У - ^/п , где п. - число смен знака невязок при уточнении конкретного параметра или номер очередной итерации. При таком подхода с увеличением числа итераций роль невязки будет уменьшаться.

В работе исследована сходимость метода в одномерном с у-чае.Условия сходимости в этом случав следуют из теоремы Дворецкого. В приложении анализируются условия сходимости метода в двум рном и многомерном случае на одном шаге. Здесь показано, что метод является обобщением метода проекций (Качмажа). На простых примерах иллюстрируются свойства преложенного метода в сравнении с другими методами: проекций, Гаусса-Зейделя, Ньютона и стохастической аппроксимации. Делаются следующие чьшоды:

- метод позволяет ускорять сходимость решения задачи как за счет задания достоверности начальных приближений, так и за счет свойств метода, направленно преобразующего диагональные элементы ковариационной матрицы неизвестных,

- метсд позволяет решать несовместные к неравноточнда системы уравнений,

- решать нелинейные системы.

В заключительном разделе главы приводится весь алгоритм уточнения параметров модели среда и его работа иллюстрируется на примере уточнения и V , а также А и 1Г по двум

течкам годографа. Делается вывод о том, что параметры первой модели (-¿с, V) уточняются значительно бысарее и точнее, чем второй. Этот факт подтверждает правильность выбора модели эффективных кинематических параметров.

4» Модельное исследование алгоритме адаптивного уточн енн и я к и н ы а т и ч ее ких параметров

Для изучения свойств алгоритма была создана специальная исследовательская ирограша, которая осуществляет ввод необходимых денных, адаптивный методом решает обратную задачу, а полученные результаты сравнивает с исходным« (ответными) параметрами модели и оценивает средние я средние квадратические отклонения

зультативных значений от ответных (модельных). Первоначально'ал-гор*тм исследовался на проста моделях, а затем ка более сложных.

3 работе приведены результаты исследования алгоритма на сложной модели, характерной для площадой севера ТюмсискоЯ области, включающей в себя верхний слой с переменной ыовдссть» от О до 300 м и промежуточные с" тд со сдсоросэк.гл, иэценяащклея по профилю. Аномалии нулевых времен, обусловленша нзодиородностя-ми ВЧР, достигают 160 мс. Для решения обратной задала использовались годографы 12-краа'нбсо перекрытия, рассчликшыэ дучезым методом от 4-х отр&тсаацих границ (Б.В.!аОнастиревьм). В рззудьта-то била получена система из 15000 нелянайнкх уравнений с 1250 ноля вескими.

Эксперименты первого этапа исследований .»о реазшеэ обрг-ноП задали показали, что алгоритм позволяет хорошо уточнять статочз-ские поправки, нулевые времена, скорости до верхних отр&чаащял горизонтов. Однако скорости до глубоких отрягсаищах горизонтов были оценены с погрешностями, достигающими 60 »/с. Анавкз экспо-ря «нтриьнюс результатов показал, что задержка воли в пзодно, одной верхней части разреза существенно разные для вертикального и наклонного лучой. Пи> гызвано Оольпой мощиостыз неоднородности БЧР (до 300 м) л больной (по сравнения с 31'С) скоростью ( '(/ = 1600 к/с). В результате этого луч в верхнем слое при больших удалениях ПВ-ПГ1 сильно отклоняется от вертикального, чго создает дополнительные задержки, дсотпгггг;:о 20 % от за^сгл-ка в ззрхиеч слое. Для учота этого обстоятельства в кинематическую модель годографа была введена кинематическая составляющая статической поправки. В результате этого модель годографа стала "1МЗТЬ вид

/ <? г ^з

+ Х-■ • Я/.е) * ?д * Го; > % - + а'с,- , (19)

<7 <! К) «

где То ~ задержки в верхнем слое при вертикальней подходе луча, т.е. статическая поправка за ПП; л" - кинематические составляющие задеряек.

