Файл: Цифровая обработка сейсмических данных..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 155

Скачиваний: 1

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

с первой. В результате после коррекции и суммирования трасс дан­ ной сейсмограммы ОГТ в ОЗУ сразу получается суммарная трасса ОГТ.

 

При практической реализации описанной схемы ввода поправок

иногда вместо значений времен смены поправок tQi,

to2,

• .,

toi, . . .

для

данного % используют

интервалы

времени

Д ^ =

toi

tma4,

Atz

= to2 — f 0 i ,

Д*з — t03

— to2, . .,

Att = toi

toi,i

 

между

моментами смены поправок. Преимущество этого приема лишь в том, что разности Д£г на несколько двоичных порядков меньше самих времен toi, поэтому для их хранения требуется меньший объем па­ мяти. Другим приемом задания таблицы кинематических поправок является использование так называемых «логических шкал» [42], представляющих собой последовательность ячеек памяти МОЗУ с числом двоичных разрядов, равным числу отсчетов на всем интер­ вале записи, так что каждому значению текущего времени t0 соот­ ветствует один двоичный разряд. Логическая шкала несет в себе информацию о смене поправок: разрядам логической шкалы, соот­ ветствующим моментам времени t0 =j= tol, в которые поправка ме­ няется, приписывается значение единицы; в остальные разряды засылают нули. При вводе поправок при каждом изменении текущего времени t0 на шаг At опрашивается соответствующий разряд логи­ ческой шкалы; поправка меняется только в тех случаях, когда он равен единице.

И С К А Ж Е Н И Е С Е Й С М И Ч Е С К И Х С И Г Н А Л О В П Р И В В Е Д Е Н И И К И Н Е М А Т И Ч Е С К И Х П О П Р А В О К

 

Рассмотрим два вида искажений сигналов,

связанных с кинема­

тической коррекцией. Во-первых, вычисление

оценки у0 (t) трассы

Уо

регистрируемой при нормальном падении луча, по трассе у% (t),

наблюденной на удалении \ от пункта взрыва, выполнялось в пред­ положении, что форма импульсов сейсмических волн на трассах г/0 (t)

и

г/| (t) одинакова. На

самом

деле,

как

показано многочисленными

исследованиями

[4,

23,39],

при

тех

|, которые используются

в

МОГТ, отличия

могут быть

весьма существенными.

 

Во-вторых, сама процедура кинематической коррекции при

обычно наблюдаемых

вертикальных

градиентах скорости приводит

к растяжению импульса, если в пределах импульса встречается одно или несколько времен смены поправок toi.

Не касаясь первой причины искажений импульса, оценим коли­ чественно искажения, обусловленные растяжением. Пусть в пределах импульса длиной Т встретилось m времен tQi, на которых происходит смена поправки. Это означает, что после коррекции импульс растя­ нется на величину ДДтк = m At, равную суммарному изменению поправки на протяжении времени Т, и длина его окажется равной

Т\—Т

-f- ДДтк . Относительное растяжение

импульса, очевидно, равно

 

К ~ Т

Г,о ДДтк

1

(4.24)

 

ДАт,к

8

З а к а з 312

 

 

113


Оценкой величины А ^ Т к при Та ->- 0 служит значение

[Дтк ]

производной кинематической поправки по времени, взятое с обрат­ ным знаком, так как увеличение длины импульса в результате кор­ рекции равно уменьшению кинематической поправки на интервале Т. Для среды с заданной средней (эффективной) скоростью, дифферен­ цируя (4.7) по t0, находим [40]

 

 

I2

dv

 

ДЛтк

d . .

tn — t- v3 dt0

 

,. 0!-.

-iv =

- Ж [ А Т к 1 =

-t

'

( 4 - 2 о >

откуда

Нdt0

Из (4.26) видно, что искажения убывают с возрастанием вре­ мени t0 и скорости v и увеличиваются с расстоянием £ и ростом градиента dv/dtQ. При dv/dt = 0 формула (4.26) преобразуется в гиперболу

tf = - / - = y i + S W e o .

(4.27)

to

 

При К — 1 (отсутствие искажений) градиент -—- (Дтк ) кинематиче­ ской поправки равен нулю, т. е. выполняется соотношение (4.20). При

< 4 - 2 8 >

знаменатель правой части (4.27) обращается в нуль, и коэффициент

К

-*• °о, что приводит к трансформации импульса в прямую у0

(t) =

=

const. Очевидно, что этот случай соответствует известному

явле­

нию взаимного пересечения годографов отраженных волн на боль­ ших £ при быстром возрастании скорости с глубиной.

