Разработка методики многомерного анализа сейсмограмм общей точки изображения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат технических наук Клоков, Александр Михайлович

• Клоков, Александр Михайлович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Клоков, Александр Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТРАДИЦИОННЫЙ АНАЛИЗ СЕЙСМОГРАММ

ОБЩЕЙ ТОЧКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ.

1.1. Анализ скоростей миграции.

1.2. Особенности сейсмограмм общей точки изображения.

1.3. Обзор методов коррекции остаточной кривизны годографа.

1.4. Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. МНОГОМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СЕЙСМОГРАММ

ОБЩЕЙ ТОЧКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ.

2.1. Параметризация кинематических поправок.

2.2. Принципы многомерного анализа сейсмограмм общей точки изображения.

2.3. Организация поиска параметров.

2.4. Сравнение многомерного анализа с существующими методиками.

2.5. Оценка стоимости вычислений.

2.6. Выбор размера ОСТ-апертуры.

2.7. Выбор количества анализируемых сейсмограмм.

2.8. Выбор геометрии ОСТ-апертуры.

2.9. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. РЕГУЛЯРИЗАЦИЯ.

3.1. Решение обратных задач сейсморазведки.

3.2. Регуляризация в многомерном анализе сейсмограмм общей точки изображения.

3.3. Выбор значения параметра регуляризации.

3.4. Влияние значения параметра регуляризации.

3.5. Привлечение дополнительной информации.

3.6. Исследование различных способов регуляризации.

3.7. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ СКОРОСТНОЙ МОДЕЛИ.

4.1. Томография на отраженных волнах.

4.2. Процедура восстановления скоростной модели.

4.3. Синтетические данные.

4.4. Данные морской съемки.

4.5. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики многомерного анализа сейсмограмм общей точки изображения»

Качество сейсмического изображения зависит от полноты информации о скоростной модели среды. Как правило, такую информацию получают непосредственно из имеющихся сейсмических данных при помощи специальных методик.

Стандартный скоростной анализ основан на оценке качества суммирования сейсмограмм общей средней точки (ОСТ). Полученные скорости суммирования преобразуются в пластовые, исходя из предположений о том, что отражающие границы горизонтальны, а покрывающие слои латерально однородны. В случае нарушения хотя бы одного из указанных условий результат преобразования скоростей суммирования может оказаться лишенным физического смысла. Подобное часто происходит при отработке районов со сложным геологическим строением, которые представляют повышенный интерес для добывающей промышленности.

В этих условиях скоростная модель может быть построена с помощью анализа скоростей миграции. Использование для миграции оптимальных скоростей позволяет получить наилучшее сейсмическое изображение — с минимальными ошибками в позиционировании-объектов, с максимальным отношением сигнал/помеха, с минимальным количеством различного рода артефактов:

Наиболее распространенным подходом к определению оптимальных скоростей миграции являются методы оценки остаточных сдвигов изображения (остаточных кинематических поправок) на мигрированных сейсмограммах. При использовании'правильной скорости миграции полученное изображение одной и той же точки среды не зависит от используемого набора данных (например, разреза равных удалений). Если скорость миграции неправильная, каждому разрезу равных удалений соответствует изображение, отличающееся от других. Результаты оценки подобных отличий — остаточных сдвигов изображения — служат исходными данными для процедуры коррекции скоростной модели.

Каждый существующий метод подразумевает анализ отдельных сейсмограмм. Такой анализ не является устойчивым, в его результатах присутствуют случайные ошибки, количество которых возрастает с повышением уровня шума мигрированных данных. Это приводит к понижению точности оценки остаточных сдвигов, а следовательно, и скоростей миграции.

Как следствие, понижается качество получаемого сейсмического изображения. Неверное определение скоростей миграции может привести к ошибке в позиционировании изображаемого объекта. Результатом неоптимального суммирования мигрированных сейсмограмм становится расфокусировка полезного сигнала. Помимо общего уменьшения отношения сигнал/помеха, это может быть причиной появления на изображении несуществующего разрыва отражающей границы. Ошибки в определении траектории суммирования сейсмограмм часто приводят к небольшому смещению относительно друг друга точек изображения отражающего горизонта. В таком случае наблюдается «дрожание» отражающей границы.

Подобные артефакты на сейсмическом изображении усложняют его интерпретацию и могут стать причиной принятия неправильного решения.

Для повышения стабильности результатов анализа остаточных сдвигов практически в каждом существующем методе предусмотрено использование сглаживающего фильтра. Выбор характеристик такого фильтра не является тривиальной задачей. Необходимо привлекать различного рода дополнительную информацию для того, чтобы построить сглаживающую функцию, минимально искажающую полезный сигнал. Получение подобной информации представляет из себя отдельную проблему, и зачастую параметры сглаживающего фильтра определяются субъективно, что приводит к потере полезной информации.

Целью представляемой диссертации является разработка методики многомерного анализа сейсмограмм общей точки изображения, которая позволяет минимизировать остаточные сдвиги изображения при минимальном искажении полезной информации, в том числе при работе с данными низкого качества.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 111 страниц, в том числе 47 рисунков. Список литературы включает 45 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Клоков, Александр Михайлович

4.5 Выводы по главе

В главе представлены результаты двух экспериментов по построению скоростной модели среды. Для определения величин остаточных сдвигов в обоих случаях по-переменно использовались традиционная процедура и многомерный подход.

