Ф~ альвое аrентство по обр азо:ва:нию Российс :кий r осударственный у~ с шет нефти и rаза имениИ.М. Губкина Кафедра разведочной геофизики и компьютерных систем Ф.М. Барс, Г.А. Караnетов Обработка сейсмических данных в системе FOCUS, Учебное nособие для С1)'дентов сnециальности 080400 "Геофизические методы поисков и разведки месторождений nолезных ископаемых" специализации "Разведочная rеофизика " St "Комnьютерные системы и технологи"" (индекс ГФ). 2 УДК 550.83 Ф.М. Барс, Г.А. Караnетов. Обработка сейсмических данных в системе FOCUS. Учебное пособие, М., РГУ нефти н газа им. И.М. fубкина, 2002. -с. 30 Данное учебное nособие представляет собой nрактическое руководство дnя работы с системой обработки сейсмических данных FOCUS, разработанной компанией Paradigm Geopltysical дnя nромышленноrо применения н любезно nредоставленной кафедре разведочной геофизики дnя обучения студентов. Пособие nредназначено дnя студентов специальности 080400 специализаций "Разведочная геофизика " и "Компьютерные системы и технологии". Оно 1'акже может оказаться полезным дnя студентов геолого-геофизических специальностей и специальностей, связанных с разработкой месторождений, предполагающих сnециализироваться в области создания постоянно действующих моделей месторождений. Рецензент-кандидаттехническнх наук, Варов Е.Б. ©Российский Грсударственный Университет нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002r. Введение. Данное учебное пособие состаWiено с целью оказания помощи студентам при изучении процесса обработки се~смической информации. Изучение технологии обработки данных сейсморазведки производится в специализированной системе FOCUS, разработанной компанией Paradigш Geophysical на базе операционной системой Solaris для рабочей станции SUN. Обучение производится на материалах по реальным сейсмическим профилям. После ознакомления с алгоритмами проrрамм nроизводится обработка сейсмических данных с использованием реальных полевых материалов, полученных по 2· мерной системе наблюдения. Для начального этапа обучения nредполагается знакомство с nотрассовами nроцедурами обработки:восстановлениеамnлитуд,деконволюция,полосоваяфильтрация и т.д., с nодбором параметров и визуальной оцеики результатов в интерактивном режиме. Далее следУют процедуры оnределения скорос:rных параметров, коррекции остаточо.ых сдвщ·ов и получение временного разреза. Последовательность обработки состоит из следУЮщих этапов: знакомство· с геометрией профиля, составление паспорта nрофиля, составление rрафа nотрассовой обработки с исnользованием интерактивного режима nодбора параметров к процедурам, - пакетная обработка материала. 4 1. 1. Описание геометрии сейсмического профиля и редакция данных. На основе информации, полученной при проведении полевых работ, производится анализ системы наблюдения, оценка кратности прослеживания, и составляется паспорт профиля путем заполнения таблицы Spreadsheet из пакета Utilities. Последовательно описываются положения всех пунктов взрыва в разделе Slюt, положения и координаты пунктов приема в разделе Station, затем в разделе Relation дается описание относительного расположения пунктов взрыва и пунктов приема для каждой расстановки. Правильиость описания геометрии оценивается визуально путем вызова программы Geometry из раздела 2D Tools. Редакция данных производится с помощью интерактивной программы IEDIT из пакета Editing. При просмотре каждой сейсмограммы программа позволяет удалить трассу (Omit) , обиулить ее полностью (Zero), либо частично, инвертировать. При обнаружении сейсмограммы низкого качества, она также может быть удалена, обнулена,инвертирована полностью или частично. Результаты редакции записываются в специальный файл в базу данных с именем, заданным пользователем. В последствии этот файл подключается при обработке сейсмщ·рамм в пакетном режиме проrраммой IEDIТ. 