смотреть pdf - ПетроТрейс Глобал

Tu 02 07
Marine Data Processing Results Reliability
Increasing
B.S. Esinov* (PetroTrace Global)
SUMMARY
In conventional marine seismic surveys, the air-guns and streamer(s) are placed at certain predefined
depths below the sea
surface. The decision of source/receiver depths for any given survey is based on several conditions,
including weather conditions, desired
frequencies, equipment type etc. In addition to those, the location of the notch in the frequency spectrum
created by the surface ghost reflections
is something that must be considered. Ghosting is a direct result of placing the source and receivers near a
sharp discontinuity, which is the
water/air contact in marine acquisition. The result of deghosting procedure are images quality
environment, increases the reliability of geological
tasks. There is no need to focus on the positive effects of this procedure during the expansion of the
spectrum to higher frequencies. In recent
times, a growing interest is the low frequencies that increase the stability of seismic inversion and tying
processing results to well data.
«Геомодель – 2015»
Россия, г. Геленджик, 7-10 сентября 2015 г.
ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБРАБОТКИ МОРСКИХ ДАННЫХ
Есинов Б.С. (ООО «ПетроТрейс Глобал»)
В традиционных морских сейсмических съемках воздушные пушки и косы располагаются на
определенных глубинах ниже уровня моря. Решения о выборе глубин источников/приемников для
каждой отдельной съемки принимаются на основе нескольких критериев, которые включают в себя
погодные условия, желаемые частоты, тип аппаратуры и т.д. В дополнении к этим критериям
необходимо учитывать положение провалов в амплитудном спектре, вызванных волнами-спутниками.
Образование волн-спутников является прямым следствием расположения источников и приемников
вблизи контрастной границы, которой в случае морской съемки является граница раздела вода/воздух.
Волны, возбуждаемые воздушной пушкой, распространяются во всех направлениях, в том числе и
наверх. Волна, идущая от источника наверх, отражается от поверхности моря и следует за волновым
фронтом, распространяющимся вниз, с определенной задержкой. Когда эти волны регистрируются
приемниками, все отражения выглядят дублированными. Это явление описывается как волныспутники ПВ (source ghost) (Рис.1). В дополнении, волна, зарегистрированная приемником,
продолжает свое движение наверх, отражается от поверхности моря и записывается снова. Это явление
описывается как волны-спутники ПП (receiver ghost).
Рисунок 1 Иллюстрация образования морских волн-спутников. Лучевой путь 1 – однократная
волна, 2- волна-спутник ПВ, 3- волна-спутник ПП, 4- волна-спутник ПВ и ПП.
«Геомодель – 2015»
Россия, г. Геленджик, 7-10 сентября 2015 г.
Волны-спутники в сейсмической записи проявляют себя в виде провалов на амплитудном спектре
(Рис.2). Положение провалов для заданной глубины может быть вычислено, используя скорость в воде:
nfnotch=
௏௪௔௧௘௥
ఒ
, n=1,2,3,…
Уравнение 1.
, где ᅑ – двойная глубина источника или приемника. Спектр для отражения синтетической однократной
волны и спектр для той же волны с волной-спутником представлены на рис. 2.
Рисунок 2 Спектры однократного отражения (слева), с добавлением волны-спутника (справа).
Положения провалов на спектре кратны 62,5 Гц. Синтетическая модель волны-спутника построена
для ПП на глубине 12 м и скорости в воде – 1500 м/с.
Следует обратить внимание, что добавление волны-спутника влияет не только на поведение высоких
частот, осложняя их провалами спектра, но также вызывает и потерю амплитуд на низких частотах.
Присутствие двух волн-спутников (ПВ и ПП) еще более усложняет спектр, добавляя гармонические
провалы. Как показано на рис. 1, наличие двух волн-спутников формирует третье отражение, которое
является комбинацией двух волн-помех и имеет ту же полярность, что и полезное отражение. Влияние
этих спутников на спектр показано на рис. 3.
Рисунок 3 Спектры однократного отражения и с добавлением волн-спутников от ПВ и ПП.
Синтетическая модель волн-спутников построена для ПП на глубине 12 м, ПВ на глубине 18 м и
скорости в воде – 1500 м/с. Положения провалов на спектре, вызванных спутником ПП кратны 62,5
Гц, спутником ПВ - 41.6 Гц. Глубокий провал на 125 Гц вызван совпадением провалов от обоих волнспутников.
«Геомодель – 2015»
Россия, г. Геленджик, 7-10 сентября 2015 г.
На рис.4 представлен спектр реальных сейсмических данных. Обратите внимание на сходство с
синтетическими данными при присутствии волн-спутников. Согласно рапортам оператора глубина ПВ
составляет 10 м, глубина ПП – 15 м. Уравнение 1 предсказывает провалы спектра на 51 и 77 герцах,
при скорости в воде 1540 м/c. Отклонения от точных предсказанных значений может быть объяснено
смещением ПВ и ПП от глубин, используемых в расчетах.
