Временная миграции до суммирования (PreSTM)

Применяется процедура миграции PreSTM Кирхгофа с сохранением амплитуд, разработанная GXT и дающая идеальные результаты в случае сложно построенных сред или сред, характеризующихся сложным распределением скоростей, однако не требующих применения глубинной миграции до суммирования. Технология GXT не ограничена предположением о прямолинейном распространении луча, что характерно для большинства коммерческих программных пакетов PreSTM. Вместо этого используется подход, учитывающий криволинейность луча, что позволяет получать изображения очень крутопадающих или даже опрокинутых сейсмических границ. Технология GXT может учитывать искривление луча вплоть до 150 градусов, что обеспечивает отсутствие сноса в оценках скоростей или в изображении крутопадающих горизонтов. Миграционные помехи, возникающие из-за аляйсинга оператора миграции, очень эффективно подавляются с помощью многочастотного антиаляйсингового оператора, регулирующего частоту в зависимости от угла наклона. Крутые наклоны сохраняются, но миграционные помехи сводятся к минимуму.

Построение глубинно-скоростной модели методом сеточной томографии

Алгоритм компании ION GXT, созданный для итерационного выполнения сеточной томографии глубинных сейсмограмм, разработан специально для крупномасштабных сейсмических съемок 3D. Применение сеточной томографии является одним из значимых инструментов построения глубинно-скоростных моделей (ГСМ) для структурно-сложных зон при отсутствии протяженных сейсмических отражений, когда скоростной градиент обусловлен давлением и возрастом пород. Процесс томографических приближений характеризуется как обновлением скоростей, так и изменением положения сейсмических отражающих границ и позволяет выполнять последовательную детализацию структурно-стратиграфических особенностей. Технология эффективна, в частности, для компенсации влияния газа в зоне газовых труб и шапок с возможностью детального учета скоростных аномалий с высокой точностью. Компания ЛАРГЕО совместно с ION/GXT внедрила в практику технологию построения моделей методом сеточной томографии и выполнила ряд крупномасштабных проектов с использованием сейсмических данных шельфа Черного моря. Полученные результаты демонстрируют техническую возможность завершить выполнение 3-6 итераций томографии для съемок более 1000 кв.км. за период не превышающий 1-2 месяца.

Сравнение а) – изотропной и б) – анизотропной моделей интервальных скоростей

Глубинная миграции до суммирования(PreSDM)

Алгоритм PreSDM Kirchhoff, разработанный GXT, характеризуется намного б?льшим быстродействием, чем другие алгоритмы Кирхгофа, применяемые в отрасли, благодаря чему обеспечивается «бескомпромиссный» подход к подбору оптимальных параметров, и изображения среды получаются качественнее и быстрее. Этот алгоритм обеспечивает сохранение амплитуд и допускает искривление лучей для изображения очень крутых наклонов и выступов и компенсирует и учитывает анизотропность среды. На входе имеется трехмерная модель интервальных скоростей и суммарные временные разрезы после предварительной обработки. Скоростная модель сглаживается, и строятся таблицы времен пробега с использованием полного 3D трассирования лучей.

Времена пробега можно выбирать по одному из следующих трех критериев: максимальная амплитуда, кратчайшая траектория луча и первое вступление.

Алгоритм PreSDM Kirchhoff GXT, может применяться для итерационного построения трехмерных скоростных моделей или проверки существующих таких моделей посредством получения целевого изображения в виде продольных и поперечных профилей, сейсмограмм ОПП, полных кубов и трехмерных «панелей». Затем это изображение используется в качестве основы для последующего скоростного анализа в имеющихся программных средствах построения скоростных моделей. После проверки окончательной трехмерной скоростной модели, ко всему набору данных применяется миграционный алгоритм Кирхгофа для получения полного куба несуммированных глубинных данных.

Анизотропная миграция

Применение миграции до суммирования во временной и глубинной областях хорошо себя зарекомендовало в различных регионах со сложными сейсмогеологическими условиями. С внедрением больших вычислительных мощностей стала возможной реализация алгоритмов анизотропной миграции, позволяющей корректнее учитывать распространение волн в неоднородных средах и лучше фокусировать отражений от целевых геологических объектов.