Для расчета кинематической составляющей предлагаются две формулы. Одна но них имеет вид

7Гс(ю Ье

где г?0(1() - нулевое время начальной (исходной) модели; -

эффективная скорость исходной модели, рассчитываемая из оценок . мощности аномальной части слоя, создающей задерзку Т0 и из алриорных скоростей в аномальном слое и в замещдацоц слое. Введение кинематической составляющей статики изменяет кр.шизну годографа, что позволяет компенсировать ошибки в оценке глубкн при больших статических поправках, 'характерных для районов с болкткуй нводнородностямн ВЧР. В работе детально исследована свойства кинематических составлдацих статических поправок.

После мода в алгоритм процедуры учета кинематической составляющей исследование алгоритма было продолжено. С использованием модифицированного алгоритма удалось уменьшить систематические отклонения в скоростях с 60 до 7 м/с, а средние квадрата-ческие отклонения составили 14 ад/с. Ошибки в оценке пластовых скоростей не превышали 60 и/с, а глубин 10 м.

Для изучения сходимости алгоритма и устойчивости получаэ-8шх с ,энок в зависимости от исходных параметров было проведено более 20 экспериментов. В работе результаты приведены з табличном виде и дал их анализ. Основные результаты водятся к следуемому.

При минимально правильной информации по первому горизонту (одно значение нулевого времени и одно значение скорости на весь профиль) позволили получить оценки нулевых времен со средними квадратнческими ошибками от 3.5 до 5.- мс; а скоростей с ошибкой 14-15 м/с.

Основные параметры (нулевые времена, скорости, градиенты) не являптся критичными к их выбору. Вариации в значительных пределах позволяют получить оценки, близкие к заданным в модели.

Задание искажающей информации в нулевые времена и скорости по первому горизонту приводят к значительным смешениям оценок (порядка 0.7 - 0,8 величины искажения), если априорные СЮ этих параметров заданы малыми (0.1 искажения). Увеличение СШ до величины искажений приводит к значительному ослаблении от-

щений (до 0.15 - 0.20).

Наложение фона случайных помех, на годографы привода! к незначительному смещению эффективных оценок.

Усовершенствованный вариант алгоритма адаптивного уточнения параметров дал возможность получить оценки всех параметров, близкие к модельным.

В заключение следует сделать вывод, что исследование на моделях позволило

- уточнить кинематическую модель среды,

- установить принципиальную возможность применения итерационно-статистического (адаптивного) метода для решения обратной кино-цатнческой задачи в сложной модели среды,

- выработать методику применения этого метода для решения обратной задачи.

5. Пакет программ адаптивного прослези ванн я а о л н и оценки п u р а-метров среды

Соединенно алгоритма адаптивного уточнения параметров среды по годографам отраженных волн с алгоритмами прослеживания волн и оценки их параметров позволяет создавать качественно новые разработки. Первой из таких разработок был паке? программ адаптивного прослеживания отраженных волн и оценки параметров среды по данным многократных систем наблюдения (Адапта). Рабочий варяант пакета для ЭВМ БЭС1.5-6 передан Ш^Глаэгименьгеоло-гии в марте 1982 г. В IS85 г. пакет был передан на САЯЕЕР-174, а э 1988 г завершен перевод пакета на ЕС.

Входная информация для пакета может. быть разбита на три типа: априорную.о параметрах среды, упразлягацузо' (они готовятся на перфокартах или вводятся с терминала) и непосредственно сейсмические денные на МЛ ЕС в форматах Сейспак, СОС зли СЦС. В варианте СЦС предусмотрена возможность выбора поправок и заспись уточненных поправок в паспорт СЦС, "1а диск всегда пишутся годографы и эталоны и, по заказу, на файл контрольной точки (КГ) записываются уточненные параметры разреза, годе рафы и эталоны.

В состав пакета входит 98 микромодулей (подпрограмм) и 6 фаз (модулей): корневой, подготовительной, рабочей, печати ре-

зультатов и формирования разрезов, вычисления глубин и интервальных скоростей и вывода данных с контрольной точки. Все подпрограммы пакета написаны на языке Фортран.

