доц. Белоусов А.В. (Кафедра сейсмических и скважинных методов РГГРУ)

Вернуться на главную страницу

Курс "Обработка данных сейсморазведки", гр. РФ-04-3/I

Лекции: 52 часа
Лабораторные занятия: 39 часов
Вид отчётности: курсовая работа, экзамен.

Расписание занятий

Структура курса

Темы лекционных занятий

Лекция № 1 (02.10.2008 г.). Задачи обработки сейсмических данных. Геологические модели и их отображение в сейсмических волновых полях. Простейшие модели: единственная граница (горизонтальная, наклонная), слоистая среда (горизонтально-слоистая, наклонно-слоистая с равными углами наклона, наклонно-слоистая с разными углами наклона). Обзор графа обработки сейсмических данных. Стандартные процедуры графа обработки.

Лекция №2 (09.10.2008 г.). Понятие сигнала. Пространство сигналов. Аналоговые и дискретные сигналы. Процедура дискретизации. Частота дискретизации и частота Найквиста. Теорема Котельникова. Математическое представление сигнала. Функции и векторы. Характеристики сигналов в пространстве (расстояние, скалярное произведение, коэффициент корреляции). Ортогональные функции и ортонормированный базис. Ряд Фурье.

Лекция №3 (10.10.2008 г.). Комплексная форма ряда Фурье. Связь между действительной и комплексной формами рядов. Амплитудный и фазовый спектры.Дискретное преобразование Фурье. Симметрия ДПФ. Модуль ДПФ. Обратное ДПФ. Утечка ДПФ. Пример расчёта ДПФ.

Лекция №4 (23.10.2008 г.). Частотная фильтрация сейсмических записей. Фильтр НЧ типа скользящего среднего. Фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтры). Типы фильтров: ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ. Методы расчёта фильтров во временной и частотной областях. Фильтры как системы, обеспечивающие фазовую задержку сигнала. Понятие о минимальной задержке и минимальной фазе.

Лекция №5 (30.10.2008 г.). Фильтры с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтры). Цепь обратной связи. Преобразование Лапласа. Z-преобразование. Устойчивость фильтров и вид частотной характеристики. АЧХ и ФЧХ БИХ-фильтров. Сравнительная характеристика КИХ-фльтров и БИХ-фильтров. Оптимальная фильтрация в спектральной области (винеровский фильтр воспроизведения).

Лекция №6 (06.11.2008 г.). F-K фильтрация сейсмических данных. Пространственная дискретизация и пространственный аляйсинг. F-K область и F-K спектр сейсмических данных. Веерный и полигональный скоростные фильтры. Расчёт импульсного отклика веерного фильтра.

Лекция №7 (13.11.2008 г.). Детерминистический и стохастический подходы к сейсмическим данным. Статистические характеристики временных рядов. Оптимальная фильтрация. Уравнение Колмогорова-Винера. Прогностическая деконволюция. Деконволюция сжатия.

Лекция №8 (20.11.2008 г.). Статические поправки: назначение, принципы расчёта и ввода. Расчёт априорных статических поправок для различных случаев: ПВ и ПП на поверхности; ПВ в скважине под ЗМС; ПВ в скважине в ЗМС. Статика за плавающий уровень приведения. Четырёхфакторная модель сейсмической трассы. Коррекция статических поправок на основе вычисления ФВК. Способы корреляции трасс.

Лекция №9 (27.11.2008 г.). Кинематические поправки. Растяжение импульса при вводе поправки, мьютинг по растяжению формы. Скорости сейсмических волн: суммирования, эффективные, предельные эффективные, интервальные.

Лекция №10 (04.12.2008 г.). Кратные волны (полнократные, частичнократные). Проявление кратных волн на сейсмограммах ОСТ и временных разрезах. Способы подавления кратных волн. Идея тау-пи преобразования.

Лекция №11 (11.12.2008 г.). Миграция как процедура учёта сейсмического сноса. Миграционное преобразование как разнесение сигнала по полуокружности либо суммирование по дифракционной гиперболе. Способы миграции. Миграция Столта (спектральный способ миграции)

Лекция №12 (18.12.2008 г.). Идея миграции до суммирования. Идея DMO. Сравнение эффективности миграций до и после суммирования.

Содержание курса в соответствии с рабочей программой дисциплины

4.2.1. Линейные системы и спектральные представления в сейсморазведке

Линейные преобразования и системы, их свойства и приложения в сейсморазведке. Интеграл свёртки. Преобразование Фурье. Амплитудный и фазовый спектры. Основные свойства спектров. Теорема Котельникова. Дискретизация сигналов и спектров. Частота Найквиста. Дискретное преобразование Фурье. Быстрое преобразование Фурье. Особенности цифровой записи и обработки сейсмической информации.

4.2.2. Принципы обработки и интерпретации сейсморазведочных наблюдений

Обратная задача теории сейсморазведки – возможности решения, корректность, эффективная сейсмогеологическая модель. Многоэтапность и итеративность решения обратной задачи. Стадии обработки и интерпретации. Виды обработки. Схемы оперативной и основной обработки. Схема обработки в методе общей глубинной точки. Основные и вспомогательные процедуры.

4.2.3. Программно-машинные комплексы обработки сейсмических данных

Назначение, структура и классификация геофизических вычислительных комплексов, применяемых в сейсморазведке. Использование рабочих станций и персональных компьютеров. Организация и технология обработки производственных материалов. Математическое обеспечение – общее и специальное. Основные системы обработки, их особенности и возможности. Основные и вспомогательные процедуры обработки. Составление, контроль и реализация заданий. Протокол исполнения задания (листинг). Пакетный и интерактивный режимы обработки. Визуализация и вывод промежуточных и конечных результатов обработки. Создание и использование базы данных.