Поскольку исходные сигналы зарегистрированы при различных расстояниях взрыв — прибор, они будут неодинаково искажены в процессе ввода кинематических поправок. Это, естественно, по­ влечет за собой искажение формы суммарного сигнала у (£). При этом искажения могут превысить величину, после которой практи­ чески теряется эффект направленности системы. Учитывая, что для заданной скоростной модели среды коэффициент К прямо пропорци­ онален расстоянию \ и обратно пропорционален времени t, опре­ делим максимально допустимое расстояние, при котором величина искажений сигнала существенно не сказывается на результате сум­

мирования. Пусть кривая средней скорости

vcp(t0)

аппроксимируется

линейной зависимостью vcp = vср 0 + 8f0 .

В

пределах длитель­

ности сигнала, не превышающей в среднем

0,1 с, такая аппроксима­

ция вполне допустима. Варьируя значения

6, vcP 0 , t0 и | ,

определим

по

формуле (4.26) значение коэффициента К. Полученные кривые

К

= f (t0) для различных значений vcp 0 , В и £ = 3 км

приведены

114


t0-c

на рис. 45. Можно показать, что для принятых на практике рассто­ яний взрыв — прибор коэффициент К, определяющий растяжение сигнала в точках | £ т а х , где | т а х — крайняя точка годографа, подчиняется следующей параболической зависимости:

tf(£)--=l +

ff(Ux)-#-.

(4.29)

 

Smax

 

На рис. 46 приведены теоретические

сейсмограммы

ОГТ, харак­

теризующие степень искажения сейсмических сигналов после введе­ ния кинематических поправок, и соответствующие им суммарные сигналы.

На основании анализа исходных и суммарных сигналов можно сделать вывод о том, что максимально допустимым коэффициентом искажения на крайнем канале сейсмограммы ОГТ является К (|тах) =

= 1,5. Для такого К максимальная амплитуда

суммарного

сигнала

составляет 0,7 максимальной

амплитуды

суммы

когерентных

соста­

вляющих. Это условие позволяет на графике

К =

/ (£0,

vcp)

(см.

рис. 45) ограничить область времен, ниже которых

суммирование

оказывается неэффективным.

 

 

 

 

t0

 

Пусть в крайней точке базы суммирования на времени

имеем

К (Smax) > 1,5. Определим

координату

| < £ т а х ,

для

которой

К (Н) == 1,5. Подставляя в (4.29) вместо

К (%) заданное предельное

значение, получим

 

 

 

 

 

 

S=Smax//2tfa m a x ) .

 

 

(4.30)

На практике для исключения сильно искаженных кинематиче­ скими поправками сейсмических сигналов целесообразно вырезать

8*

115


1,0

U

1,2 2,0

2,13,0

ц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,0 У t,c

 

 

 

7

 

 

 

3

 

Р и с . 46.

И с к а ж е н и я

сейсмических и м п у л ь с о в , о б у с л о в л е н н ы е вводом кинемати ­

 

 

 

 

ч е с к и х п о п р а в о к .

 

а — т е о р е т и ч е с к а я с е й с м о г р а м м а

и с п р а в л е н н ы х з а в е л и ч и н у н о р м а л ь н о г о п р и р а щ е н и я

сей­

с м и ч е с к и х

и м п у л ь с о в ;

б — и м п у л ь с ы

6-

и

12 - кратного с у м м и р о в а н и я ; 1 — и м п у л ь с ы

на

в х о д е ; 2

12 - кратное

с у м м и р о в а н и е

на

базе

2750 м; 3 — 6 - кратное с у м м и р о в а н и е на

б а з е

'

 

1425 м; 4 — 12 - кратное

с у м м и р о в а н и е на б а з е 1425 м

 

начальную

часть

записи, как это показано на рис. 47. Допустим,

что остающаяся часть сейсмограммы ограничена прямой с заданной

кажущейся скоростью vK. Тогда,

решая совместно уравнение пря­

мой t (|) = \/vK и

годографа

ОГТ для однородной среды и горизон­

тальной границы

раздела

 

 

можно найти времена £0 = t0

н а ч

начиная с которых сейсмиче­

ская запись данных каналов считается пригодной для суммирования по методу ОГТ:

^0 нач (?) S ] / ^2 v i • (4.31)

Р и с . 47. [Система г о д о г р а ф о в , о п р е д е л я ю щ и х начальное в р е ­ мя с у м м и р о в а н и я в з а в и с и ­

мости от к о о р д и н а т

точек

приема .