В работе приведено описание всех модулей, их функций и особенностей. В частности дается описание итеративной модификации . алгоритма вычисления глубин и интервальных скоростей, использующей форцулу Дккса.

Пакет адаптивного прослеживания волн (Дцапта) предоставляет больше возможности как геофизику-интерпретатору, так и геофизику исследователю. Исследователь, меняя различные управлявшие параметры, может искать режим наиболее устойчивого прослеживания волн и оценки параметров среды Геофизик-интерпретатор, опираясь на методические рекомендации исследователя, работая со стандартными значениями управляющих параметров, может решать различные задачи, максимально используя имеющиеся в его распоряжении априорные данные о параметрах среды изучаемого профиля или площади.

й работе приводятся детальные рекомендации для выбора пй* раметров при решении конкретных задач. Для выбора управляющих параметров даны стандартные значения или их пределы. После решения задачи геофизик имеет возможность проконтролировать правильность выбранных параметров, особенно априорных СКО. Правильность прослеживания волн контролируется по виду сформировавшихся эталонов и по качеству временного разреза, получаемого со статикой, ьвданной пакетом.

Включение Адапты в граф обре1отка расширило возможности автоматического прослеживания волн и оценки статических поправок как высокочастотных, тай и длиннопериодных. Пакет использовался для обработки площадных наблюдений и региональных профилей. За период с 1982 г. по 1983 г. на ВЦ Главтюменьгеологии с использованием пакета для коррекции статики обработано более 60000 24-калальных сейсмограмм. Экономический эффект от использования пакета только за счет экономик машинного времени составил 231 тыс. руб.

6. Исследование эффективности' пакета Адапта для оценки параметров среды.

Исследование возможностей пакета Адапта цпя оценки пара-мэтров среды проводилось на профилях различных площадей ЗападноСибирской низменности. Среди них следует назвать профили Кечи-мовстгой, Шно-Сургутской, Красноленинской, Вэнгапуровской, Сред-не-Ьздымской, Губкине кой и Му р а в л ен к о в с ¡с о ¡1 площадей и местороя-денмй. Практически на всех профилях были получены новые методические или геолого-геофизичеекие результаты. Некоторые из них опубликованы в печатных работах. Наиболее обстиятельныз исследования возможностей пакета были проведены на профилях 3 и 4 Западяо-Таркосалинской площади и 12 и 33 Муравленковского и сто-рождения. Списанию этих исследований посвящена глава 6.

Исследование адаптивного пакета на 3~ем и 4-ом профилях Заладио-Таркосалинской площади показало, что его аспользос кие позволяет получить статические поправки, обеспечивающие синфазное суммирование полезных золя в условиях с изменчивой мерзлотой. Вычисленные гдаптк-эым пакетов поправки по 3-сму профнлзо за ПВ и ПП очень близки к поправкам интерпретатора, полученным в результате тщательной многократной коррекции их вручную, 1Сак следствие, временный разрезы отличзатся так*; а незначительна. Исключение составляет интервал 810-3510 профиля 4, где пакетом выявлена зона с маленькими статическими поправками. Учет влияния этой неоднородности привел к варианту временного разреза, отлнчающег/ся от варианта интерпретатора на 20 мс. Анализ данных подтвердил правильность варианта, полученного с помощью пакета 4цапта. .

Болоэ детальное исследование адаптивного пакета было проведено на профилях 12 и 33 Янгтинской площади (Цуравлешсовское нефтегазовое месторождение), ранее обработанных на ЭВМ Сайбер-172. Вблизи профилей имеются глубокие скважины. Целью исследования было дальнейшее изучение возможностей пакета и сопоставление результатов с данными стандартной обработки и - данными бурения.

Профили 12 (широтный), 33 (меридиональный) проходят по заболоченной местности, покрытой большим количеством озер, В

верхней части разреза распространены чноголетнемерзлые породы. Сейсмические данные были получены по 12~кралной фланговой системе наблюдения, с минимальным удалением 240 м, максимальным 3060 !Л, с шагом между пунктами взрыва 120 м, пунктами приема 60 м. Протяженность профилей: 12-20 км, 33-24 км.

