Исследование и разработка способов повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки

Колесов, Сергей Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование и разработка способов повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка способов повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки"

На правах рукописи

КОЛЕСОВ СЕРГЕИ ВАСИЛЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВИБРАЦИОННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

Специальность: 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена во Всероссийском научно - исследовательском институте геофизических методов разведки (ФГУП ВНИИГеофизика)

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Потапов Олег Александрович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, член корреспондент РАН РФ, Николаев Алексей Всеволодович

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Алёшин Александр Степанович

доктор технических наук, профессор Козлов Евгений Алексеевич

Ведущая организация - «Татнефтегеофизика»

Защита диссертации состоится « 15 » февраля 2006 г. в 14ч. ЗОмин. на заседании диссертационного совета Д 501.001.64 при Московском государственном Университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, ГЗ МГУ, зона «А», геологический факультет, аудитория 308.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (ГЗ МГУ, зона «А», 6-й этаж).

Автореферат разослан « » декабря :!005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Никулин Б.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ

Вибросейсмические работы в настоящее время составляют до 40% (за рубежом эта доля больше) от общих объемов сейсмических работ на нефть и газ. В последние годы вибросейсмический метод широко применяется при поисках И разведке и других полезных ископаемых, а также при региональных работах.

По сейсмической эффективности и стоимости работ вибрационная сейсморазведка уступает взрывной, но такие ее особенности, как безопасность, экологическая «чистота», помехоустойчивость и довольно широкие возможности управления спектром посылаемого сигнала обеспечивают её широкое применение и постоянное развитие. Некоторое время назад были распространены и другие невзрывные источники - различные импульсные и кодоимпульсные, но за небольшим исключением (имеются в виду источники типа «Енисей») они не выдержали конкуренции с гидравлическими вибраторами. Причины - низкочастотный и недостаточно широкий спектр возбуждаемого импульса.

Появление мощных вибраторов и компьютеризованных телеметрических сейсмостанций с большим динамическим диапазоном регистрации (130дБ и более) позволяют заметно увеличить разрешающую способность вибрационной сейсморазведки, однако возможности улучшения качества сейсмических мате-ралов здесь далеко не исчерпаны. В определенном смысле современная полевая техника и аппаратура «расслабляют» геофизиков в их желании совершенствовать методику полевых работ, а требования повышения производительности и технологичности приводят зачастую к стандартизации полевой методики в целых регионах. При этом основные надежды на улучшение качества результатов возлагаются на обработку, эффективность которой в последние десятилетия значительно возросла, хотя совершенно ясно, что недоделанное в поле не исправишь при обработке.

В последнее время повысились требования к временной и динамической разрешенное™, а также надежности получаемых вибросейсмических данных, что обусловлено необходимостью картирования малоамплитудных и сложнопо-строенных объектов, поисками неструктурных ловушек углеводородов и оценкой физических и коллекторских свойств пластов. Все это требует заметного повышения качества получаемых сейсмических разрезов. Иначе говоря необходим переход к высокоразрешающей сейсморазведке (ВРС), а конкретно - к высокоразрешающей вибрационной сейсморазведке (ВРВС). Решение данных задач требует модернизации технических средств, совершенствования известных и

разработки новых способов проведения полевых работ, а также развитию обработки, что в совокупности позволяло бы с наибольшей эффективностью решать поставленную геологическую задачу в конкретных сейсмогеологических условиях. Этому и посвящена данная работа.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является, теоретическое обоснование, разработка и экспериментальное опробование новых технических средств, полевых методик, алгоритмов, программ и приемов обработки, направленных на повышение временной и динамической разрешенности данных вибрационной сейсморазведки на стадиях полевых работ и обработки полученных результатов.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Исследование и разработка способов выбора параметров оптимальных свип - сигналов и способов их реализации в полевых условиях, а также разработка новых полевых методик для технологии ВРВС.

2. Разработка аппаратуры для контроля сейсмических характеристик вибраторов и алгоритмических решений для блоков управления вибраторами.

3. Разработка и исследование специфических алгоритмов, пр01рамм и способов обработки вибросейсмических материалов на разных стадиях - от корреляции виброграмм до получения временных разрезов и дальнейшего их использования при интерпретации.

4. Разработка технологии высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки (ВРВС), включающей общую идеологию, аппаратурно - методическое и алгоритмическое обеспечение полевых работ и обработки полученных материалов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Автором показано, что параметры свипов, определяющие разрешенность сейсмической записи, взаимосвязаны, вследствие чего независимый перебор их значений на блоках управления при опытных работах не правомерен. Предложен способ выбора оптимальных параметров свипов, базирующийся на анализе нормированных спектров мощности свип - сигналов и спектров коррелограмм.

2. Впервые показано, что спектр мощности оптимального свип - сигнала пропорционален обратному фильтру, вычисленному по коррелограмме, полученной с линейным (ЛЧМ) свипом, с последующей коррекцией, учитывающей исходное значение отношения сигнал/помеха и требуемое.

(НЧМ) свипов для определения оптимальной крутизны нарастания спектральных амплитуд свипов, выбираемых с целью получения нужных значений отношения сигнал/помехи, и дальнейшем уточнении всех остальных параметров.

4. Впервые разработаны алгоритмы кусочно - нелинейных частотных развёрток (КИН - свип, СПЛАЙН - свип), позволяющие оптимизировать работу вибратора и уменьшить корреляционные шумы при реализации свип — сигналов с произвольно заданным спектром; разработаны алгоритмы составных функциональных свипов (ПАРАДОКТ, ПАРАЛОГ), исправляющие недостатки обычных функциональных НЧМ свипов, связанные с низкими частотами.

5. Разработан новый способ МИКСИСВИП - подавления специфических квазигармонических помех ("звона" на коррелограммах), появляющихся при определенных условиях в результате использования нелинейных свипов и ограничивающих применение последних.

6. Предложены новые полевые методики, использующие комбинирование свипов с непересекающимися частотными и (или) временными диапазонами, а также комплексирование параметров методики с экстраполяцией и интерполяцией спектра записи при обработке, - позволяющая повысить разрешающую способность вибрационной сейсморазведки.

7. Разработаны новые способы обратной фильтрации вибросейсмических данных, полученных с различными комбинированными, встречными и ортогональными частотными развертками, позволяющие значительно уменьшить фон шумов корреляционных преобразований этих данных.

8. Разработан комплекс программ ФИЛМЕМ, использующий максимально энтропийную экстраполяцию спектра сейсмической записи; высокая эффективность его использования для повышения качества сейсмических материалов показана как для окончательных временных разрезов, так и в графе обработки для улучшения работы процедур вычитания волн - помех со скоростями, близкими к полезным волнам, коррекции статических поправок, а также программ динамической обработки.

9. Показано повышение надежности прямого прогноза углеводородов в тонкослоистых коллекторах с помощью АУО при использовании высокоразрешающей сейсморазведки.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

решенность сейсмической записи. Спектр мощности оптимального свип - сигнала пропорционален обратному фильтру, вычисленному по коррелограмме, полученной с ЛЧМ - свипом, с последующей коррекцией, учитывающей исходное значение отношения сигнал/помеха и требуемое.

2. Предложенные кусочно - нелинейные частотные развертки оптимизируют работу вибратора при отработке оптимального свип — сигнала; составные свип — сигналы исправляют недостатки стандартных нелинейных свипов, связанные с сокращением их частотного диапазона со стороны низких частот.

3. Разработанный автором способ МИКСИСВИП дает возможность избавиться от специфических квазигармонических помех ("звона"), появляющихся в определенных условиях на коррелограммах при работе с нелинейными свипами. Этот, а также другие новые способы вибрационной сейсморазведки, использующие комбинирование свипов с непересекающимися частотными или временными диапазонами, комплексирование параметров полевой методики с экстраполяцией и интерполяцией спектра записи при обработке, позволяют повысить разрешающую способность вибросейсморазведки и увеличить производительность.

4. Разработанные автором способы обратной фильтрации дают заметный эффект повышения качества вибросейсмических данных. Это комплекс программ ФИЛМЕМ, применяемый как к окончательным временным разрезам, так и для улучшения работы процедур вычитания волн-помех, коррекции статических поправок и программ динамической обработки, и программа ФИЛКРО — для уменьшения фона шумов корреляционных преобразований данных, полученных с комбинированными, встречными и ортогональными частотными развертками.

5. Технология высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки (ВРВС), основанная на комплексировании

- общей идеологии ВРВС и адаптации параметров методики к меняющимся сейсмогеологическим условиям,

- аппаратуры и методики оперативного контроля сейсмических параметров вибрационного источника,

- способов выбора и расчета оптимальных параметров методики,

- новых полевых методик вибросейсмических работ,

- способов обработки, включающих новые специфические процедуры,

-обеспечивает получение сейсмических разрезов повышенной разрешенности.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ 1. Выводы и рекомендации для практики

1.1. Важнейший резерв повышения разрешающей способности вибраци-

онной сейсморазведки - повсеместное внедрение нелинейно частотно модулированных свипов в практику полевых работ. Для этого разработана теория, способы расчета и реализации различных НЧМ -свипов, пригодные для использования с любыми существующими блоками управления вибраторами.

1.2. Подход к выбору оптимальных параметров вибросейсморазведки "от спектра" меняет планирование опытных работ и предъявляет другие требования к блокам управления вибраторами (БУСВ) и математическому обеспечению методики. В диссертации даны предложения и технические решения для разработки новых БУСВ.

1.3. Выбор параметров функционального свипа заданного вида должен базироваться на аппроксимации оптимального спектра вибросейсмического сигнала спектром этого функционального свипа; возможности такой аппроксимации расширяются за счет предложенных в работе «кусочно - нелинейных» и «составных» свипов с ограниченным набором задаваемых параметров. По сравнению с применяющимися в производстве, эти свипы имеют улучшенные характеристики на низких частотах.

1.4. Предложен и неоднократно применен на практике способ определения оптимальных параметров НЧМ свипов (логарифмических, децибел -на -октаву и других), основанный на целенаправленном подборе их установочных и реальных параметров с учётом взаимной зависимости этих параметров.

1.5. Разработан и опробован на моделях алгоритм способа МИКСИСВИП, дающего возможность уменьшить влияние аддитивных шумов на коррелограм-му и избавиться от высокочастотного «звона».

1.6. Предложен и опробован способ вибрационной сейсморазведки МОГТ, при котором для определения априорных статических поправок в качестве источника используют одиночный вибратор, работающий в импульсном режиме, а регистрацию сейсмических колебаний производят на рабочей косе ОГТ.

1.7. Разработаны новые способы вибросейсморазведки, использующие комбинирование JI4M и НЧМ свипов со стыкующимися, пересекающимися (но сдвинутыми по времени) и непересекающимися частотными диапазонами. В последнем варианте «восстановление» незадействованных участков спектра осуществляется с помощью программы РЕСПЕК, основанной на алгоритме ФИЛ-МЕМ. Использование этих способов целесообразно в определенных сейсмогео-логических условиях, а также при ограниченных технических возможностях вибросейсмической партии.

1.8. Комплекс программ ФИЛМЕМ целесообразно использовать на разных

стадиях обработки вибросейсмических данных. На результатах обработки реальных материалов показаны различные возможности ФИЛМЕМ.

2.Реализация в производстве

2.1. Методика полевых работ. Опробована и доказала свою эффективность разработанная автором технология высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки. В результате проведенных под методическим руководством автора демонстрационных работ в Синь-Цзяне (КНР) в 1996г. был получен высо-коразрешённый разрез с диапазоном частот 10-100Гц с последующим расширением спектра до 130Гц на временах до Зс.

В демонстрационных и контрактных работах (1995г. - 1997г - КНР, провинции Хэйлунцзянь и Хэнань) с применением элементов защищаемой технологии, но с взрывным возбуждением, были получены высокоразрешенные разрезы с рабочей полосой частот 10-1 МГц (времена до 3.2с) и 12 - 160Гц (- до 2,3с).

Технология ВРВС с использованием НЧМ свипов с успехом применялась в разных регионах Росси и за рубежом. Во всех случаях получены сейсмические материалы повышенной разрешенное™ и новая геологическая информация. Таковы работы ГЭПР под г.Актюбинском (с приставками для ОМНИ- свипов к вибраторам СВ 5-150), «Севергеофизики» и «Нарьян-Марсейсморазведки» в Болыпеземельской тундре (2003г), в Эфиопии (комбинирование ЛЧМ-свипов).

С 2000г. при работах «Татнефтегеофизики» в республике Коми используются НЧМ -свипы, спланированные автором, позволяющие получать сейсмические материалы, по качеству близкие к взрывному возбуждению.

2.2. Обработка. Обработка окончательных временных разрезов по Западной Сибири, Казахстану, Калмыкии, Узбекистану, Удмуртии, Якутии, Туркмении, Китаю (Синь-Цзян, Цайдамская впадина и др.) и ГДР комплексом программ ФИЛМЕМ позволила заметно (обычно в 1.5 раза, а иногда - вдвое) повысить их временную и динамическую разрешенность, а также получить новую геологическую информацию.

Использование ФИЛМЕМ в графе обработки позволило получить новую геологическую информацию по материалам Пакистана, Эфиопии, Саратовского Поволжья

2.3. Алгоритмическое и программное обеспечение. Созданы рабочие версии программ ФИЛМЕМ (ПК), ВЕСКОР - весовой корреляции, РЕСПЕК. Разработан пакеты программ ВЫБОР (для анализа и выбора характеристик группирования), РАПАНС - для выбора оптимальных параметров функциональных НЧМ свипов, РЕВЕНС - для выбора оптимальных параметров свипов про-

извольного вида. Один из алгоритмов пакета РЕВЕНС послужил основой разработки ВИБКОР (НФФ ВНИИГеофизики).

2.4. Аппаратура. Создан прибор "ВИБРОТЕСТЕР" для контроля сейсмических характеристик гидравлических вибраторов и импульсных невзрывных источников. В полевых условиях с помощью ВИБРОТЕСТЕРа была проведена диагностика вибраторов в ряде сейсмических партий ГЭПР, Оренбургской, Астраханской, Прикаспийской геофизических экспедиций и в тресте «Запприкас-пийгеофизика».

Разработана концепция построения новых блоков управления вибраторами и созданы на уровне технических решений алгоритмы МИКСИ- свипа, кусочно - нелинейных и составных НЧМ свипов.

2.5. Методические указания и рекомендации. Разработки автора вошли в "Методические указания по высокоразрешающей сейсморазведке" Мингео СССР, НПО "Нефтегеофизика", Миннефтепром СССР, ЦГЭ, М. 1988г.; в "Методические указания по работам с модернизированными вибраторами СВ 5-150"(ВНИИГеофизика, М.,1987 г.); в «Методические рекомендации к технической инструкции по наземной сейсморазведке при проведении работ на нефть и газ», МПР РФ 2002г.; в «Рекомендации по сейсморазведке» МПР РФ (2005г.).

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ И РАЗДЕЛЫ

1. Личный вклад автора: Автором лично получены результаты, составляющие основное содержание защищаемой диссертации, к ним относятся:

1.1 разработка общего подхода к выбору оптимальных вибросейсмических сигналов и их параметров для целей ВРВС ;

1.2. совокупность идей, технических и алгоритмических решений, положенных в основу способов выбора, расчета и реализации оптимальных параметров НЧМ свипов и в целом методики вибросейсмических работ;

1.3. технические решения, являющихся способами вибросейсморазведки;

1.4. упомянутые выше алгоритмы и программы.

Разработка технологии высокоразрешающей вибросейсморазведки проводилась совместно с А.Н. Иноземцевым, некоторых составляющих технологии - с Г.А.Захаровой, ее аппаратурной части - совместно с В.В.Клиновым и Н.Е. Кри-венко, создание комплекса программ ФИЛМЕМ - при участии И.К. Кондратьева.

2. Апробация работы и публикации: Основные результаты исследований автора неоднократно докладывались на всероссийских и ведомственных совещаниях, а также на международных симпозиумах (СЭВ/Прага,1988г., Б Ев/ Киев, 1988г., СЭВ/Киев, 1991г., 8ЕО/Москва, 1992г., БЕв-БАГО Москва 1993г.,

SEG/MocKBa,1997., SEG-2003, Москва), опробованы при геофизических работах в различных регионах СССР и за рубежом.

По теме диссертации опубликовано 49 печатных работ, из которых 5 -в «Геофизическом вестнике»ЕАГО, а 8 - авторские свидетельства на изобретения.

3. Объем и структура работы: Общий объём 324 страницы, из них: 240 страниц текста, включающего титульный лист, Оглавление, Введение, 5 глав, Заключение, Список литературы (123 источника), а также 103 рисунка.

4. Благодарности : Отнимающая много времени и достаточно ёмкая работа не может быть выполнена без продолжительного, творческого и благожелательного общения с сотрудниками по работе, с соавторами, родственниками и друзьями. Автор глубоко благодарен Иноземцеву А.Н., Захаровой Г.А., Потапову О.Л., Голосову В.П., Козлову Е.А., Чистову П.И., Логинову В.В., Жукову А.П., Кондратьеву И.К., Шехтману Г.А., а также Колесову Д.В. и Гойзману М.С.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ содержит общую характеристику работы, включая решаемые задачи, научную новизну, защищаемые положения и практическую значимость.

Глава 1 - ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ РАБОТЫ. В ней обсуждается состояние вопроса, описание специфики ВРС (высокоразрешающей сейсморазведки) применительно к вибрационному возбуждению, и формулировки задач исследований. Общая направленность работы - повышение геологической эффективности сейсмических работ с электрогидравлическими вибраторами, широко используемых при поисках и разведке нефте - газовых месторождений.

ВРС и задача полевой методики вибросейсморазведки. Разработка вы-сокоразрешагощей сейсморазведки (ВРС) была начата еще в трудах ИФЗ (И.С. Берзон «Высокочастотная сейсмика», 1957), продолжена Гурвичем И.И., Потаповым O.A.; во ВНИИГеофизике - Чернявским В.Е., Кондратьевым И.К. и др., в работах Кобылкина И.А. (Волгоградская ГЭ) и его сотрудников. Необходимость ВРС определялась задачами сейсмических исследований тонкослоистых сред, которые характерны практически для всех районов России и ближнего зарубежья, необходимостью картирования малоамплитудных и сложнопостроенных объектов, поисками неструктурных ловушек углеводородов.

Если подходить к определению ВРС через решаемые ею структурные задачи, то разделение тонкослоистых пачек, выявление малоамплитудных разрывных нарушений и прослеживание зон выклинивания - все это задачи ВРС в целом. Термины «тонкослоистые», «малоамплитудные», сами по себе привязаны к

какому — то уровню разрешенности сейсмических материалов, который был достигнут на то время, когда эти термины появились. Верхняя граница частот сейсмической записи, с которой обычно приходится иметь дело при геолого - геофизической интерпретации, находится вблизи 70Гц. Эту оценку условно можно считать границей ВРС/не-ВРС.

Помимо расширенного диапазона частот, ВРС характеризуется возможностью оценки параметров геологического разреза по динамическим характеристикам сейсмической записи, а это в свою очередь зависит от значений отношения сигнал/помеха в рассматриваемом диапазоне частот.

ВРС характеризуется комплексным подходом к повышению разрешенности сейсмических материалов на всех этапах - при полевых работах, обработке и интерпретации результатов, причём на каждом этапе ВРС имеет свою специфику. Сложившаяся практика сейсморазведки характеризуется применением отдельных приемов ВРС, и только комплексный выбор параметров работ может дать «сверхсуммарный» эффект повышения качества.

С появлением вибраторов возникла потребность в высоком разрешении вибрационной сейсморазведки - потребность в ВРВС, учитывающей и использующей специфику метода. На первых порах вибрационная сейсморазведка могла решать только кинематические задачи; с появлением более мощных вибраторов и расширением выбора возбуждаемых сигналов, можно стало использовать и динамические особенности записи. Поскольку практически все отражения -интерференционные, то первоначально превалирующая идея согласования сигнала с частотной характеристикой среды сейчас используется лишь для региональных работ (см. Кострыгин Ю.П. 2002). Для разведочных и поисковых задач ее заменила посылка сигнала с компенсацией частотно — зависимого затухания с тем, чтобы спектр полученного сейсмического импульса в дальнейшем мог быть выровнен. Это означает, что нужно выбрать такие параметры сигнала, чтобы не только получить широкую рабочую полосу частот (диапазон, где сигнал превышает помеху на временных разрезах), по и достичь определенных значений отношения сигнал/помеха - для решения динамических задач.

