One of the seismic sources used in the oil industry is the seismic vibrator, the basis for the Vibroseis method. Though it has been successfully utilized worldwide for more than forty years a number of difficulties with the method are still recognized but not widely solved. One of these is the problem of optimizing the pilot sweep in order to coordinate field operations with subsequent data processing in achieving their common object. Current approaches to pilot sweep parameter determination are rather subjective, with no regard to the vibrator energy to be emitted, the total transfer function of the seismic system, and the spectral properties of the target interval and additional noise. In order to eliminate the defect, an iterative method for computing the amplitude spectrum of the optimum pilot sweep is suggested. The method enables the most effective use of the vibrator energy owing to its rational distribution along the frequency axis. Emitting such a signal provides the maximum data resolution within the Wiener optimality criterion at the output of processing under a natural restriction on the energy radiated. In the paper, the results of testing the developed solution with model data are demonstrated. The results agree well with practice of using the Vibroseis method in various seismic and geologic conditions for many years. They also corroborate the physical and mathematical validity of the model assumptions on which the solution is based.

Algorithms are suggested to evaluate the necessary parameters for the method described in the previous paper. The method allows the amplitude spectrum of the optimum pilot sweep for seismic vibrators to be computed. The seismic vibrators require not a spectrum, but the related pilot sweep as a frequency function depending on time. Therefore, an algorithm was developed and is demonstrated with model data for calculation the sweep from a predefined amplitude spectrum. Besides, a brief review was carried out of the main non-linear functions used in vibrator controllers to generate pilot sweeps. Also, a method for approximation of the optimum sweep by two functions is described and demonstrated with model data.

The article presents a method for estimating a signal with a complicated, more realistic as compared to the conventional one, mathematical model of the multichannel seismic record containing random noise and an arbitrary number of coherent noise wavetrains. It is based on the Wiener optimality criterion. The model supposes that the signal and all the coherent noise wavetrains bear individual trace-independent waveforms being mutually independent in time stationary stochastic processes. The amplitudes and arrival times of these record components vary from trace to trace in arbitrary manner. Random noise is assumed to be a spatially uncorrelated stochastic process independent of both the signal and all the regular noise wavetrains and with the same to within a scale factor, the variance, spectral (autocorrelation) function on different traces. Under certain conditions, the method may be reduced to successively subtracting all the coherent noise wavetrains and estimating the signal on the residual record. Both procedures use optimum weighted stacking, with reference to the related arrival times. If random noise is rather stable in space, the method permits further simplification by substitution of singular value decomposition for optimum weighted stacking. The effectiveness of the method is demonstrated with synthetic data sets contaminated by severe coherent noise.

Запропоновано метод розрахунку оптимального елементарного сейсмічного сигналу. Збудження такого сигналу з подальшою вінерівською деконволюцією забезпечують максимальну роздільність запису з урахуванням природного обмеження на енергію джерела. Метод потребує апріорної інформації про спектральні властивості адитивного шуму та геологічного простору, який вивчається. Наведено результати випробувань методу на модельних прикладах.

Запропоновано метод вилучення поверхневих хвиль із сейсмограм спільного пункту збудження. Використано перевагу спеціального перетворення та сингулярного розкладу сейсмічних записів. Перетворення призначене вирівнювати поверхневі хвилі між трасами. Метод є результатом подальшого розвитку підходу, запропонованого Лю; його демонстровано на синтетичних даних.