Первичный сейсмический материал достаточно сложный к типичный для данного района. Волны на сейсмограммах, выведенных после фильтрации, деконволюции, ввода статических и кинематических поправок, прослеживаются с разной степень» достоверности. На всех сейсмограммах времена прихода волн имеют сильный разброс. Около 10 % сейсмограмм содержат сдвиги до 50 мс, обуслов-ленньо поправками за ПВ. На разре э 0ГТ с априорными статическими поправками отражающие горизонты прослеживаются отдельными, весьма непротяженными фрагментами, отмечается аномальные изгибы осей синфазности с амплитудой до 50-70 ыс.

При стандартной обработке проводялась нэоднократная ручная н автоматическая коррекция статических поправок с помощью программы "АГАМ * Кроме того при окончательной увязке вводились поправки в ОГТ, достигшее на 33 профиле величины 10-20 мс.

В работе приведено описание графа обработки с пакетом Адапть в результатов, иллюстрированных рис}«каш и сопоставленных с данными бурения и стандартной обработки.

. В результате исследования были сделаны следующие основные выводы.

1. Адалта позволяет одновременно определять высокочастотную'в длнннопериоднуо составляйте статических поправок, оценивать нулевые времена, эффективные скорости до опорных горизонтов, а также целевые параметры разреза: глубины до отражающих горизонтов, интервальные и средние скорости.

2. Визуальное сравнение трех вариантов разреза, полученных на профиле 12 в двух вариантов на профиле 33, не оставляют сомнения в преимуществах временных разрезов, полученных после обра^-ботки с использованием адаптивного пакета.

■3. Оценки эффективных скоростей адаптивного пакета согласуются с оценками стандартной обработки, но имают меньшу» дисперсию, а оценки интервальных скоростей Адалты хорошо согласуются с дая-

кыш сейсмокаротажа ближайшей скважины.

4. "-редкие скорости и глубины, определенные.Ддаптой, имеют систематически больше значения по сравнению о результатами стан-' дартной обработки.

5. Пакет может использоваться для оценки качества материалов а достоверности прослеживания волн по отдельным горизонтам.

В заключение следует одчеркнуть, что технологические зоз-мо.шоста пакета (в частности, одновременное прослеживание волн ц уточнение параметров модели среды) и эффективность его применения при коррекции статики стало возможным благодаря использованию адаптивньс; методов как при прослеживании так и при уточнении параметров модели.

7. Адаптивный метод решения других задач. .Адаптивный метод решения обратных г-дач относится к типу оптимизационных, т.е. обратная задача а нем решается через прямую. Поэтому в ней возникает вопрос выоо-ра метода решения прямой задача. Кроме этого в адаптивном методе уточнение параметров зависит от погрешностей измеряемых naps. .втр^з и начальных данных. Поэтому при постановка обратно!, задачи дополнительно воза, .каит з°дачи поиска путай оценки погрешностей измерений и априорных параметров. Неотъемлемой соо-гленой частью адаптивного метода является прогноз значений параметров, учитывается степень гладкости оцениваемой функции.

На основе анализа накопленного опыта быаа создана схема разработки и исследования адаптивных методов решения обратных задач. В схеме выделены следующие оснс ,ные вопросы и этапы, которые необходимо решить и пройти при создании адаптивного алгоритма оценки параметров: выбор модели сродн, выбор метода прогноза параметров, выбор метода решения прямой задачи, выбор критерия оптимальности, выбор функции оценок погрешностей наблюдений, создание алгоритма оценки параметров, исследование свойств алгоритма на моделях, исследование возможностей алгоритма на фактических наблюдениях, создание методики использования адаптивного air ритма для решения обратной задачи.

Применение схакы проиллюстрировано в работа на двух обрат-ют етнеултпчзенпх задачах: оценка параметров Шг по волнам в первых вступлениях п оценки параметров модели земной кори по

волнам землетрясений.