Глубинная анизотропная миграция сейчас является надежным способом получения изображения сложных объектов. Включение в производственные проекты обработки этапа построения глубинно скоростной модели (ГСМ) среды с учетом эффектов анизотропии и последующей анизотропной миграции сейсмических данных позволяет выполнять более надежные структурные построения и становится индустриальным стандартом.

Компания ION/GXT разработала и внедрила для промышленного применения ряд алгоритмов анизотропной миграции успешно применяемых Компанией ЛАРГЕО в практике геолого-геофизических работ. При этом задача построения ГСМ и глубинной миграции является сложным и зачастую многоитерационным процессом, требующим наличия не только специальных средств работы с данными, но и квалифицированных специалистов.

Влияние учета анизотропии на выразительность спектров скоростного анализа:

а) – изотропная миграция, анализ с мьютингом

б) - изотропная миграция, анализ без мьютинга;

в) - анизотропная миграция, анализ без мьютинга.

Миграция методом обращенных времен (RTM)

Существующие методы миграции имеют значительные ограничения в случае работы со сложными геологическими объектами с большими углами наклона отражающих границ, такими как боковые границы соляных структур. RTM отменяет эти ограничения, позволяя получать правильные отражения от структур с углами более 90 градусов. RTM основана на продолжении волнового поля вперед по времени для источников и обратно во времени для приемников. Концепция RTM не нова, но ее применение ограничено высокими требованиями к вычислительным мощностям. GXT усовершенствовала алгоритм RTM для увеличения его эффективности и метод был успешно применен ION GXT для обработки морских сейсмических данных более чем 30 проектах, включая проекты в Мексиканском заливе, Северном море и на шельфе западной Африки.

Помимо временной миграции проведена глубинная миграция по сейсмограммам ОГТ.

Было построено несколько вариантов глубинно-скоростной модели (ГСМ), с которыми проводились миграционные процедуры.

При создании первого варианта ГСМ использовались скорости V ОГТ, на основе которых рассчитывался куб среднеквадратичных скоростей V RMS . Скорости V RMS пересчитывались, в свою очередь, в интервальные (Vинт) и инвертировались в глубинную область. С этой априорной скоростной моделью была выполнена глубинная миграция сейсмограмм (модули KIMTR- WEIKO (TOPAK, TTRAY, KIMIP).

Вторым вариантом стало построение «толстослоистой» модели. При таком типе модели скорости в пределах слоя постоянны по вертикали. Главное достоинство слоистой модели - возможность максимально уточнить скорости для нескольких границ - слоев модели, в качестве которых были выбраны основные целевые ОГ, протрассированные во временном кубе: А Т (P 1 k), А К, (P 1 k), I П (C 2 b), II П (C 1 t), III (D3tm).

Построение глубинно-скоростной модели выполнялось в специализированном комплексе «GeoVista» с использованием пакетных модулей обрабатывающей системы «Geocluster» для расчета времен прохождения лучей и глубинной миграции сейсмических данных.

Толстослоистая модель, называемая SLT - модель определяется тремя понятиями:

1) S (surface) - поверхность;

2) L (layer) - слой;

3) T (topology) - геометрия и порядок расположения слоев.

Процесс построения глубинно-скоростной модели среды начинался с создания однослойной исходной SLT-модели. В качестве границ между макрослоями принимались поверхности, отслеженные во временном кубе и мигрированные в глубинную область с постоянной интервальной скоростью (средней по данным СК скважин площади).

Для уточнения скоростной характеристики слоя использовалось интерактивное приложение ISO-x, где анализировались наборы глубинных сейсмограмм, предварительно рассчитанных с различными скоростями в диапазоне предполагаемого изменения (dV= -15%ч15% от исходной скорости). Наилучшее спрямление отражения целевого горизонта на сейсмограмме являлось показателем наиболее точной пластовой скорости. С уточненными пластовыми скоростями мигрировала карта Т 0 целевого ОГ с использованием лучевой миграции Рунге-Кутта для получения глубинной поверхности нижней границы слоя. Процедура повторялась итерационно для всех слоев модели.

С окончательно сформированной изотропной глубинно-скоростной моделью выполнена глубинная миграция до суммирования способом дифракционного преобразования Кирхгофа (модуль KIMIP).