Различают временною и динамическую разрешенность: чем выше частота сигнала на сейсмограммах, тем выше временная разрешенность, однако точность отсчета времён может быть понижена вследствие наложения разного рода помех. Здесь нужно говорить о динамической разрешенности, которая определяется соотношением амплитуд сигнала и помехи и зависит в частности от:

1) ширины рабочей полосы частот, 2) формы спектра полезного сигнала и

3)характеристик помех. При одной и той ширине полосы частот динамическая разрсшённость будет тем выше, чем ниже начальная частота, так что при выборе сигнала об этом нужно специально заботиться. Наибольшая разрешенность вибросейсмической записи будет при выравнивании спектра сейсмического импульса во всей полосе возбуждаемых частот. Выравнивание будет корректным, если рабочая полоса частот совпадает с полосой возбуждения.

Общую задачу полевой методики высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки можно сформулировать так: в заданных сейсмогеологических условиях получить наиболее широкий спектр сейсмического сигнала на полевых сейсмограммах в диапазоне времен, соответствующих целевым интервалам геологического разреза, при значении отношения сигнал/помеха не ниже заданного уровня, имеющихся технических средствах и ограниченной стоимости работ.

Специфика решения этой задачи в том, что приходится учитывать большое число подчас взаимозависимых факторов, определяющих методику работ. Также здесь задействована сложная и подчас капризная техника, параметры которой должны поддерживаться в заданных рамках, чтобы получать предсказуемые по качеству результаты. Технология ВРВС должна включать общую идеологию, новые полевые методики, а также аппаратурно - методическое и алгоритмическое обеспечение полевых работ и обработки полученных данных.

Выбор оптимальных параметров методики. На современных блоках управления сейсмическими вибраторами (БУСВ) реализованы линейные (ЛЧМ) свип - сигналы, нелинейные (НЧМ), «программируемые» по точкам (типа ОМНИ свипов), псевдо - случайные, а также импульсные сигналы. Все они задаются своими функциями частотной развертки - F(t). Для F(t), задаваемой одной формулой, ее параметрами (выставляемыми на БУСВ) являются: 1) вид свип -сигнала, 2) начальная F1 _Гц и 3) конечная F2_Tu - граничные частоты, 4) длительность свипа Т_с, а также временные интервалы аподизации свипа- tl и t2_c. Обычно tl,t2 — берутся постоянными, так что общее выражение частотной развертки ЛЧМ свипа имеет вид: F(t)=F(Fl,F2,T,t). У НЧМ свипа к упомянутым 4_м добавляется 5й - параметр, задающий «степень» нелинейности. Таковы логарифмический свип F(t)=F(Fl,F2,T,H,t) с параметром Н_дБ/Гц или свип «деци-Белл -на -октаву» с F(t)= F(Fl,F2,T,Ok,t) с параметром Ок_дБ/окг.

Чаще всего используются ЛЧМ свипы. Выбор их параметров производится независимым перебором, сейсмограммы получаются низкочастотными, с хорошей прослеживаемостью отражений, но с недостаточной энергией на высоких

частотах. Для компенсации частотно — зависимого затухания сейсмической энергии, существующего в геологической среде, и были созданы нелинейные свипы, энергия которых монотонно возрастает (обычно) с частотой. Однако независимый перебор параметров НЧМ свипов даёт на практике не всегда прогнозируемые результаты. Трудности их выбора отмечаются во многих публикациях (см. монографию под ред. Шнеерсона М.Б., «Недра», 1998, Bridges S.Rutt 1985, Hargrove K.L. 1983). Отсутствие у геофизиков информации о свойствах НЧМ свипов приводит к появлению легенд типа: «НЧМ свип - плохой». Поэтому используются ЛЧМ свипы, свойства которых всем представляются понятными, хотя известны такие достоинства НЧМ свипов, как снижение уровня возбуждаемых низкочастотных регулярных помех и увеличение энергии на высоких частотах. У.Притчет (1999г.) пишет по этому поводу: «Появление генератора нелинейных свипов в геофизической разведке можно уподобить замене топора бензопилой у лесорубов. Следует научиться пользоваться, не покалечившись, этим острым, мощным инструментом».

Правда не очень понятно, КАК этому научиться. Здесь нужна определённая последовательность действий, приводящая к выбору оптимальных значений параметров свипов. Они должны быть согласованы со всеми другими частями и параметрами методики вибросейсмических работ - от проверок вибраторов и тестирования их сейсмических характеристик, выбора их мощности, числа в группе и количества накоплений, планирования системы наблюдений и сети отработки площади - до обработки результатов. Оптимальная методика работ должна быть адаптирована к сейсмогеологическим условиям, меняющимся по площади работ, чтобы обеспечить наилучшую разрешающую способность ВРВС по латерали. Должно также предусматриваться и создание новых методик полевых работ, учитывающих недостатки и использующих достоинства специфики вибрационного возбуждения.

Алгоритмическая поддержка методики. Выбор оптимальных параметров вибросигналов и реализация их на блоках управления требует создания алгоритмического обеспечения полевой методики, где следует выделить:

- моделирование корреляционных импульсов и спектров мощности свипов, расчет частотных разверток по заданным спектрам мощности и обратно;

- поддержка перебора независимых и контроль зависимых параметров свипов по их функциям частотной развертки и спектрам мощности;

- расчет установочных (выставляемых на блоках управления) параметров частотных развёрток по задаваемым параметрам спектров мощности.

Специальное математическое обеспечение необходимо также и для поддержки новых вибросейсмических методик, разрабатываемых в общем направлении повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки.

Аппаратура. Нормальная работа вибросейсмического комплекса зависит от постоянного контроля сейсмических характеристик вибраторов (действующей силы, фазовой ошибки и коэффициента гармоник), которые определяются в системе внутренней диагностики каждого вибратора. Однако для сравнения вибраторов между собой, их характеристики должны быть получены с одними и теми же калиброванными датчиками и в одних и тех же условиях. Для независимого (от БУСВ) контроля используются системы VQC (Vibrator Quality Cont-rol)

- фирмы Серсель, VQS (Vibrator Quality System) и Vibra Sig (Vibrator Signature system - для контроля по радиоканалу) - фирмы Пелтон. Во ВНИИГеофизике также велась работа в этом направлении (см. гл.З).

Трудности выбора оптимальных параметров полевой методики во многом определяются диктатом производителей вибросейсмической техники, которые не учитывают потребности геофизиков из - за отсутствия взаимодействия. Должен быть расширен выбор частотных развёрток, а также созданы современные возможности формирования свипов с произвольно — заданным спектром, в том числе вычисляемым на основе результатов опытных работ.

Совершенствование обработки. Обработка вибросейсмических данных имеет свою специфику, определяемую особенностями используемых сигналов и необходимостью предварительной корреляционной обработки. Обычно она проводится формально, хотя её функции могут быть существенно расширены.

Развитие обработки данных вибрационной сейсморазведки включает совершенствование известных и разработку новых способов. Дальнейшее использование известного комплекса программ ФИЛМЕМ прежде всего предполагает расширение круга геологических задач, решаемых по временным разрезам, а также решение новых задач на различных стадиях выполнения общего графа обработки и в сочетании с методикой полевых работ. Поскольку параметры вибросигналов известны, возможно создавать специальные способы фильтрации для уменьшения специфических шумов, связанных с конкретной методикой. Глава 2 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОГО СИГНАЛА

- содержит описание выбора параметров свип- сигналов, способы их реализации и примеры полевых работ, подтверждающих этот выбор.

Оптимизация методики. При планировании вибросейсмических работ необходимо учитывать амплитудные, частотные и временные параметры. Мак-

симальная мощность вибраторов обычно постоянна; возможности амплитудной модуляции в пределах частотного диапазона ограничены 6 - ЮдБ, а на фоне результатов контроля силы (Force - Control) они ещё меньше. Количество вибраторов в группе обычно фиксировано, так что вариации общего уровня энергии возбуждаемого сигнала реализуются в основном за счёт длительности свила и количества накоплений. Желаемые значения отношения сигнал-/помеха (S/N(F)) в частотном диапазоне свипа достигаются за счёт выбора длительности свипа Т, функции частотной развертки F(t) и значений интервалов конусования свипа -tl,t2. Эти параметры взаимосвязаны с граничными частотами Fl, F2 и вот со всей этой совокупностью параметров геофизику в основном приходится иметь дело при выборе свип - сигнала, максимизирующего (при заданных ограничениях) временную и динамическую разрешенность по всей площади работ. Оптимальные значения параметров - Fl, F2, F(t), Т, tl и t2 должны отвечать экстремуму какой- то функции качества, определяемой следующими факторами:

1. временной разрешенностью, зависящей от эффективной частоты сигнала;

2. динамической разрешенностью - шириной спектра сейсмического сигнала с наибольшей октавностью и энергией частотных составляющих, превышающих фон помех при заданных значениях S/N(F); здесь октавность определяется по эффективной полосе частот, а к помехам относятся и корреляционные шумы, и ближайшие побочные фазы сейсмического сигнала;

3. сохранением качества записи по латерали, являющимся следствием адаптации методики к меняющимся условиям возбуждения и приема.

Опыт показывает, что свести оценку качества к какой - то одной величине обычно не удается. Взаимозависимость параметров свипа, сама последовательность проведения опытов и процедуры оценки результатов могут приводить к неверным выводам, когда параметры считаются независимыми и результат изменения качества считается зависимым только от одного параметра. Выход из создавшегося положения - комплексный подход к сравнению временных и спектральных характеристик свипов при одних и тех же масштабных коэффициентах сравниваемых (по абсолютным значениям!) величин и зависимостей с учетом значений отношения сигнал/помеха.

Для удобства приведём формулы, которые понадобятся в дальнейшем:

Опорный свип-сигнал: SW(t): SW(t)=Al(t)*COS(e(t)+9o), (1)

где Al(t) - амплитудная модуляция свипа, t - текущее время, 0о - начальная фаза, 8(t) - угловая развертка, связанная с частотной разверткой F(t) зависимостью:

6(t) = 2 • я • Jf(t) • dt, поскольку é(t) = œ(t), (Харкевич A.A. 1956г.).

Свёрточная модель виброграммы V(t) имеет вид: V(t)= SW(t)#G(t)#IR(t)+n(t), где IR(t) - импульсная характеристика среды (распределение коэффициентов отражения во времени); G(t) - совокупность фильтрующих факторов, включающая систему источник-грунт и свойства разреза; n(t) - аддитивные помехи, # - символ операции свертки. Коррелограмма: K(t)=V(t)#SW(-t)=R(t)#G(t)#IR(t)+ns(t), (2) где ns(t)=n(t)#SW(-t) - аддитивные шумы, прокоррелированные с опорным сви-пом, R(t)=SW(t)#SW(-t) - автокорреляция (ФАК) свип - сигнала (импульс Клау-дера), a R(t)#G(t) - сейсмический импульс - на коррелограммах.

В результате полевых работ и обработки, коррелограмма в идеале приводится к виду K(t) = RK(t)#IR(t), при этом убраны (или уменьшены до заданного уровня) аддитивные помехи, a RK(t)- идеализированный импульс реальной кор-релограммы, где уже скорректировано влияние ВЧР и нижележащей среды.

Целью полевой методики и обработки является расширение и выравнивание спектра взаимно-корреляционного импульса RK(t) и борьба с помехами. Это может быть осуществлено частично как при полевых работах так и при обработке. Наибольшие искажения зондирующий сигнал претерпевает в ВЧР, так что влияние этого фактора целесообразно частично скомпенсировать на этапе полевых работ, посылая в среду сигнал, спектр которого будет максимально широким на уровне целевого интервала разреза при заданном уровне S/N(F).

Выше упоминалась частотная развертка F(t). Работать с ней не удобно по ряду причин, но она взаимно однозначно (при определенных ограничениях) связала со спектром мощности свипа (или спектром автокорреляции свипа) приближенной зависимостью (Чичинин И.С., Евчатов Г.П.19б9г):

|S(co)|2 = (л/2)-А1(со) A2(œ)/co(t) (3)

Здесь |S(œ)p - спектр мощности свипа, e>(t) =27iF(t); А1(со)-- функция амплитудной модуляции свипа, А2(со) - амплитудная модуляция оператора корреляции. Формула (3) при А1(со) = 1 и А2(<в) = 1 без коэффициентов имеет вид:

|S(F)f=l/F'(t) (4)

В данном случае IS(F)]1 — модельный спектр мощности свипа, получаемый по частотной развертке F(t) — без уч&га мощностных характеристик группы вибраторов. F'(t)=Vf- это скорость частотной развертки с размерностью «Герц в секунду» (Гц/с), так что спектральные амплитуды |S(F)|2 в этом случае имеют размерность «секунды на Герц» (с/Гц) и их удобно оценивать на практике через скорости частотной развертки.

Равенством (4) можно пользоваться, когда скорость развертки F(t) больше нуля, так что F(t) должна быть строго монотонной, как это обычно и бывает в вибрационной сейсморазведке. Тогда для F(t) существует обратная функция t(F), для которой выполняется равенство t'(F)=l/F'(t) и используя (4) по спектру |S(F)|2 можно найти F(t). В частности для JI4M свипа F(t)= F1+ t*(F2 - Fl)/T, 0<= t <=Т), F'(t) = (F2 - Fl )/T - постоянная величина и в диапазоне Fl - F2 спектральные амплитуды |S(F)|2 = T/(F2 - Fl), то есть спектр мощности имеет вид прямоугольника и его площадь равна Т - длительности свипа. Тот же вывод справедлив для всех используемых на практике частотных развёрток: площадь модельного (определяемого по (4)) спектра мощности равна длительности его свипа Т.

Параметры свипов вполне можно задавать по их спектрам мощности, но у свипов есть свойства, которые удобнее рассматривать во временном представлении. Таковы оценки динамической разрешенности, динамических диапазонов сигналов и свойства корреляционных шумов. Напомним, что октава - диапазон частот, у которого верхняя частота (F2) вдвое больше нижней (F1), тогда октав-ность ОКТ — число октав в рассматриваемой части спектра:

OKT = Log2(F2/Fl), или 20KT=F2/F1, (5)

Отсюда следует, что при прочих равных условиях чем шире спектр, тем больше октавность, и при одной ширине спектра наибольшая октавность будет у спектра с наименьшей начальной частотой. Октавность непосредственно связана с динамической разрсшённостью: при постоянной ширине полосы частот чем больше октавность, тем меньше побочные экстремумы относительно главного максимума, ниже уровень корреляционных шумов и тем лучше выделяется отражение на фоне помех.

Следует отметить, что соотношение величин главного и побочного максимумов ФАК свипа зависит не только от граничных частот диапазона, но и от формы спектра в нём. С достаточной уверенностью для практических нужд можно утверждать, что всякое отличие спектра сигнала от прямоугольника приводит к понижению временной и динамической разрешенности. Таким образом расширение полосы частот, выравнивание спектра в ней и повышение октавно-сти увеличивает временную и динамическую разрешенность результатов работ.

Анализируя методику вибросейсмических работ можно видеть, что в большинстве случаев используется линейный свип, но он не является оптимальным из-за существования в среде частотно-зависимого затухания энергии.

Посылая линейный свип с прямоугольным спектром, мы на коррелограм-ме имеем приближённо треугольный спектр, узкую рабочую полосу частот (в

пределах эффективной части спектра) и избыток энергии на низких частотах, способствующий генерации низкочастотных волн - помех. Рабочую полосу можно несколько расширить, если увеличить общую энергию свипа, но увеличится и избыточная энергия. Вместе с тем посылая свип с приближённо треугольным спектром (с повышением энергии его высокочастотных составляющих), на коррелограмме мы получим приближённо прямоугольный спектр без избытка энергии на низких частотах, с наиболее широкой рабочей полосой, совпадающей с полосой возбуждения.

Параметры нелинейных свипов Свипы с нелинейными частотными развёртками имеют не прямоугольные спектры. Их достоинства - возможность перераспределения энергии для компенсации затухание и уменьшение уровня низкочастотных помех - по сравнению с ЛЧМ свипами. Но у них есть и недостатки: это трудности выбора оптимальных параметров и нежелательное повышение реальной начальной частоты. На рис.1 можно видеть соотношение установочных (устанавливаемых на блоках управления) и реальных параметров (после их «ко-нусования» — аподизации свипов) — на примере спектра логарифмического свипа. Значения реальных параметров могут заметно отличаться от установочных, что видно по частотам и спектральным амплитудам.

Выбирая параметры свипа мы прежде всего намечаем возможные пределы для граничных частот Б1 и ¥2, уточняя их значения после выбора частотной развертки Р(0 и времён Т, 11 и Й. Общий поход к выбору начальной частоты вибросейсмической записи не отличается от общепринятого в сейсморазведке: это компромисс между необходимостью избавиться от помех и обеспечить просле-живаемость целевых отражений на низких частотах при максимальной октавно-сти записи и имеющейся технике.

Частоту Б2 следует брать по возможности больше, но наш выбор должен быть оправдан, то есть значение Р2 должно совпадать с верхней частотой рабочей полосы на временных разрезах - Р2рп. Если Р2>Р2рп, то мы напрасно затратили энергию в диапазоне от Р2рп до Б2; если Р2рп могла быть больше Р2, то -не использованы резервы повышения разрешённости сейсмического материала.

Выбор Р2 должен быть согласован с АЧХ разреза: интервал - ¥2 должен или захватывать полностью «значимую» часть изучаемого частотного «ранга» разреза (Мушин И.А. и др. 1985г.), или Р2 должна быть равна нижней частоте следующего ранга. Без опытных работ трудно определить оптимальные значения граничных частот, так полосу Р1 - Р2 следует брать по возможности шире.

Оптимальный свип. В выбранной полосе частот ищется оптимальный

спектр мощности свип - сигнала на основе идеи обратной фильтрации (Колесов C.B., Иноземцев А.Н. 1988), реализуемой при посылке свип - сигнала в среду и по этому спектру уже определяется оптимальная функция частотной развертки.

Чтобы оценить фильтрующие факторы среды (G(t)), предварительно пошлём JI4M свип, корреляционный импульс от которого при правильно выбранных энергетических параметрах (длительности Т, количестве вибраторов VB и N — количестве воздействий на ПВ) и даст нужную оценку - с точностью до постоянного множителя. Вычислим спектр обратного фильтра для этого импульса:

Vl*AK(K(t))L | <ï>AK(K(t)) | + R

Здесь | <t>AK(K(t)) | - преобразование Фурье от функции автокорреляции зарегистрированной коррелограммы K(t), R2 - регуляризатор. Свип - сигнал, вычисленный по RF(F), скомпенсирует полностью влияние всех фильтрующих факторов, но это не требуется, поскольку часть компенсации осуществляется при обработке. При обработке выравнивание спектра производится с помощью деконволюции, но при этом не меняются значения отношения S/N(F) в исходной полосе частот. В отличие от этого при посылке специальным образом выбранного свип - сигнала происходит изменение S/N(F) по отношению к каким - то предварительным значениям этой функции - S/N(F)„, например, полученным с ЛЧМ свипом. Конечная - желаемая функция S/N(F)K - должна задаваться для того, чтобы не тратилась энергия вибратора там, где значения S/N(F)0 могут быть излишними. Поэтому RF(F) должен быть скорректирован (получен RFk(F)) так, чтобы вычисленный по нему свип давал коррелограмму с заданными значениями S/N(F)K. Если S/N(F)K - константа, то посылка оптимального свипа должна приводить к выравниванию отношения сигнал/помеха.

Скорректированный спектр RFk(F) соответствует спектру оптимального свипа с точностью до постоянного множителя NM. Чтобы его найти, ищется минимум оптимального спектра - min(RFk(F)) и частота Fm;n, на которой он расположен. Обычно это низкие частоты и по прослеживаемости целевых отражений достаточно просто оценить минимальную энергию - |S(F)|2m;„ (спектральную амплитуду), которая будет обеспечивать нужную нам прослеживаемость при посылке оптимального свипа. Тогда корректирующий множитель

NM = |S(F)|2min / min(RFk(F)). |S(F)|2n,ill - определяется либо в результате опытов с ЛЧМ свипами, либо из предыдущих работ с учётом формулы (4).

Оценки прослеживаемости производятся при одних и тех же мощностях вибраторов, их количестве в группе и числе накоплений. Если же нужно перейти

к другим значениям этих параметров, тогда множитель NM должен быть соответственно изменен. Определив NM, получим спектр, по которому можно определять длительность свипа Т, функцию частотной развертки F(t), уточнять граничные частоты и Т, начальную скорость частотной развертки Vfo (при t=0) и частотные интервалы конусования.

Функциональные свипы. Реализация на вибраторе оптимального спектра общего вида невозможна без специального математического обеспечения и требует определённой квалификации геофизика. Вместе с тем достаточно часто на практике используются частотные развертки, задаваемые логарифмической или степенной функцией с небольшим количеством параметров - «функциональные» свипы. Они предназначены в основном для компенсации частотно -зависимого затухания сейсмической энергии и их частотные развёртки строго монотонны. Тогда аппроксимация спектра оптимального свипа сводится к поиску оптимальных параметров функционального свипа заданного вида.