Рисунок 4 Спектр реальных сейсмических данных.
Последовательность отражений на рис. 1 может быть представлена в виде:
ܹሺ‫ݐ‬ሻ ൌ ܷሺ‫ݐ‬ሻ ൅ ߙܷሺ‫ ݐ‬െ ‫ݐ‬௦ ሻ ൅ ߚܷሺ‫ ݐ‬െ ‫ݐ‬ோ ሻ ൅ ߙߚܷሺ‫ ݐ‬െ ሺ‫ݐ‬௦ ൅ ‫ݐ‬ோ ሻሻ
Уравнение 2.
, где ܹሺ‫ݐ‬ሻ – полное волновое поле как функция времени, α – коэффициент отражения на поверхности
для ПВ, β - коэффициент отражения на поверхности для ПП, ‫ݐ‬௦ – волна-спутник ПВ (время задержки),
‫ݐ‬ோ - волна-спутник ПП (время задержки) и ܷሺ‫ݐ‬ሻ – свободное от спутников восходящее волновое поле.
Так как ‫ݐ‬௦ и ‫ݐ‬ோ – времена задержек и они всегда положительны, мы имеем причинную систему. Также:
ܷሺ‫ݐ‬ሻ ൌ ܹሺ‫ݐ‬ሻ݂‫ Ͳݎ݋‬൑ ‫ ݐ‬൏ ‹ሺ‫ݐ‬௦ ǡ ‫ݐ‬ோ ሻ
Если известны параметры волн-спутников (α, β,‫ݐ‬௦ , ‫ݐ‬ோ ) в уравнении 2, то тогда можно вычислить
восходящее волновое поле, начиная с части общего записанного волнового поля свободного от
спутников (Ͳ ൑ ‫ ݐ‬൏ ‹ሺ‫ݐ‬௦ ǡ ‫ݐ‬ோ ሻ) благодаря рекурсивному фильтру:
ܷሺ‫ݐ‬ሻ ൌ ܹሺ‫ݐ‬ሻ െ ߙܷሺ‫ ݐ‬െ ‫ݐ‬௦ ሻ െ ߚܷሺ‫ ݐ‬െ ‫ݐ‬ோ ሻ െ ߙߚܷ൫‫ ݐ‬െ ሺ‫ݐ‬௦ ൅ ‫ݐ‬ோ ሻ൯
и задавая ܹሺ‫ݐ‬ሻ ൌ ܷሺ‫ݐ‬ሻпосле каждого шага по времени, задача может быть сформулирована как
нелинейный инверсионный процесс со специальным критерием минимизации. Мы применяем 2
критерия минимизации: минимум энергии и минимум абсолютной амплитуды.
«Геомодель – 2015»
Россия, г. Геленджик, 7-10 сентября 2015 г.
Так как процесс рекурсивный, он очень чувствителен к шуму. Прямые волны, шум, создаваемый зыбью
и т.д. будут усилены данной процедурой. Дополнительный этап подавления подобных помех может
потребоваться до и после вычитания волн-спутников.
Для выполнения процесса подаления волн-спутников (дегостинга) требуются значения глубин ПВ
и/или ПВ. Для всей съемки могут быть использованы как постоянные значения глубин, так и глубины
из заголовков трасс, если их значения варьируются. В дополнении к номинальным глубинам, задается
диапазон возможных глубин смещения ПВ и/или ПП. Рекурсивный фильтр расчитывается для всех
возможных глубин ПВ/ПП в заданном диапазоне и оператор оценивается на основе заданного критерия
– минимальной энергии или минимальных абсолютных амплитуд.
На рис. 5 приведены разрезы до и после дегостинга. Глубина моря менялась от 40 до 350 м. ПВ
располагались на глубине 4 м, ПП – на глубине 5 м.
Рисунок 5 Разрезы и амплитудные спектры до и после дегостинга.
Результатом применения процедуры дегостинг являются качественные изображения среды,
повышающие достоверность поставленных геологических задач. Нет необходимости заострять
внимание на положительных эффектах данной процедуры при расширении спектра в область высоких
частот. В последнее время все больший интерес вызывают низкие частоты, позволяющие повысить
стабильность сейсмической инверсии и привязки результатов обработки к скважинным данным.
Литература
1. Akaike, H., 1969. Power spectrum estimation through autoregressive model fitting. Annals of the
Institute of Statistical Mathematics (Impact Factor: 0.66). 02/1969; 21(1):407-419.
2. Beasley, C., R. Coates, and Y. Ji, 2013, Wave equation receiver deghosting: Presented at the 75th
Annual International Conference and Exhibition, EAGE.
«Геомодель – 2015»
Россия, г. Геленджик, 7-10 сентября 2015 г.