 

0 нач 1

116


Наряду с исключением искажающего влияния ввода кинемати­ ческих поправок, такой прием является эффективным средством ослабления влияния на суммарную запись интенсивных регулярных помех (кратно-отраженно-преломленные волны, поверхностные волны, преломленно-дифрагированные и др.), осложняющих началь­ ную часть записи.

П О Д Б О Р ( К О Р Р Е К Ц И Я ) К И Н Е М А Т И Ч Е С К И Х П О П Р А В О К

Криволинейное регулируемое суммирование как основа способов подбора поправок

Как уже говорилось, в общем случае исходные кинематические поправки не обеспечивают достаточно точного спрямления осей синфазностей однократно-отраженных волн в области сейсмограммы ОГТ, так как используемая для расчета поправок модель среды с горизонтальными границами (<р = 0) и выбранным априори скоро­ стным разрезом всегда в той или иной мере отличается от реальной среды. В результате будет наблюдаться либо недоспрямлен'ие, либо переспрямление осей синфазности регулярных волн (рис. 48). По­ этому в методе ОГТ почти всегда обязателен подбор поправок непо­ средственно по наблюденному материалу.

Используемые в настоящее время алгоритмы этой процедуры построены для модели сейсмограммы ОГТ, описываемой выраже­ ниями (2.33)—(2.35). Оставаясь в рамках этой модели, будем вначале считать, что сигнальная часть записи представлена регулярными волнами с неизменной по фронту формой импульса и амплитудой, а форма годографа отраженной волны описывается выражением (4.6) для среды с заданной средней (эффективной) скоростью v (t0):

а

Рис. 48. Трансформация годографа кинематическими поправ­ ками Дтк (gfo). меньшими (а) и большими (б) истинной по­ правки Дт£с т (£, *0 )-

1 — г о д о г р а ф д о в в е д е н и я п о п р а в к и ; 2 — г о д о г р а ф п о с л е в в е д е н и я п о ­ п р а в к и .

117

Введем в рассмотрение некоторую фиктивную среднюю скорость, которую будем обозначать через г^огт:

v o r T = v/cos ср.

(4.32)

Тогда

 

 

 

 

(4.33)

Выражения (4.32) и (4.33) являются основанием для используе­

мого в настоящее время принципа

подбора. Из этих выражений

видно, что, варьируя параметр v o r T ,

можно найти

такое его значе­

ние УогТ) при котором удовлетворяется равенство

(4.32). Кинемати­

ческая поправка, рассчитанная по обычной формуле (4.7) для v = = &огт! обеспечит полное 1 спрямление годографа.

Особенностью системы ОГТ является то обстоятельство, что фик­ тивная средняя скорость г^огт является единственным параметром, который полностью определяет годограф отраженной волны на дан­ ном времени т0. Эта особенность следует из выражения (4.32), кото­

рое два независимых параметра •— истинную

среднюю скорость

и угол наклона границы ср заменяет одним

эффективным пара­

метром v 0 T T . Для сейсмограмм ОТП и ОТВ такая замена невозможна,

там пришлось

бы варьировать оба параметра — среднюю

скорость

и угол ср.

схема процедуры подбора параметра v 0 T T

 

Простейшая

по сей­

смограмме ОГТ выглядит следующим образом. Задается несколько значений 1>огт = ^огть у огт2' • • •> у о г т щ • • •> ^огтлг с таким рас­ четом, чтобы эти значения перекрывали вероятный диапазон значе­

ний Уогт — CO g в данном

районе на всем исследуемом интервале

времени (рис. 49). Величина

v O F T i приписывается

всей исследуемой

толще, и для этого f o r r i по обычной формуле

(4.7) вычисляются

кинематические поправки. После ввода этих поправок трассы сей­

смограммы ОГТ суммируют и получают первую суммарную

трассу.

Эта процедура повторяется для всех остальных значений

^огтп-

В результате получают N суммарных трасс, образующих так назы­

ваемую суммоленту ОГТ, у которой, в отличие от обычной

суммо-

ленты РНП, параметром является не кажущаяся скорость vK

прямо­

линейных отрезков синфазностей волны, а эффективный параметр ^огт> характеризующий кривизну гиперболических годографов (4.33) сейсмограммы ОГТ.

Не суммоленте ОГТ, как и на обычной суммоленте, регулярным

волнам соответствуют разрастания, а синфазному

суммированию

этих волн — максимумы разрастаний. По координатам t0, vOTT

мак­

симумов разрастаний трассируют искомую кривую

г^огт (^о)>

з а т е м

с использованием этой кривой обычным способом вычисляют значе­

ния

кинематических поправок по формуле (4.7). Таким образом,

1

В той мере, в како й справедлив метод с р е д н и х с к о р о с т е й .

118