1.2. Расчет аорttорных статическшr поправок. Априорные статические поправки рассчитываются в отдельном задании (рис. 1) . DUMIN - карточка для описания фиктивного входиого потока, поскольку для пакетноrо режима требуется обязательное задание ВХОДIIОГО ПОТОКа • s DATUMS - программа расчета априорных статических поправок и записи их в базу данных . Для расчета используются следующие данные, полученные в ходе полевых работ: -высота пунктов взрыва над уровнем моря, -высота пунктов приема над уровнем моря, -глубина поrружения заряда, -время пробега волны от точки взрыва до устья скважины, -высота линии приведения над уровнем моря, -скорость распрое1ранения волны в зоне малых скоростей, -скорость распрое1ранения 110лны в слое под зоной малых скоростей. В зависимости от количества имеющейся информации в программе предусмотрено 4 способа расчета априорных статических поправок. Рассмотрим один из них для случая задания минимального количества данных. Предположим заданы: ES - высота пунктов взрыва над уровнем моря, DS -глубина nоrружения заряда , VSW- скорость распространения nолны IJ слое nод зоной малых скоростей. В задании, приnеденном на рис. 1 , в ка•1естве линии nриведения взята линия на уроnн~ моря (Datum elevation =О) • Тоrда nоправка за пункт взрыва будет; DT sp =(-ES+DS)IVSW, а nоnравка за пункт nриема: DT rp =-ES!VSW • Однако, если ввести nолученные поправки без изменений в трассы, то крuвизна годографов не будет соответствовать новым временам прихода волн, т.е. при определении скоростей возможны существенные uскажения. 6 Для избежания этого в11одится дополнительный уро11ень при11едения, близкий к поверхности. Попра11ки, позволяющие в11ести этот уро11ень, назы11аются STAТICD и рассчиты11аются как среднее арифметическое попра11ок 11сех трасс, входящих в сейсмограмму CDP. Далее, поло11ина этой попра11ки вычитается из статических попра11ок за пункт 11зры11а и пункт приема и полученные небольшие остаточные сд11иги и используются в качестве априорных статических поправок за пункт взрыва и пункт приема (STAТICS и STAТICR). Ввод их не при11едет к искажениям годографо11, а попра11ка STAТICD, приводящая данные на истинный уро11енъ лри11едения вводится позже после определения скоростей . 2. Состамение графа предварительной потрассовой обработки. Составление нового задания на обработку начинается с нажатия клавиши New Job и выбора входного потока данных через кнопку Select Data . Для интерактивного подбора процедур и параметров к ним из всего потока выбирается несколько характерных сейсмограмм. Далее из пакета Preprocessing произ11одится последовательный набор программ, задания параметров к ним и запуск их. При выполнении их на экране nоявляются 2 окна, в левом - исходная сейсмограмма, в правом окне - результат обработки по данной nроrрамме. После визуальной оценки параметры могут быть. изменены и произведено ловторное выполнение программы. После rюдбора оптимальных параметров nроизводится переход к следующей процедуре. Вся цепочка подобранных процедур остается в задании в виде последовательности карточек (рис.2 ) и записывается в отдельный файл нажатием клавиши Save Job, Обработка всех сейсмограмм nроизводится в пакетном режиме в Production Window путем запуска IN задания, составленного на nредыдущем этапе, с ука-3анием в карточке интервалов номеров сейсмограмм для всего профиля (рис.2). В кщще 7 задания необходимо указать выходной поток карточкой DSKWRT, где в качестве первого параметра задается имя выходного файла по правилам UNIX, третьего параметра - имя этого файла в каталоге в базе данных (рис. 3). 2.1. Автоматическа11 регулировка амплитуд. Для восстановления амплитуд трасс используются программы из пакета Scaling. Рассмотрим 2 из них. GAIN - программа амплитудной регулировки трасс путем умножения трассы на экспоненциальную функцию от времени с целью компенсации амплитудных искажений, связанных с процессом распространения волн в среде (затухания, расхождения, поглощения и т.д.). Для этого задается временное окно регулировки трасс (рис. 4 ): TST ART- начальное время, TEND • конечное время, CHANGE-амплитудный уровень. Если известна априорная скоростная кривая для данного района, то имеется возможность использования процедуры GAIN с этой скоростной кривой, что позволит более точно восстанаВJiивать ам1щитуды трасс. AGC - (automatic gain control) программа автоматической регулировки амплитуд, суть в которой в следующем: в заданном окне N рассчитывается среднее значение амплитуд F. Далее вычисляется нормировочный коэффициент: К= S/F, где S. средний амплитудный уровень, к которому приводится трасса. Далее 1 отсчет трассы, относящийся к середине окна, умножается на нормировочный коэффициент. Затем окно сдвигается на 1 отсчет вправо и вся процедура повторяется и нормируется следующий отсчет трассы. Аналогично нормируются все отсчеты трассы. Для отсчетов в начале и tсонце трассы исnользуются соответственно первый и последний 8 нормировочные коэффициенты. Результат амплитудной регулировки зависит от размера выбранного окна. При небольшом окне может наблюдаться нежелательный эффект-"зареrулированности" записи, т.