Представим частотные развертки наиболее распространённых функциональных свипов как формальные функции от времени с параметрами:

1 .линейный свип : F(t)= F(F 1 ,F2,T,t),

2."t-power" -степенной : F(t)= F(F 1 ,F2,T,G,t),

3. дБ/Гц -логарифмический: F(t)= F(Fl,F2,Vfo,H,t),

4. дБ/Гц - логарифмический (вариант): F(t)= F(F 1 ,F2,T,H,t),

5. логарифмический (вариант): F(t)= F(Fl,F2,Vfo,C,t).

6. дБ/окт (степенной): F(t)=F(Fl,F2,T,Ok,t),

Параметры нелинейности частотной развертки: С = lg(]S(F2)f/|S(Fl)|2) где

|S(F2)pH |S(Fl)f) амплитуды модельного спектра мощности не конусованого свипа, причём 20+С выражается в дециБеллах; Н = 20*C/(F2-F1) - имеет размерность дБ/Гц, Ok - дБ/окг (децибелл-на-окгаву), a G - отвлечённая величина (показатель степени). Выписанные в этих формулах параметры являются "установочными". однако у этих свипов есть и другие параметры, которые существуют, но не задаются непосредственно: это длительность Т в свипах № 3 и № 5, или начальная скорость частотной развёртки Vfo в №4 и №6.

Все НЧМ свипы удобно рассматривать по одной схеме, взяв за «эталон», например, логарифмический свип (рис. 1) с параметрами Fl,F2,Vfo,C,T. Их можно вычислить и для степенных свипов №2 и №6, они непосредственно связаны с качеством сейсмического материала, должны контролироваться геофизиком, но один из них - зависимый и это видно из формул № 3,4,5. Поэтому можно представить и другие варианты установочных (независимых) параметров,

F1 F1p F2p F2 F Hz

Рис. 1 Спектры логарифмического свипа: 1) модельный, 2) расчитанный по опорному сигналу. А1,А1р,А2р,А2 -амплитуды спектра мощности. Установочные параметры: Fl, F2, А1,А2; реальные - Flp, F2p, Alp, А2р.

- беря любые 4 из этих пяти. Смысл F1,F2,C,T в общем понятен геофизику, а вот параметром Vfo иногда "жертвуют", (см. свип № 4), хотя величина 1/Vfo равна энергии на низких частотах, которая и определяет прослеживаемость отражений. Спектры мощности, получаемые с помощью (4) из частотных разверток, отличаются из-за конусования от реальных спектров корреляционных импульсов, посчитанных по свипам. За счет этого установочные значения Fl,F2,Vfo,T,C заменяются реальными - Flp, F2p, Vfop, Ср и Тр, причем Flp>Fl, F2p<F2, Vfop<Vfo (как правило), Ср<С и Тр<Т (точнее Тр приближенно равно [T-(tl+t2) *2/3]. При этом неравенство Тр<Т верно для значений времени, оцениваемых как площади спектров мощности. В действительности длительность отработки свипа не меняется. Основные трудности выбора установочных параметров НЧМ свипов состоят во взаимозависимости параметров. которые должен контролировать геофизик, и в заметном различии значений установочных и реальных параметров свипов и их спектров. Поэтому независимый перебор установочных параметров для НЧМ свипов не правомерен.

Корректный выбор параметров НЧМ свипов очень трудно проводить без использования компьютера, оснащенного специальной программой. Одна из них - РАПАНС (РАсчет ПАраметров Нелинейных Свипов) - составлена автором. Для наиболее распространённых функциональных свипов (ЛЧМ, логарифмических, степенных, дециБелл-на Герц, дециБелл-на-октаву) она позволяет вычислять их реальные параметры по установочным и обратно, причём любой параметр из набора {Fl,F2,Vfo,T и «параметр нелинейности»} или их «реальных» аналогов

можно считать зависимым и тогда программа вычислит его значение.

Общая процедура выбора оптимального свипа опирается на оценку энергии спектра сигнала на рассматриваемой частоте. В связи с этим интересно рассмотреть, что получается при переборе значений параметров ЛЧМ свипа. Меняя независимо Р1, ¥2 или Т, мы меняем энергию свипа ДР'Т/(Р2 - Р1) на интервале ДБ внутри диапазона Р1..Р2. Когда определяется время Т, так можно поступать, но если мы меняем Р1 или Р2, то энергия (и отношение сигнал/помеха) на частотах внутри диапазона Р1.. .Р2 тоже меняется. Чтобы этого не было, нужно соответственно менять и время Т. Обычно интервалы конусования 11 и \2 — постоянны, но на современных БУСВ их можно менять, причём с ростом 11 и 12 сужается реальный частотный диапазон, но уменьшаются и корреляционные шумы. Автором были смоделированы корреляционные импульсы ЛЧМ свипов разной длительности и с раз-личными (но одинаковыми слева и справа) интервалами конусования. Оказалось, что чем меньше отношение Т/И, тем ниже фон корреляционных шумов, а при постоянном Т/И относительный фон - постоянный. Тогда утверждение, что короткие свипы лучше длинных, следует отнести только к стоимости работ, а корреляционные шумы зависят не от Т, а от отношения Т/И. Другое дело - отношение главного экстремума ФАК к уровню неспецифических (например аддитивных) шумов. Чем больше Т, тем выше отношение 8/Ы.

Общая процедура выбора оптимальных параметров функциональных НЧМ свипов (на примере логарифмического) заключается в выборе четырех независимых и контроле зависимых параметров из набора Р1р,Р2р,\Тор,Ср (Н) и Тр, от них - к заданию 11 и \2 и переходу к значениям установочных параметров.

Первоначально на основе предшествующих работ или опытов с ЛЧМ сви-пом определяются минимально допустимые значения Б1р и 1 /УК>р, которые обеспечивают необходимую прослеживаемость целевых отражений. Зафиксировав частоту Р1р и спектральную амплитуду на ней (1/УБэр), для дальнейших опытов берем предварительные значения 11, \2 и Т, которое должно быть по возможности большим, поскольку от него зависит конечная частота Р2.

Далее делаем перебор значений крутизны спектра Н около априорно заданного начального приближения, вычисляя в каждом случае значение Р2р. Параметр Н (дБ/Гц) для дальнейшего удобнее, чем С, поскольку Н может выбираться независимо от \То,Т,Р1 и Р2. Проведя серию сейсмических наблюдений с полученными установочными параметрами, анализируем коррелограммы на предмет оценки отношения сигнал/помеха для целевых отражений на высоких частотах. Выбрав минимальное значение Р2р, фильтруем коррелограммы, убирая информацию на частотах, больших этого значения. Далее по этим корело-граммам находим минимальное значение Н - визуальной оценкой прослеживав

мости отражений после полосовых фильтраций (удаления) низких частот.

Имея таким образом Flp,Vfop,tl,t2 и Н, можно уточнить значения зависимых между собой F2p и Тр, выбирая их так, чтобы получить максимальную раз-решенность при заданных ограничениях. Имея Flр, Vfop, t2, Н, F2p, уточняем величину tl, вычисляем F1.F2 и окончательно определяем Vfo и Т.

Примеры работ с НЧМ свипами. Описанные выше способы выбора параметров НЧМ свипов успешно применялись во всех опытных и производственных работах, в которых автору довелось участвовать в качестве руководителя или по меньшей мере иметь возможность задавать параметры полевой методики. Такие работы проводились в разных регионах СССР и за рубежом.

В работах ГЭПР в 1985г. под г.Актюбинском (с приставками для генерации ОМНИ- свипов для вибраторов СВ 5-150) повышение разрешенности (с 54 у.е. до 124 у.е.). было получено за счёт выравнивания спектра в полосе 12 - 70Гц.

В работах «Татнефтегеофизики» в республике Коми в 1999 - 2002г. использовались свипы «дБ/Гц» (на вибраторах - СВ 18/120 с Миниконтроллерами «Пелтон»), спланированные автором и позволившие получать сейсмические материалы, по качеству близкие к взрывному возбуждению. Из — за низкой точности априорных статических поправок пришлось ограничиться диапазоном 10 -70Гц, хотя был успешно опробован и логарифмический свип 10 - 90Гц.

Там, где проводится тщательное изучение ВЧР, вышеописанные способы позволяют существенно повысить разрешающую способность вибрационной сейсморазведки. Пример - работы в Джунгарии (КНР, 1996г), проведенные под руководством автора, где использовались вибраторы Mertz M26HD/623B (28т) с БУСВ VE-416 (CGG). Поставленная задача - расширить спектр до 90Гц и более.

На спектре целевого интервала записи от ЛЧМ свипа выделяется "низкочастотная резонансная" часть до 60Гц, и пологая высокочастотная часть - от 60 до 100Гц, на два порядка слабее, чем низкочастотная. В таких условиях целесообразно использовать свип со спектром общего вида, но из — за несовершенства БУСВ VE-416 пришлось остановиться на свипе «дециБелл-на-октаву»с параметрами 8 - 100Гц/20с, Ок = - 8дБ/окт. Он выровнил отношение сигаал/помеха, что дало возможность при обработке выровнить спектр сигнала по амплитудам.

На «контрольном» разрезе (с ЛЧМ свипом 10- 60Гц) видимые частоты 25 -35Гц, тогда как на разрезе ВРВС - 50-70 Гц при рабочей полосе частот 14 - 95Гц: таким образом разрешенность повышена не менее чем в 2 раза. Заметно улучшилась прослеживаемость отражений, что следует из сравнения разрезов ВРВС и контрольного в полосе частот 10 - 60Гц. Это говорит о высокой точности оп-

ределения статических поправок и выравнивании спектра сигнала.

Расшифровка волновой картины вблизи забоя продуктивной скважины потребовала дополнительного повышения разрешённости. Спектр записи был расширен ещё на 30Гц с помощью программы ФИЛМЕМ, тем самым рабочая полоса частот расширена до 130Гц при видимой частоте - 90..100Гц (рис.2). Анализ показал, что в этих условиях можно получить в поле частоты до 150Гц.

Рие.2 Фрагменты разрезов по Джунгарии: А) контрольного (Ю-бОГц) и

Б) разреза ВРВС (10- 100Гц) после дополнительного расширения спектра до 130Гц

В Болынеземельской тундре (2003г) при детальных работах ЗП автором использован НЧМ свип 7-80Гц/15с-5дБ/окт (реально - 13-79Гц). Коррелограммы с ЛЧМ свипом 7-80Гц/15с в целом перегружены низкими частотами и имеют конус низкочастотных помех, не убирающийся после фильтра пропускания 15 —

45Гц. При НЧМ свипах ниже общая интенсивность, значительно меньше низкочастотных помех, запись более чистая и высокочастотная; общая прослеживае-мость - уверенная и с лучшей дифференциацией по динамике. Расширение диапазона частот до 100Гц и более оказалось не целесообразным из - за отсутствия данных по ВЧР и необходимости работать с группами из двух вибраторов.

В опытных работах в Удмуртии (3 вибратора HEMI-50,23т, БУСВ -Advance-II Pelton) была показана возможность работы со свипом 8-120Гц/15с -бдБ/окт, tl=0.4c на временах до 1.5с. Методика обработки в «Удмуртгеофизике» позволяет использовать в результатах весь диапазон возбуждаемых частот.

Повышение разрешенности за счёт расширения реального спектра в сторону низких частот было показано на примере по Западной Сибири. Работы предполагалось вести свипом 15-90Гц/10с-10дБ/окт. Анализ показал, что у него реальная начальная частота Flp = 31Гц, что позволяет избавиться от низкочастотных волн - помех, но заметно ограничивает разрешённость целевых юрских и палеозойских отражений. Баженовский репер сильно ослабляет высокие частоты и спектр сигнала, прорисовывающего юрские отложения, оказывается узким. Автором был предложен свип - 10-90Гц/14с-5дБ/окт, имеющий Flp = 15.5Гц. Расхождение на целую октаву в начале частотного диапазона очень заметно влияет на компактность корреляционного импульса: это сразу проявилось при опытных работах по изменению его формы. Полосовая фильтрация сейсмограмм 8/10 — 24/25Гц подтвердила отсутствие энергии в этом диапазоне у исходного свипа и её наличие — у предложенного, вследствие чего на разрезе, полученном с предложенным свипом стали лучше прорисовываться юрские отражения.

Глава 3 - АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВРВС. Здесь рассмотрены вопросы создания аппаратуры и методики тестирования вибраторов, моделирования работы вибраторов и модернизации блоков управления.

Контроль вибраторов. Использование сложной сейсмической, в том числе - вибросейсмической, аппаратуры в полевых условиях должно обеспечиваться специализированными средствами контроля. В настоящее время принято контролировать следующие сейсмические характеристики вибратора: силу воздействия на грунт (действующую силу, Ground Force - GF), фазовую ошибку свип -сигнала (РН), и коэффициент побочных гармоник сигнала (KG). При этом нужны не только их средние значения, но и их зависимости от частоты. GF пропорциональна (в дальней зоне) сейсмическому сигналу, регистрируемому сейсмостап-цией (Schrodt J.K. 1987), поэтому целесообразно измерять функцию GF(F) и уже для неё определять - PH(F) и KG(F). Коэффициент гармоник может быть истол-

кован как отношение помеха/сигнал для сигнала, излучаемого вибратором. В идеале КО = 0, однако изменения давления масла в вибраторе лишь приближенно соответствуют опорному сигналу, причем «гармоники» тем больше, чем ниже частота вибрации. КО возрастает с увеличением СР, так что меняя амплитуду сигнала, можно добиться приемлемого уровня гармонических помех.

Контролировать РЩБ), СБ{Р) и КО(Р) на время изготовления (1991г.) в России позволял только «ВИБРОТЕСТЕР»- прибор экспресс - диагностики вибраторов, созданный во ВНИИГеофизике коллективом сотрудников под руководством автора. Он измеряет сигналы от двух калиброванных акселерометров, закрепленных на инертной массе и плите вибратора, обрабатывает их на встроенной ЭВМ и выдает результаты на устройство индикации. ВИБРОТЕСТЕР может мерять РЩБ) и Кб(Р) не только для ОР(Р), нй и отдельно для ускорений либо скоростей опорной плиты или инертной массы. Частотный диапазон измерений -5-1500Гц, интервал осреднения процесса- 50мс, точность измерений - проценты.

Действующий макет и затем опытный образец ВИБРОТЕСТЕРа несколько лет успешно использовались для измерений параметров и настройки вибраторов, а также «сбивки» их групп в геофизических организациях г.г.Астрахани, Волгограда, Редкино, Нара-Фоминска, пос. Поваровки и на заводе ЗИМ (гЛрмавир). Во всех случаях прибор работал безотказно и приносил пользу. В дальнейшем он использовался и для измерения и спектрального анализа фона микросейсм.

Пример измерений ВИБРОТЕСТЕРом, показан на рис.З-а. ОР(Р) вибратора СВ 5-150 М2 до 80 Гц практически не регулируется, а увеличение амплитуды силы до 70% (на БУСВ) приводит лишь к выравниванию СБ(Р) в более широкой полосе частот, тогда как характеристики для 50% и 30% очень близки: их разница не соответствует регулировке. Вывод: у данного вибратора нет регулировки силы; нужны были независимые измерения, чтобы это узнать. Другой пример -вибратор МЕЯТг 18/612 (НФФ), настроенный поставляющей фирмой. На поз. «б» рис.Зпри установке амплитуды А=30%, реальная сила - 16т, т.е. практический максимум 18и тонного вибратора; при А=30% и А=20% сила соответственно втрое и вдвое больше, чем при А=10%, то есть сила регулируется, но её амплитуда - не реальная. РН(Р) (поз. «г») лишь при А= 30% находится в допустимых пределах (6%), а при меньших амплитудах - она против ожидания больше. На поз.«в» видно, что с убыванием силы растёт КС(Р), при амплитуде 10% и час-тоте 35Гц на побочные гармоники тратится половина энергии вибратора. Это противоречит теории и говорит о нестабильности вибратора на малых амплитудах силы.

Gfi

о 50 _ ЮО Гг, о SO _ 400 _ Fn

Рис.3. Сейсмические характеристики вибраторов, измеренные ВИБРОТЕСТОРом:

а) Сила GF(F) (в kN) для вибратора СВ-5-150 М2, б,в,г) для вибратора MERTZ 18/612:

б) Сила GF(F), в) коэффициент гармоник KG(F) (в %), г)фазовая ошибка PH(F) в градусах. Параметры кривых - сила в % от максимума, выставленная на блоке управления.

Моделирование работы вибратора. Для интерпретации сейсмических характеристиках вибратора нужно знать причины, вызывающие выход тестируемых параметров за допустимые границы. С этой целью была создана и изучена математическая модель сейсмического вибратора (Кривенко Н.Е., Клинов В.В., Колесов C.B. 1990). Аналитическое решение уравнений работы вибратора встречает трудности, которые обходят с помощью линеаризации, упрощая задачу. В данном случае полная система уравнений была решена численно на ЭВМ. Насколько модель соответствует реальности, оценивалось по временным разверткам параметров, которые параллельно измерялись на реальных вибраторах. Был показан нелинейный характер связи входного сигнала (смещения золотника ПЭГ - электрогидравличсского преобразователя) и выходного - «действующей силы» GF(t). вследствие чего в сигнале GF(t) появляются кратные гармоники.

Было показано, что чем меньше уровень входного сигнала, тем меньше гармонических помех на выходе. С другой стороны, чем выше уровень входного сигнала, тем более высокочастотный полезный сигнал генерируется вибратором.

Отсюда следует вывод: JI4M сигналы с постоянной амплитудой, обладают принципиальным недостатком. Необходимо менять амплитуду входного сигнала с частотой, одновременно используя нелинейные (НЧМ) свипы.

Концепция блока управления. Общий подход к выбору параметров оптимального вибросейсмического сигнала "от спектра", (гл. 2), меняет планирование опытных работ, а также предъявляет новые требования к БУСВ. Речь идет об аппаратурно - программном «интерфейсе», создающем удобства для геофизика и реализующим переход от них к «удобствам» для вибратора. Целесообразно организовать работу геофизика именно со спектром свила, передав вычисление частотной развертки блоку управления. БУСВ должен быть подключен к сейсмостанции, чтобы по сейсмограммам опытных работ вычислять параметры оптимального вибросейсмического сигнала. Для функциональных свипов должна быть предусмотрена работа с различными вариантами наборов их установочных параметров, (см. гл 2). При этом должна быть также реализована возможность использования сейсмических характеристик вибраторов.

Для реализации на БУСВ свипов с оптимальным спектром произвольного вида автором был разработан алгоритм вычисления частотной развёртки по спектру мощности, заданному ограниченным набором точек, вследствие чего F(t) вычисляется в виде кусочно - параболической функции с непрерывными производными на краях звеньев. Передача по радиоканалу небольшого набора значений {F(t;)}, i= 1..N, повышает надежность передачи, а промежуточные значения вычисляются при помощи процедуры «КИН-свипа» (замена спектра ломаной) или «СПЛАЙН - свипа» (представление спектра кубической сплайном).

Составные свипы Функциональные свипы (логарифмический, «деци-Белл-на-октаву» и т.п.) получили распространение потому, что количество задаваемых параметров мало' - по сравнению со свипами общего вида (ОМНИ и т.п.). Однако у них есть неприятная особенность: чем больше «коэффициент нелинейности» (Н, С, Ok), тем выше реальная (после конусования) начальная частота. Соответственно падает и реальная октавность, что вкупе заметно ухудшает качество сейсмического материала. Чтобы исправить этот недостаток, автором были разработаны алгоритмы их «составных» аналогов, названные сви-пами Паралог и Парадокт. Например, в сравнении со свипом 10 - 90Гц/10с -ЮдБ/окт, tl = 0.5с, у свипа Парадокт реальная начальная частота почти на 10Гц ниже, что является существенным вкладом в увеличение октавности (см. рис.4).

Рис.4. Модельные спектры: № 1 - неконусованого свипа «децибел-на-октаву 10 - 90Гц/10с -ЮдБ/окт; № 2 - тот же спектр после конусования с 11=0.5с; № 3 - конусованый свип Парадокт.

Глава 4 - ПОЛЕВАЯ МЕТОДИКА ВРВС содержит комплексное рассмотрение всех сторон полевой методики ВРВС, включая её аппаратурное, методическое и алгоритмическое обеспечение, особенности анализа результатов и новые способы работ.

Основные особенности ВРС: 1)расширснная полоса частот, т.е. полоса, в которой в результате полевых наблюдений и обработки достигается необходимое значение отношения сигнал/помеха: 2) адаптация полевой методики к сейс-могеологическим условиям наблюдений; 3) использование динамических характеристик волнового поля для получения геоакустических параметров разреза. ВРВС выделяется в ВРС только спецификой возбуждения и характеристиками используемых сигналов.

Общие требования к методике работ ВРС отражены в «Методических указаниях по высокоразрешающей сейсморазведке (методика полевых работ)», НПО "Нефтегеофизика" МинГео СССР, ЦГЭ МНП СССР М.,1988 и в «Рекомендациях по сейсморазведке» (ВНИИГеофизика, МНР РФ). Из всех аспектов, увязанных при ВРВС в единую комплексную систему, выделим лишь те, на которые следует большее обратить особое внимание.