Зазначено, що одним з сейсмічних джерел, які використовують під час пошуків нафти, є вібратор - основа методу Вібросейс. Незважаючи на те, що метод успішно та широко використовується понад 40 років, залишається нерозв'язаною низка проблем. Одна з них полягає в оптимізації свіп-сигналу для координації польових робіт і подальшої обробки в ході досягнення їх спільної мети. Існуючі підходи до вибору параметрів свіп-сигналу характеризуються суб'єктивністю та не враховують енергію джерела, що випромінюється, загальну передатну функцію сейсмічної системи, а також спектральні властивості цільового інтервалу й адитивних завад. Для усунення цього недоліку запропоновано ітераційний метод розрахунку оптимального свіп-сигналу. Метод дає змогу найефективніше використовувати енергію вібратора завдяки її раціональному розподілу вздовж спектральної осі. Збудження такого сигналу забезпечує на виході з обробки максимальну роздільність запису в межах вінерова критерію за природного обмеження на енергію, що випромінюється. Продемонстровано результати випробувань одержаного розв'язку на моделях. Ці результати добре узгоджуються з багаторічною практикою застосування методу Вібросейс за різноманітних сейсмогеологічних умов, а також свідчать про добру математичну та фізичну обгрунтованість розв'язку та модельних уявлень, які він використовує. Описано алгоритми розрахунку характеристик, потрібних для практичного використання розв'язку.

Розроблено алгоритм оцінки сигналу за критерієм максимальної правдоподібності за умов ускладненої моделі багатоканального сейсмічного запису. Алгоритм забезпечений необхідними для його функціонування параметрами. Окремим його випадком є оптимальне вагове підсумовування (ОВП). Продемонстровано переваги ОВП над звичайним неваговим підсумовуванням, з'ясовано причини низької ефективності алгоритмів ОВП, що грунтуються на спрощених варіантах використаної моделі, а також показано ефективність нашого підходу на польовому матеріалі.

Розглянуто загальну теорію одноканальної сейсмічної деконволюції, яка оптимізує зважені нормовані квадратичні функціонали як міру роздільності запису. Задачу розв'язано в часовій області. Для коректності в розв'язок уведено додаткове обмеження на відносний рівень шуму. В мірі роздільності запропоновано використовувати сім'ю степеневих вагових функцій (за модулем) як такі, що мають переваги над іншими варіантами. Вибір цієї міри роздільності обурунтовано недоліками традиційного вінерова критерія оптимальності, покладеного в основу однойменних фільтрів. Це, насамперед, погана узгодженість із механізмом зорової системи людини та комплексна залежність від ступеня роздільності та відношення сигнал - перешкода запису. Проаналізовано два граничні випадки одержаного розв'язку, які приводять до некоректної ідеальної зворотної фільтрації або енергетичної фільтрації, що має низьку роздільну здатність.

Описано метод оцінки сигналу за умов складної, реалістичної у порівнянні з традиційною, математичної моделі багатоканального сейсмічного запису, яка містить регулярні і нерегулярні перешкоди. В основу методу покладено вінерів критерій оптимальності й відповідний багатоканальний фільтр. Модель передбачає, що за різницею у годографах сигнал і регулярні перешкоди є незалежними випадковими процесами і мають амплітуди, які довільно змінюються між каналами. Нерегулярний шум характеризується довільною дисперсією, яка залежить від номера траси. Спектральні (кореляційні) властивості усіх перелічених складових запису не пов'язані з номером каналу. За певних умов метод вироджується у послідовне віднімання регулярних перешкод і оцінювання сигналу за залишковим записом. Обидві процедури використовують оптимальне вагове підсумовування уздовж відповідних годографів. Запропоновано алгоритми оцінки параметрів, потрібних для реалізації методу. Ефективність віднімання інтенсивних перешкод показано на польових матеріалах.

У попередній статті [1] для регуляризації в задачі деконволюції, що грунтується на оптимізації міри роздільності сейсмічного запису у вигляді зважених нормованих квадратичних функціоналів профільтрованого елементарного сигналу, було введено обмеження на відносний рівень перешкод на виході фільтра. Без такого обмеження цей підхід призводить до тривіальної некоректної ідеальної зворотної фільтрації. Іншим способом усунення такого недоліку граничного випадку розв'язку є виконання зазначеного типу деконволюції в обмеженому діапазоні частот, де сигнал переважає над перешкодою. Вирішенню згаданої проблеми присвячено цю статтю. Розглянуто недоліки ідеальної корегувальної фільтрації, що вирівнює спектр у заданому діапазоні частот, а також переваги нового підходу в разі застосування однієї сім'ї вагових функцій. Властивості одержаного розв'язку продемонстровано на простих модельних сейсмограмах з використанням одного з частотних інтервалів.