Исследованием и решением обратной кинематической задачи по пряггкы к головным волнам для оценки параметров ЬЧг занимались Литоиь.жо д.В, и автор данной работы.

Отработанный на моделях и на практических данных алгоритм адаптивного уточнения параметров модели среды был положен в основу программ адаптивного прослеживания волн в первых вступлениях. Последовательное уточнение параметров модели позволяет точнее прогнозировать время прихода волны, а это увеличивает вероятность правильного выделения и прослеживания волн (их первых Естугтенйй) на сейсмограммах. Эффективность метода иллюстрируется на результатах обработки профиля 71 Тамбинской площади Красноярского края. На временном разрезе ОГТ, со статикой адаптивного метода, видно существеннон улучшение прослеживаемостн целевых отражений,

В заключение следует заметить, что особенно ваяны методы коррекции поправок по первым вступлениям в тех районах, где отраженные волны регистрируются на фон. большого количества по-' кзх и коррекция по гам статики практически невозможна.

К следование возможностей адаптивного метода Для решения обратной кинематической задачи сейсмологии было проведгчо

H.Б.Пивоваровой и Т.А.Туико с участием автора. Дэтадьно постановка задачи н результаты исследования приведены в совместной работе и в монографии автора.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие вывода.

I. Адаптивный метод может использоваться для решения поставленной задача. Особенность сейсмологической мс, ,гли требует применения численных методов решения прямой задачи и расчета производ-

' них.

,2. Алгоритм, созданной по такоцу методу, позволяет использовать оприорнуа информацию, полученную в результате предшествующих исследований. Кроме начальных значений параметров должна быть задана их погрешность.

3. В случае, когда априорная информация неопределена, т.е. неизвестна степень ее достоверности, рекомендуется определение основного нябора среднеквадратнческйх ошибок {'ъ.-* ] . В исследовали* приведено два ва; чаята юс определения: аналитического и

экспериментального.

4. 4 работе показано, что поведение производных времени по каждому из параметров для разных удалений источника и' приемника обуславливает необходимость разбиения всех наблюдений на три группы: ближние, средние и дальние. По ближним наблюдениям уточняются параметры верхнего слоя, на среднем - верхнего и среднего, на дальнем - все совместно, но в большей степени -параметры нижнего слоя. Обработка зе летрясений в порядка удаленности позволяет провести последовательное уточнение параметров среды.

В заключение следует отметить, что возможности адаптивного метода в большей маре могут быть использованы при решении более полной сейсмологической задачи в режиме, близком к реальному времени. Здесь так не, как и при прослеживании волн в сейсморазведке имеется возможность по уточненной модели прогнозировать вр^дя прихода волн Р и Я , выделять их и оценивать фактическое время я его погрешность. По невязке меяаду фактячо-скии и прогнознк.1 временем уточнять координаты землетрясения я па-гметры среды не только в одномерной, но и в более сложной модели.

3 а к л в ч о и и о

В процессе развития адаптивного направления для решения обратных задач сейсморазведки сделано следующее:

1. Разработан и исследован итерационно-статистический (адаптивный) метод уточнения параметров модели среды по невязка (разности между наблюдениям! данным» и их прогнозом) с использованием априорной информации и статистических сценок точности. В такой постановке метод иоле? использоваться для решения алгебраических систем уравнений, возникающих в обратных задачах геофизики. Он не накапливает ошибок скрь лченнл и позволяет решать системы с больикм числом неизвестных и уравнений. Метод послужил основой для решения последующих задач.

2. Разработаны методу адаптивного прослеамвания золя, включающие в себя ".убоптимальнне процедуры выделения волн, оценки их параметров и формирования плавноменяющейся модели сигнала с элементами селекции.

3. Разработан ^ исследован адаптивный метод уточнения кинема-

тическмх параметров модели среды по» годографам многократных наблюдений МОБ. В основе его лежит прогноз значений параметров на дискретно-статисг-ческой модели к их уточнение по критерию макс, дума правдоподобия с учетом точности наблюденных данных и прогноза.

