Методика подавления помех, связанных с приповерхностными неоднородностями на примере морских сейсмических данных

 

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

Государственный университет имени М.В. Ломоносова

 

 

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

 

Направление                                       511000  ГЕОЛОГИЯ

 

Кафедра                             СЕЙСМОМЕТРИЯ И ГЕОАКУСТИКА

 

 

 

БАКАЛАВРСКАЯ  РАБОТА

Методика подавления помех, связанных с приповерхностными неоднородностями на примере морских сейсмических данных

 

 

Студентка                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МОСКВА

2014 г.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….. 3

ГЛАВА 1.  ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ……4

ГЛАВА 2.  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

2.1  КАРТИРОВОЧНЫЕ  ПРИЗНАКИ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ 

И СОЗДАВАЕМЫЕ ИМИ ПОМЕХИ…………………………………………………....8

2.2 АНОМАЛИИ ВОЛНОВОГО ПОЛЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ             ГАЗОНАСЫЩЕННОСТЬЮ   …........................................................................................9

2.2.1 ИЗМЕНЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОЛН, ОТРАЖЁННЫХ ОТ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ  ОТЛОЖЕНИЙ И СМЕНА ПОЛЯРНОСТИ……………………9

2.2.2  ВЛИЯНИЕ ГАЗОНАСЫЩЕНИЯ НА  ЧАСТОТНЫЙ СОСТАВ  И 

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ОТРАЖЁННОГО ИМПУЛЬСА …………………………………….10

2.2.3 ВЛИЯНИЕ ПРИСУТСТВИЯ ГАЗОНАСЫЩЕННОЙ  ТОЛЩИ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ  СКОРОСТЕЙ ПО СЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ………………….10

2.2.4 ДИФРАГИРОВАННЫЕ ВОЛНЫ………………………………………………14

2.3  ОСНОВНЫЕ  ПОДХОДЫ К УЧЕТУ ПОВЕРХНОСТНЫХ  НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ПРАКТИКЕ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ…………………….15

2.3.1 ПРЕДСКАЗЫВАЮЩАЯ ДЕКОНВОЛЮЦИЯ…………………………………….16

2.3.2 КОНЕЧНО-РАЗНОСТНАЯ МИГРАЦИЯ………………………………………….18

ГЛАВА 3. Учет приповерхностных неоднородностей, связанных с газонасыщенностью, при обработке сейсмических данных………………………………………………………………………..20

3.1  ПАРАМЕТРЫ И МЕТОДИКА СЪЕМКИ………………………………….20

3.2 ГРАФ ОБРАБОТКИ  И ОСНОВНЫЕ ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ…...…21

3.2.1 РАССМОТРЕНИЕ КАРТИРОВОЧНЫХ  ПРИЗНАКОВ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ……………………………………….….21

3.2.2 ПОМЕХИ, СВЯЗАННЫЕ С  ПРИПОВЕРХНОСТНЫМИ     НЕОДНОРОДНОСТЯМИ  И МЕТОДИКА ИХ ПОДАВЛЕНИЯ……………….25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...33

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………34

 

ВВЕДЕНИЕ

Проблема учета помех, создаваемых приповерхностными неоднородностями при обработке сейсморазведочных данных, является частью общей задачи определения параметров среды по характеристикам отраженных сигналов в условиях переменных по горизонтали скоростей распространения упругих колебаний.

Стоит отметить актуальность вопроса: пропуски при разрешении приповерхностных скоростных аномалий значительно ограничивают возможности адекватного отображения более глубоких геологических структур, а, значит, решение этой проблемы необходимо.

Рассматриваемые в работе данные были получены при съёмках в пределах Лунского газоносного месторождения, расположенного на шельфе острова Сахалин. Месторождение относится к категории крупных. Запасы газа составляют 1,8 млрд. м3, газоконденсата – 41,9 млн. тонн. В связи с этим,  изучаемая геологическая среда содержит неоднородности, связанные с газонасыщенностью, которые влияют на сейсмические данные в виде ряда помех, ухудшающих качество получаемого временного разреза. Основными рассматриваемыми в работе помехами являются кратные и дифрагированные волны, а также ложные «прогибы» рефлекторов и ослабление записи под газонасышенной частью отложений.

Целью моей бакалаврской работы является компенсация влияния на сейсмический разрез приповерхностных неоднородностей и получение качественного временного разреза, неискажённого помехами.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Теоретическое рассмотрение основных признаков газонасыщенных неоднородностей, и создаваемых ими соответствующих аномалий волнового поля, а также методов их учёта.
2. Применение полученных теоретических знаний на практике с использованием специализированного программного обеспечения ProMax.

 

 

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

2.1 КАРТИРОВОЧНЫЕ  ПРИЗНАКИ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ 

      И СОЗДАВАЕМЫЕ ИМИ ПОМЕХИ

Наличие газов в осадках резко меняет их акустические свойства, что создаёт предпосылки для эффективного их обнаружения. Существует целый ряд картировочных признаков, способствующий их выделению [7]:

• снижение скорости распространения продольных волн
• изменение акустической жесткости
• смена полярности отраженного сигнала 
• усиление интенсивности сейсмической записи (аномалия  типа «яркого» пятна)
• изменятся преобладающая частота, эффективная ширина и форма спектра отражения и др.