Общие требования к методике ВРВС : подготовка и контроль техники

Имеется в виду состояние и требования к собственно возбудителям вибрации, а также их к транспортной базе. Требования к допустимым вариациям ОР(Р), РН(Б) и КО(Р) - сейсмических характеристик вибраторов - устанавливает заказчик, но обычно Д |СР(Р)1< ЗёВ, Д |РН(Р)|< 6-10градусов и Д |КО(Б)|<30 -

35%, причём плавных вариациях АЧХ. Их следует рассматривать в диапазоне реальных частот выбранного (или выбираемого) свипа.

Для целей ВРВС в диапазоне 10-120 Гц на времени до 16 секунд вариация СБ должно быть не более 2дБ (26%), ошибка РН - до 8 градусов и среднее значение Кв не более 25% (при пиковом отклонениях - до 35 %). Когда требуется задействовать все резервы с целью получения наилучших результатов, нужно контролировать РН(Р), ОР(Т) и Кв(Р) при каждой переналадке вибраторов.

Генерация вибрационного сигнала зависит от поверхностных условий, которые могут быть неблагоприятны для вибраторов на колёсной базе при работе по расчищенным от снега профилям в сравнении с гусеничными вибраторами. Устройство транспортной базы сказывается и на возможности отработки многопозиционных групп вибраторов, улучшающих параметры сигнала (см. ниже).

Выбор систем наблюдений. Из особенностей систем наблюдений отметим нецелесообразность использования акселерометров на приёме и группирование вибраторов. Переход к ВРВС приводит к совращению размеров трупп на ПП и ПВ. Вместе с тем вибратор - крупная машина длиной 9 -10м и более, так что уменьшение баз групп возможно только при многопозиционном группировании - с переездами вибраторов при отработке одного ПВ. Группирование с переездами также позволяет осреднить условия установки вибраторов на ПВ и улучшить характеристики направленности группы, в частности согласовав ее с частотным диапазоном свипа, а также даёт возможность работать на мягких грунтах, когда опорная плита глубоко погружается при первом же воздействии.

В случае, когда для перемещения вибратора водителю достаточно только двух педалей - «ход» и «тормоз», трудностей с переездами не возникает, тогда как на автомобиле необходимость большого количества манипуляций так снижает производительность, что от групп с переездами приходится отказываться.

Методика ВРВС требует более тщательного подхода к группированию. С этой целью А.Н. Иноземцевым вместе с автором на основе оригинальных алгоритмов разработан интерактивный пакет программ «ВЫБОР», позволяющий производить количественный анализ нормированных характеристик направленности любых линейных групп в зависимости от волнового числа, кажущейся длины волны, кажущейся скорости (параметр - частота) и частоты (параметр -кажущаяся скорость). Это позволяет в удобной форме согласовывать частоты свипа с характеристиками пропускания групп приёмников и источников. В работе приведен реальный пример одностороннего подхода к выбору параметров группирования, когда стремление подавить регулярные волны-помехи в полосе

200 - 1400 м/сек привело к потере частотных составляющих спектра выше 40Гц.

Одной из существенных особенностей ВРС со взрывным возбуждением является использование акселерометров вместо сейсмоприемников. Дело в том, что в спектре взрыва наиболее интенсивны низкочастотные составляющие, а при регистрации йкселерометром спектральные составляющие ослабляются тем сильнее, чем ниже их частота, вследствие чего спектр сигнала выравнивается.

В среде с частотно - зависимым затуханием сейсмической энергии спектр корреляционного импульса от JI4M свипа похож на спектр от взрыва и действие акселерометров приведёт к его выравниванию за счёт «удаления с низких частот» части возбуждённой энергии. Однако используя нелинейные свипы мы можем не возбуждать эту «лишнюю» энергию на низких частотах, а направить её туда, где её не достаточно - на высокие частоты, отказавшись от акселерометров. Также при НЧМ свипе низкочастотные волны-помехи - слабее, так что использование акселерометров при вибросейсморазведке - не целесообразно.

Изучение ВЧР. Усилия по повышению разрешенности на уровне методики могут оказаться напрасными при недостаточной точности статических поправок. Большой объем проведенных сейсмических работ, привел к мнению, что во многих регионах специальных работ по изучению ВЧР не требуется. Это справедливо, если на суммарном разрезе мы ожидаем получить видимые частоты 30 - 40Гц (рабочие - до 60 - 70Гц), если же нужны частоты 60 - 70Гц (рабочие -120Гц и более), то точность накопленных данных уже недостаточна. «Определение средне- и длиннопериодных поправок - это по сути проблема разделения поверхностного и структурного факторов, которая не всегда может быть решена по самим сейсмическим данным и требует привлечения дополнительной информации о строении ВЧР». (Козырев B.C., Жуков А.П. и др. 2003).

Изучение ВЧР может проводиться без бурения и взрывов. Специальные работы МПВ с одиночным вибратором, работающем в импульсном режиме, с регистрацией на рабочей косе ОГТ проводились автором вместе с М.Е. Старо-бинцем в производственных условиях. Сейсмограммы МПВ обрабатывались программой STAT-PR (Старобинец М.Е., Васильков В.В. и др.), которая использует не только первые, но и последующие вступления преломленных волн. Расхождение рассчитанных таким образом статпопрвок с данными МПВ со взрывами не превышало 4- 5 мс при средней квадратической ошибке в 2 мс. Там, где ставился МСК, расхождение не превышало 2мс.

Адаптация параметров методики - предполагает в основном выбор оптимальных параметров возбуждения (см.гл.2 и выше - о системе наблюдений) в

характерных участках района работ и учёт изменения сейсмогеологических условий возбуждения. Можно считать, что цель адаптации - стабилизация отношения сигнал/помеха в выбранном частотном диапазоне. Тогда меняться могут в основном «мощностные» параметры сигнала - общее время свипа - Т, сила вибраторов GF, их число в группе, количество накоплений и число позиций в многопозиционной группе. Может меняться и форма спектра: для функциональных свипов - это параметр «нелинейности» (G, Н, С, Ok и т.д.), чтобы скомпенсировать изменения затухания энергии.

Перед производственной отработкой профиля (площади), когда основные параметры оптимального свипа определены, на нескольких ПВ, располагающихся не чаще 0.5 -1 км друг от друга, а также в "особых" точках, где меняется ЗМС, определяются спектры оптимальных свипов. Спектры отбраковываются, сглаживаются по профилю и в таком виде используются для производственной отработки. Изменение условий возбуждения на близких друг к другу ПВ обычно компенсируется с помощью системы «Force Control» («управления силой»), и об адаптации методики следует говорить лишь тогда, когда эта система «не справляется» со своей задачей.

Алгоритмическое обеспечение ВРВС. В настоящее время невозможно представить сейсморазведку без вычислительной техники. Однако если обработка полевых материалов ведется только с использованием компьютеров, то при выборе параметров методики и оперативной оценке полевого материала возможности компьютеров используются не достаточно. Пока нет удобных и итуи-тивно понятных интерактивных программных комплексов, специально предназначенных для выбора методики работ, в том числе — с вибраторами.

Ранее упоминались программы «РАПАНС» (гл.2) и «ВЫБОР» (см. выше). Ниже дается краткая характеристика пакета программ «РЕВЕНС», на основе которого были созданы «РАПАНС», «ВЫБОР», «КИН-свип» (гл.З), матобеспечние для способов «СИНХРОКОМБИ» и «МИКСИСВИП» (см. ниже).

Вся идеология пакета РЕВЕНС основывается на анализе спектров мощности свип - сигналов, полученных в результате опытных работ или моделирования, расчёте оптимальных спектров, аппроксимируемых по желанию спеюром заданного функционального или другого свипа (OMNI-, КИН- или СПЛАЙН-).

Спектры мощности модельных («синтетических») свипов вычисляются в единой нормировке так, чтобы их спектральные амплитуды были равны обратной величине скорости частотной развертки. Спектры участков коррелограмм, ФАК (ФВК) свипов вычисляются с учетом нормирующих множителей, компен-

сирующих работу БПФ (быстрого преобразования Фурье) при различных количествах отсчетов участков трасс, посылаемых на БПФ, что позволяет сравнивать спектры (и отдельно - ФАК, ФВК) в одном общем масштабе.

В числе программных модулей, входящих в комплекс РЕВЕНС: 1)вычисление частотных и временных разверток функциональных, кусочно-Линейных и кусочно-Нелинейных свипов, 2) вычисление зависимых параметров свипов, 3)процедуры подготовки параметров свипов по заданному спектру, 4)аподизации свипов и спектров по различным законам, 5)вычисление спектров обратного фильтра по заданному спектру и параметрам функций частотной развертки, 6) вычисления ФАК, ФВК по свипам и спектрам мощности и обратно, 7) нормировки спектров мощности, ФАК и ФВК, вспомогательные процедуры различных фильтраций, сглаживания и интерполяции, 9)1рафический интерфейс. Пакеты РЕВЕНС и ВЫБОР, составлены на языках Pascal и MODULA.

Анализ результатов работ ВРС. Во многих случаях оценка результатов опытных работ производится на первичных сейсмограммах по прослеживаемо-сти целевых отражений. По сейсмограммам после полосовых фильтраций с переменной левой границей (убирая низкие частоты), можно по прослеживаемости оценивать величину отношения сигнал/помеха (S/N) на высоких частотах, но это удаётся лишь тогда, когда отношение сигнал/помеха достигает определенной величины.

При ВРВС вследствие широкой полосы частот визуальных оценок явно недостаточно. Кроме подобранных полосовых фильтраций (обязательно учитывающих особенности формы спектра записи) необходим спектральный анализ участков сейсмограмм, причем спектры должны вычисляться в единой амплитудной нормировке, чтобы можно было проводить количественную оценку влияния различных факторов на спектральные амплитуды и на отношение (S/N) в заданной полосе частот.

Особенности высокоразрешенного разреза (детализированные зоны выклинивания, тонкослоистые пачки, малоамплитудные нарушения) практически нельзя «нарисовать» при обработке, так что на них следует в первую очередь обращать внимание, так как видимость высокого разрешения можно иногда получить искусственно. Высоко разрешенные разрезы для многих непривычны, нужно иметь некоторый опыт, чтобы их анализировать. Сама процедура анализа материалов: определение границ рабочего диапазона частот, прорисовка отражений целевого интервала, ранговые особенности разреза, выяснение особенностей формы спектра полезного сигнала - строится под задачу.

Полоса частот и разрешенность. Из - за широкой полосы частот разрезы ВРС нельзя рассматривать только в одной фильтрации: каждый участок этой полосы подчеркивает свои геологические особенности разреза (Мушин И.А. и др., 1990). Видимая частота записи, определяющая временную разрешенность, зависит от эффективной полосы частот, в том числе от формы спектра. При одной и той же видимой частоте высоко разрешенный разрез с выровненным спектром отличается от высокочастотного по количеству побочных фаз отражений: чем их больше, тем меньше разрешенность записи.

Статические поправки. Не достаточная точность статических поправок приводит к понижению частот на суммарном разрезе. Разрез ВРС может быть получен только при среднечастотных (по пространственной частоте) статических поправках, соответствующих по точности выбранному диапазону частот. Наличие "гладких" осей синфазности на суммарном разрезе вовсе не гарантирует правильного ввода среднечастотной статики, качество которой должно оцениваться по степени сходства формы сейсмического сигнала на лентах ОТВ и суммарном разрезе (Захарова Г.А, Колесов С.В.,2000).

Параметры вывода изображения и прослеживаемость. Способ и масштаб изображения на экране и бумаге играют большую роль при анализе сейсмограмм и временных разрезов. При выводе первичных сейсмограмм оператор ставит какие- то привычные параметры вывода, при которых он сразу может заметить брак. При опытных работах задача другая: нужно определить наилучшее качество сейсмограмм при различных параметрах методики, так что важно подобрать такие параметры вывода, чтобы были заметны анализируемые особенности записи. Динамический диапазон записи очень велик, тогда как на бумаге может быть изображена лишь малая его часть.

Судить о динамике по ширине полосы зачернения оси синфазности можно для разрезов с узкой полосой частот, к виду вывода которых мы уже привыкли. Для высоко разрешенных разрезов нужно использовать более крупный временной масштаб и несколько различных ступеней усиления амплитуд.

Оценка параметров методики по прослеживаемости отражений после полосовых фильтраций пригодна, если величина отношения (S/N) около единицы. Тогда в опытных работах целесообразно имитировать суммирование ОГТ с помощью «усиления» параметров возбуждения - длительности свипа — Т, количества вибраторов в группе, числа накоплений и позиций в многопозиционной группе, чтобы уже на первичных сейсмограммах оценивать отношение сигнал/помеха на высоких частотах.

По мере сужения спектра к высоким частотам, запись приобретает многофазный характер с уменьшенными амплитудами. Картинка дает представление о наличии энергии в данной части спектра, если виден изгиб годографа. Прямолинейные оси на больших временах, где годографы распрямляются, могут оказаться оптической иллюзией, например из-за ограниченной разрешающей способности плоттера или экрана, когда реальные различия фрагментов записи соизмеримы с возможностями разрешения.

Достоверность изображения. Вид окончательного разреза не всегда свидетельствует о правильности использования той или иной программы, входящей в граф обработки. Контроль эффективности обработки должен быть разбит на операции (группы операций), каждая из которых вносила бы свой вклад в повышение разрешенности и этот вклад можно было бы проверить.

При оценке эффективности методики ВРС анализ целевого интервала не может быть оторван от анализа всего разреза. Например, достоверность изображения на временах 2 - Зс определяется в том числе и качеством изображения верхней (до 1с) части разреза. Высокая частота и хорошая прослеживаемость мелких отражений свидетельствует о высоком качестве статики. При ВРС улучшение разрешенности и прослеживаемости должно наблюдаться на всем разрезе.

Примеры и причины ошибок анализа: октавность записи.

При проведении работ ВРС обычно предполагается повышать разрешен-ность в основном за счет высоких частот и как правило недооценивается влияние ширины спектра на динамическую разрешенность. Вместе с тем расширение спектра влево значительно эффективнее (по общим критериям разрешённости), чем расширение вправо - на один и тот же интервал частот. Учитывая более сильное затухание высоких частот с глубиной, расширение спектра в сторону низких частот повышает разрешенность разреза в целом, хотя улучшение компактности сейсмического импульса иногда расценивается как ухудшение качества из-за затруднений с прослеживаемостью, особенно при скачках статики. Аналогичную оценку можно услышать и при повышении видимой частоты.

Форма спектра Одно из необходимых требований ВРС - выравнивание спектра рабочей полосы частот после обработки. На полевых материалах форма спектра может меняться, при этом меняется и вид сейсмограмм. Без спектрального анализа (или полосовых фильтраций) суждения о качестве материала могут оказаться не верными.

Способы визуализации При проведении опытных работ автору довелось быть свидетелем того, как из-за нормировки заметно менялся вид коррелограмм,

отработанных со свипами разной длительности Т. Материал был зашумленный, слабый и кое - где были видны обрывки осей синфазности. Оценки были парадоксальными: более короткий свип давал более «качественную» запись, хотя чем больше длительность свила, тем больше его энергии, тем лучше должно быть качество. Оказалось, что запись нормировалась по максимуму всей сейсмограммы, который по величине становился больше при росте Т, а насыщенность сейсмограммы кажущимися обрывками осей синфазности при уменьшении Т расценивалась как улучшение качества.

Другой пример связан с использованием способа переменной плотности при выводе временных разрезов, когда амплитудам трасс ставятся в соответствие оттенки степени почернения бумаги. Зависимость «амплитуда/почернение» обычно выбирается обработчиком под решаемую задачу. В данном случае эта зависимость напоминала АЧХ затушенного сейсмоприемника, то есть с какого — то уровня всем амплитудам соответствовала одна степень почернения. Получалось, что слабые отражения разреза хорошо дифференцировались по амплитудам, тогда как сильные выглядели одинаково серыми. При замене этой зависимости на прямолинейную во всем диапазоне амплитуд на общем фоне стали видны недодавленные сильные волны - помехи.

Фрагментарность сравнения. Часто при сравнении разрезов и сейсмограмм, особенно когда в этом участвуют разные заинтересованные стороны, обращается внимание на отдельные фрагменты в отрыве их от общей картины.

Основные особенности изображений разрезов и сейсмограмм, которые необходимо учитывать при сравнения: 1) закономерное изменение характера изображения во времени, 2) относительная стабильность волновой картины по ла-терали - в пределах геологически однородных участков, 3) основные признаки высокоразрешенной записи, которые отображают решение структурных и динамических задач. Фрагментарность сравнения может получиться при рассматривании большого разреза на относительно малом экране монитора.

Привычки и стереотипы.Действия человека при выполнении привычной работы характеризуется формированием у него динамического стереотипа поведения, -стабильного сочетания привычных действий. Так, при выборе мето-дики обычно производят независимый перебор значений параметров свипов в предположении, что их воздействие на результат - независимое и известное (см.гл.2).

При оценке качества также используются стереотипы, сформированные на основе предыдущего опыта. При этом ищутся знакомые признаки и если что-то не укладывается в имеющийся опыт, то следует негативная оценка. При форми-

ровании стереотипа процедуры анализа изображений, содержание набора признаков, характеризующих качество, отрывается от причин, влияющих на это содержание, тогда как оно может зависеть и не от реального качества материала, а от побочных причин (например ошибок работ или визуализации). Перенос от одного объекта на другой значений признаков, а вместе с ним - оценок, приводит к предвзятости мнения о качестве материалов ВРС, как следствие обучения на среднечастотном материале.

Квалификация. Анализ полевого сейсмического материала требует специфических знаний: нужно знать все стороны полевых работ, влияющие на качество материала, а также возможности улучшения качества при обработке. При этом очень важно знать последствия ошибок и недоработок полевого персонала и обработчиков, что даётся только большим опытом работ.

Полевые способы ВРВС: СИНХРОКОМБИ Стремление повысить раз-решенность за счет увеличения энергии вибросейсмических сигналов на высоких частотах, привело к созданию способов комбинирования свипов.

Последовательная отработка нескольких свипов при обычном их комбинировании заметно снижает производительность полевых работ. Более быстрым является способ одновременной посылки нескольких свипов с примыкающими частотными диапазонами - «СИНХРОКОМБИ» (Колесов C.B., Иноземцев А.Н.и др.,1985, А.С.№ 1340375), к тому же имеющего и другие достоинства.

Результирующую коррелограмму, относящуюся к одному ПВ, получают путем корреляционной обработки «суммарной» виброграммы с опорным управляющим сигналом, представляющим сумму всех разночастотных сигналов, используемых при отработке физического наблюдения. Поскольку частотные диапазоны комбинируемых свипов не перекрываются, то коррелограмма суммы сигналов равна сумме коррелограмм, полученных отдельно для каждого свипа. Необходимая величина отношения (S/N) в заданном частотном диапазоне обеспечивается выбором параметров соответствующего свипа. Стыковка частотных диапазонов в данном случае означает перекрытие спектров свипов не более чем на интервал конусования в Герцах, желательно 1 - 2Гц.

СИНХРОКОМБИ реализуется группой вибраторов, на каждом из которых устанавливается свой частотный диапазон и, возможно, своя длительность свипа, а в остальном - работа производится как обычно. Возможны и другие варианты отработки этого способа. Выбор параметров частичных свип -сигналов в этом способе производится с учетом их энергии, аналогично выбору параметров оптимального вибросейсмического сигнала (см. гл.2).

Одно из достоинств СИНХРОКОМБИ состоит в возможности расчёта таких параметров «Down» -свипов, что волны-гармоники будут за интервалом регистрации целевых отражений.

Способ СИНХРОКОМБИ успешно использовался в КГЭ НПО «Нефтегео-физика» (ст. Поваровка), ВУГРЭ (г.Полтава), ОМП ПО Казгеофизика (г.Алма-Ата) и в Эфиопии в 1989г. В последних работах использованы ЛЧМ свипы 28-60Гц/5с, 59-92Гц/10с и 91-124Гц/10с: первый и второй - отрабатывались каждый одним вибратором, третий - двумя. Использованная технология позволила повысить разрешенность в 1.5 раза по сравнению со стандартной.

СИНХРОКОМБИ можно использовать и с нелинейными свипами, когда с помощью одиночного функционального свипа нельзя реализовать оптимальный двух -ступенчатый спектр, как это имело место в Джунгарии (гл.2).