4. Разработан метод совместного прослеживания отраженных сейсмических волн н уточнения по ним кинематических параметров модели среды. Соединение .прослекявашш и уточнения в едином процессе за счет уточнения модели способствует правильному прослеживанию волн, что в свои очередь, преопрэделяет повышение достоверности уточняемой модели.

5. На основа разработанных методов создан пакет программ адаптивного про ложивания отраженных сейсмических волн и оценки параметров модели среды (Адапта). Создана методика использования пакета для коррекции статических поправок и для оценки параметров модели среды. Проведено исследование пакета к методики ка различных площадях Западно-Сибирсг.ой низменности. Показана принципиальная возможность выявления и учета длиннопериод-ной статики.

6. рмулирована общая методика (схема) создания и использования адаптивных способов решения обратных задач сейсморазведки. Методика проиллюстрирована на задаче уточнения параметров

с гиды по годографам волн, прослеживаемых в первых вступлениях для оценки статических поправок и для решения одномерной сейсмологической задачи.

Результаты исследования показали, что разработанные адаптивные методы являются устойчивыми при pea. .нии обратных задач с большим числом данных* и неизвестных. Такой подход может быть рекомендован для решения широкого класса обратных задач (кинематических и динамических), возникающих в многоволновой сейс-даке. Особенно, необходимы адаптивные метода при интерпретации волновых полей, регистрируемых при многократных пространственных наблюдениях, где число оцениваемых параметров я данных резко аозрастает,

Необходимость применения адаптивных подходов видится и при реюении обратных задач других геофизических методов. Перспективен этот подход и при комплексной интерпретации, где te-

зультаты одного метода с учетом их достоверности могут являться

априорными для решения обратной задачи по данным другого метода.

Основные результаты опубликованы в следующих работах автора.

1. Кочнев В.А. Ввод поправок за кривизну отражающей поверхности в значения эффе гивных скоростей, вычисленных способом сазностных годографов //Тр.СНИИГГиМСа. -Новосибирск» -Вып. 30, 1954. -С.62-88.

2. Кочнев В.А., Околелов В.А., Пацюк П.П. Обработка материалов метода общей глубинной точки в изменчивой зоне многолет-немерзлых пород //Нефть и газ Тюмени. -Тюмьаь» 1971. -Вып. 12. -С.67-69.

3. Краев А.Г., Кочнев В.А., Пацгак П.П., Шлыков С.Г. Результаты экспериментального изучения амплитудных спектров отра-аенных волн //Нефть и газ Тюмени. -Тюмень, 1971. -Вып.12. -С.13-17.

4. Кочнев В.А, Алгоритмы прослеживания и оценки параметров волн и результаты их опробования //Математическое обес. знание цифровой обработки геофизических данных (сейсморазведка). -М., 1972. -С.70-73.

5. Кочнев В.А. Прослеживание волн и оценка их параметров способом меняюадехся эталонов //Тр. ЗапСибНИПМ. -Тюмень, 1974. -Вып.72. -С.88-106.

6. Кочнев В.А., Трусов Л.Л. Некоторые результаты применения ЭВМ для обработки ОГТ Правдинской площади //Тр. ЗапСибНИГКИ. ~Тюмен%, 1972. -Вып.64. -С.З-П.

7. Кочнев В.А, Алгоритмы выделения и прослеживания сейсмических волн с.адаптацией? Дис. ... канд.геолого-минералогических наук (04.00.12). -Тюмень, 1973. -250 с.

8. Кочнев В.А., Пацюк П.П., Дрыга Д.А. Технология обработки сейсмических зондирований ЮВ на ЭВМ "Минск-22" //Тр. ЗапСибНИГНИ. -Тюмень, 1973. -Вып.7с -С.364-368.

9« Кочнев В.А», Пацюк П,П,, Чемякина Г.М. Комплекс алгоритмов и программ для обработки данных метода ОГТ на ЭР'' "Минск-22" //Гр.ЗглСибНИГШ. -Тюмень, 1973. -Вып.75. -СЛЭД-363.