Перед каждым из экспериментов стояли различные задачи. При работе с синтетическими данными, содержащими большое количество шума, целью являлось построение максимально точной скоростной модели. В рамках традиционного подхода удалось проанализировать лишь несколько наиболее сильных отражающих горизонтов. Соответственно, построенная скоростная модель содержала лишь несколько слоев. Многомерный подход благодаря суммированию сейсмограмм позволил выделить сигнал от слабых границ. Это дало возможность привлечь к анализу большее число горизонтов, описать модель гораздо более подробно.

Второй эксперимент предполагал построение скоростной модели, использование которой позволит определить положение отражающих границ с высокой точностью. Особенностью модели являлось наличие очень мощного верхнележащего слоя. Традиционный подход привел к появлению небольшой погрешности оценки скорости в этом пласте. В результате накопления ошибки была потеряна возможность точного определения параметров всех нижележащих слоев. Интерпретация полученного изображения показала, что глубины залегания пластов были определены в значительной степени неверно. С помощью многомерного подхода за счет анализа большего количества информации удалось определить скорость в мощном пласте гораздо точнее. В результате, корректно восстановленные скорости в нижележащих слоях позволили построить правильное изображение среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Остаточные сдвиги на сейсмограммах общей точки изображения несут информацию о качестве используемой скоростной модели среды. Оценка таких сдвигов позволяет при необходимости корректировать скоростную модель, а их устранение — повысить качество имеющегося сейсмического изображения.

Решение задачи определения величин сдвигов на сейсмограммах не является устойчивым. В нем присутствуют случайные ошибки, количество которых возрастает с повышением уровня шума в данных. Поэтому существующими подходами к оценке остаточных сдвигов предусматривается использование сглаживающих фильтров, которые позволяют повысить устойчивость оценки параметров. Но неаккуратное использование сглаживающих процедур способно серьезно исказить получаемое решение, поэтому выбор параметров подобных фильтров не является тривиальной задачей.

В, данной работе описывается подход к оценке величин остаточных сдвигов, основанный на совместном, анализе нескольких соседних сейсмограмм. Суммирование производится с учетом углов наклона отражающих границ, что позволяет свести к минимуму искажения полезного сигнала. Большее количество анализируемой информации дает возможность повысить точность оценки параметра, сделать ее более устойчивой.

В процессе проведения многомерного анализа определяются оптимальные углы наклона отражающих горизонтов. Эти величины могут быть использованы для решения сопутствующих задач. Такая информация позволяет проводить двумерную регуляризацию решения, алгоритм которой был разработан и опробован на различных материалах в ходе выполнения диссертационной работы.

На примере ряда синтетических и полевых данных было показано, что применение многомерного анализа дает возможность получить более точное и стабильное по отношению к существующим методикам распределение величин остаточных сдвигов. Использование такого распределения для коррекции годографов дает возможность улучшить сейсмическое изображение — повысить отношение сигнал/помеха, снизить количество кинематических артефактов.

Проведенные эксперименты по восстановлению скоростной модели показали, что применение результатов многомерного анализа позволяет построить более точную, более детальную модель.

Представляемый многомерный подход может быть расширен в сторону увеличения числа неизвестных величин в уравнении, определяющем аппроксимирующую поверхность. Такое расширение позволит более точно описывать форму отражающей границы и форму годографа в условиях анизотропной среды.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Клоков, Александр Михайлович, 2010 год

1. Боганик Г.Н., Гурвич И.И., Сейсморазведка: Учебник для вузов. Тверь: Издательство АИС, 2006, 744 с.

2. Воскресенский Ю.Н., Построение сейсмических изображений: Учебное пособие. М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2006, 116с.

3. Калиткин Н.Н., Численные методы. Учебное пособие. М.: Наука, 1978, 512 с.

4. Клоков A.M., 2010, Многомерный анализ сейсмограмм общей точки изображения: Сборник тезисов докладов Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Геоперспектива», С. 148-150.

5. Клоков A.M., Ланда Е., Шевченко А.А., 2009, Многомерный анализ сейсмограмм общей точки изображения: Технологии сейсморазведки, №4, 17-22.

6. Клоков A.M., Ланда Е., Шевченко А.А., 2010, Регуляризация в многомерном анализе сейсмограмм общей точки изображения: Технологии сейсморазведки, №3, 3-7.

7. Клоков A.M., Ланда Е., Шевченко А.А., 2010, Восстановление скоростной модели при работе с данными низкого качества: сборник тезисов докладов Международной научно-практической конференции "Геомодель".

8. Маловичко А.А., 1978, Новое представление годографа отраженных волн для горизонтально-слоистых сред: Прикладная геофизика, 91, 47-53.

9. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я., Методы решения некорректных задач. М.:Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979, 284 с.