Використання багатокомпонентних спостережень значно підвищує можливості обробки та інтерпретації сейсмічних даних шляхом залучення інформації про поляризаційні властивості зареєстрованих хвиль. Проте в цьому разі практично виключено можливість групування джерел і приймачів у полі, і боротьбу з поверхневими хвилями-перешкодами, серед яких переважають хвилі Релея, переносять на етап обробки. На ньому так звані поляризаційні фільтри, крім традиційної різниці у спектральному складі та уявній швидкості, використовують кардинальну відміну поляризаційних властивостей об'ємних відбитих хвиль і поверхневих хвиль-завад. Надано аналіз властивостей поверхневих хвиль Релея і різноманітних підходів до поляризаційної фільтрації сейсмічних записів.

Удосконалено одноканальний підхід до поляризаційної фільтрації поверхневих псевдорелеєвських хвиль на багатокомпонентних сейсмічних записах. Запропоновано новий метод виявлення ділянок запису, спотворених цим типом перешкод. Його ефективність продемонстровано на модельних і польових матеріалах.

Проаналізовано світовий досвід і перспективи застосування в Україні сейсмічного методу під час пошуків, розвідки та видобування метану вугільних покладів. Показано, що сприятливі умови для успіху методу необхідно закладати ще за польових умов, де потрібні широкоазимутальні багатокомпонентні спостереження з достатньо великими відстанями джерело - приймач. Це дає змогу вилучати із сейсмічних даних на етапах обробки та інтерпретації інформацію про тріщинуваті зони вугленосних відкладів, які є найперспективнішими для скупчення та видобутку вугільного метану. Надано аналіз геологічних і просторових закономірностей розподілу метану у вугільних відкладах Донбасу.

Запропоновано нову оцінку сигналу за методом найменших квадратів на підставі ускладненої і тому більш реалістичної математичної моделі багатоканального сейсмічного запису, який містить нерегулярний шум і довільну кількість регулярних перешкод. Модель передбачає, що сигнал і усі регулярні перешкоди мають індивідуальні форми, які не залежать від номера каналу і є взаємно некорельованими у часі стаціонарними випадковими процесами. Амплітуди і часи приходу цих складових запису варіюють довільно між каналами. Нерегулярний шум вважають стаціонарним випадковим процесом, некорельованим з сигналом і усіма регулярними перешкодами, а також між каналами. Його спектральні (кореляційні) властивості не залежать від номера каналу з точністю до довільного множника - дисперсії. За певних умов метод вироджується у два послідовні етапи: попереднє віднімання оцінок усіх регулярних перешкод і кінцеве оцінювання сигналу за залишковим записом. На обох етапах використовують оптимальне вагове підсумовування, яке виконують з урахуванням дисперсій нерегулярного шуму, а також амплітуд і часових зсувів відповідних регулярних компонент запису. Запропоновано спрощену і удосконалену схеми віднімання регулярних перешкод, які названо апроксимаціями нульового і першого порядків відповідно. Перша з них є узагальненням на ускладнену модель запису, вибрану в статті, однієї з традиційних схем віднімання регулярних перешкод. Друга схема має явну перевагу над першою, оскільки дає змогу компенсувати спотворення, які з'являються під час оцінювання та подальшого віднімання регулярних перешкод. Моделювання на синтетичних даних демонструє ефективність апроксимації

першого порядку і забезпечує якісне і кількісне порівняння цих результатів із результатами, одержаними після апроксимації нульового порядку.

