Файл: Цифровая обработка сейсмических данных..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 129

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

1_J_

\

\

Р и с .

22.

И м п у л ь с н ы е

 

с е й с м о г р а м м ы п о л е з н ы х

 

в о л н

и п о м е х

 

1— A(t),

v. (1)

и

y.n(t);

о

2

— с

(«) и

с „

(4).

 

cn(.t) ч

N N

1

i

импульсом, или единичной функцией. Формула (2.2) в этом случае принимает вид

*e(*) = V(0 = 2

4t6(*-e*)-

 

(2.3)

Функция z„ (£) в такой записи

представляет

собой

временной

ряд — последовательность амплитуд Ak, приуроченных к

моментам

вступления волн ЭА. Во все остальные моменты времени

функция

имеет нулевые значения (рис. 22). Очевидно, что

такую

последо­

вательность можно записать просто в виде

 

 

4{t) =

A(t).

 

(2.4)

Известно, что амплитуда Ak любой к-я. отраженной волны может быть приближенно 1 выражена через произведение скщ, где x s — коэффициент отражения для к-я границы, a ck отображает уменьше­ ние энергии импульса к-й волны за счет расхождения и затухания, вызванного поглощением, рассеянием, потерями при пересечении границ в покрывающей толще и т. п.

С

учетом этого

последовательность амплитуд, изображенную

на рис. 22, можно представить в виде

 

 

(2.5)

1

С точностью д о

п о с т о я н н о г о д л я в с е й трассы м н о ж и т е л я , х а р а к т е р и з у ­

ю щ е г о и н т е н с и в н о с т ь

источника .

59



Функция с (t) монотонно, почти экспоненциально убывает с вре­ менем t; последовательность коэффициентов отражения и (t) может рассматриваться как стационарный случайный процесс, что соответ­ ствует случайному распределению границ в разрезе.

Последовательность V (t) = A (t) называется импульсной сей­ смограммой (точнее было бы сказать импульсной трассой) отражен­ ных волн с учетом затухания, расхождения и т. п., т. е. с учетом функции с (t). Функция У. (t) называется импульсной сейсмограммой без учета затухания, расхождения.

Пользуясь свойством (1.36') единичной функции, можно записать

х(о = 2>*б(*-е*).

(2.6)

к

 

Выражение (2.6) связывает два равноправных способа предста­ вления импульсной сейсмограммы без учета расхождения и затуха­ ния, т. е. временной последовательности коэффициентов отражения. Правая часть — более громоздкое представление, чем левая, однако

оно более удобно тогда, когда нас

прежде всего интересуют вре­

мена

прихода отдельных волн.

 

Компонента п0 (t) в выражении

(2.1) включает все связанные

с глубинным разрезом волны, за исключением продольных одно­ кратно-отраженных: многократные, дифрагированные и т. п., а также поперечные и обменные волны всех типов. По аналогии с однократноотраженными волнами всю компоненту в целом, либо каждый из типов волн в отдельности можно представить в виде импульсных сейсмограмм, полагая форму записи каждой из волн равной единич­ ному импульсу (2.3). Например, можно говорить об импульсной сейсмограмме кратных волн, дифрагированных волн и т. п. В этих случаях вместо коэффициентов отражения рассматриваются эквивалентные величины для соответствующих волн. Обозначим их индексом хп, не вдаваясь в природу этой величины. Значения х„ для всех волн, входящих в компоненту п0 (t), приуроченные к мо­

ментам прихода

этих волн, образуют последовательность %п (t).

По аналогии с х

(t) будем называть эту последовательность импульс­

ной сейсмограммой компоненты п0 (t) без учета затухания и рас­ хождения, а функцию

Vn{t) = Cn (t)%n{t)

(2.7)

— импульсной сейсмограммой компоненты п0

(t) с учетом затухания

и расхождения. Влияние затухания и расхождения в (2.7) отобра­ жается функцией сп (£), которая похожа на с (£), но в общем случае имеет несколько более сложный вид (рис. 22).

 

Суммируя (2.5) и (2.7), получаем импульсную сейсмограмму V у (t)

для

записи у 0 (t) в целом:

 

или

v*(*) = v(*) + v „ ( 0 .

(2.8)

 

(2.9)

 

 

60


Иногда второй сомножитель в правой части выражения (2.9) рассматривают как импульсную сейсмограмму ку (t) без учета зату­ хания и расхождения для трассы у 0 (t) в целом. Тогда можем за­ писать

V, = М О -

(2.9')

Ясно, что импульсные сейсмограммы являются чистой абстрак­ цией: в реальных случаях форма волны никогда не бывает единичным импульсом б (t). Чтобы перейти от импульсных сейсмограмм (2.4)— (2.9) к моделям реальных записей (2.1) и (2.2), необходимо каждый единичный импульс импульсной сейсмограммы заменить реальным

импульсом

s0 (t) соответствующей волны. Если считать, что форма

s0 (t) всех

волн данной импульсной сейсмограммы одинакова, то

такая замена осуществляется путем свертки импульсной сейсмо­

граммы с функцией

s0 (t).