Вышеуказанные аномалии создают  ряд помех, влияющих на качество получаемого суммарного разреза:

• образуются ложные «прогибы» рефлекторов; искажается конфигурация более глубоких границ (можно рассматривать как картировочный признак [7])
• образуются дифрагированные волн у локализованного геологического тела
• резкое увеличение модуля коэффициента отражения приводит к формированию интенсивных кратных волн
• ослабление записи вплоть до полного «экранирования» под газонасыщенной частью пласта

Таким образом, газонасыщенный слой представляет собой аномальное тело внутри вмещающих пород.

Рассмотрим подробнее физическую природу некоторых признаков и помех:

 

2.2 АНОМАЛИИ ВОЛНОВОГО  ПОЛЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ГАЗОНАСЫЩЕННОСТЬЮ

2.2.1 ИЗМЕНЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОЛН, ОТРАЖЁННЫХ ОТ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ  ОТЛОЖЕНИЙ И СМЕНА ПОЛЯРНОСТИ

Рассмотрим влияние газонасыщения на изменение значения коэффициента отражения для волны, падающей по нормали на границу двух полупространств, нижнее из которых представлено осадочными породами, с акустической жесткостью g2, а верхнее —водная толща (если газонасыщение около поверхности дна) с акустической жесткостью g1. Наличие флюидонасыщения приводит к относительному уменьшению акустической жесткости нижнего полупространства на величину Δg2. Если жесткость осадочной части существенно больше жесткости водной толщи (g1/g2<0,7), то при газонасыщении модуль коэффициента отражения уменьшится, при больших Δg2 — в несколько раз. Если g1/g2>0,8—0,9, то модуль коэффициента отражения вследствие газонасыщения возрастет. Особенно значительным возрастание будет при малой контрастности акустических жесткостей водной толщи и осадочного пласта  (0,9<g1/g2<l,l) и больших Δg2. В случае, когда g1/g2<1 наряду с изменением интенсивности, может меняться знак коэффициента отражения, т. е. полярность волны [1].

Таким образом, к газонасыщенным отложениям, находящимся на глубинах до 1,0—1,5 км, может быть приурочено либо резкое усиление интенсивности сейсмической записи (аномалия типа «яркое» пятно), либо ее резкое ослабление (аномалия типа «тусклое» пятно). Четко выраженные по абсолютному и относительному значениям аномалии могут иметь место при разнообразных соотношениях акустических жесткостей. В случае неглубоких газовых залежей на глубинах от 1,5—2 до 3 км также могу возникать существенные по относительному (а при g1/g2>0 и по абсолютному) значению аномалии, но только если эти залежи приурочены к определенным, сравнительно узким, диапазонам соотношений g1/g2.

 

 

 

 

2.2.2 ВЛИЯНИЕ ГАЗОНАСЫЩЕНИЯ  НА ЧАСТОТНЫЙ СОСТАВ И ДЛИТЕЛЬНОСТЬ  ОТРАЖЁННОГО ИМПУЛЬСА 

Уменьшение интервальной скорости приводит, к сжатию частотной характеристики пласта вдоль оси абсцисс. Вследствие этого изменятся преобладающая частота, эффективная ширина и форма спектра отражения. В качестве иллюстрации рассмотрим случай, когда спектр падающего импульса широкополосен и имеет плосковершинную огибающую. Для пластов небольшой мощности (τ«0,5Т) в пределах диапазона частот падающей волны будет располагаться один полупериод частотной характеристики пласта.

Понижение преобладающей частоты пропорционально изменению скорости, т. е. может достигать 15—20 %. Иногда преобладающая частота в области залежи может возрастать, а именно  в случае тонкого пласта (τ <0,25T согласно критерию разрешенности Рэлея). В пределах частотного диапазона падающей волны будет располагаться только левый склон первого полупериода характеристики пласта. Таким образом, насыщение углеводородами может приводить  к повышению  интенсивности высокочастотных составляющих относительно уровня фона. В таком случае  участку залежи на временном разрезе будет соответствовать появление сравнительно высокочастотного отражения.

Уменьшение скорости в зоне залежи приведет к дополнительному «запаздыванию» отражения от подошвы залежи. Дополнительное «запаздывание» проявится в образовании ложных прогибов осей синфазности и искажении конфигурации рефлекторов для более глубоких границ.

 

2.2.3 ВЛИЯНИЕ ПРИСУТСТВИЯ  ГАЗОНАСЫЩЕННОЙ ТОЛЩИ НА РЕЗУЛЬТАТЫ  ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ПО СЕЙСМИЧЕСКИМ  ДАННЫМ

Зону понижения скорости распространения колебаний в газонасыщенной части пласта можно рассматривать как низкоскоростную неоднородность внутри слоистой среды [1]. Чтобы оценить влияние неоднородности, рассмотрим частный случай: горизонтально-слоистую модель, в одном из пластов которой скорость вдоль напластования скачкообразно уменьшается. Оценим влияние скоростной неоднородности на годограф ОГТ. (Преломлением лучей на боковой грани низкоскоростного включения пренебрежем).