Модификация способа СИНХРОКОМБИ. Основной недостаток данного способа состоит в том. что условие перекрытия частотных диапазонов у разных сигналов в пределах их интервалов конусности не позволяет исключить полностью "нули" в спектре результирующего воздействия, из -за чего возникают специфические помехи. Предложенный модифицированный «Способ вибросейсмической разведки» (Иноземцев А.Н., Колесов C.B.,и др., А.С.№ 1539702, 1988), исправляет этот недостаток СИНХРОКОМБИ. В нём частотные диапазоны устанавливают так, чтобы временные интервалы перекрывающихся частот свипов выходили за пределы полезной записи на коррелограммах.

Иначе говоря из интервала полезной записи исключаются шумы, связанные со взаимной корреляцией перекрывающихся частот соседних свипов.

Комплексирование полевой методики и экстраполяции спектра

Опыт работы с нелинейными свипами показал, что повышение разрешающей способности вибрационной сейсморазведки сталкивается со следующими трудностями: 1) расширение спектра в область высоких частот (более 50Гц) ограничивается свойствами групп источников и приемников а также свойствами контакта вибратор-грунт, 2) повышение разрешенности часто происходит за счет ухудшения глубинности, 3) работы с НЧМ свипами требуют несколько больших затрат в сравнении с использованием ЛЧМ свипов.

Как компромиссное решение, устанавливающее баланс качества и стоимости работ при частотах до 70 - 80Гц, автором предложена технология комбинирования НЧМ- сигналов со способами экстраполяции спектров при обработке. Её основные элементы: а) ограничение рабочей полосы частот при возбуждении до 50 - 60гц; б) согласование верхней частоты возбуждения свипа с верхней час-

тотой пропускания комплексной характеристики группирования вибраторов и сейсмоприемников; в) применение НЧМ -сигналов для выравнивания спектра только в рабочей полосе; г) обеспечение заданной величины отношения (S/N) в рабочей полосе за счет адекватного выбора параметров методики; д) включение в граф обработки процедуры экстраполяции спектра от верхней частоты исходного диапазона в сторону высоких частот.

Нелинейные свипы используются здесь для выравнивания сиектра в полосе частот с наименьшим затуханием сейсмической энергии. В этой полосе можно получить высокие значения отношения (S/N) для целевых границ (и наибольшую глубинность), что позволит с большей эффективностью экстраполировать исходный спектр. В качестве инструмента экстраполяции предлагается комплекс программ ФИЛМЕМ, доказавший свою эффективность.

Предлагаемая технология была опробована в 1993 году в условиях Туркмении при детализационных работах. Был использован кусочно-линейный свип 14-50Гц/10с, позволивший выровнить спектр записи. Обработка включала экстраполяцию спектра с 14-48Гц до полосы частот 14-80Гц. Сравнение с временным разрезом, полученным с линейным свипом 14-80Гц/8с при равных прочих условиях показало, что сочетание НЧМ свипов с последующей экстраполяцией спектра дает заметное (в 1.3 раза) увеличение разрешенности и позволяет лучше детализировать сложную антиклинальную структуру.

Устранение высокочастотного «звона» при использовании НЧМ свипов.

Работа с нелинейными свипами иногда сопровождается появлением квазирегулярных, обычно высокочастотных помех. Автором было показано, что причиной появления высокочастотного «звона» может быть усиление аддитивных шумов виброграмм после их корреляции с опорным НЧМ свипом, имеющем узкую полосу частот эффективной части спектра. Она находится обычно в области высоких частот, причем чем больше степень компенсации затухания, тем у'же и более высокочастотной она становится. Ограничение степени нарастания энергии свипа на высоких частотах приводит к снижению эффективности вибросейсморазведки. От этого «звона» трудно избавиться: полосовая фильтрация означает потерю разрешенности, суммирование здесь не эффективно, а аддитивные шумы могут коррелироваться на соседних каналах.

Обычно для отработки вибратором и для корреляции берут один и тот же сигнал, тогда как роли их существенно различны: зондирующий свип определяет отношение сигнал/помеха в диапазоне возбуждаемых частот, тогда как оператор корреляции меняет распределение мощностей частотных составляющих прини-

маемого сейсмического поля в целом, включая помехи.

Автором предложен способ устранения «звона» (МИКСИСВИП: A.C. №1784933 по заявке № 4836 872/25-035100, приоритет от 29.03.1990г), состоящий в том, что для отработки и для корреляции используются сигналы с одной и той же частотной развёрткой, но оператор корреляции дополнительно модулируется по амплитуде так, чтобы выровнить его спектр настолько, чтобы не возникало недопустимое возрастание энергии аддитивных шумов после корреляции. По отношению к спектру оператора корреляции амплитудная модуляция компенсирует (полностью или частично) действие частотной модуляции.

Иначе говоря предложено разделить влияние зондирующего сигнала и оператора корреляции - на разрешённость сейсмической записи.

Основой для вычислений амплитудной модуляции оператора корреляции является зависимость (3) гл.2 (Чичинин И.С., Евчатов Г.П., 1969г). На рис. 5. для

Рис.5 А - исходная импульсная трасса; Б - коррелограмма, соответствующая обычной работе с НЧМ свипами; В - коррелограмма по способу МИКСИСВИП.

одной импульсной трассы показаны модельные коррелограммы, полученные по

стандартной методике (средняя) и по предложенному способу (нижняя). Был взят логарифмический свип 20 - 60Гц/8с) для среды с экспоненциальным затуханием с компенсацией затухания в 40дБ; аддитивный шум распределен равномерно на всех частотах в пределах [-1,1]. Исходное отношение S/N = 3, в данном случае сигналом считается ФАК свипа.

Обычная коррелограмма практически не читаема, коррелограмма, полученная способом МИКСИСВИП, легко сопоставляется с импульсной трассой.

Глава 5 - ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ВРВС

Общие требования к обработке. Задачу обработки материалов ВРВС можно сформулировать так: достижение максимальной разрешенное™ при значении отношения сигнал/помеха не ниже заданного уровня во всей полосе частот возбуждаемых сигналов при возможности использования динамических характеристик волнового поля для прогноза свойств геологического разреза.

Обработка полевых данных ВРВС должна строится по графу, основные особенности которого: 1.полное сохранение диапазона частот полевой записи, 2.сохранение «динамики», 3.выравнивание спектра сейсмического импульса, 4.возможное расширение спектра записи за пределы частот возбуждаемых сигналов. Разумеется обычные задачи обработки при этом также решаются, но с учетом вышеуказанных особенностей и в целом более точно, чем обычно.

В отличие от взрывного возбуждения в данном случае не ставится задача максимального расширения рабочей полосы частот. Если не удается использовать при обработке часть полосы частот свипа, то эти частоты не следует возбуждать. Среди основных факторов, от которых зависит эффективная ширина спектра на разрезе ОГТ, выделим синфазность суммирования, в основном определяемую статическими и кинематическими поправками, подавление коррелированных и случайных помех, а также деконволюцшо и балансировку спектра.

На материалах рис.б, полученных автором, можно видеть влияние факторов обработки на изображение конечных результатов, полученных по одному и тому же исходному полевому материалу. Основные различия между первым (А) и вторым (Б) вариантами обработки состояли в последовательности и настройке основных процедур графа, а также в в некоторых дополнительных процедурах. Спектр окончательного разреза на временах 1-2с выровнен вплоть до 160Гц, ширина его практически совпадает с рабочей полосой полевых сейсмограмм. Раз-решенность записи на втором фрагменте существенно возросла: видимая частота - 110 -130Гц; некоторые оси синфазности расщепились, в частности горизонт Т2 (на временах 1.8с—1.85с). Последнее и было целью работ.

•»V— ___- -

--- ' — - ... — - . - ---

------------

1,1

---- ------------I--aVIT' r ' I

л -j-.i JLtuzaiiiiri

Рис. 6 .Зависимость разрешенности разреза ОГТ от обработки: А - стандартный граф, Б - обработка по графу ВРС учётом сейсмогеологических особенностей разреза.

Отметим, что спектр разреза на временах 1-2с имеет заметный "провал" на частоте около 75 Гц и "горбы" по обе его стороны. Они отображают разные ранги слоистости (Мушин И.А. др. 1990) и для «прорисовки» отражений высокочастотного ранга и были необходимы частоты до 110 - 140Гц, а не до 80 - 90Гц.

Другой пример, особенности обработки которого - специфика учета ВЧР и расширение спектра записи за пределы частот свипа, описан в гл.2.

Решение динамических задач. Возможность прогнозирования свойств геологического разреза по вибросейсмическим данным в настоящее время уже не подвергается сомнению. Переход к ВРВС позволяет решать задачи, связанные с изучением тонкослоистых коллекторов.

Сейчас для прямого прогноза нефти и газа применяется AVO - анализ, использующий изменение амплитуд отраженных сигналов в зависимости от угла падения (удаления). Из опыта динамической интерпретации следует, что для

прогноза свойств пластов 6-8 м требуется расширение рабочей полосы частот до 80-100гц и более. Перспективы перехода к ВРС были оценены с помощью моделирования AVO - эффектов с использованием реальных значений плотностей и скоростей, полученных в одной из продуктивных скважин Западной Сибири (Иноземцев А.Н., Колесов C.B. и др. SEG-2003). При сигнале со спектром 10 -70Гц AVO - эффект практически отсутствует, для 10 - 100Гц - эффект до 2дБ. При полосе 10 - 150Гц эффект ярко выражен: он равен 6дБ. Выделенная аномалия соответствует реальному продуктивному участку.

Прирост запасов углеводородов в будущем связан с выделением коллекторов небольшой мощности, так что переход к ВРС становится аюуальным.

Первичная обработка .Изложенные требования к обработке относятся к ВРС в целом, но есть и специфика. Это первичная обработка, включающая корреляцию виброграмм а также специфические способы фильтрации.

Весовая корреляция. Качество результатов вибросейсморазведки может быть дополнительно (по отношеншо к стандартной корреляции) повышено с по-весовой корреляции ВЕСКОР (A.C. СССР № 1294128 и № 1442 955, Иноземцев А.Н., Колесов C.B. и др.). Идея способа - специальная амплитудная модуляция оператора корреляции. В настоящее время корреляционная обработка производится на сейсмостанции, однако иногда ей лучше делать на ВЦ. Причины этого:

1. имеется необходимость в компенсации неидентичности возбуждаемых виро-грамм, обоснованная Кострыгиным Ю.П. (2002) для решения задач ПГР;

2. разработан способ МИКСИСВИП для устранения «высокочастотного звона» (см. гл.4), где используется амплитудная модуляция оператора корреляции;

3. из виброграмм можно извлекать дополнительную информацию (Шнеерсон М.Б., Жуков А.П. 1997), обусловленную наличием в записи кратных гармоник.

В сравнении со стандартной, весовая корреляция виброграмм одновременно со сжатием сигнала позволяет снижать уровень корреляционных помех па коррелограммах, выделять малоамплитудные отражения, уменьшать влияние низкоскоростных волн — помех, увеличивать прослеживаемость полезных отражений, повышать временную разрешенность записи. Весовая корреляция была реализована в системах обработки СОС-ПС, СЦС-3 (УНИКОР, WESKOR), и использовалась по назначению в организациях МинГео СССР.

Фильтры «ФИЛКРО». Использование нескольких, источников в одном сеансе регистрации колебаний, повышает производительность работ, чему в настоящее время уделяется большое внимание. Вместе с тем качество коррело-грамм, полученных при одновременной посылке нескольких свипов получается

хуже, чем коррелограмм, зарегистрированных при тех же условиях, но независимо - в разное время. Для лучшего «разделения» воздействий, записанных на одной виброграмме, автором разработана фильтры «ФИЛКРО», применяющиеся к коррелограммам «UP» и «DOWN» воздействий.

Одно из достоинств вибрационной сейсморазведки - знание параметров сигнала, посылаемого в среду. Это позволяет лучше выделять посылаемый сигнал на фоне помех, связанных с самим процессом возбуждения. Тогда имея сигнал и помеху, мы можем построить фильтр обнаружения (Гурвич И.И., Боганик Г.Н., 1980). Соответствующий фильтр совпадает с помехой по полосе частот и получается во временной области «длинным» как свип. Помеха присутствует по всей длине коррелограммы и полностью маскирует слабые отражения.

Эффективность работы фильтра оценена с помощь моделирования: результат фильтрации коррелограммы, полученной из суммы виброграмм, очень близок к коррелограмме обычной методики, но все же несколько отличается от неё. Вместе с тем та же коррелограмма без фильтрации существенно хуже коррелограммы обычной методики, так что эффект фильтрации очевиден и велик.

Фильтры такого типа могут применяться и для уменьшения фона корреляционных шумов в способе СИНХРОКОМБИ (гл.4), и в других случаях. Их использование реализуется с помощью весовой корреляции.

Дополнительные средства обработки: ФИЛМЕМ. Созданный автором комплекс программ, базирующийся на максимально -энтропийном спектральном анализе Бурга (Burg J.P. 1975), описан Кондратьевым И.К., Колесовым C.B., 1984. Он предназначен для повышения временной и динамической разрешенно-сти вибросейсмических данных с помощью экстраполяция спектров записей за пределами возбуждаемых частот. ФИЛМЕМ «хорошо» работает в применении к коротким реализациям случайных процессов, в которых участвуют нуль - фазовые сейсмические сигналы, каковыми и являются корреляционные импульсы.

Фильтрация временных разрезов. ФИЛМЕМ лучше работает, если предсказание производится с участка спектра с высокими значениями S/N, поэтому чаще ФИЛМЕМ применялся к окончательным временным разрезам.

По сравнению с известными и стандартными способами деконволюции ФИЛМЕМ позволяет повысить разрешенность сейсмических записей в 2 - 3 раза (по критерию Гогоненкова Г.Н.). Приводимые в работе примеры обработки разрезов по ФИЛМЕМ получены на материалах различных регионов и в разных по сложности сейсмогеологических условиях СССР (Астраханская обл., Западная Сибирь, Калмыкия, Казахстан, Туркмения, Узбекистан, п-ов Таймыр, Якутия), а

также зарубежных стран (Китай, Болгария, Германия, Канада, Пакистан).

Использование ФИЛМЕМ позволяет решать следующие задачи: расчленение и детализация зон интерференции сигналов; повышение разрешенности и прослеживаемости слабоамплитудных отражений; детализация тонкослоистых толщ; выделение и детализация зон выклинивания и рифовых объектов; детализация антиклинальных и неантиклинальных структур; более точное прослеживание геологических границ; детализация зон тектонических нарушений.

Появление на изображении разреза новых элементов - не редкое явление при обработке по ФИЛМЕМ: эти элементы существуют в скрытой «латентной» форме на записи, но могут проявиться при расширении спектра.

ФИЛМЕМ в графе обработки. Комплекс ФИЛМЕМ может также применяться и в графе обработки для повышения эффективности других процедур.

Вычитание волн - помех Существенное сжатие сейсмического сигнала после ФИЛМЕМ может быть использовано для улучшения вычитания кратных волн -помех, близких по кинематике и динамике к полезным волнам. В условиях карбонатного разреза (Эфиопия,см.гл.4). удалось выделить и детализировать рифовый объект в условиях полной "маскировки" его кратными волнами. Снижен общий фон кратных по всему разрезу, разрешенность повышена в 1.7 раза.

Динамическая обработка Здесь имеется в виду получение разрезов «динамических» параметров -мгновенных амплитуд, частот и фаз. Повышение временной и динамической разрешенности в результате применения ФИЛМЕМ приводит и к заметному улучшению изображений разрезов динамических параметров. Это было показано на материалах КНР и Пакистана. В последнем случае спектр был расширен и выровнен в полосе 10 - 80Гц, предел разрешенности по времени улучшен с 22мс до 15мс. Интересно, что повышение временной и динамической разрешенности произошло при одновременном повышении отношения сигнал/помеха с 3.5 до 5.4 условных единиц, что не характерно для стандартных способов обратной фильтрации.

Определение статических поправок Один из примеров использования ФИЛМЕМ связан со способом ФОСП (Захаровой Г.А.). В нём среднечастотные статические поправки определяются или корректируются по фрагментам отраженных волн, экстремумы на которых могут быть недостаточно сжатыми, чтобы сдвиги между трассами определялись с нужной точностью.

Для повышения детальности строения девона в Бузулукской впадине была предложена технология, основные элементы которой: 1 .экстраполяция спектров отражений в область высоких частот; 2. коррекция среднепериодных статпопра-

вок по способу ФОСП; 3. подавление кратных волн. В итоге были показана возможность раздельного прослеживания всех основных отражений продуктивного девона, установлено его мелкоблочное строение и показано увеличение раздробленности с глубиной. После дополнительной фильтрации по ФИЛМЕМ стало видно разделение интерференционной пачки девона на три отражения.

Во всех случаях своего применения (к вибрационным данным, материалам импульсного возбуждения - взрывным, ГСК и морской сейсмики, ФИЛМЕМ дает заметное увеличение разрешённое™ и прирост геологической информации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты

1) Проведено теоретическое обоснование выбора оптимальных свипов общего и заданного вида; разработаны алгоритмы выбора оптимальных параметров полевой методики, алгоритмы и программы моделирования и опробования созданных способов и методик.

2. Разработан и изготовлен прибор экспресс - диагностики гидравлических вибраторов в полевых условиях; проведены работы в области алгоритмического обеспечения полевых работ: получены технические решения по блокам управления вибраторами, включая усовершенствованные алгоритмы распространённых НЧМ свипов, а также алгоритмы кусочно - нелинейных и «составных» частотных разверток для новых блоков управления.

3. Созданы новые алгоритмы и рабочие программы предварительной (весовая корреляция и фильтрация ФИЛКРО) и окончательной обработки данных (ФИЛМЕМ), учитывающие специфику вибросейсмических сигналов и повышающие временную и динамическую разрешенность результатов.

4. Проведено системное рассмотрение и показаны пути использования факторов, способствующих повышению разрешающей способности вибрационной сейсморазведки. Разработаны алгоритмы и рабочие программы поддержки полевых методик: а) выбора установочных и реальных геофизических параметров функциональных НЧМ свипов, с учетом взаимозависимости этих параметров (РАПАНС); б) расчёта и анализа характеристик направленности любых линейных групп в зависимости от частот, кажущихся скоростей, длин волн и волновых чисел (ВЫБОР). Разработаны новые способы вибросейсморазведки: а)синхронного комбинирования свипов с непересекающимися частотными или временными диапазонами, б) комплексирования параметров полевой методики с экстраполяцией и интерполяцией спектра при обработке, в)устранения высоко-

частотного «звона» (МИКСИСВИП), появляющегося при НЧМ свипах.

Опробование разработок. Основные принципиальные решения, приёмы и способы ВРВС, аппаратурные разработки, алгоритмы и программы опробованы как в полном объёме, так и в виде отдельных сторон полевых методик и обработки результатов при производственных или демонстрационных работах в различных регионах СССР, России и за рубежом (Эфиопия, Китай), которыми автор руководил непосредственно или участвовал в выборе методики.

Рекомендации для практики. Методические рекомендации по полевой методике высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки составляет содержание 4й главы диссертации. Алгоритмические решения по аппаратуре изложены в гл.З. Условия и способы реализации достигнутого в полевых условиях уровня разрешённости, а также рекомендации по обработке, приведены в гл. 5.

Внедрение результатов «Внедрение», как передача разработок в производство, больше всего относится к программному комплексу ФИЛМЕМ, использовавшемуся в ряде геофизических организаций (в том числе «Центргеофизика», «Узбекгеофизика», «Якутскгеофизика» и др.), с общим объем обработанного материала — более 2.5 тысяч погонных км. Внедрение методических разработок в основном производилось при участии автора, в том числе при работах в России в качестве супервайзера, и в Китае.

Алгоритмических решения для блоков управления сейсмическими вибраторами реализованы в ЗАО ТД «Сейсмотехника».

Направления дальнейших исследований 1) Более широкая публикация результатов данной работы с целью привлечении внимания к развитию высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки; 2) доведение до технических решений алгоритмов составных свипов и способа МИКСИСВИП; 3) разработка пакета программ поддержки полевой методики вибросейсморазведки с современным интерфейсом; 4)требует прояснения вопрос, как оценивать повышение разрешающей способности вибрационной сейсморазведки в зависимости от параметров нелинейных свипов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1 Баранский Н.Л., Иноземцев А.Н, Колссов C.B., Потапов O.A. Высокоразрешающая сейсморазведка - инновационная технология поисков месторождений нефти и газа. /Приборы и системы разведочной геофизики № 02(08) 2004, Ежеквартальное официальное издание Саратовского отд. ЕАГО.

2 Гойзман М.С., Колесов C.B. Расчет коэффициентов линейных калибровочных графиков по экспериментальным данным с учетом наличия ошибок воспроизведения в оценках значений всех переменных величин. //Аналит. методы кон -троля в разраб. и производстве синтет, лек.препаратов. Сб.Тр.ВНИХФИ, М.1985

3 Жуков А.П., Иноземцев А.Н., Колесов C.B. и др. A.C. СССР No 1 213 451 "Способ сейсмической разведки", приоритет от 26.07.84, зарегистр. 22.10.85

4 Жуков А.П.,. Иноземцев А.Н, Колесов C.B. и др. A.C. СССР № 1213454. Способ сейсмической разведки. Б.И., 1986.