Результаты миграции с последним вариантом ГСМ показали лучшее качество, и в дальнейшей работе использовалась «толстослоистая» модель (Приложение 25). Для более детального уточнения сейсмических скоростей по разрезу толстослоистая модель была преобразована в «сеточную» - сетку трехмерного грида скоростей, в интервале, включающем всю осадочную толщу пород. Глубинно-скоростная модель создавалась в приложении Vitamin пакета GeoVistа и состояла из двух слоев: 1- водного (в случае наземной съемки - воздушного) и слоя «sedimentory», который включал всю толщу осадочных пород. Созданная ГСМ послужила основой для выполнения томогафической инверсии в приложении VelTracer.

VelTracer - это интерактивное приложение пакета GeoVista, в котором реализован метод выполнения томографической глубинной инверсии для ограниченных удалений, основанный на одном из важнейших критериев нахождения оптимальной модели скоростей - выравнивании RMO (остаточное приращение времени) на сейсмограммах общих точек изображения (CIG).

Для работы инверсии в приложение были загружены априорная скоростная модель (двухслойная) и наборы кривых RMO(C2, C4…) - остаточного приращения времени на сейсмограммах CIG, полученных в результате работы модуля HDRES.

Модуль HDRES выполняет одновременный «пикинг» сейсмограмм PSDM для расчета всех параметров (C2, C4…), создает плотные массивы параметров, описывающих кривые RMO, которые представляются в виде линейных уравнений зависимости от удаления различной степени:

* X - удаление

* XRM - максимальное удаление

* i может быть четным или нечерным (1,2,3…), кратным или однозначным (i={2,4,6}, i=2,…).

Работа инверсии выполнялась в два шага:

1. Прямое моделирование, демиграция кривых RMO во временную область с использованием априорной скоростной модели;

2. Обратное моделирование, когда с переборами скоростей получали модельные RMO и определяли величину среднеквадратического отклонения (RMS).

Эти два шага повторялись до тех пор, пока финальные кривые RMО не стали достаточно спрямленными. Конечным результатом инверсии явилась уточненная глубинно-скоростная модель (Приложение 26).

С уточнённой глубинно-скоростной моделью была повторена процедура глубинной миграции, получены глубинные сейсмограммы и суммарный глубинный куб.

В глубинном кубе отслежены поверхности основных отражающих горизонтов, выполнен анализ мощностей между целевыми отражающими границами.

Анализ выявил наличие расхождений с данными бурения в точках расположения скважин, обусловленных анизотропией скоростей.

Сейсмические данные регистрируются при многих углах распространения, вследствие наличия выносов. Измеренная скорость сейсмических волн не является ни вертикальной, ни горизонтальной составляющей скорости; это некоторая гиперболическая аппроксимация их смеси. Вертикальная и горизонтальная составляющие скорости относятся к скорости ОГТ, определенной по сейсмическим данным при малых выносах, где:

V nmo - скорость на малых выносах, рассчитанная в результате анализа скорости суммирования,

V v - вертикальная составляющая скорости по данным ГИС,

V h - горизонтальная составляющая скорости, которая неизвестна.

е, д - анизотропные параметры Томсена, с помощью которых описывают расхождение по глубине (д) и остаточное приращение на дальних выносах (е) для глубинной миграции. Параметр «епсилон» получают в результате анализа остаточного приращения или томографической инверсии, параметр «дельта» получается проще всего из невязки глубин между скважиной и сейсмическим отражением после миграции глубин.

В верхнем интервале разреза была выявлена анизотропия скоростей, особенно заметная (до 19%) в толще терригенных артинских отложений (dH AТ -AК). В интервале dT Ат-Ip величина параметра д изменяется в диапазоне от (-1%) - 1%, в интервале dT Ip-IIp - от 0% до 5%, в интервале dT IIp-III - до -6%. Повышенные значения вертикальной компоненты интервальных скоростей в верхнедевонско-турнейской толще (отрицательный параметр дельта) характерны для девонских, часто трещиноватых карбонатов Пермского края.

Параметр дельта рассчитывался в точках скважин для каждого слоя по формуле:

д = 0,5 * [(PSDM thickness/MARKER thickness)2-1]

где: PSDM thickness - мощность слоя после глубинной миграции с изотропной моделью;

MARKER thickness - мощность слоя по скважинным данным.

Для вычисления параметра е, который определить сложно, применялась приближенная формула: е = 1,5 * д.

Полученные значения анизотропных параметров в отдельных точках скважин интерполировались и экстраполировались в пределах всей геометрии съёмки. Окончательная глубинно-скоростная модель создавалась с учетом параметров анизотропии - толстослоистые модели (кубы) параметров анизотропии интегрировались с сеточной скоростной моделью, которая также трансформировалась. В итоге была создана окончательная анизотропная сеточная глубинно-скоростная модель (куб скоростей), с которой проведена финальная миграция.

Процедура глубинной миграции выполнялась на кластерном сервере с использованием комплекса Geocluster (версия 5000).

Получение мигрированного изображения состояло из 2-х этапов. На первом этапе рассчитывались карты времён пробега (модуль TTRAY), при этом на вход модуля расчёта времён пробега подавались глубинно-скоростная модель и модели параметров анизотропии. В соответствии с параметрами анизотропии получаемые карты изохрон трансформировались таким образом, чтобы сохранить спрямление осей синфазности на глубинных сейсмограммах при изменении скоростей миграции. На втором этапе с использованием рассчитанных полей изохрон выполнили глубинную миграцию до суммирования в анизотропном варианте и получили сейсмическое изображение (Приложение 27).

Получены мигрированные глубинные сейсмограммы ОСТ, глубинный мигрированный куб суммотрасс, который затем был инвертирован во временную область (обращённый куб). По обращённому временному кубу были проведены процедуры, аналогичные процедурам, проведённым по суммарному кубу до миграции.

По сейсмическим материалам Чашкинской площади дополнительно опробованы построение ГСМ и миграция сейсмограмм с использованием программного пакета GeoDepth (ParadygmGeophysical).

Построение ГСМ начиналось также в варианте толстослоистой модели, которая уточнялась последующей томографической инверсией. В отличие от примененной ранее методики (GeoVista, CGG), при выполнении томографии изменения скоростей выполнялись в пределах слоев модели (Приложение 28), кроме того, поля скоростей довольно значительно сглаживались. Сравнение результатов миграции показало некоторое улучшение прослеживания отражений в верхнем временном интервале: ОГ А Т, А К

При обработке данных ОГТ, берем сейсмограмму ОГТ, вводим статические, кинематические поправки и производим суммирование колебаний в пределах сейсмограммы ОГТ. Затем суммарную трассу откладываем от соответствующей точки ОГТ. От отражающей границы происходит отражение при разных положениях ПП и ПВ. При наклонных границах отражение происходит не от ОГТ. Точка отражения перемещается в сторону восстания границы, получается общая площадка. Истинная точка отражения начинает располагаться вверх по восстанию границы.

Сейсмический снос искажает положение границы, когда они не горизонтальны. Отклонением t или hдо отражающей границы. Если неправильно определить конфигурацию ОГ, то неправильно будут посажены скважины, неправильный подсчет запасов и разработка.

Наибольшие искажения временных разрезов за счет сейсмического сноса проявляется отчетливо при картировании синклинальных структур. Образуются «петли» за счет наклона границы.

Вывод: явление сейсмического сноса нужно устранять при обработке, чтобы повысить точность картирования ОГТ.

Миграция – процедура устранения сейсмического сноса, т.е. отражающая площадка мигрирует в истинное положение.

Наиболее простой способ миграции – путем суммирования по дифрагированных волнам. Д-преобразование – миграция по дифрагированным волнам.

Характерной особенностью годографа Д-волн является то, что его min всегда располагается над точкой дифракции. Дифрагированная волны распространяется во все стороны.

На рис. Точка М – источник упругих колебаний, min годографа над неоднородностью, которая ведет к образованию дифрагированной волны. Если длина неоднородность примерно равна длине волны, то образуется дифрагированная волна.

Годограф – график времени колебаний t(x). На мобильной точке ОГ, где меняются акустические свойства, возникают дифрагированные волны одновременно с остальными. Их интенсивность зависит от различия акустических жесткостей. С учетом этого возник способ миграции основанный на суммировании колебаний по годографам дифрагированных волн.

Суть: берем суммарный временной разрез, прослеживаем отражающую границу. Берем ПК, t 0 . Для этого t 0 рассчитываем годограф дифрагированной волны и суммируем отсчеты А вдоль этого годографа на соседних трассах. Если дифрагированная волна существует, то суммарное значение А будет большим. Если дифрагированной волны нет, то значение суммарных А будет небольшим. В результате таких манипуляций преобразуем в разрез суммарных А.

В результате получаем разрез, после суммирования по годографам по всем точкам суммарного разреза. Миграция делается на основе волнового уравнения:

U – потенциал смещений.

K – волновое число (пространственная частота).

Если миграция делается по волновому уравнению, то ее часто называют временной миграцией. Если миграция делается в частотной области, то миграция – частотная. Если при производстве М преобразовываем временные разрезы по оси времен – временная миграция. Если преобразование t в z, то это будет глубинная миграция.

М – взрывающая граница. В этом случае делается пересчет поля, которое регистрируются на поверхности земли U=U(x,y,z,t). Делаем пересчет поля в глубинный разрез, как бы перемещая поле до времени t 0 использую значения V/2.

Миграция по материалам 2D и 3D. 3D лучше, т.к. учитывается наклон от всех границ. 2D – наклон границы зависит от азимута профиля.

Если для миграции используются суммарные временные разрезы (кубы информации), то такая миграция будет называться миграцией после суммирования или миграцией по суммарному разрезу.

Существует способ миграции, которой называется миграция до суммирования. В этом случае проводится обработка всех материалов, формируется пластовая модели участка, затем формируется сейсмограмма ОГТ с учетом полученной модели производиться расчет годографов, но которых производиться суммирование трасс и фактически проводиться учет сейсмического сноса – миграция до суммирования.

Считается, что миграция до суммирования не только учитывает сейсмический снос, но и позволяет получить менее искаженные (суммированием) динамические особенности сейсмических колебаний.

Назначение процедуры ДМО (Dip….MoveOut)

DMO – условная кинематическая поправка за угол наклона ОГ.

DMO позволяет учесть угол наклона отражающей границы. Формируются годографы ОПВ.

Где – DMO.

Вводится перед вводом Δt кин, а затем производиться миграция.

Если вводим Δt кин, используем t c , то это время относим к точке М. DMO относят к точке D.

На временных разрезах ОСТ есть характерные признаки искажения среды.Из-за того, что времена отражения по нормали откладываются на разрезе ОСТ по вертикали, угол наклона границ на нем становится меньше, а сами границы удлиняются по горизонтали. Временной разрез ОСТ можно применять для геологической интерпретации только в том случае, если среда горизонтально слоистая или близка к ней. При обычно встречающихся сложных средах разрезы ОСТ подвергают специальной обработке – сейсмической миграции, которую можно определить, как некоторую процедуру преобразования сейсмической информации для получения правильного изображения и положения в пространстве отражающих границ и дифрагирующих объектов. В основе общего подхода, получившего название миграции Кирхгофа, лежит следующее положение: распределение амплитуд отраженных сигналов с временного разреза вдоль изохрон полностью адекватно переносу этих сигналов вдоль дифракционных гипербол в их вершины, которые лежат на изохронах. Миграция Кирхгофа, основанная на суммировании «размазанных» сейсмических сигналов вдоль миграционных изохрон или суммировании сигналов по дифракционным гиперболам, является наиболее понятной с физической точки зрения.

Для целей миграции замкнутую поверхность Q представляют в виде плоскости наблюдений Q1(z=0) и примыкающей к ней поверхности полусферы Q2 с бесконечным радиусом в нижней полуплоскости. За площадь интегрирования принимается плоскость наблюдений.

19. 3Д сейсморазведка, чем она лучше 2Д?

В результате 3Д сейсморазведки получают модель слоистой среды с полным отсутствием симметрии, наиболее реальную, когда глубины и конфигурации слоев ведут себя произвольно в любом из 3-х направлений. При 3Д проводят не профильные, а площадные наблюдения. Основное преимущество 3Д сейсморазведки заключаются в том, что информация, приходящая к поверхности по различным азимутам и углам, регистрируется и обрабатывается совместно, что дает возможность правильно восстановить пространственное положение отражающих границ и получить объемную картину исследуемого объекта. Никакая 2Д сейсморазведка не может заменить 3Д, как бы часто не располагались отдельные сейсмические профили. Промышленное использование 3Д началось в середине 80-х. Приведем пример. Представим отражающую границу как плоскоть, осложненную антиклинальной складкой. Сейсмический профиль продолжим вкрест складки. Предположим, что источник и приемник совмещены в точке М. отражение от границе произойдет по нормали в точке М’. Лучи падающей и отраженной волн совпадут. Вся информация пройдет на поверхность и 2Д сейсморазведка даст правильный результат.

Если мы направим профиль не вкрест простирания складки, то то нормальный луч будет отражаться в точке М’ не лежащей на пересечении плоскостей. Если выбрать точку N’ на линии пересечения плоскостей, то отражение от нее будет в точке N, находящейся в стороне от профиля. Таким образом на профиле будут зарегистрированы боковые отраженные волны.Обработка информации даст искаженные результаты. Таким образом правильное изображение при 2Д сейсморазведке мы можем получить только при условии прохождения сейсмических профилей вкрест простирания слоев. Переход от 2Д сейсморазведки к 3Д происходит постепенно, связано это с увеличением затрат на работы и обработку информации.

В словарях приводится множество значений слова run. Они родственны, но четко различаются между собой. Аналогично этому в геофизической разведке слово migrationимеет около четырех родственных между собой, но различающихся значений. Самым простым из них является значение, сходное со словом “двигаться”. Когда некоторый объект, расположенный в какой-то точке плоскости (x, z), некоторое время спустя обнаруживаетсяв ином месте, мы говорим, что он движется. Точно так же, когда некоторое вступление волны (часто называемое “событием”), расположенное где-то на плоскости (x, t) геофизических наблюдений, обнаруживается в иной точке линии наблюдений, располагающейся на большой глубине z, говорят, что оно мигрирует .

Целью сейсмической миграции, в общем случае, является перемещение (или миграция) сейсмического сигнала отраженных волн с поверхности в реальное местоположение отражающих границ или дифрагирующих объектов на глубине, используя скорости сейсмических волн, проходящих сквозь землю. Применяют различные виды и способы миграции: миграции временные и глубинные, миграции до (миграции сейсмограмм) и после суммирования.

Необходимость выполнения миграционных процедур демонстрируется следующим примером. На рис. 4.1 показаны характерные признаки искажения изображений среды на временных разрезах ОСТ.

Прежде всего, это касается наклонных границ. Из-за того, что времена отражения по нормали откладываются наразрезе ОСТ по вертикали, угол наклона границ на нем становится меньше, а сами границы удлиняются по горизонтали. Значит, изображение границ на разрезе ОСТ будет точным, только если они горизонтальны. Изображения узких синклинальных структур, таких, например, как межсоляно-купольные впадины, будут искажаться тем, что отражения от крыльев структуры будут пересекаться, а нижняя вогнутая часть складки будет отображаться в виде петли. Точки дифракции, как уже отмечалось, отображаются на разрезе в виде так называемых дифракционных гипербол. Это означает, что неоднородности и разрывные нарушения, вызывающие дифракцию, проявляются на разрезах ОСТ в виде не отображающих действительность дифракционных гипербол. Поэтому возникает возможность ошибочных геологических представлений, если такие гиперболы принять за отраженные волны.

Рис. 4.1. Искажение изображения среды на временном сейсмическом разрезе ОСТ в случаях: а - наклонной границы; б - узкой синклинальной складки; в - точки дифракции. 1 - истинное положение в разрезе, 2 - положение на разрезе ОСТ.

Из сказанного следует, что временной разрез ОСТ можно применять для геологической интерпретации только к том случае, если среда горизонтально-слоистая или близка к ней. При обычно встречающихся сложных средах (наклонные границы, разрывные нарушения) разрезы ОСТ использовать нельзя и их необходимо подвергнуть дополнительной обработке - миграции.

В более общем смысле сейсмическую миграцию (или учет сейсмического сноса) можно определить, как некоторую процедуру преобразования сейсмической информации (в том числеи временного сейсмического разреза ОСТ) для получения правильного изображения и положения в пространстве отражающих границ и дифрагирующих объектов .