Дополнительная обработка профилей 2D

В программу включены средства, обеспечивающие дополнительную обработку профилей 2D. Введены следующие процедуры:

· автоматическая регулировка усиления;

· балансировка нуля записи;

· нормировка трасс;

· фильтрация;

· режекторная фильтрация;

· узкополосная режекторная фильтрация;

· медианная фильтрация;

· деконволюция;

· F-X деконволюция;

· расчет мгновенных амплитуд;

· расчет мгновенных фаз;

· расчет мгновенных частот;

· расчет мгновенных униполярных амплитуд;

· вращение фазы сигнала;

· изменение полярности амплитуд;

· коррекция фазы сигнала;

· расчет трасс первой и второй производных;

· расчет трасс второго интеграла;

· расчет трасс экстремумов;

· когерентность;

· подобие;

· частота;

· энергия.

Для потрассной обработки данных необходимо загрузить сейсмические профили. Программой не предусмотрено введение геометрии в заголовки трасс, необходимая информация должна быть уже введена в sgy-файлы. Доступна визуализация сейсмических разрезов и схемы профилей 2D (рис. 148).

Рис. 148. Окно «Навигатор» со схемой расположения профилей.

Рис. 149. Сейсмический разрез в окне изображения профилей.

Здесь также присутствуют стандартные инструменты для работы с сейсмическими данными – цветокодирование фаз, усиление амплитуд, изменение полярности трасс, спектральный анализ и иные.

Перечислим процедуры, предоставленные в распоряжение пользователю для дополнительной обработки профилей.

 

2.12.1. Балансировка записи.

Во время балансировки записи ось времён изгибается под амплитудами сейсмических трасс. Это происходит по формуле , где

 

(4)

 

2.12.2. Автоматическая регулировка уровня.

Данная процедура соответствует автоматической регулировке усиления (АРУ). Отличается простотой формулы – средние амплитуды заменены на абсолютные. Результат получается тот же. Формула автоматической регулировки уровня:

 

(5)

 

,где (6)

 

2.12.3. Деконволюция.

Нуль-фазовая деконволюция сейсмических трасс.

Рис. 150. Параметры деконволюции сейсмических трасс в Geoplat Pro-S.

Из руководства к программе:

«Меню Режим коррекции ФАК – режим коррекции окна расчета ФАК. При нажатии на кнопку справа от поля открывается панель со списком допустимых значений.

Меню Режим нормализации – режим нормировки. При нажатии на кнопку справа от поля открывается панель со списком допустимых значений. При использовании режима нормировки выходная трасса в интервале действия фильтра нормируется к уровню исходной; в качестве нормы берется корень из суммы квадратов значений выборок трассы.

Для каждого фильтра задаются следующие параметры:

Поле FL – (гц) нижняя частота спектра сигнала (FL >= 0);

Поле FH – (гц) верхняя частота спектра сигнала;

(FL <= FH <= 500/ DT), где DT - шаг квантования (мс).

Если верхняя частота спектра задается равной 500/DT (частота Найквиста), реализуется режим стандартной нуль-фазовой деконволюции.

Поле SN – (%) параметр регуляризации (0 <= SN <= 25).

Поле TOP – (мс) длина оператора, по умолчанию TOP=100*DT.

Поле Начальное время – время начала действия фильтра.

Поле Начальное время ФАК – время начала расчета ФАК».

 

2.12.4. Частотная фильтрация сейсмических трасс.

Рис. 151. Задание параметров фильтрации.

Список фильтров в строке «Режим» и набор параметров с заданием диапазона значений предоставляют пользователю широкие возможности по фильтрации сейсмических данных.

«Поле FL - (гц) левая граница фильтра для уровня 100% пропускания.

Поле FH - (гц) правая граница фильтра для уровня 100% пропускания. (FL < FH <= 500/DT), где DT - шаг квантования.

Поле FR - (гц) частота режекции; 0 < FR <500/DT, (стандартный режекторный фильтр); FL < FR < FH, (стандартный полосовой и режекторный фильтр).