5 Захарова Г.А, Колесов С.В, Потапов O.A., Иноземцев А.Н. Определение средне-частотной компоненты остаточных статических сдвигов сигналов по фрагментам отраженных волн. //ЕАГО, «Геофизика» № 1 2000г., стр. 19-24

6 Иноземцев А.Н., Гродзенский В.А., Колесов C.B. и др. A.C. СССР No 1220467 "Способ сейсмической разведки", пр. от 30.07.84, зарегист. 22.11.85

7 Иноземцев А.Н., Жуков А.П., Колесов C.B. А.С.СССР No 1294128 "Способ вибрационной сейсморазведки" пр. от 26.06.84, зарегистр. 01.11.86

8 Иноземцев А., Колесов С., Баранский Н., Потапов О. Повышение надежности прямого прогноза углеводородов при использовании высокоразрешающей сейсморазведки //Тез. докл. на Международной геофиз. конф. SEG-2003, М.

9 Иноземцев А.Н. Колесов C.B. Кынин В.А. Потапов O.A. Новые возможности группирования в сейсморазведке./ Сб.реф.докл. Международной геофизической конференции SEG-EATO М: 1993г.

10 Иноземцев А.Н., Колосов C.B., Анискина О.В. Спектрально — временные характеристики корреляционных шумов в вибрационной сейсморазведке. //Разведочная геофизика, М. Недра, 1991, вып. 113, с. 10-13.

11 Иноземцев А.Н., Колесов C.B., Баранский НЛ.и др. Перспективы перехода к высокоразрешающей сейсморазведке для прогноза зон накоплений углеводородов. //ЕАГО, «Геофизика» № 6 2001г., стр. 16-21.

12 Иноземцев А.Н., Колесов C.B., Жуков А.П. Способ повышения качества материалов вибрационной сейсморазведки на основе весовой корреляции полевых данных./ Экспресс-инф. С. Отечеств, и производств, опыт. М.ВИЭМС, 1987.

13 Иноземцев А.Н., Колесов C.B., Лев И.С., Жуков А.П., Баяхчан Г.П. А.С.СССР No 1 442 955 "Способ вибросейсмической разведки" опуб.Б.И.1988 № 45, пр. от 08.01.87, зарегистр. 08.08.88

14 Иноземцев А.Н., Колесов C.B., Жуков А.П., Лев И.С., Богданов A.A., Атякин A.A. Повышение качества вибрационных материалов на основе весовой корреляции полевых данных. Э-И ВИЭМС, Разведочная геофизика, вып.4, М., 1987

15 Иноземцев А.Н., Лев И.С., Колесов C.B. Федорова Н.И. А.С.СССР № 1 539 702 "Способ вибросейсмической разведки" приор, от 18.04.88, зарег. 01.10.89

16 Иноземцев А.Н., Потапов O.A., Шнеерсон М.Б., Колесов C.B. Гродзенский В.А., ЖуковА.П,,ЛевИ.С. Повышение разрешающей способности вибрационной сейсморазведки. //Разведочная геофизика, Экспресс-информация ВИЭМС, сер. разведочн. геофизика. Отечеств, произв. опыт, 1987, №4, с.23-29. М., 1987

17 Клинов В.В. Кривенко Н.Е. Хабугдинов P.A. Колесов C.B. ВИБРОТЕСТЕР -прибор для полевого экспресс-контроля характеристик сейсмических вибраторов. //Сейсмические приборы, № 27(№ 24), М. Наука, 1993.

18 Клинов В.В., Колесов C.B., Кривенко Н.Е., Иноземцев А.Н., Хабутдинов P.A. Вибросейсморазведка. (Развед. геофизика: обзор)./ HIIO "Нефтегеофизика" - Обзор ВИЭМС, М„ 1990г.

19 Колесов C.B., Иноземцев А.Н., Лев И.С., Гродзенский В.А., Кусевич A.B. А.С.СССР No 1 340 375 "Способ вибросейсмической разведки", пр. от 06.08.85, зарегистрировано 22.05.87 (СИНХРОКОМБИ).

20 Колесов C.B., Иноземцев А.Н., Потапов O.A. А.С.СССР No 1 679 429. СССР, AI, "Способ вибрационной сейсморазведки" пр. от 30.12.88, регист. 22.05.91,

21 Колесов C.B. Иноземцев А.Н. Чистов П.И. Потапов O.A. A.C. СССР № 1 834 567 СССР, "Способ вибрационной сейсморазведки".пр.от 29.03.90, зарег. 15.03.93

22 Колесов C.B. Потапов O.A. Иноземцев А.Н. Клинов В.В. Аппаратурно -методическое обеспечение высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки. Юбилейный сб.трудов ВНИИГеофизики № 131, М:1994

23 Колесов С,В. Потапов O.A. Иноземцев C.B. Новый подход к проведению вибросейсмических работ с нелинейными свипами. Сб.реф.докл. на международной конференции и выставке SEG/MocKBa,1992 докл No 334

24 Колесов C.B., Захарова Г.А., Иноземцев А.Н., Потапов O.A. Зависимость разрешенности суммарного разреза ОГТ от учета при обработке сейсмогеологи-ческих особенностей среды. //ЕАГО, «Геофизический вестник» № 4 2000г.,

25 Колесов C.B., Захарова Г.А., Иноземцев А.Н., Потапов O.A. Высокоразреша -ющая вибрационная сейсморазведка при изучении и детализации сложнопо-строенных продуктивных толщ. //Сб. реф. на междунар. конф. SEG/MocKBa,1997

26 Колесов C.B., Иноземцев А.Н. Определение оптимальной функции частотной развертки вибросейсмического сигнала. //Сб..тр. "Теория и практика виброссйс-мического зондирования земной коры" ИГиГ СОАН, Новосибирск, 1988г.

27 Колесов C.B., Иноземцев А.Н. Выбор оптимальной функции частотной развертки свип-сигаала с целью повышения разрешенности вибрационных данных.

Разведочная геофизика, вып. 108, М., Недра 1988

28 Колесов C.B., Иноземцев А.Н., Потапов O.A. Устранение «звона» при использовании нелинейных свипов. //ЕАГО, Геофизика №5 2004г.

29 Колесов C.B., Иноземцев А.Н., Потапов O.A. Управление спектром вибросейсмического сигнала. Обзор ВИЭМС с.Развед. геофизика, вып. 15., М., 1988.

30 Колесов C.B., Иноземцев А.Н., Розанова Е.И. Задачи высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки. //Докл.на конф. "Сейсмические методы поиска и разведки месторождений полезных ископаемых". Киев, 1988г.

31 Колесов C.B., Потапов O.A., Иноземцев А.Н., Захарова Г.А. Современные возможности сейсморазведки по повышению эффективности поисков месторождений нефти и газа. / Разведка и охрана недр № 7 2004г.

32 Колесов C.B., Потапов O.A. Комплекс программ для расчета реальных параметров нелинейных свипов. ЕАГО, Геофизический вестник №2, 2001 г.,с. 18 - 21

33 Колесов C.B., Потапов O.A., Иноземцев А.Н. Повышение временной и динамической разрешенное™ вибросейсморазведки за счет адекватного выбора параметров полевой методики./ Сб.н.тр. "Повышение эффективности разведочной геофизики на нефть и газ". НПО Нефтегеофизика М. 1990

34 Колесов C.B., Потапов O.A., Иноземцев А.Н., Захарова Г.А. Использование нелинейных свипов при высокоразрешающей вибросейсморазведке. //ЕАГО, «Геофизика» № 1 2002г., стр. 18-28

35 Колесов C.B., Потапов O.A.. Особенности выбора начальной частоты нелинейного свила. // «Разведка и охрана недр», № 3-4, март-апрель 2002г., стр. 20-23

36 Колесов C.B., Потапов O.A.. Комплекс программ для расчета реальных параметров нелинейных свипов. //ЕАГО, «Геофизический вестник» № 2 2001г.

37 Колесов C.B., Иноземцев А.Н., Потапов O.A. Корректирование низкочастотных частей спектров нелинейных функциональных свипов./Тез. докл. Седьмые геофизические чтения им. В.В.Федынского, МПР РФ, РАЕН, ЕАГО М., 2005

38 Кондратьев И.К., Колесов C.B., Иноземцев А.Н. Повышение разрешенности вибросейсмических данных с помощью фильтрации по методу максимальной энтропии. //Э-И ВИЭМС, Разведочная геофизика, Отечественный производственный опыт, вып.2 с.14-21, М.1984

39 Кривенко Н.Е., Клинов В.В., Хабутдинов P.A., Колесов C.B. Математическая модель сейсмического вибратора и результаты ее исследования. //Сб. науч. трудов "Повышение эффективности разведочной геофизики на нефть и газ". ВНИИГеофизикаМ. 1990

40 Михальцев A.B., Кондратьев И.К., Чернявский В.Е., Мушин И.А., Погожев

В.М., Колесов C.B. Применение высокоразрешающей сейсморазведки для детального изучения физических свойств геологических разрезов и выявления аномалий типа "залежь". Доклад на научно-практической конференции "Проблемы методики, поиска, разведки и освоения нефтяных и газовых месторождений. Якутской АССР"Якутск, 1983.ЯФ СОАН СССР

41 Потапов O.A. Иноземцев А.Н. Колесов C.B. Особенности обработки данных высокоразрешающей вибросейсморазведки. Сб.докладов Збго Международного, геофизического симпозиума, т.1, с.44-48, Киев, 23 - 28 сент.1991

42 Потапов O.A., Козлов Е.А., Колесов C.B. и др. Перспективные разработки ВНИИГеофизики в области сейсморазведки. Геофизика, ЕАГО, No 5,1994

43 Потапов O.A., Колесов C.B.; ИноземцевА.Н.и др. Высокоразрешающая вибрационная сейсморазведка и примеры ее использования. //Тр.ЗЗ международного симпозиума СЭВ, т.1 Чехословакия, Прага,1988,

44 Потапов O.A., Николаев И.В., Захарова Г.А., Колесов C.B.. Возможности повышения эффективности сейсморазведки на площадях Русской платформы со сложным строением ВЧР. // «Разведка и охрана недр»,№ 3-4,март-апрель 2002г.

45 Шнеерсон М.Б., Иноземцев А.Н., Колесов С.В.и др. Пути повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки. //Сб.н.тр. Гомельского специального конструкторско-технологического бюро сейсмической техники. М.ВНИИОЭНГ 1989 (Материалы Всесоюзной конференции 1987г.: Исследование невзрывных источ. сейсмических сигналов. Проблемы вибрац. техники)

46 Колесов C.B., Потапов O.A., Захарова Г.А., Иноземцев А.Н. Использование предсказания спектра сейсмической записи в графе обработки. / Геофизический вестник № 5, с.4-7, 2005.

47 Колесов C.B., Иноземцев А.Н., Потапов O.A. Корректировка низкочастотных частей спектров нелинейных функциональных свипов. //Геофизический вестник №6, с.13-15, 2005

48 Колесов C.B., Потапов O.A., Иноземцев А.Н. О выборе оптимального вибросейсмического сигнала. // Геофизический вестник № 7, с.4-7, 2005,

49 Колесов C.B., Иноземцев А.Н. О «неразрешимых» задачах сейсморазведки. //Тезисы докладов Международной научной конференции «Новые идеи в науках о земле». РГ ГРУ, М. 2005

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж [So экз. Заказ №7^

Содержание диссертации, доктора технических наук, Колесов, Сергей Васильевич

Структура текста. введение: общая характеристика работы.

АКТУАЛЬНОСТЬ.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование и разработка способов повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки"

1.6.2.Геологические задачи ВРС.32

1.6.3. Технология ВРС.33

1.6.4 Пример ВРС с импульсным возбуждением.37

1.6.5. Постановка задачи полевой методики ВРВС.39

1.7. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВИБРАЦИОННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ.41

1.7.1. Общие вопросы.41

1.7.2. Выбор оптимальных параметров методики.44

1.7.3. Алгоритмическая поддержка методики.44

1.7.4. Аппаратура.45

1.7.5. Совершенствование обработки.45

1.8. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.46

глава 2. выбор оптимального вибросейсмического сигнала. . .47

2.1. ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ ВИБРОСИГНАЛА.47

2.1.1. Параметры методики и свип - сигнал.47

2.1.2. Параметры и процедуры оптимизации.47

2.2 ОПТИМАЛЬНЫЙ СПЕКТР СВИПА.49

2.2.1 Модель коррелограммы и оптимальный свип.49

2.2.2 Свип и его спектр мощности.51

2.2.3.Спектры и корреляционные импульсы.55

2.2.4. Выбор оптимального спектра свипа.62

2.2.5 Параметризация оптимального спектра.69

2.2.6. Выводы.71

2.3 РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНОГО СВИПА ПРИ ПОЛЕВЫХ РАБОТАХ.72

2.3.1 Необходимость общего решения.72

2.3.2. Параметризация ОВС.72

2.3.3 Функциональные свипы.73

2.4 ПАРАМЕТРЫ И СПЕКТРЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВИПОВ.73

2.4.1 Вывод формул спектров наиболее распространенных свипов.73

2.4.2 Установочные, геофизические и реальные параметры свипов.81

2.4.3 Взаимозависимость геофизических параметров.86

2.4.4 Сравнение различных функциональных НЧМ свипов.92

2.4.5 Выбор оптимальных параметров функционального свипа.94

2.4.6 Расчет реальных и установочных параметров нелинейных свипов -«РАПАНС».107

2.4.7. Выводы.110

2.5 ПРИМЕРЫ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВИПОВ.110

2.5.1 ОМНИ - свип на С-В Прикаспийской впадины.110

2.5.2. Логарифмический свип в республике Коми.112

2.5.3 «Стандартный» свип для Западной Сибири.118

2.5.4 ВРВС в Джунгарии (КНР).124

2.5.5 Работы в Большеземельской тундре.134

2.5.6. Опытные работы на Уренгое.144

2.5.7 Работы с НЧМ свипом в Удмуртии.148

2.5.8 Выводы.151

2.6. ВЫВОДЫ ГЛАВЫ 2.154

глава 3. аппаратурное обеспечение врвс.156

3.1 ИЗМЕРЕНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРАТОРОВ.156

3.1.1. Постановка задачи.156

3.1.2. ВИБРОТЕСТЕР.157

3.1.3. Примеры использования ВИБРОТЕСТЕРА.160

3.1.4. Моделирование работы вибратора.164

3.2 КОНЦЕПЦИЯ БУСВ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ВРВС.169

3.3 РЕАЛИЗАЦИЯ СПЕКТРА ОВС НА БЛОКЕ УПРАВЛЕНИЯ.172

3.4. СОСТАВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НЧМ СВИПЫ И АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ.175

3.4.1. Постановка задачи.175

3.4.2. Составные НЧМ свипы.179

3.4.3. Амплитудная модуляция.181

3.5. ВЫВОДЫ ГЛАВЫ 3.181

глава 4 полевая методика врвс.183

4.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДИКЕ ВРВС.183

4.1.1. Конкретизация задачи.183

4.1.2 Подготовка и контроль техники.185

4.1.3. Изучение ВЧР.193

4.1.4. Система наблюдений и группирование.198

4.1.5. Адаптация параметров методики.209

4.1.6. Алгоритмическое обеспечение ВРВС.214

4.1.7. Выводы.218

4.2. ПОЛЕВЫЕ СПОСОБЫ ВРВС.219

4.2.1. Способ СИНХРОКОМБИ.219

4.2.2. Модификация способа СИНХРОКОМБИ.228

4.2.3. Другие варианты комбинирования.233

4.2.4. Комплектование полевой методики и экстраполяции спектра записи при обработке.234

4.2.5. Выводы.237

4.3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТНЫХ РАБОТ.237

4.3.1.Особенности анализа материалов ВРС.239

4.3.2. Примеры и причины ошибок анализа.244

4.3.3. К процедуре анализа.247

4.3.4 Выводы.249

4.4.УСТРАНЕНИЕ "ЗВОНА" ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЧМ СВИПОВ.249

4.4.1. Высокочастотный «звон» при логарифмических свипах.249

4.4.2. Способ устранения «звона».251

4.4.3. Развитие способа МИКСИСВИП.259

4.4.4. Выводы.259

4.5. ВЫВОДЫ ГЛАВЫ 4.260

глава 5 особенности обработки результатов врвс.261

5.1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАБОТКЕ.261

5.1.1. Постановка задачи.261

5.1.2. Примеры обработки.262

5.2 РЕШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.266

5.3 ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ .270

5.3.1 Весовая корреляция.270

5.3.2 Фильтры «ФИЛКРО».273

5.4 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ.277

5.4.1 ФИЛМЕМ -алгоритм и программа.278

5.4.2 Фильтрация ФИЛМЕМ временных разрезов.279

5.4.3 ФИЛМЕМ в графе обработки.291

5.5. ВЫВОДЫ ГЛАВЫ 5.302 заключение.305

1. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ.305

1.1. Теоретические разработки.305

1.2. Аппаратурное обеспечение ВРВС.305

1.3. Новые способы вибросейсморазведки.306

1.4. Алгоритмы и программирование.306

1.5. Опробование разработок.307

1.6. Рекомендации для практики.308

2. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.309

3. НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.310

4. СПИСОК АВТОРСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.310 список использованной литературы.316

СТРУКТУРА ТЕКСТА РАБОТЫ

Нумерация уровней заголовков и частей текста

Уровни заголовков образец номера части текста ПРИМЕЧАНИЯ 1 - глава, ГЛАВА 2 Главы - 1.5, на уровне глав - Введение, Заключение, Список литературы, - с новой страницы 2 - параграф 2.3. 3 - раздел 2.3.1. 4 - подраздел Подраздел

Нумерация рисунков - по параграфам. Номера рисунков включают № параграфа и через точку - порядковый (начиная с 1) № рисунка в данном параграфе. Например: рис. 2.3.5. или рис. 2.3.16.

Нумерация формул - также по параграфам. Номер формулы заключен в круглые скобки и включает № параграфа и через точку - порядковый № формулы в данном параграфе (начиная с 1), например: (2.3.1) или (2.3.10).

Нумерация таблиц - также по параграфам: номер таблицы включает № параграфа и через точку - порядковый № таблицы в данном параграфе (начиная с 1); номеру таблицы предшествует слово «Таблица»

Ссылки на литературу даны в квадратных скобках, например - [21]; рядом с номерами приведены Ф.И.О. авторов публикации.

ВВЕДЕНИЕ: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ актуальность

Основным геофизическим методом поисков и разведки месторождений нефти и газа является сейсморазведка, причем наибольшие объемы работ выполняются с использованием взрывного и вибрационного возбуждения. Вибросейсмические работы в настоящее время составляют до 40% (за рубежом эта доля больше) от общих объемов сейсмических работ на нефть и газ. В последние годы вибросейсмический метод широко применяется при поисках и разведке и других полезных ископаемых, а также при региональных работах.

Появление мощных вибраторов и компьютеризованных телеметрических сейсмостанций с большим динамическим диапазоном регистрации (130дБ и более) позволяют заметно увеличить разрешающую способность вибрационной сейсморазведки, однако возможности улучшения качества сейсмических материалов здесь далеко не исчерпаны. В определенном смысле современная полевая техника и аппаратура «расслабляют» геофизиков в их желании совершенствовать методику полевых работ, а требования повышения производительности и технологичности приводят зачастую к стандартизации полевой методики в целых регионах. При этом основные надежды на улучшение качества результатов возлагаются на обработку, эффективность которой в последние десятилетия значительно возросла, хотя совершенно ясно, что недоделанное в поле не исправишь при обработке.

В последнее время повысились требования к временной и динамической разрешенности, а также надежности получаемых вибросейсмических данных, что обусловлено необходимостью картирования малоамплитудных и сложнопостроенных объектов, поисками неструктурных ловушек углеводородов и оценкой физических и коллекторских свойств пластов. Все это требует заметного повышения качества получаемых сейсмических разрезов. Иначе говоря необходим переход к высокоразрешающей сейсморазведке (ВРС), а конкретно - к высокоразрешающей вибрационной сейсморазведке (ВРВС). Решение данных задач требует модернизации технических средств, совершенствования известных и разработки новых способов проведения полевых работ, а также развитию обработки, что в совокупности позволяло бы с наибольшей эффективностью решать поставленную геологическую задачу в конкретных сейсмогеологических условиях. Этому и посвящена данная работа.

1. Исследование и разработка способов выбора параметров оптимальных свип сигналов и способов их реализации в полевых условиях, а также разработка новых полевых методик для технологии ВРВС.

3. Разработка и исследование специфических алгоритмов, программ и способов обработки вибросейсмических материалов на разных стадиях - от корреляции виброграмм до получения временных разрезов и дальнейшего их использования при интерпретации.