10. Adler F., Baina R., Soudani M., Cardon P., and Richard J.-B., 2008, Nonlinear 3D tomographic least-squares inversion of residual moveout in Kirchhoff prestack-depth-migration common-image gathers: Geophysics, 73, VE13-VE23.

11. Al-Yahya K., 1989, Velocity analysis by iterative profile migration: Geophysics, 54, 718-729.

12. Alerini M., 2002, Imagerie sismique en profondeur de données OBC via la théorie des rais en milieu isotrope: Thèse de Doctorat de l'Ecole des Mines de Paris.

13. Alkhalifah T., Tsvankin I., 1995, Velocity analysis for transversely isotropic meida: Geophysics, 60, 1550-1556.

14. Berkovitch A., Belfer I., Landa E., 2008, Multifocusing as a method of improving subsurface imaging: The Leading Edge, 27, 250-258.

15. Chauris H., Noble M., Lambare G., Podvin P., 2002, Migration velocity analysis from locally coherent events in 2D laterally heterogeneous media: Part II Applications on synthetic and real data: Geophysics, 67, 1202-1212.

16. Chauris H., Noble M., Lambare G., Podvin P., 2002, Migration velocity analysis from locally coherent events in 2D laterally heterogeneous media: Part I Theoretical aspects: Geophysics, 67, 1202-1212.

17. Clapp R., Biondi В., Claerbout J., 2004, Incorporating geologic information into reflection tomography: Geophysics, 69, 533-546.19. de Bazelaire E., 1988, Normal moveout revisited: inhomogeneous media and curved interfaces: Geophysics, 53, 143-157.

18. Deregowski S.M., 1990, Common-offset migrations and velocity analysis: First Break, 8, 225-234.

19. Faye J.-P., Jeannot J.-P., 1986, Prestack migration velocities from focusing depth analysis: 56th Extended Abstracts,, 438-440.

20. Fei W., McMechan G., 2006, 3D common-reflection-point-based seismic migration velocityanalysis: Geophysics, 71, S161-S167.

21. Fei W., McMechan G., 2005, Fast model-based migration velocity analysis and reflector shape estimation: Geophysics, 70, U9-U17.

22. Fomel S., 2003, Time-migration velocity analysis by velocity continuation: Geophysics, 68, 1662-1672.

23. Fowler P., 1985, Migration velocity analysis by optimization: linear theory: SEP, 44.

24. Gardner G., 1974, Elements of migration and velocity analysis: Geophysics, 39, 811-825.

25. Glogovsky V., Landa E., Langman S., Moser T.J., 2009, Validating the velocity model: the Hamburg Score: First Break, vol. 27, No. 3, 77-85.

26. Klokov A., Hoecht G., Baina R., Landa E., 2009, Multidimensional moveout estimation: SEG Expanded Abstracts, 28, 3760-3764.

27. Kosloff D., Sherwood J., Koren Z., Machet E., and Falkovitz Y., 1996, Velocity and interface depth determination by tomography of depth migrated gathers: Geophysics, 61, 1511-1523.

28. Lafond C., Levander A., 1993, Migration moveout analysis and depth focusing: Geophysics, 58, 91-100.

29. Landa E., Kosloff D., Keydar S., Koren Z., Reshef M., 1988, A method for determination of velocity and depth from seismic reflection data: Geophysical Prospecting, 36, 223-243.

30. Lee W., Zhang L., 1992, Residual shot profile migration: Geophysics, 57, 815-822.

31. Liu Z., 1997, An analytical approach to migration velocity analysis: Geophysics, 62, 1238-1249.

32. Liu Z., Bleistein N., 1995, Migration velocity analysis: Theory and an iterative algorithm: Geophysics, 60, 142-153.

33. Mann J., 2002, Extensions and applications of the common reflection surface stack method.

34. Neidell N., Taner T., 1971, Semblance and other coherency measures for multichannel data: Geophysics, 36, 482-497.

35. Schleicher J., Biloti R., 2007, Dip correction for coherence-based time migration velocity analysis: Geophysics, 72, S41-S48.

36. Stork C., 1992, Reflection tomography in the postmigrated domain: Geophysics, 57, 680-692.

37. Stork C., Clayton R., 1992, Using constraints to address the instabilities of automated prestack velocity analysis: Geophysics, 34, 859-881.

38. Taner T., Koehler F., 1969, Velocity spectra-digital computer derivation and applications of velocity functions: Geophysics, 34, 859-881.

39. Versteeg R., 1994, The Marmousi experience: velocity model determination on a synthetic complex data set: The Leading Edge, 13, 927-936.

40. Wang B., Pann K., 1995, Comparison of velocity sensitivity of kinematic migration in common-shot and common-offset domains: SEG Expanded Abstracts , 14, 1193-1196.

41. Wang B., Pann K., Meek R., 1995, Macro velocity model estimation through model-based globally-optimized RCA: SEG Expanded Abstracts, 14, 1084-1087.

42. Yilmaz O., 2001, Seismic Data Analysis: Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data, Society of Exploration Geophysics, 2001, 2027 p.

43. Yilmaz O., Chambers R., 1984, Migration velocity analysis by wavefield extrapolation: Geophysics, 49, 1664-1674.