Рис 2.1 Влияние залежи на кинематические особенности годографов ОГТ. (Положение общих глубинных точек, схема лучей и годографы в линейных координатах)

Как видно из  Рис 2.1 годографы  для точек ОГТ 2 и 4 состоят из двух отрезков. Данное явление результат того, что при приближении точки отражения к краю залежи (ОГТ 2 на Рис 2.2) лучи, соответствующие удаленному участку годографа, проходят через неоднородность, в то время как лучи, соответствующие ближней части годографа, еще пересекают однородную часть пласта. В результате дальняя часть годографа испытывает дополнительный сдвиг во времени (ΔT) по отношению к ближней части. На годографах ОГТ, расположенных под залежью, но по-прежнему вблизи ее края (ОГТ 4 на Рис 2.2), возникают искажения, связанные с тем, что лучи, соответствующие малым удалениям, проходят через неоднородность 2 раза, в то время как лучи, соответствующие дальней части годографа, проходят через залежь только 1 раз. В результате ближняя часть годографа смещается по времени относительно дальней его части. Сдвиг отрезков годографа:

, [1]

Если считать лучи прямолинейными, то искаженными будут годографы ОГТ, проекции которых на дневную поверхность удалены от проекции края неоднородности на расстояние, меньше:

    [1],

где  Xmax—длина годографа, H- мощность до отражающей границы,h- глубина до неоднородности.

Искажения  ,  обусловленные неоднородностями, расположенными у дневной поверхности (H = 0), проявляются на годографах ОГТ от различных границ в одних и тех же точках поверхности, начиная с расстояний от края неоднородности, равных . Если неоднородность расположена на глубине, то по мере увеличения глубины отражающих границ по отношению к скоростной неоднородности постепенно возрастает протяженность зоны искажений вдоль профиля (Рис 2.2). Таким образом, все лучи, проходящие сквозь приповерхностную скоростную аномалию, будут испытывать её влияние, искажающее сигнал на расстояние около половины длины косы в сторону от аномалии. Участок с искажениями сигнала фактически растягивается за пределы зоны половины длины косы из-за влияния зоны Френеля, так как в действительности мы имеем дело скорее с волновым фронтом, чем с гипотетическими лучами [9].

Рис 2.2 Изолинии Vогт при различной глубине отражающих границ и положении скоростной неоднородности на глубине (I) и вблизи поверхности (II)

Амплитуда искажений в обоих случаях увеличивается с глубиной. Амплитуду искажений характеризуется  разностью значений скорости, определенной при гиперболической аппроксимации всего годографа ОГТ, и скорости, вычисленной для той же точки в результате интерполяции скоростей Vогт для ближнего и дальнего участков того же годографа.

В квадратичных координатах каждый из годографов  ОГТ 2 и 4 отобразится в виде двух смещенных во времени прямолинейных отрезков, несколько отличающихся углом наклона, т. е. значением Vогт. Смещение частей годографа приводит к тому, что скорость суммирования (интегральная эффективная скорость) vОГT резко изменяется вдоль профиля.  Искаженное значение скорости Vогт может быть найдено по наклону прямой, аппроксимирующей совокупность двух отрезков. Годографы ОГТ 1 и 3 отобразятся прямолинейными отрезками без искажений (Рис. 2.3).

Рис. 2.3 Годографы в квадратичных координатах, тонкие линии — оптимальное осреднение годографов ОГТ 2 и 4;

Согласно А.Г. Авербуху амплитуда искажений скорости Vогт, приуроченных к краевым частям неоднородности, будет в 3 раза больше аномального уменьшения скорости в пределах залежи. Максимальные (под неоднородностью) и минимальные (вне неоднородности) искаженные значения приурочены к точкам, расположенным на расстоянии около 0,25Xmax(1—h/H) от проекции края неоднородности на поверхность. По мере увеличения Xmax или перехода к все более глубоким границам участок, гдеV возрастает, смещается к центру неоднородности и для годографов и границ, удовлетворяющих условию 0,5Xmax(1—h/H)S (S — длина неоднородности), минимумы скорости ниже залежи не могут наблюдаться, уступая свое место обусловленному искажением годографа максимуму Vогт. При больших, по сравнению с горизонтальной протяженностью неоднородности,  значениях Xmах максимумы V0ГТ ниже залежи появятся даже при сравнительно небольшой глубине отражающих границ по отношению к коллектору. Условия для отображения неоднородности в поле V0ГТ (to) в виде максимумов наиболее благоприятны, если глубина залежей невелика или же низкоскоростная неоднородность протягивается по дневной поверхности. Значительная величина и характерная конфигурация искажений V делают их удобным инструментом для выявления локальных внутрипластовых низкоскоростных неоднородностей [10].