1. Автором диссертационной работы показано, что параметры свипов, определяющие разрешенность сейсмической записи, взаимосвязаны, вследствие чего независимый перебор их значений на блоках управления при опытных работах не правомерен. Предложен способ выбора оптимальных параметров свипов, базирующийся на анализе нормированных спектров мощности свип - сигналов и спектров коррелограмм.

3. Разработан новый способ выбора при опытных работах оптимальных параметров наиболее распространенных нелинейных свипов, основанный на предварительном определении оптимальной скорости частотной развертки на низких частотах, последующей посылке серии нелинейно частотно модулированных (НЧМ) свипов для определения оптимальной крутизны нарастания спектральных амплитуд свипов, выбираемых с целью получения нужных значений отношения сигнал/помехи, и дальнейшем уточнении всех остальных параметров.

4. Впервые разработаны алгоритмы кусочно - нелинейных частотных разверток 7

КИН - свип, СПЛАЙН - свип), позволяющие оптимизировать работу вибратора и уменьшить корреляционные шумы при реализации свип - сигналов с произвольно заданным спектром; разработаны алгоритмы составных функциональных свипов (ПАРАДОКТ, ПАРАЛОГ), исправляющие недостатки обычных функциональных НЧМ, связанные с низкими частотами.

5. Разработан новый способ МИКСИСВИП - подавления специфических квазигармонических помех ("звона") на коррелограммах, появляющихся при определенных условиях в результате использования нелинейных свипов и ограничивающих применение последних.

9. Показано повышение надежности прямого прогноза углеводородов в тонкослоистых коллекторах с помощью AVO при использовании высокоразрешающей сейсморазведки. основные защищаемые положения

1. Выбор оптимальных параметров свипов должен производиться на основании анализа нормированных спектров мощности свип - сигналов и спектров коррелограмм с учётом взаимной зависимости параметров, определяющих разрешенность сейсмической записи. Спектр мощности оптимального свип - сигнала пропорционален обратному фильтру, вычисленному по коррелограмме, полученной с ЛЧМ - свипом, с последующей коррекцией, учитывающей исходное значение отношения сигнал/помеха и требуемое.

2. Предложенные кусочно - нелинейные частотные развертки оптимизируют работу вибратора при отработке оптимального свип - сигнала; составные свип - сигналы исправляют недостатки стандартных нелинейных свипов, связанные с сокращением их частотного диапазона со стороны низких частот.

4. Разработанные автором способы обратной фильтрации дают заметный эффект повышения качества вибросейсмических данных. Это комплекс программ ФИЛМЕМ, применяемый как к окончательным временным разрезам, так и для улучшения работы процедур вычитания волн-помех, коррекции статических поправок и программ динамической обработки, и программа ФИЛКРО - для уменьшения фона шумов корреляционных преобразований данных, полученных с комбинированными, встречными и ортогональными частотными развертками.

5. Технология высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки (ВРВС), основанная на комплексировании

- общей идеологии ВРВС и адаптации параметров методики к меняющимся сейсмогеологическим условиям,

- аппаратуры и методики оперативного контроля сейсмических параметров вибрационного источника,

- способов выбора и расчета оптимальных параметров методики,

- новых полевых методик вибросейсмических работ,

- способов обработки, включающих новые специфические процедуры, обеспечивает получение сейсмических разрезов повышенной разрешенности.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1.выводы и рекомендации для практики

1.1. Важнейший резерв повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки - повсеместное внедрение нелинейно частотно модулированных свипов в практику полевых работ. Для этого разработана теория, способы расчета и реализации различных НЧМ -свипов, пригодные для использования с любыми существующими блоками управления вибраторами.

1.5. Разработан и опробован на моделях алгоритм способа МИКСИСВИП, дающего возможность уменьшить влияние аддитивных шумов на коррелограмму и избавиться от высокочастотного «звона».

1.7. Разработаны новые способы вибросейсморазведки, использующие комбинирование ЛЧМ и НЧМ свипов со стыкующимися, пересекающимися (но сдвинутыми по времени) и непересекающимися частотными диапазонами. В последнем варианте «восстановление» незадействованных участков спектра осуществляется с помощью программы РЕСПЕК, основанной на алгоритме ФИЛМЕМ. Использование этих способов целесообразно в определенных сейсмогеологических условиях, а также при ограниченных технических возможностях вибросейсмической партии.

1.8. Комплекс программ ФИЛМЕМ целесообразно использовать на разных стадиях обработки вибросейсмических данных. На результатах обработки реальных материалов показаны различные возможности ФИЛМЕМ.

2.реализация в производстве

2.1. Методика полевых работ. Опробована и доказала свою эффективность разработанная автором технология высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки. В результате проведенных под методическим руководством автора демонстрационных работ в Синь-Цзяне (КНР) в 1996г. был получен высокоразрешённый разрез с диапазоном частот 10-100Гц с последующим расширением спектра до 130Гц на временах до Зс.

В демонстрационных и контрактных работах (1995г. - 1997г - КНР, провинции Хэйлунцзянь и Хэнань) с применением элементов защищаемой технологии, но с взрывным возбуждением, были получены высокоразрешенные разрезы с рабочей полосой частот 10 - 1 МГц (на временах до 3.2с) и 12 - 160Гц (на временах до 2,3с).

Технология ВРВС с использованием НЧМ свипов с успехом применялась в разных регионах Росси и за рубежом. Во всех случаях получены сейсмические материалы повышенной разрешённости и новая геологическая информация. Таковы работы ГЭПР под г.Актюбинском (с приставками для ОМНИ- свипов к вибраторам СВ 5-150), «Севергеофизики» и «Нарьян-Марсейсморазведки» в Большеземельской тундре (2003г), в Эфиопии (комбинирование ЛЧМ-свипов).

С 2000г. при работах «Татнефтегеофизики» в республике Коми используются НЧМ - свипы, спланированные автором, позволяющие получать сейсмические материалы, по качеству близкие к взрывному возбуждению.

Разработана концепция построения новых блоков управления вибраторами и созданы на уровне технических решений алгоритмы МИКСИ- свипа, кусочно -нелинейных и составных НЧМ свипов.

1. Личный вклад автора: Автором лично получены результаты, составляющие основное содержание защищаемой диссертационной работы, к ним относятся:

1.3. технические решения, являющихся способами вибросейсморазведки;

1.4. упомянутые выше алгоритмы и программы.

Разработка технологии высокоразрешающей вибросейсморазведки проводилась совместно с А.Н. Иноземцевым, некоторых составляющих технологии - с Г.А.Захаровой, ее аппаратурной части - совместно с В.В.Клиновым и Н.Е. Кривенко, создание комплекса программ ФИЛМЕМ - при участии И.К. Кондратьева.

2. Апробация работы и публикации: Основные результаты исследований автора неоднократно докладывались на всероссийских и ведомственных совещаниях, а также на международных симпозиумах (СЭВ/Прага, 1988г., SEG/ Киев, 1988г., СЭВ/Киев, 1991г.,

SEG/Москва,1992г., SEG-ЕАГО Москва 1993г., SEG/MocKBa,1997., SEG-2003, Москва), опробованы при геофизических работах в различных регионах СССР и за рубежом.

3. Объем и структура работы: Общий объём диссертации - 324 страницы, из них: 240 страниц текста, включающего титульный лист, структуру текста, оглавление (до Зх уровней заголовков), Введение, 5 глав, Заключение и список литературы (123 источника), а также 103 рисунка на 84 страницах.

4. Благодарности ; Отнимающая много времени и достаточно ёмкая работа не может быть выполнена без продолжительного, творческого и благожелательного общения с сотрудниками по работе, с соавторами, родственниками и друзьями. Автор глубоко благодарен Иноземцеву А.Н., Захаровой Г.А., Потапову О.А., Голосову В.П., Козлову Е.А., Чистову П.И., Боганику Г.Н., Логинову В.В., Жукову А.П., Кондратьеву И.К., Шехтману Г.А., а также Колесову Д.В. и Гойзману М.С.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Колесов, Сергей Васильевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Картирование малоамплитудных и сложнопостроенных объектов, оценка физических и коллекторских свойств пластов приводят к необходимости перехода к высокоразрешающей сейсморазведке, в том числе с вибрационным возбуждением (ВРВС)). Одно из подтверждений этого - повышение надежность прямого прогноза углеводородов в тонкослоистых коллекторах с помощью AYO при использовании высокоразрешающей сейсморазведки.

При наличии в среде частотно - зависимого затухания сейсмической энергии оптимальными могут быть только нелинейные свипы с правильно подобранными параметрами. Оптимальный свип - сигнал выбирается на основе обратной фильтрации, реализуемой при посылке этого сигнала. Его спектр мощности пропорционален произведению требуемого отношения сигнал/помеха в функции частоты на спектр мощности предварительно посланного свипа, и обратно пропорционален отношению сигнал/помеха (в функции частоты), определенному по коррелограмме, полученной с этим свипом.

Значения установочных параметров нелинейных свипов нельзя находить с помощью независимого перебора, поскольку существует взаимная зависимость параметров, определяющих разрешенность сейсмической записи. При выборе параметров нелинейных свипов вместо частотных разверток следует рассматривать их спектры мощности и спектры коррелограмм, полученных с этими свипами.

В соответствии с общей задачей ВРВС и при соблюдении технических и экономических ограничений конкретная полоса частот выбирается максимально широкой и с наибольшей октавностью, для чего начальная часть оптимального спектра дополнительно корректируется, а интервалы конусования выбираются минимальными при заданном верхнем уровне корреляционных шумов.

1.2. АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВРВС

Создан опытный образец прибора ВИБРОТЕСТЕРа для ЭКПРЕСС -диагностики сейсмических характеристик гидравлических вибраторов в полевых условиях с возможностью временного и спектрального представлений результатов в виде таблиц и графиков на жидкокристаллическом дисплее и на термобумаге.

Прибор успешно использовался в полевых условиях для тестирования и наладки вибраторов, а также сбивки их групп. Получены сведения о состоянии парка вибраторов в ряде геофизических организаций; отработана методика измерений и интерпретации

результатов.

Произведена модернизация ВИБРОТЕСТЕРа, расширены его функции; проведены измерения фона микросейсм с целью сейсмического обеспечения высокоточных гравиметрических измерений.

Предложен общий подход к созданию новых электронных блоков управления вибраторами, работающими с НЧМ- свипами по принципу «от спектра», основанный на задании в интерактивном режиме (с помощью экранного интерфейса) спектра мощности оптимального свипа и расчете по нему функции частотной и временной развертки свип-сигнала.

1.3. НОВЫЕ СПОСОБЫ ВИБРОСЕЙСМОРАЗВЕДКИ

Разработаны и успешно применены в производственных работах новые способы вибросейсморазведки, использующие комбинирование свипов с непересекающимися частотными (СИНХРОКОМБИ) или временными диапазонами, а также технология комплектования параметров полевой методики (свипов и интерференционной системы) с экстраполяцией и интерполяцией спектра записи при обработке.

Разработан способ МИКСИСВИП - подавления высокочастотного «звона» (специфических квазигармонических помех) на коррелограммах, появляющегося при определенных условиях при использовании нелинейных функциональных свипов.

1.4. АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Программное обеспечение полевых работ

Предложен алгоритм выбора оптимальных параметров функционального свипа, реализующий предложенный выше подход, и разработана рабочая программа, позволяющая по установочным параметрам определять реальные геофизические параметры свипов и обратно, а также учитывать взаимную зависимость их геофизических параметров.

Разработан интерактивный пакет программ ВЫБОР для расчёта и анализа характеристик направленности линейных групп любой конфигурации и с различной чувствительностью элементов в зависимости от частот, кажущихся скоростей, длин волн и волновых чисел.

Математическое обеспечение аппаратуры

Оптимальный свип - сигнал может реализоваться на вибраторе с помощью кусочно - нелинейной функции частотной развертки (КИН - свип, СПЛАЙН - свип), вычисляемой при кусочно - линейной или сплайн - аппроксимации его спектра мощности, заданного ограниченным количеством значений. Кусочно-нелинейные свипы имеют непрерывные производные функции частотной развертки в узлах аппроксимации, вследствие чего не

возникает дополнительных шумов при реализации этих свипов вибратором и при корреляционной обработке.

Созданы алгоритмы и программы моделирования спектров, временных и частотных развёрток различных свипов - функциональных и общего вида; алгоритмы и программы расчёта частотных разверток по спектрам мощности

Один из заметных недостатков нелинейных функциональных свипов - быстрый рост реальной начальной частоты при увеличении степени компенсации энергии на высоких частотах. Он может быть исправлен с помощью разработанных автором «составных» функциональных свипов, алгоритмы которых приведены в данной работе.

С помощью математического моделирования работы сейсмического вибратора показано, что вибратор является генератором кратных гармоник, интенсивность которых, помимо прочего, зависит от частоты, уровня управляющего сигнала, характера грунта и других факторов. Также показано, что для поддержания постоянства спектральных амплитуд и коэффициента гармоник сигнала действующей силы необходимо менять амплитуду входного сигнала с частотой, используя нелинейно частотно модулированные сигналы.

Способы обработки материалов

Разработаны алгоритм и рабочая программа расширения спектра сейсмической записи на основе критерия максимальной энтропии - ФИЛМЕМ, используемая как при обработке окончательных временных разрезов, так и в составе процедур общего графа обработки. Разработаны новые алгоритмы и программы

> предварительной обработки вибросейсмических данных, такие как весовая корреляция, реализующая амплитудную модуляцию оператора корреляции,

> математического обеспечения способа МИКСИСВИП,

> реализующие фильтрацию корреляционных шумов при способах СИНХРОКОМБИ и других способах комбинирования свипов, а также при одновременной работе нескольких групп вибраторов (фильтры ФИЛКРО).

1.5. ОПРОБОВАНИЕ РАЗРАБОТОК

Основные приёмы и способы высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки опробованы как в полном объёме, так и в виде отдельных сторон полевых методик и обработки результатов при полевых работах в различных регионах СССР, России и за рубежом (Эфиопия, Китай). На ряде примеров из производственной практики и демонстрационных работ показана правомерность и эффективность использования предложенных приёмов и способов выбора оптимальных параметров полевой вибросейсмической методики, направленных на реализацию принципов

высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки (ВРВС) с целью повышения временной и динамической разрешенности её результатов. Опробование производилось с использованием созданного математического обеспечения полевых работ.

Алгоритмы и программы обработки успешно опробованы на большом объёме реальных сейсмических материалов. Программный комплекс ФИЛМЕМ вписан в отраслевую систему обработки СЦС-5.

1.6. РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИКИ

Полевые работы

Разработана и опробована в производственных условиях адаптивная методика полевых работ высокоразрешающей вибросейсморазведки (ВРВС), основанная на комплексировании

• общей идеологии ВРВС и адаптации параметров методики к меняющимся сейсмогеологическим условиям,

• аппаратуры и методики оперативного контроля сейсмических параметров виброисточника,

• способов выбора оптимальных параметров методики вибросейсмических работ, обеспеченных разработанными пакетами программ расчета параметров возбуждения и регистрации (РАПАНС, ВЫБОР, РЕВЕНС);

• специальных приемов проведения опытных работ и способов оценки результатов экспериментов;

• новых способов проведения полевых вибросейсмических работ.

Описание полевой методики ВРВС составляет содержание 4й главы диссертации.

Обработка

Условия и способы реализации (в окончательных результатах) достигнутого в полевых условиях уровня разрешённости вибросейсмической записи, приведены в главе 5. Основная задача обработки при ВРС - сохранение исходной полосы частот и расширение ее при обработке с сохранением динамических особенностей записи, в том числе за счет анализа и отбраковки исходных материалов, тщательной работы по вводу статических и кинематических поправок, выбора параметров всех процедур обработки и экстраполяции спектра записи.

Обработка данных высокоразрешающей сейсморазведки имеет особенности, из которых к ВРВС относятся специализированный граф обработки и ряд входящих в него процедур, характерных в основном для вибросейсмического метода. Эффективность графа ВРС показана на примерах.

Разработанный ранее и известный комплекс программ ФИЛМЕМ,

модернизированный и адаптированный к разным платформам, во всех случаях своего применения (к вибрационным данным, материалам импульсного возбуждения -взрывным, данным ГСК и морской сейсмики, полученных во многих регионах СССР и за рубежом) дает заметное увеличение временной и динамической разрешенности и прирост геологической информации. Комплекс программ ФИЛМЕМ успешно использовался как для улучшения результатов окончательной обработки, так и для увеличения эффективности процедур общего графа обработки, таких как вычитание кратных волн-помех, определение и коррекция статических поправок, улучшение результатов расчета динамических параметров сейсмической записи.

2. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ

Использование рассматриваемых разработок большей частью происходило при

непосредственном участии автора в тех работах, которые ему доводилось выполнять. Собственно «внедрение», понимаемое как передача этих разработок в производство, больше всего относится к программному комплексу ФИЛМЕМ, переданному несколько геофизических организаций (в том числе «Центргеофизика», «Узбекгеофизика», «Якутскгеофизика» и др.), с общим объем обработанного материала - более 2.5 тысяч погонных км.

Внедрение методических разработок выглядит скромнее. В своей книге «Эксперимент, теория, практика» (изд. Наука 1981г.) академик П.Л.Капица отметил, что «внедрение» - это продвижение с сопротивлением. Не вдаваясь в анализ причин появления этого сопротивления и возможностей «борьбы» с ним, попробуем представить, как «внедрение» результатов данной работы превратить в «использование».

Один из основных выводов диссертации - переход к повсеместному использованию НЕЛИНЕЙНЫХ свипов в практике вибросейсмических работ. Однако для этого одного желания автора недостаточно. Вследствие того, что экономика перестала быть «командной», необходимы

1) «агитация» прежде всего заказчиков, а также руководителей сервисных геофизических компаний за необходимость совершенствования полевых методик геофизических работ и «пропаганда» возможностей ВРВС.

2) обучение персонала геофизических организаций,

3) создание учебной литературы,

4) постановка опытно - методических работ (с участием автора диссертации) для демонстрации возможностей ВРВС в заданных условиях.

Выполнение всех этих пунктов требует организационных мер и спонсорской поддержки. Использование концепции построения и алгоритмических решений для

блоков управления сейсмическими вибраторами представляется более реальным, поскольку в настоящее время по крайней мере две организации России заняты созданием новых БУСВ.

3. НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1) Прежде всего здесь следует сказать о публикации основных новых результатов

данной работы и привлечении внимания к развитию ВРВС, в том числе - подготовке монографии по ВРВС и методических рекомендаций по выбору параметров нелинейных свипов и полевой методике ВРВС.

2) Во-вторых следует довести до технических решений (возможности непосредственного использования в блоках управления) таких разработок, как составные свипы (ПАРАЛОГ, ПАРАДОКТ и т.п.) и способ МИКСИСВИП.

3) На основе результатов данной диссертации, включающих рассмотренные способы вычисления оптимальных параметров свип -сигналов целесообразно разработать пакет программ поддержки полевой методики вибросейсморазведки с современным интерфейсом.

4) Из общетеоретических требует прояснения вопрос как оценивать повышении разрешающей способности вибросейсморазведки при использовании нелинейных свипов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Колесов, Сергей Васильевич, Москва

1. Авербух А.Г., Крылов И.Б., Лугинец А.И. и др. Применение вибрационных источников при сейсморазведке на нефть и газ.// Обзор. Сер. Регион., разведочная и промысловая геофизика, изд ВИЭМС, 1977

2. Андреев Г.Н., Кобылкин И.А., Колосов Б.М. и др. Геологическая эффективность высокоразрешающей сейсморазведки МОГТ в пределах кряжа Карпинского. //Тезисы доклада на Международной геофизической конференции и выставке SEG-2003, Москва

3. Асан-Джалалов О.А., Гридин П.А. Совершенствование систем управления и контроля электро-гидравлических вибрационных источников сейсмических сигналов.// Приборы и системы разведочной геофизики. Саратовское отд. ЕАГО, № 03/2004

4. Баранский Н.Л., Старобинец М.Е., Королёв Е.К., Иноземцев А.Н, Козлов Е.А. Миграция и AVO: соседство или марьяж? // ЕАГО, «Геофизика» № 2 2000г., стр.22-26

5. Бевзенко Ю.П. Многоуровневая высокоточная сейсморазведка в районах развития многолетней мерзлоты.// Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геол-мин. наук, спец.25.00.10, Тюмень 2004

6. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. "Советское радио", Москва 1970.

7. ВНИИГеофизика. ВИБРОТЕСТЕР// Рекламный листок к Международной геофизической конференции и выставке по разведочной геофизике SEG, Москва 1992

8. Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка./"Недра" М.1980.