Описано новий метод оцінки добротності середовища Q у масштабі сейсмічної траси. Безперервну в часі оцінку Q одержують як результат попереднього розрахунку двох перших нормованих моментів спектра потужності у ковзному вздовж сейсмічного запису часовому інтервалі. Обидві інтегральні спектральні характеристики розраховано у часовій області за участю спеціальних операторів типу згортки. Для усунення спотворювального впливу інтерференційного характеру реальних сейсмічних записів запропоновано використовувати двохетапну схему. Перший етап - моделювання синтетичних сейсмограм без урахування поглинання у середовищі. Такі модельні дані добре вписуються у загальну схему безперервного у часі визначення Q. Другим етапом є поліноміальна апроксимація проміжних оцінок спектральних моментів з урахуванням апріорних обмежень на припустимі значення шуканих величин Q. Метод успішно випробувано на модельних і реальних матеріалах.

Вдосконалено технології розрахунку і використання такого популярного сейсмічного атрибуту, як когерентність. На основі аналізу історії розвитку когерентності та зв'язку алгоритмів її розрахунку з передбачуваною математичною моделлю сейсмічного запису запропоновано новий метод оцінки цього атрибуту. Метод грунтується на реалістичнішій моделі сейсмічного запису, яка допускає довільне варіювання не лише амплітуд сигналу, а й дисперсії перешкод у межах набору трас, використаних у розрахунку. Запропоновано універсальний підхід до підвищення горизонтальної роздільної здатності будь-якого методу розрахунку когерентності. Проаналізовано методичні питання, що сприяють підвищенню ефективності цього атрибуту. Новий підхід випробувано і зіставлено з традиційними аналогами на модельних і польових матеріалах.

Надана робота є першою у серії оглядових праць щодо використання сучасних методів міграції побудови сейсмічних зображень у районах з інтенсивною соляною тектонікою. Проаналізовано різноманітні типи пасток вуглеводнів, пов'язаних із соляними куполами у Дніпровсько-Донецькій западині. Наведено класифікацію методів побудови сейсмічних зображень. На прикладах з інших седиментаційних басейнів показано переваги міграції до підсумовування, урахування багатопроменевого поширення сейсмічної енергії та використання обмінних хвиль під час побудови зображень приштокових об'єктів.

Прведено огляд робіт з використання сучасних методів міграції для одержання сейсмічних зображень у районах з інтенсивною соляною тектонікою. Показано важливість підбору адекватної швидкісної моделі для ефективної побудови сейсмічного зображення та подальшого картування пасток вуглеводнів, пов'язаних з соляними куполами. Для вирішення цього завдання успішно використано променеву томографію, сканування часових затримок зображення та повнохвильову інверсію. Відзначено важливість правильної оцінки та врахування анізотропії швидкостей в процесі побудови сейсмічних зображень, що продемонстровано на реальних сейсмічних матеріалах, одержаних у районах з інтенсивним галокінезом.

Різноманітні типи пасток вуглеводнів, пов'язаних з інтенсивно розвиненими соляними тілами, не можуть бути надійно закартовані і потім успішно розвідані бурінням без попереднього отримання адекватних сейсмічних зображень. Показано, що подібні зображення можуть бути одержані тільки в результаті синергічного поєднання найдосконаліших варіантів системи спостереження, обробки, швидкісної моделі та міграції як елементів технології в цілому. На цей час такими найпрогресивнішими елементами є широко- і повноазимутальні системи спостереження, похила трансверсально-ізотропна модель швидкості, міграція у зворотному часі та спеціальні процедури обробки, що сприяють підвищенню ефективності цього методу. Підтвердженням слугують практичні приклади, продемонстровані у роботі.

Індекс рубрикатора НБУВ: И361.089-5 + И362.089-5

Рубрики:

Зберігання нафти на промислах

Зберігання газу на промислах

Шифр НБУВ: Ж14153 Пошук видання у каталогах НБУВ