Поле DL – (%) процент ондуляции частотной характеристики; (0 < DL < 100).

Поле FLL - (гц) левая граница фильтра для уровня 100% подавления; (0 <= FLL <= FL).

Поле FHH - (гц) правая граница фильтра для уровня 100% подавления; (FH <= FHH <= 500/DT).

Поле FRL - (гц) левая граница области режекции; (0 < FL < FRL < FH < 500/DT).

Поле FRH - (гц) правая граница области режекции; (FRL < FRH < FH <500/DT).

Поле DR - (гц) крутизна склонов спектра в области режекции; (0 < DR < (FRH-FRL)/2).

Поле Начальное время - время начала действия фильтра.»

Отдельно выделена узкополосная режекторная фильтрация (рис. 152).

Рис. 152. Параметры узкополосной режекторной фильтрации.

Также доступна полосовая режекторная фильтрация. Её характеристики:

Рис. 153. Характеристики полосовой режекторной фильтрации.

 

2.12.5. F-X деконволюция.

Подчёркивание осей синфазности и когерентная фильтрация.

Рис. 154. Параметры F-X деконволюции.

Из руководства: «Поле NTR - ширина окна предсказания (в трассах). Округляется вверх до степени 2.

Поле WIN - ширина окна предсказания (мс). Округляется вверх до степени 2

Поле MIX - доля когерентного разреза в результате (0 <= MIX <= 1.)

Доля исходного разреза определяется как 1 - MIX

Поле FMIN - (гц) нижняя граница полосы пропускания

Поле FMAX- (гц) верхняя граница полосы пропускания

Поле LEN - длина фильтра предсказания (в трассах)

Поле EPS - параметр промежуточного отбеливания

Поле DIP - (мс на трассу) оценка максимального наклона осей синфазности.»

Методика проведения двумерной деконволюции:

«В скользящем прямоугольном окне (по X и T) строится симметричный винеровский фильтр предсказания по X спектральных амплитуд (по Т) на каждой частоте от FMIN до FMAX. Спектр в центре базы по Х заменяется предсказанными значениями».

 

2.12.6. Медианный фильтр.

Сглаживание временных разрезов. Пользователь задаёт размеры окна, в котором будут сглаживаться резкие амплитудные выбросы и другие слабокогерентные помехи. Вертикальная ось окна отсчитывается в дискретах (время), горизонтальная – в трассах (длина).

2.12.7. Нормировка амплитуд.

Приведение сейсмической записи к желаемому уровню.

Рис. 155. Параметры нормировки амплитуд.

На рис. 155 задаётся уровень средних значений амплитуд. Здесь доступны следующие методы определения нормирующего коэффициента:

- по максимальному значению амплитуд;

- по среднему значению амплитуд;

- по среднему значению энергии;

- по медианному значению амплитуд.

Предусмотрено проведение нормировки сразу в нескольких окнах. В этом случае нормирующие коэффициенты будут отнесены к центрам окон и интерполированы по оси времён.

- «Расчёт мгновенных параметров» - предоставлена возможность получения комплексных трасс из сейсмических. Здесь рассчитываются трассы:

· мгновенных амплитуд;

· мгновенных фаз;

· мгновенных частот;

· мгновенных униполярных фаз.

Расчёт проводится на основании преобразования Гильберта. Ввод параметров отсутствует. Из описания процедуры:

Рис. 156. Получение комплексной сейсмотрассы.

Расчёт мгновенных амплитуд:

 

(7)

 

Расчёт мгновенных фаз

 

(8)

 

Расчёт мгновенных частот

 

(9)

 

2.12.8. Изменение полярности амплитуд.

Программа меняет знак амплитуд трасс на противоположный. Задания параметров не требуется.

 

2.12.9. Вычисление производных.

Здесь доступен расчёт первой, второй производной (в направлении оси времён), и расчёт второго интеграла. Задания параметров не требуется.

Формулы расчёта:

Первая производная (в Т-направлении):

 

(10)

 

Вторая производная (в Т-направлении):

 

(11)

 

2.12.10. Когерентность.

Когерентность вычисляется для соседних сейсмотрасс при помощи функции взаимной корреляции. Пользователь задаёт высоту окна по оси времён, сдвиг окна при расчёте коэффициента корреляции, уровень амплитуд, при которых программа автоматически повысит конечный результат и точность, с которой будет производиться расчёт.

Рис. 157. Параметры расчёта когерентности.

 

2.12.11. Подобие.

Атрибут подобия между двумя трасс-сегментами определяется как расстояние в гиперпространстве между двумя векторами этих сегментов, нормализованное к сумме длин векторов. Коэффициенты подобия рассчитываются по формуле

, где и (12)

где t – время, dt – шаг квантования, t1 и t2 – время начала/конца окна расчёта, f – величина амплитуды. Пользователь задаёт окно и сдвиг точки вычисления.

 

2.12.12. Частота.

В данной процедуре рассчитывается средний квадрат частоты (AFS) и крутизна падения частоты (FSF). Пользователю нужно ввести высоту окна и выбрать величину расчёта. Формулы:

(13)

где является комплексной характеристикой трасс-сегмента в области Фурье, а N – длина сигнала.

Величина FSF измеряет форму пика характеристики трасс-сегмента в области Фурье и определяется по формуле (14).

 

(14)

 

где - наивысший пик в частотной области.

2.12.13. Энергия. Под энергией сейсмической записи подразумевается сумма квадратов амплитуд в пределах окна, вводимого пользователем. Формула расчёта:

(15)

f – амплитуда трассы;

t0 – время начала окна расчета;

dt – шаг квантования;

N – число выборок в окне.

 

Сейсмическая инверсия.

В программном комплексе GeoPlat Pro-S также доступна инверсия сейсмических данных. Программный комплекс поддерживает несколько разновидностей инверсии, в том числе псевдоакустический каротаж (ПАК) двумерных и трёхмерных данных, трехмерная стохастическая инверсия методом имитационного отжига («Аннилинг») и подбор модели среды (ПМС).

 

2.13.1. Основные операции сейсмической инверсии в ПК GeoPlat Pro-S. Работа с проектами 3D.

Вначале необходимо задать проект. Для этого выбирается меню Файл – Загрузить проект. В выбранном проекте для проведения как детерминированной, так и стохастической инверсий доступны все наиболее востребованные операции:

· создание инверсионной модели методом интерполяции микрослоёв (рис.);

· создание инверсионной модели методом стратиграфической привязки (рис.);

· редактирование моделей (рис.);

· установка и визуализация вспомогательных данных (рис.);

· получение прогнозных параметров (при помощи нейронной сети) (рис.);

· картопостроение (рис.);

· вывод информации на бумагу и внешние накопители (рис.).

 

2.13.2. Псевдоакустический каротаж.

Для проведения псевдоакустического каротажа в программном комплексе создаётся отдельный куб данных – куб псевдоакустики. При его создании необходимо ввести модель среды, созданную ранее по данным ГИС, сейсмический импульс и распределение скоростей изучаемой среды (рис.)

Рис. Создание куба псевдоакустики для проведения ПАК.

В окне предварительного просмотра будут отображены основные данные, по которым строилась сейсмическая модель: сейсмическая трасса, низкочастотная и среднечастотная составляющие, восстановленные по данным ГИС, трасса ПАК и фрагмент разреза ПАК (рис).

 

Рис. Окно предварительного просмотра ПАК-преобразований.

В программном комплексе предоставлена возможность коррекции формы низкочастотной составляющей. Коррекция формы низкочастотной составляющей осуществляется путём вычитания из неё колоколообразной функции (рис). Результат операции отображён на рис.

Рис. Задание параметров колоколообразной функции для коррекции низкочастотной модели.

Рис. Коррекция низкочастотной составляющей сейсмической модели среды. А – до вычитания колоколообразной функции, В – после вычитания.

 

2.13 Выводы и рекомендации

В исследованном программном комплексе выполнено более 200 проектов. Выделено несколько десятков геологических объектов с подтверждёнными суммарными геологическими ресурсами: газа – 101 575 млн. м³, нефти – 47 425 тыс. т. При помощи уникальной отечественной разработки выявлена полигональная нарушенность целевого пласта в одном из районов Западной Сибири. Разработка программного комплекса «Geoplat Pro-S» практически завершена, основные ресурсы фирмы GridPoint Dynamics направлены на расширение программной платформы «Geoplat».

Программный комплекс Geoplat Pro-S, разработанный специалистами ЦГЭ и их последователями, пригоден для интерпретации сейсмических данных как в рамках учебного курса, так и при выполнении промышленных заказов.

 

Заключение

Отечественная геофизика находится на перепутье. Имея почти вековую историю своего развития, она рискует исчезнуть под натиском западных технологий. Мы получили шанс в виде санкций США и Евросоюза возродить отечественную промышленность и науку. Мы в тяжёлом положении, но перед нами открываются необозримые просторы для развития. Ухватимся ли мы за этот спасительный луч, будем ли мы самоотверженно бороться за страну на фронтах кабинетов и коридоров, хватит ли мужества и стойкости беззаветно служить России, людям, миру? Или нет? Каждый отвечает на этот вопрос себе сам. Я на него уже ответил.

 

Литература

[Бондарев] - Бондарев В.И., Крылатков С.М., Крылаткова Н.А. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЬ И ГАЗ В 20 ВЕКЕ И ПРОГНОЗ ЕЕ ВОЗМОЖНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В 21 ВЕКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 2.

[Гамбурцев, 1932] - Термомикрофонный сейсмограф. Авторское свид. на изобрет. №31148.

[Гамбурцев, 1937] - Гамбурцев Г.А. Сейсмические методы разведки. ОНТИ, 1937.

[Гамбурцев, 1942] - Гамбурцев Г.А. Корреляционный метод регистрации преломлённых волн. 1942.

[Ильина, 1983] - Ильина Т.Д. Формирование советской школы разведочной геофизики (1917-1941 гг.).-М.:Наука, 1983.

[Кирнос и др.] - Работы Сейсмологического института Академии наук СССР по сейсмологической разведке/Д. П. Кирнос [и др.]. - 1934.

[Ковалевский] - Ковалевский Е.В., Перепечкин М.В. Отечественное программное обеспечение нефтегазовой отрасли (геология и геофизика): проблемы, взгляды, инициативы. 2012.

[Резяпов] - Резяпов Г.И.Конспект лекций для студентов специальности 080900 – «Геофизические методы исследования скважин», 2012.

[Ризниченко, 1947] - Ризниченко Ю.В. О применении корреляционного метода преломлённых волн в Азербайджане в 1944-1946 гг., 1947.

[Седова, 2003] - Седова Ю. Портрет на историческом фоне, литературная газета, №12 (5917) 26 марта - 1 апреля 2003 г.

[ТГУ] - Тольяттинский государственный университет. История развития сейсморазведки. http://nil-6.narod2.ru/doc_01.html.

[Федоренко] - Федоренко А.Н. Сейсмическая разведка в нефтяной промышленности.

[GridPoint] - по материалам, предоставленным фирмой GridPoint Dynamics.

[Mallet, 1848] - Mallet, R. (1848). On the dynamics of earthquakes: Being an attempt to reduce their observed phenomena to the known laws of wave motionin solids and fluids.

[Уоссермен] – Ф. Уоссермен. Нейрокомпьютерная техника: теория и практика, 1992.

[top-rf] – агентство деловой информации "Рейтинги и новости", ст. "Долги наши: рейтинг регионов РФ по сумме кредитов на душу населения" от 17 апреля 2016 г. http://top-rf.ru/places/324-zadolzhennost-po-kreditam-na-dushu-naseleniya.html.