9. Жуков А.П. Новые направления вибрационной сейсморазведки и её научное и экспериментальное обоснование.// Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, спец.25.00.10, Москва 2001

10. Жуков А.П., Шнеерсон М.Б. Адаптивные и нелинейные методы вибрационной сейсморазведки./ "Недра" М. 2000

11. Жуков А.П., Иноземцев А.Н., Колесов С.В. и др. А.С. СССР No 1 213 451 "Способ сейсмической разведки" опуб. Б.И. 1986 No 7, пр. от 26.07.84, зарегистр. 22.10.85.

12. Жуков А.П.,. Иноземцев А.Н, Колесов С.В. и др. А.С. 1213454 СССР. Способсейсмической разведки. Б.И., 1986.

13. Захарова Г.А, Колесов С.В, Потапов О.А., Иноземцев А.Н. Определение среднечастотной компоненты остаточных статических сдвигов сигналов по фрагментам отраженных волн. //ЕАГО, «Геофизика» № 1 2000г., стр. 19-24

14. Иноземцев А.Н., Гродзенский В.А., Колесов С.В. и др. А.С.СССР No 1220467 "Способ сейсмической разведки" опуб. Б.И. 1986 No 11, пр. от 30.07.84, зарегист. 22.11.85

15. Иноземцев А.Н., Жуков А.П., Колесов С.В. А.С. СССР No 1294128 "Способ вибрационной сейсморазведки" опуб. Б.И. 1986 No 8, приор, от 26.06.84, зарегист. 01.11.86

16. Иноземцев А., Колесов С., Баранский Н., Потапов О. Повышение надежности прямого прогноза углеводородов при использовании высокоразрешающей сейсморазведки //Тезисы доклада на Международной геофизической конференции и выставке SEG-2003,M

17. Иноземцев А.Н. Колесов С.В. Кынин В.А. Потапов О.А. Новые возможности группирования в сейсморазведке. Сб.реф.докл. Международной геофиз. конференции SEG-БАГО М: 1993 г.

18. Иноземцев А.Н., Колесов С.В., Анискина О.В. Спектрально временные характеристики корреляционных шумов в вибрационной сейсморазведке. //Разведочная геофизика, М. Недра, 1991, вып. 113, с. 10-13.

19. Иноземцев А.Н., Колесов С.В., Баранский Н.Л.и др. Перспективы перехода к высокоразрешающей сейсморазведке для прогноза зон накоплений углеводородов. //ЕАГО, «Геофизика» № 6 2001г., стр. 16-21.

20. Иноземцев А.Н., Колесов С.В., Жуков А.П. Способ повышения качества материалов вибрационной сейсморазведки на основе весовой корреляции полевых данных. Экспресс-информация.- Сер.Отечественный производст. опыт.-М.ВИЭМС, 1987

21. Иноземцев А.Н., Колесов С.В., Лев И.С., Жуков А.П., Баяхчан Г.П. А.С.СССР No 1 442 955 "Способ вибросейсми-ческой разведки" опуб.Б.И.1988 No 45, пр. от 08.01.87, зарегистр. 08.08.88

22. Иноземцев А.Н., Колесов С.В., Жуков А.П., Лев И.С., Богданов А.А., Атякин А.А. Повышение качества вибрационных материалов на основе весовой корреляции полевых данных. Э-И ВИЭМС, Разведочная геофизика, Отеч. производ. опыт, 1987, вып.4, М., 1987

23. Иноземцев А.Н., Лев И.С., Колесов С.В. Федорова Н.И. А.С.СССР No 1 539 702 "Способ вибросейсмической разведки" пр. от 18.04.88, зарегистр. 01.10.89

24. Исаев Ю.М. Математические модели источников сейсмических колебаний и их эффективность. //Разработка и исследование источников сейсмических сигналов и методов невзрывной сейсморазведки. ГСКТБ сейсмич. техники, г.Гомель. М. ВНИИОЭНГ, 1986.

25. Клинов В.В. Кривенко Н.Е. Хабутдинов Р.А. Колесов С.В. ВИБРОТЕСТЕР прибор для полевого экспресс-контроля характеристик сейсмических вибраторов. //Сейсмические приборы, No 27(No 24), М. Наука, 1993.

26. Клинов В.В., Колесов С.В., Кривенко Н.Е., Иноземцев А.Н., Хабутдинов Р.А. Вибросейсморазведка. (Развед, геофизика: обзор). / НПО "Нефтегеофизика" Обзор ВИЭМС, М„ 1990г.

27. Коган Л.И., Болдырев В.В., Кравченко А.А.и др. Морская высокоразрешающая сейсморазведка и сейсмоакустика на сложных сигналах. //Тезисы доклада на Международной геофизической конференции и выставке SEG-2003, Москва

28. Козырев B.C., Жуков А.П., Короткое И.П. и др. Учет неоднородностей верхней части разреза в сейсморазведке. //Современные технологии. М. Недра, 2003г.

29. Колесов С.В., Иноземцев А.Н., Лев И.С., Гродзенский В.А., Кусевич А.В. А.С.СССР No 1 340 375 "Способ вибросейсмической разведки" опуб. Б.И. 1987 No, приор, от 06.08.85, зарегистр. 22.05.87

30. Колесов С.В., Иноземцев А.Н., Потапов О.А. А.С.СССР No 1 679 429. СССР, А1, "Способ вибрационной сейсморазведки" пр. от 30.12.88, зарегистр. 22.05.91, Б.И. No 35 1991

31. Колесов С.В. Иноземцев А.Н. Чистов П.И. Потапов О.А. А.С. СССР № 1 834 567 СССР, "Способ вибрационной сейсморазведки" пр. от 29.03.90, зарегистр. 15.03.1993

32. Колесов С.В. Потапов О.А. Иноземцев А.Н. Клинов В.В. Аппаратурно-методическое обеспечение высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки. Юбилейный сб.трудов ВНИИГеофизики № 131, М:1994

33. Колесов С.В. Потапов О.А. Иноземцев С.В. Новый подход к проведению вибросейсмических работ с нелинейными свипами. Сб.реф. докл. на международной конференции и выставке SEG/MocKBa,1992 докл No 334

34. Колесов С.В., Захарова Г.А., Иноземцев А.Н., Потапов О.А. Зависимость разрешенности суммарного разреза ОГТ от учета при обработке сейсмогеологических особенностей среды. //ЕАГО, «Геофизический вестник» № 4 2000г., стр.5-9

35. Колесов С.В., Захарова Г.А., Иноземцев А.Н., Потапов О.А. Высокоразрешающая вибрационная сейсморазведка при изучении и детализации сложнопостроенных продуктивных толщ. //Сб. реф. докл. на международной конференции и выставке SEG/Москва, 1997

36. Колесов С.В., Иноземцев А.Н. Определение оптимальной функции частотной развертки вибросейсмического сигнала. //Сб. научн.тр. "Теория и практика вибросейсмического зондирования земной коры" ИГиГ СОАН СССР, Новосибирск, 1988 г., с.97-105

37. Колесов С.В., Иноземцев А.Н. Выбор оптимальной функции частотной развертки свип-сигнала с целью повышения разрешенности вибрационных данных. //Разведочная геофизика, вып. 108, М., Недра 1988

38. Колесов С.В., Иноземцев А.Н., Потапов О.А. Устранение «звона» при использовании нелинейных свипов. //ЕАГО, Геофизика №5 2004г.

39. Колесов С.В., Иноземцев А.Н., Потапов О.А. Управление спектром вибросейсмического сигнала. Обзор ВИЭМС с.Разведочная геофизика, вып. 15., М., 1988.

40. Колесов С.В., Иноземцев А.Н., Розанова Е.И. Задачи высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки. //Докл.на конф. "Сейсмические методы поиска и разведки месторождений полезных ископаемых". Киев, 1988г

41. Колесов С.В., Потапов О.А., Иноземцев А.Н., Захарова Г.А. Современные возможности сейсморазведки по повышению эффективности поисков месторождений нефти и газа. / Разведка и охрана недр № 7 2004г.

42. Колесов С.В., Потапов О.А. Комплекс программ для расчета реальных параметров нелинейных свипов. ЕАГО, Геофизический вестник №2,2001г.,с.18 21

43. Колесов С.В., Потапов О.А., Иноземцев А.Н., Захарова Г.А. Использование нелинейных свипов при высокоразрешающей вибросейсморазведке. //ЕАГО, «Геофизика» № 1 2002г., стр. 18-28

44. Колесов С.В., Потапов О.А. Особенности выбора начальной частоты нелинейного свипа. // «Разведка и охрана недр», № 3-4, март-апрель 2002г., стр. 20-23

45. Колесов С.В., Потапов О.А. Комплекс программ для расчета реальных параметров нелинейных свипов. //ЕАГО, «Геофизический вестник» № 2 2001г., стр. 18-21.

46. Колосов Б.М., Кобылкин И.А., Голиченко A.M. Особенности возбуждения, регистрации и оценки слабых сейсмических сигналов при минимизации взрывнойтехнологии. //Тезисы доклада на Международной геофизической конференции и выставке SEG-2003, Москва

47. Кондратьев И.К., Колесов С.В., Иноземцев А.Н. Повышение разрешенности вибросейсмических данных с помощью фильтрации по методу максимальной энтропии. //Э-И ВИЭМС, Разведочная геофизика, Отечественный производственный опыт, вып.2 с.14-21, М.1984

48. Кострыгин Ю.П. Сейсморазведка на сложных зондирующих сигналах.// Тверь, изд. «ГЕРС», 2002.

49. Кострыгин Ю.П. Кулагин С.И. Современные подходы к выбору частотного диапазона вибросейсмических разверток.//Геофизический вестник № 9 ЕАГО, 1999г.

50. Кострыгин Ю.П. Нигматзянов A.M. и др. Система для вибросейсмической разведки. А.С.СССР № 1805411 1985г.

51. Кострыгин Ю.П. Нигматзянов A.M. Компенсация неидентичности возбуждаемых вибросейсмических колебаний.//Геофизическая аппаратура №97, с.77-85, Д., Недра, 1992.

52. Кострыгин Ю.П. Применение вибросейсморазведки для решения задач, связанных с прогнозированием геологического разреза. //Разведочная геофизика,№ 114, стр. 15-23, М., Недра 1992

53. Кострыгин Ю.П. Влияние шероховатости грунта на динамику колебательной системы гидравлического вибратора. //ЕАГО, «Геофизика» № 1 2003г., стр.22-25

54. Кострыгин Ю.П. Барулин Д.А. О целесообразности применения комбинированных сигналов в современной вибросейсморазведке.//Приборы и системы разведочной геофизики. Саратовское отд. ЕАГО, июль-сентябрь № 03/2004

55. Кривенко Н.Е., Клинов В.В., Хабутдинов Р.А., Колесов С.В. Математическая модель сейсмического вибратора и результаты ее исследования. //Сб.н.тр."Повышение эффективности разведочной геофизики на нефть и газ". ВНИИГеофизика М. 1990

56. Крылов И.Б. Особенности вибросейсморазведки по отношению к нерегулярным помехам, вызванным источником. //Изв. ВУЗов, с.Геология и разведка, 1980, №4, с. 111-115

57. Крылов И.Б. Совершенствование технологии вибрационной сейсморазведки на нефть и газ. //Автореф. дис. канд. техн. наук М. МГРИ, 1980

58. Крылов И.Б., Больших Т.А. Определение оптимального числа воздействий при работе с поверхностными источниками возбуждения в МОГТ. //Разведочная геофизика вып. 102, с. 16-23, М., Недра, 1986

59. Крылов И.Б., Бруцно В.А. Особенности расчета амплитудных спектров сигналов в вибросейсморазведке. //Разведочная геофизика вып 102, с.43-49, М., Недра, 1986

60. Кузнецов В.В., Осауленко В.И. Способ сейсмиченской разведки. А.С. СССР Кл.G01 Vl/OO, №744398 от 12.04.76, опуб. в Б.И. №24 от 30.06.80.

61. Лутинец А.И. Электрогидравлические вибраторы для возбуждения упругих колебаний в сейсморазведке./Юбзорн. инф.М.ВИЭМС, 1981.

62. Лукашин Ю.П. Методы корреляционного преобразования сейсмических сигналов.// Автореф. дисс. на соиск. степ, докт.ф-м.н. Л. 1984

63. Михальцев А.В., Мушин И.А., Погожев В.М. Обработка динамических параметров в сейсморазведке. М.: Недра, 1990,189 с.

64. Denis Mougenot (Дени Мужно). Высокопроизводительный ВиброСейс. //Приборы и системы разведочной геофизики. Саратовское отд. ЕАГО, июль-сентябрь № 03/2004

65. Мушин И.А., Бродов Л.Ю., Козлов Е.А. и др. Структурно-формационная интерпретация сейсмических данных. II М.: Недра, 1990,229 с. (стр.185)

66. Мушин И.А., Хатьянов Ф.И., Бродов Л.Ю. Структурно формационная интерпретация данных сейсморазведки.//Сб. Прикладная геофизика, вып.112, с.19-36, М., Недра,1985.

67. Потапов О.А. Технология полевых сейсморазведочных работ. /М.Недра, 1986, 309с.

68. Потапов О.А. Организация и технические средства сейсморазведочных работ. /М. Недра, 1989,260 с.

69. Потапов О.А. Николаев И.В. и др. Технология площадных сейсморазведочных работ с многоканальными сейсмостанциями. М., ИПК Мингео СССР, 1989,29 с.

70. Потапов О.А. Иноземцев А.Н. Колесов С.В. Особенности обработки данных высокоразрешающей вибросейсморазведки. Сб.докладов Збго Международного, геофизического симпозиума, т.1, с.44-48, Киев, 23 28 сент.1991

71. Потапов О.А., Козлов Е.А., Руденко Г.Е., Шехтман Г.А., Колесов С.В. Перспективные разработки ВНИИГеофизики в области сейсморазведки. Геофизика, ЕАГО, No 5, 1994

72. Потапов О.А., Колесов С.В., ИноземцевА.Н.и др. Высокоразрешающая вибрационная сейсморазведка и примеры ее использования. //Тр.33 международного симпозиума СЭВ, т. 1 Чехословакия, Прага, 1988,

73. Потапов О.А., Николаев И.В., Захарова Г.А., Колесов С.В. Возможности повышения эффективности сейсморазведки на площадях Русской платформы со сложным строением ВЧР. // «Разведка и охрана недр»,№ 3-4,март-апрель 2002г.,стр. 15-17

74. Прикладная геофизика. Юбилейный сборник, вып. № 131. М. Недра, 1994,415 с.

75. Притчет У. Получение надежных данных сейсморазведки. Москва "Мир", 1999

76. Пузырев Н.Н. О некоторых проблемах современной технологичной сейсморазведки. "Геофизика", № 5-6, с. 10-14,1996 (ЕАГО)

77. Сейсморазведка. Справочник геофизика, под ред. Номоконова В.П. 2-е изд., т. 1,2 М.,Недра, 1990 г.

78. Сейсмотехника. Рекламный проспект НПО «Сейсмотехника» на вибраторы СВ 10180 и Систему управления вибрационным источником сейсмических сигналов БУСВ-ГС //Минск, «Полымя», 1989 изд.№ 6082

79. Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки. (Под редакцией М.Б.Шнеерсона) Москва, ОАО "Издательство "Недра" 1998.

80. Харкевич А.А. Спектры и анализ. Изд. второе, испр. и доп.//ГИТ-ТЛ, М. 1956

81. Цветаев А.А. Методы группирования в сейсморазведке. М., Гостоптехиздат, 1953 г.

82. Циммерман В.В. Качество вибрационного излучения.//Приборы и системы разведочной геофизики. Саратовское отд. ЕАГО, июль-сентябрь № 03/2004

83. Чернявский В.Е., Жгенти С.А. Изучение верхней части разреза и выбор условий взрывного возбуждения для сейсморазведки высокого разрешения. //Разведочная геофизика вып.№100, М.Недра 1985, с.16-22

84. Чичинин И.С., Евчатов Г.П. Об одном способе расчета режима работы вибрационного источника для возбуждения сейсмических волн с произвольным наперед заданным спектром.//Геология и геофизика, 1969, N4, с.74-83

85. Чичинин И.С. Вибрационное излучение сейсмических волн. М. Недра, 1984. 224с.

86. Шагинян А.С., Циммерман В.В., Гинзбург B.C. Нелинейная динамика системы виброисточник геологическая среда. //Тр. 29 Международного геофизического симпозиума. -София, 1984.

87. Шайбе Р.Д., Зайтц Р. О проблемах разрешающей способности и расширения полосы частот вибрационной сейсморазведки. Сб.докладов XXX Международного геофизического симпозиума СЭВ, М. 1985 г.

88. Шнеерсон М.Б., Жуков А.П., Ченборисова Р.З. Нелинейные и фазовые искажения вибрационных сигналов и способы их коррекции.//Геофизика, №3 1997.

89. Шнеерсон М.Б., Жуков А.П., Наземная невзрывная сейсморазведка сейсморазведка XXI века.//Приборы и системы разведочной геофизики. Саратовское отд. ЕАГО, июль-сентябрь 03/2004

90. Шнеерсон М.Б., Иноземцев А.Н., Потапов О.А. и др. Вибрационная сейсморазведка, М. Недра, 1990 г.

91. Юшин В.И. Об амплитудной и энергетической эквивалентности вибрационной и импульсной сейсморазведки.// «Приборы и системы разведочной геофизики». Саратовское отд ЕАГО, июль-сентябрь № 03/2004

92. Andersen N. On the calculation jf filter coefficients for maximum entropy spectral analysis/ //Geophysics, v 39, p. 62 72,1974,

93. Bridges S. Rutt. Pitfalls in the Design and Application of Nonlinear vibroseis sweeps. //(Advance GeophisicalCorporation 7409S Alton Court, Suite 220 Englewood, Colorado 80112.)

94. Burg J.P. Maximum entropy spectral analysis. Ph D. tesis, Stanford Univ. Palo Alto. Culif. 1975

95. Lang D.G.(Peter). Optimizing Temporal Resolution by Use of Non Linear Vibroseis Sweeps. Geosource Inc. Technical Standarts, Technology Division, July 1983, p.1-16 (проспект фирмы).

96. Lines L.R., Clayton R.W. A new approach to vibroseis deconvolution.// Geophysical Prospecting,, v 25, № 3, p/417-434,1977

97. Hargrove K.L., Bonacorsi D.G., Andrew J.A. Use and misuse of the Nonlinear Vibroseis Method for the Acquisition of High Resolution Seismic Data./ Тез.док. на конф. SEG 1983.

98. Metric Catalog Supplement № 400. Newport Corp., Fountain Valley, CA.-USA/1985

99. Nicols James F., Bemmel p.Van. Method of compensating seismic data for effects of frequency dependent attenuation. Pat. USA № 4339810, prior. 13.05.80, publ. 13.07.82

100. Pelton Company, Inc. Advance II Vibrator Control Electronics// 1500 North Waverly/P.O. Box 1415/ Ponca City, Oklahoma 74602

101. Pelton Company, Inc. Advance III Vib Pro System. The Vibrator Control System for the 21st Century// 1500 North Waverly/ P.O. Box 1415/ Ponca City, Oklahoma 74602

102. Rietch E. Reduction of Harmonic Distorsion in Vibrator source records. Geophis. Prosp.1981, v.29, рр.178-188

103. Sersel VQC Vibrator Quality Control//France B.P. 64.44471 CARQUEFOU CEDEX

104. Sersel VE-416 Vibrator Electronics//France B.P. 64.44471 CARQUEFOU CEDEX

105. Schrodt J.K. Techniques for Improving Vibroseis data. Geophisics. 1987, v.52 № 4, p.469-482.

106. Widess M.B. Quantifying resolving power of Seismic Systems. Geophisics. 1982, v.47 № 8, p. 1160-73.Методические Указания и Рекомендации (Текстовые приложения)

107. Методические рекомендации по проведению работ вибросейсмическим методом с использованием источников СВ 5-150 (под ред. О.А.Потапова) ВНИИГеофизики, М., 1983г.

108. Методические указания по высокоразрешающей сейсморазведке, составители Михальцев А.В., Гогоненков Г.Н., и др. НПО "Нефтегеофизика" МинГео СССР, ЦГЭ МНП СССР М.,1988.

109. Методические указания по работам с модернизированными вибраторами СВ 5-150 (под ред. О.А.Потапова) ВНИИГеофизика, М., 1987 г.

110. Иноземцев А.И., Колесов С.В., Жуков А.П. и др. Способ повышения качества материалов вибросейсмической разведки.// Информ. листок МГЦИТИ, 1986, №86-38, с. 1-4

111. Гродзенский В.А., Шнеерсон М.Б., Иноземцев А.Н., Жуков А.П., Колесов С.В. Методические указания по работе с модернизированными вибраторами СВ-5-150. (утв.Упр. геофиз. работ Мингео СССР 16.12.86) ОКРИП., ВНИИГеофизика М., 1987г.

Информация о работе

Колесов, Сергей Васильевич
доктора технических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.10

Диссертация

Исследование и разработка способов повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы