К оглавлению

УДК 550.834

Анализ глубинных отражений по данным ВСП

О. К. КОНДРАТЬЕВ, А. Г. ГАМБУРЦЕВ, А. И. РАВИЧ (ИФЗ АН СССР), Л. М. ЭИЧИС (Грузнефтегеофизика)

Метод ВСП является одним из основных средств экспериментального изучения природы волн. Главным при анализе поля отраженных волн является распознавание однократных и многократных отражений. Разделение этих волн на поверхности возможно лишь при достаточно больших базах наблюдений, в случае, если их годографы кинематически различимы.

При наблюдениях во внутренних точках среды разделение полей этих волн возможно и при нормальном падении вблизи пункта взрыва, когда их годографы не отличаются. Такая задача решена для волн, образованных на участке разреза, вскрытого скважиной [1, 2]. Здесь можно наблюдать за процессом образования однократной волны в непосредственной близости от границы и проследить ее дальше в восходящем волновом поле.

Значительно сложнее обстоит дело с анализом более глубоких отражений, идущий из части разреза, не вскрытой бурением. Такая ситуация отмечается довольно часто, а задача выявления однократных глубоких отражений весьма актуальна для обоснования возможностей сейсморазведки в разных районах.

В настоящей статье предложен способ распознавания однократных отражений в глубинном восходящем поле.

Постановка задачи. Пусть в скважине глубиной Нс проведены наблюдения ВСП (рис. 1). Способами направленного суммирования волновое поле в нижней части скважины разделено на падающие а↓ и восходящие A↑ волны. Первая прямая волна имеет амплитуду а_р и комплексный спектр а_р (ω). Аналогичные обозначения будем использовать и для других волн.

Очевидно, что первая по времени восходящая волна Аод является однократной. Она образована волной а_р и связана с ней известными соотношениями:

где k - коэффициент отражения; К - функция прохождения, α - функция расхождения, e^-αR-функция поглощения, е^-iωnτ – функция запаздывания волны на величину nτ при шаге квантования τ.

В правую часть формулы (1) входят параметры среды в интервале от линии наблюдения H до отражающей границы H_г (см. рис. 1).

Введем понятие оператора W преобразования волны а_р в волну A_од так, что

Аод(ω)=а_р(ω)W              (2)

Оператор можно представить комплексным числом W=|ω|*е^-iωnτ где |ω|- коэффициент уменьшения амплитуды или спектральных составляющих и nτ - задержка волны.

Выражение для W легко уяснить, сопоставив (2) и (1). Однако мы не можем его рассчитать, так как не знаем параметров разреза ниже забоя скважины. Но он может быть определен по экспериментальным данным (здесь и ниже мы будем писать формулы для амплитуд волн, так как для спектральных составляющих они аналогичны):

Многократные отраженные волны A_кр образуются из последующих падающих волн а_кр. Для первой выделенной границы Н_г¹ (см. рис. 1) поле этих волн с достаточным приближением может быть получено с помощью найденного оператора:

Акр = а_кр*W          (4)

При преобразовании спектров оператор W является фильтром.

Вычтя рассчитанное по (4) поле из восходящих волн, мы уберем все кратные волны, образованные на границе Н_г¹. А убрав и первую однократную волну, мы как бы целиком вычеркнем границу Н_г¹ из разреза. После этого в волновом поле первой восходящей волной будет более глубокое однократное отражение.

Основная практическая трудность использования такого алгоритма заключается в невозможности формализовать выделение в сложном поле отдельной волны А_од, необходимой для расчета оператора W по (3). Кроме того, процедура многократного вычитания полей некорректна. Поэтому снизим требования в постановке задачи и будем рассчитывать не на разделение однократных и кратных полей, а на распознавание в восходящем поле бесспорных (доминирующих) однократных отражений. В таком случае оказывается возможным оперировать не формой записи, а энергетическими интенсивностями волн и отказываться от учета преобразований спектров волн в реальных средах.

Интенсивность I волнового поля y(t) в некоторый момент времени t измеряется величиной

По форме кривая I(t) близка к огибающей кривой по записи y(t).

Определим теперь модуль оператора преобразования волн как отношение максимумов интенсивности волн А_од и а_р и его аргумент как задержку этих максимумов во времени. Тогда алгоритм распознавания однократных отражений сводится к следующим процедурам.

1. С помощью разновременного направленного суммирования разделим поле на падающие а↓ и восходящие A↑ волны и для каждого из полей найдем по (5) зависимости Кроме того, найдем максимум интенсивности прямой падающей волны Ipmax.

2. Находим первый максимум на кривой восходящих волн . Поскольку он первый, то его можно однозначно отнести к максимуму однократной волны. Определяем оператор (число)и запоминаем в интервале участок кривой

3. Рассчитываем интенсивность восходящего поля волн (однократных и кратных), связанных с выделенной границей:

4. Вычитаем ее из общей интенсивности:  - тем самым как бы вычеркивая все, что связано с первой выделенной границей в энергетической кривой I(t).

Возвращаемся в цикле к пункту 2 и находим оценку максимума интенсивности следующей однократной волны, который будет опять первым, так как предыдущий максимум вычтен. В результате действия такого алгоритма мы из отдельных частей получим общую кривую  однократных восходящих волн. Вычтя ее из начальной кривой интенсивности, получим аналогичную кривую для поля кратных волн:

Промодулировав с помощью этих кривых сейсмическую запись восходящего поля А, получим образы однократных и многократных отражений.

Отметим, что в результате описанных выше процедур часть однократных отражений будет потеряна, если их интенсивность примерно равна или меньше интенсивности кратных волн. Поэтому выделенные данным алгоритмом однократные волны - это волны, преобладающие по интенсивности над полем кратных отражений.

Программа обработки и примеры ее использования. По описанному алгоритму была составлена программа КВСП-9, органически вписанная в разработанный в ИФЗ АН СССР комплекс программ обработки данных ВСП [1]. Для удобства визуального восприятия программа выдает на выходе 24-канальную запись, состоящую из четырех групп трасс с падающими P↓, суммарными отраженными О_∑, однократными О_одн и кратными О_кр волнами. В каждой группе прописывается одна и та же трасса с временными сдвигами, соответствующими вертикальным годографам отображаемых волн.

Программа разрабатывалась при совместных работах ИФЗ АН СССР с трестом Грузнефтегеофизика и опробовалась в первую очередь на материалах Западной Грузии.

Скв. 57 Супса отработана в интервале глубин 60-3560 м. Она характеризуется сравнительно малой интенсивностью поля падающих волн в последующих вступлениях (рис. 2, а). Восходящие отраженные волны здесь явно преобладают над падающими. Очевидно, что такие условия весьма благоприятны для регистрации однократных отражений. И хотя выводы здесь очевидны, обработка производилась для проверки правильности предложенного алгоритма.

Данные ВСП анализировались в четырех интервалах глубин: самом нижнем и трех высоких. Последние также использовались для проверки алгоритма, так как позволяли сравнить выводы КВСП-9 с результатами работы программы КВСП-2 по освещенному разрезу скважины.

На всех интервалах наблюдалось полное преобладание однократных отражений над кратными, что говорит о высокой степени надежности их обнаружения (рис. 3, а). Кратные волны формируются лишь на очень больших временах. Если проинтерполировать последние уверенные однократные отражения вниз, получим оценку максимальной глубинности сейсморазведки МОВ в данном районе - 5500-6000 м.

Скв. 1 Леса на глубине 3664 м в осадочном разрезе вскрыла базальтовый пласт, с которым связано доминирующее опорное отражение. На поверхности на больших временах зарегистрированы и другие волны, природа которых недостаточно ясна.

Необходимо было выяснить, не являются ли они кратными.

По программе КВСП-9 обрабатывались данные промежуточного ВСП, проведенного до глубины 3200 м, когда базальтовый слой еще не был вскрыт (рис. 2, б). В отличие от предыдущего случая здесь наблюдается достаточно мощное поле падающих волн и, хотя восходящие отражения на больших временах хорошо видны, ситуация для однократных отражений в этой скважине уже менее благоприятна.

Здесь также анализировались записи в четырех интервалах глубин (рис. 3, б). По нижнему из них программа КВСП-9 уверенно выделяет две следующие друг за другом однократные волны, первая из которых связывается с кровлей базальтов. С меньшей уверенностью выделяется еще одна более поздняя волна с глубины 4800 м. Поле кратных волн здесь более интенсивно, особенно в области больших времен.

Для верхних интервалов анализа число однократных отражений почти не увеличивается, что говорит о слабой расчлененности покрывающей толщи. Однако для нас важно, что выделенные на большой глубине две опорные однократные волны хорошо распознаются и в верхней части разреза. Другими словами, в данном случае КВСП-9 выдала бы правильный прогноз даже при глубине скважины 2000 м. Все это свидетельствует о надежности распознавания глубинных однократных отражений по разработанному алгоритму.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кондратьев О.К. Отраженные волны в тонкослоистых средах. М., Наука, 1976.

2. Анализ сейсмического поля терригенно-карбонатной среды Руставского района/А.Г. Гамбурцев, Л.М. Эйчис, С.А. Галустова и др. - Сообщения АН ГрузССР, 1974, т„ 72, № 2, с. 325-328.

Поступила 26/ХП 1978 г.

Рис. 1. Схема лучей падающих а_р и отраженных от горизонтальных границ раздела волн А, наблюдаемых при ВСП

Рис. 2. Волновое поле, зарегистрированное в скв. 57 Супса (а) и в скв. 1 Леса (б).

Рис. 3. Результаты обработки экспериментального материала по программе КВСП-9 в скв. 57 Супса (а) и в скв. 1 Леса (б)