 

 

 

 

 

Для однократно-отраженных волн, приписывая

им форму им­

пульса s0

(t), получаем

 

 

 

 

 

или

 

 

Zo(*) = V(*)*s0 (*).

 

 

( 2 Л 0 >

 

 

z0(t)

= [c(t)x{t)]*s0(t).

 

(2.11)

 

 

 

 

Аналогично, приписывая всем волнам компоненты п0 (t) форму

импульса

sn (t),

имеем

 

 

 

 

 

 

п0

(t) =

Vn (t) * sn

(t) = [cn (t) кп

(t)] * sn (t).

 

(2.12)

Таким

образом,

 

 

 

 

 

 

J/oit) = z0(*) + n0 (t)

= {[c(t)x

(01 * s0(*) +

[c„(t) xn (t)]

* sn(t)}.

(2.13)

Иногда считают, что волны компоненты п0 (£) имеют такую же

форму, как и однократно-отраженные, т. е. sn (t) — s0

(t). Для

этого

есть известные основания,

так как, по определению,

в компоненту

п0 (t) входят только волны, связанные с глубинным разрезом.

Тогда

0o(O = V » ( O * s o W= [e(t)Ky(t)]*s0(t).

(2.14)

Соотношения (2.10) и (2.11) определяют общий вид модели оди­ ночной сейсмической трассы в предположении, что толща выше уровня приведения отсутствует. При выборе этих соотношений мы рассуждали так, как будто введенная ранее модель среды предста­ вляет собой некоторый канал связи. Входным воздействием для этого канала связи является взрывной упругий импульс, который можно считать единичным импульсом б (t). Выходным сигналом является одномерное сейсмическое поле у 0 (t). Среда, в которой распространяется сейсмический импульс б (t), как по некоторому каналу связи, преобразует его в у 0 (t).

В самом деле, пользуясь представлениями теории связи, про­ хождение импульса через среду можно описать следующим образом. Попадая в слоистую среду, взрывной импульс испытывает отражения

61


поочередно от всех границ раздела слоев. Появление импульсов отраженных волн можно рассматривать как результат прохождения взрывного импульса 8 (t) через линейный фильтр, импульсная реак­ ция которого представлена последовательностью к (t) коэффициентов отражения. Результат воздействия такого фильтра описывается сверткой б (t) * к (t), причем в силу (1.36) на выходе фильтра вос­ производится сама функция я (t):

8(t)*K(t)

= x(t).

(2.5")

Ослабление энергии за счет затухания и расхождения в рас­ сматриваемом «канале связи» выглядит как модуляция процесса х (t) функцией с (t); на выходе «модулятора» с (t) получается произведе­ ние с (t) к (t).

Фильтрующее действие среды, в результате которого перво­ начальный взрывной импульс б (£), постепенно изменяясь, превра­ щается в сейсмический импульс s0 (t), в нашем «канале связи» моделируется включением линейного фильтра с импульсной

реакцией

s0

(t).

На

выходе этого

фильтра получаем

функцию

(t) к (t)] * s0 (t)

=

z0 (t). Блок-схема модели

«канала связи»

показана

на

рис.

23.

Появление волн

компоненты

п0 (t)

выглядит

как включение параллельно рассмотренной цепи z0 (t) еще одной последовательности элементов х„ (t), сп (t), sn (t).

Включим теперь в рассмотрение толщу выше уровня приведения. Вместе с нею появляются дополнительные помехи — поверхностные и звуковые волны ппов (t) и микросейсмы пи (£); с нею также связаны изменения формы импульсов волн и времен пробега. При прохожде­ нии от точки взрыва до уровня приведения по вертикали импульс изменяет свою форму за счет проявления волн-спутников и неравно­ мерного поглощения различных частот и задерживается на время Дтв (время пробега от точки взрыва до уровня). Будем трактовать это изменение формы импульса как результат воздействия на импульс некоторого фильтра с импульсной реакцией sB (t) и «задержкой» Дтв . Аналогично на обратном пути луча от уровня до приемника на им­ пульс воздействует «фильтр» с импульсной реакцией sn (t) и «задерж­ кой» Атп . Будем считать, что выше уровня приведения лучи всех волн, связанных с глубинным разрезом, вертикальны. Тогда вели­

чины Атв

и Дтп

одинаковы для всех типов волн. Поэтому сумму

Дтс == Атв

- f Дтп

будем называть статическим

сдвигом

(отметим,

 

 

 

Р и с .

23.

Б л о к -

 

 

 

с х е м а

м о д е л и «ка­

 

 

 

н а л а связи»,

п р е ­

 

 

•^"N.

о б р а з у ю щ е г о в о з -

 

 

б у ж д а е м ы й

с е й с -

 

 

\ ц (Л

м и ч е с к и й и м п у л ь с

 

 

V L /

6 (t) в

о д и н о ч н у ю

 

 

 

т р а с с у

у о (t)

(без

 

 

 

учета т о л щ и

выше

 

 

 

у р о в н я

п р и в е д е ­

 

 

 

 

н и я ) .

 

« 2