10. Кочнев В.А. Алгоритмы выделения и прослеживания волн о адаптацией //Математическое обеспечение цифровой обработки

геофизических данных. Сейсморазведка. ~М., IS74. -С.70-78.

И® Кочкее 8.А..« Моор П.К. Использование метода локальной аппроксимация для обобщения априорной информации //Математи-ззекоа моделирование к оптимизация производственных про-цзссоа /Тюменский государственный университет. -Тюмень, IS79. -йш.61. -С.55-65.

12. Кочнов В. А. Адаптивная система прослеживания волн в оценки их параметров //Теория классификаций и анализ донных ,/Конф. по анализу. ВЦ СО АН СССР. -Новосибирск, 1981. -С.82-90.

13. Кочнов В.А» Учет задержек времени пробега волн, обусловленных ноодаородностями верхней части разреза //Проблемы нефти, и газа Тюмени. -Тюкень, 1981. -Внп.51. -С.69-74,

14. Кочнав 3.A« Особенности обработки сейсмических данных с использованием "Адаптивного пакета прослеживания отраженных волн и оценки их параметров //Гр.ЗапС&бНИПМ, -Тюмень, 1982. -ВылЛ71е -СЛ9-27.

15. Кочнев В.А., Горелин A.A., Сметании В.П. Результаты опробования "Адаптивного пакета пр ллелсивания волн и оценки' их параметров® на профилях Заладно-Таркосалкнской площади

. ТТр.ЙЕпСибНИШ. -Тюмень, 1982. -Внп.171. -G.28-37.

16. Кочнев В.А., Сиетанин В.П. Методика автоматически Ч коррекции статических поправок и оценки кинрмат .ки //Сборник рекомендаций ЗапСибНИГШ. -Тюмень, 1982. - C.I24-I28.

17. Кочнев Б.А,, Устожанин Г.А. Адаптивный пакет прослеживания волн и оценки их параметров //Проблемы нефти и газа Тюмени. -«июнь, 1982. -Вып.84, -C.7I-74.

18. Кочнев В.А, Адаптивное прослеживание отраженных волн и оценка их параметров по данным многократных систем наблюдения //Геология и геофизика. -1983. 2. -С,95-103.

19. Кочнев В,А. Исследование алгоритма адаптивного кооректиров-ки параметров модели //Геология и геофизика. -1983. -№ II. -С.94-101»

20. Кочнев'В,А. Пакет программ адаптивного прослеживания отраженных сейсмических волн (Адепта). Часть I. Общая характеристика и рекомендаций геофизику. -Препринт/ВЦ СО АН СССР, # 21. -Красноярск, 1983. -21 с.

21. Кочнев В.А.» Антг юнко A.B. Пакет программ адаптивное

прослеживания отраженных сейсмических вогл (Адапта).Часть 2. Инструкция по подготовке данных к пакету, вариант БЗСМ-6, версия 4, апрель 1983. -Препринт/ВЦ СО АН СССР» № 22. ■ Красноярск, 1933. -21 с.

22. Кочнев В.А., Антоненко А.З. Рекурсивное уточнение параметров двухслойной модели среды по годографам преломленных волн //Проблемы нефти ' газа Темени. -Тюмень, 1983» -Выл. 60. -С.59-62.

23. Кочнез В.А., Антоненко A.B., Яатфуллин 11.Г. Пакет програкм адаптивного прослеживания отраженных волн по данным многократного профилирования для оценки параметров разреза САдапта) /Пристендовый листок ВДОХ. -1983.

24. Кочнев В.А., Драцкий В.Н. Результаты опробования пакета при обработке региональных профилей //Те&.докл. на П геофизической конференции по-Тюмени. -1983. -С, 18-20.

.25. Впшгаювышй В.Г., Кочнев В.А., Спагкна P.C. Результаты опробования "Адаптивного пакета проел&визания- отраженных 2 о ли и оценки их параметров® на тестовых профилях %равленксв-cicnro месторожения. -М., 1984» -22 с. -Деп. я ЁШИТИ 24. "2, 84. 905-64.

.26. Кочнев В.А., Латфуллин М.Г. ^егуляриэованная локальная аппроксимация функции одной переменкой полиноме» второго гто-рздка //Интенсификация геолого-разведочных работ- ». добыча нефти а Западной Сибири. -Тюмеиь, 1984. -С .,61-64.

2''. Кочнев В.А., Пивоваров» Н.В., Terato Т.Д.. Исследований адаптивного метода решения обратной эе -ачи сейшодогьл,. -Пре-пригл/ВД СО АН СССР, ,'? 19. -Красноярск,. 1984». -20 е..

28. Кочнев В.А., Абубакиров А,Я. Адоптивное. прослеживание отрадея .тих сейсмических воли с автоматической коррекцией статики, кинематики и с оценкой параметр.з среды (Адапс): Программа в сейсмической обрабатывавшей система СайОер-174. -J.» 1985. -27 с. -Деп. в ВИИГД1 30.07.,85. й 6501-85.

29. Кочнев В.А. Учет ддиннопериодних статических поправок»

1935. -22 с. -Два, в Е4НИТЛ 2I..IJ 65, ЖШ-ВШ.

30. Кочнез В.А. Адаптивный метод решения систем линейных уравнений а задачах геофизики //Применение ЭВ14 в задачах упразднил ДД СО АН СССР, Красноярск, IS85. -С.62-67.

31. Кочнев В.А., Антоненко к.В., Игов'-ин B.I1. Использование адаптивных алгоритмов определения статических поправок //Разведочная геофизика. -M., ISÔ6» -С.3-10,

32. Варанов A.A., Кочнев В.А. Пример совместной интерпретации данных сейсморазведки и промысловой геофизики. -M», 1986» <

л -14.с. -Дел. в ВИНИТИ 05.02.86 №1227-^86.

33. Антоненко A.B., Кочнев В.А., Вершинин В.М,» Карасий В.М. Опыт использования адаптивного метода для расчета априорных статических поправок по первым вступлениям //Эксппес информация ВИЭМС/Разведочная геофизика. -M., 1987. -Ьып.1. -С.II—14»

34. А-.тоненко A.B., Кочнев В.A. M тод адаптивного прослеживания волн в первых вступлениях и оценки по ним статических поправок. -M., 1987» -24 с, -Деп. в ВИНИЗИ 11.06.87

К' 4264-В87»

35. Кочнев В,А. Адаптивный метод решения некоторых обратных задач сейсморазведки //Численные модели геофизики. Теория h при/ жения» -Новосибирск, 1987, -С.55-61.

36. Кочнев В.А., Марков Н.П. Адаптивный метод оценки параметров верхней части разреза по динамическим параметрам головной волны //Геология и геофизика» -1937. -],"П. -C.I33-IIÖ.

37. Бнзюкян C.B., Кочнев В.А. Исследование возможностей адаптивного метода для раиения обратной задачи ШЗ (на примере двухслойной модели) //Геология и геофизика. -1988. -¡Г1 7. -С.93-99.

38. Кочнев В.А. Адаптивные методл интерпретации сейсмических данных. -Новосибирск: Наука, Сиб.отд-е, IS88.-I52 с.

39. Кочнев В.А. и др. Адаптивный метод рессшя некоторых обратных задач геофизики //Математическое обеспечение в автоматизированных системах обработки информации /Мзжвузовский сборник. -Красноярск, 1988. -C.6W5.

40. Комплекс программ адаптивного прослеживания сейсмических, волн и оценки параметров среды //Разработки Сиб.отд-ния АН СССР, предлагаемые для широкого Енедрения в народном хозяйства в 131 пятилет: i. Том 3» -Новосибирск, 1988. —С.80—83.

АЛ07002 5ак.10129.зир.100. подп. в пачатьГ 6-иЭг.