е. все амплитуды будут иметь примерно одинаковый уровень, и наоборот, при большом окне -иреобразование сводится к простому нормированию трассы. Необходимо выбрать такое окно, которое позволило бы !?овысить амплитудный уровень, и сохранить при этом динамическое соотношение амnлитуд. 2.2. Обратная фатьтрация. DECONA программа предсказывающей деконволюции, составленная на основе алгоритма Винера-Левинсона, позволяющая повысить разрешенность записи путем устранения многофазности сигнала. К nрограмме задаются следующие параметры (рис . 5): длина оператора обратиого фильтра в отсчетах , GAP - способ задания интервала предсказания: TIME -интервал задается в мс , POINTS - интервал задается в отсчетах, ZCROSS - интервал задается в количестве переходов через нуль функции автокорелляции, интервал предсказания, уровень белого шума, TDSl , TDEI -начальное и конечное время интервала, в котором вычисляется функция автокорелляции для минимального удаления (First secondary intetpolation key value ), TDS2, TDE2 - начальное и конечное время интервала, в котором вычисляется функция автокорелтщии дпя максимального удаления (Last secondary interpolation key value). 9 Для всех остальных удалений производится интерполяция интервалов времен вычисления функции автокорелляции. Интервал вычисления функции автокорелляции задается обычно в той области сейсмограммы, где расположены годоrрафы волн от основных горизонтов. Уровень белого шума задается в процентнам отношении к амплитудному уровню полезного сигнала и может иметь значения в интервале 10-15. 2.3. Полосоваfl фильтрация. FILTER - проrрамма полосовой фильтрации предназначена для подавления волн помех, отличающихся по частотному составу от полезных волн. Проrрамма может работать во временной или частотной области. В качестве параметров задается полоса частот пропускания волн: Fl, F2-пара нижних частот , FЗ, F4 - пара верхних частот. Есть возможность выбора способа сглаживания фильтра (HANN - функция Ханнинига, НАММ - функция Хемминга, COS- косинусоидальная функция и т.д.) (рис. 6). Для режекторuой фю1ьтрации используется NOTCH опция. Имеется возможность задания нескольких фильтров на трассу, в этом случае места стыков фильтров интерполируются. На приведеином .. примере (рис. 6) показана nозможность задания 2 переменных по времени фильтров на трассу, причем nоложение окон фильтрации разными фильтрами меняется в зависимости от удаления. Параметры фильтрации заданы для удаления - 50 м и 1350 м. Для nромежуточных удалений производится интерnоляция интервалов времеu nрименения фильтров. 10 2.4. Ввод с:татическ••х поправок. QUIXT АТ-проrрамма, позволяющая сдвигать трассу в соответствии с заданными статическими поправками и записывать этот сдвиг в заголовок трассы. Статические поправки должны быть записаны в базе данных с определенными именами EVENT и ATTRIBUTE. Для пунктов взрыва и приема эти имена задаются отдельно. На рис. 7 показан пример ввода априорных статических поправок. Поправки с именами STAТICS и STAТICR-были сформированы при вычислении аnриорных статических поправок в программе DATUMS (рис. 1). При вводе статических поправок после коррекции статики надо заносить соответствующие имена из базы данных. Ввод имен EVENT и А ТТRIBUTE из базы данных можно nроизводить путем нажатия правой кнопки мыши и выбора неоходимого имени. На рис. 7 в качестве примера заданы следующие параметры: STATICI - имя в заголовке трассы, куда заносится суммарный сдвиг( оно может быть произвольным), APPL У - произвести сдвиг, REMOVE-восстановить положение трассы, SpicitY bulk static - ввод во все трассы постоянного сдвига ( если это необходимо). 2.5. МЬЮТИIIГ. MUTE - программа производит обнуление части трассы. Если nрограмма используется на этапе предварительной обработки, то задастся имя файла в базе данных, куда была записана кривая мьютинrа в nроцессе интерактивного подбора линии среза (рис. 8). На рис. 9. nоказав nример интерактивного окна для задания мьютинrа, которое может быть РЫЗваtю