4.2.4. Математическая модель сейсмограммы

Линейные модели образования, распространения и регистрации упругих колебаний. Структура волнового поля и основные особенности его составных частей. Модель формирования трассы сейсмической записи. Математическая модель сейсмограммы MOB. Импульсная сейсмограмма. Модели формы сейсмических колебаний.

4.2.5. Принципы частотной фильтрации и преобразования амплитуд сейсмических колебаний

Цели и задачи частотной Фильтрации. Соотношение сигнал/помеха во временной и спектральной областях. Амплитудная и временная разрешённости сейсмической записи. Компромисное решение задачи фильтрации. Качественная и количественная оценка эффективности фильтрации. Корректировка, регулировка и нормировка амплитуд.

4.2.6. Сейсмические обратные и корректирующие фильтры.

Обратная фильтрация сейсмической трассы. Виды обратных фильтров и условия их применения. Оценка формы и спектра сейсмического импульса. Значение минимальной фазовости им­пульсов. Устойчивость фильтрации и регуляризация обратного филь­тра. Обратный фильтр сжатия. Обратный прогностический фильтр. Наз­начение корректирующих фильтров. Использование обратных и коррек­тирующих фильтров в практике обработки сейсмических материа­лов. Фильтрация исходных записей и временных разрезов. Явление ре­верберации на морских записях и дереверберационные фильтры.

4.2.7. Расчет и коррекция статических поправок

Природа и значение статических поправок. Изучение верхней части разреза. Способы расчета статических поправок. Низкочастот­ная и высокочастотная составляющие поправок. Ручная коррекция ста­тических поправок. Использование разрезов ОПВ и ОПП. Автоматичес­кая коррекция статических поправок. Виды применяемых алгоритмов. Четырехфакторная модель. Сходимость итерационных циклов. Некор­ректность решения задачи без априорных данных.

4.2.8. Расчет и коррекция кинематических поправок. Анализ скоростей

Сущность кинематических поправок. Модели покрывающей среды и способы расчета кинематических поправок. Нормальные поправки. Па­раболическое приближение гиперболических годографов. Поправки в годографы ОГТ. Влияние наклона сейсмических границ. Искажение фор­мы колебаний при введении кинематических поправок. Мьютинг. Спосо­бы и приемы коррекции кинематических поправок. Сканирование ско­ростей. Анализ энергии и подобия колебаний. Вертикальные и гори­зонтальные спектры скоростей и их интерпретация. Случайные и сис­тематические искажения определений V огт. Оценка пластовых и сред­них скоростей по данным МОГТ.

4.2.9. Построение временных и глубинных разрезов. Миграция

Формирование временных разрезов ОГТ, ОПВ и ОПП. Полезные вол­ны и помехи на временных разрезах. Подавление волн-помех Фильтра­цией и вычитанием. Вычитание многократных отражений. Суммирование дифрагированных волн на временных разрезах ОГТ. Учет сейсмического сноса - миграция. Временные и глубинные динамические разрезы и срезы. Интегральные и дифференциальные методы миграции. Дифракци­онное преобразование. Выбор апертуры и весовых множителей. Мигра­ция по волновому уравнению в пространственно-временной и частотной областях. Миграция до и после суммирования. Трехмерная и двумерная миграция. Сейсмический куб. Выбор скоростей миграции. Условия эффективности различных способов миграции.

4.2.10. Контроль качества сейсмических данных

Количественный и качественный анализ полевых сейсмограмм. Граф экспресс-обработки. Критерии оценки качества. Выбор параметров систем наблюдений на основе опытно-методических работ.

4.2.11. Модификации стандартного графа обработки. Понятие о динамической обработке сейсмических данных

Особенности динамической обработки и требования к качеству исходных данных. Обработка с сохранением (восстановлением) относи­тельных амплитуд. Псевдоакустический каротаж (ПАК). Комплексное представление сейсмической трассы и мгновенные динамические харак­теристики. Расчет и применение синтетических сейсмограмм и разре­зов, их значение при динамической обработке я интерпретации. Реше­ние задач прогнозирования геологического разреза (ПГР). Прямые по­иски нефтегазовых залежей. Методика «яркого пятна». Псевдоакусти­ческий каротаж. Методика АВО.

4.2.12. Особенности обработки данных ЗД-сейсморазведки

Назначение и возможности ЗД-сейсморазведки. Особенности ис­ходных данных и их представления. Методика коррекции статических и кинематических поправок. Анализ объемной волновой картины, её фильтрация и миграция. Требования к ресурсам вычислительных средств. Представление промежуточных и окончательных материалов. Сейсмический куб и горизонтальные срезы. Обработка данных высокоразрешающей сейсморазведки. Тенденции и перспективы развития мето­дики и техники регистрации и обработки сейсмических колебаний.

Лабораторные работы

Описание практических занятий в системе Focus компании Paradigm:

Занятие №1 (17.10.2008 г.). Знакомство с системой обработки FOCUS. Формат SEGY сейсмических файлов. Формат SPS. Создание описателя для файла SEGY. Создание базы данных геометрии.

Занятие №2 (24.10.2008 г.). Интерфейс пакетного запуска заданий. Пакетный ввод данных в систему обработки. Особенности ввода SEGY, модели SHOT и FFID в системе FOCUS. Присвоение геометрии заголовкам сейсмических файлов. Процедуры контроля геометрии. Визуальный контроль геометрии в окне ViewData. Частотная фильтрация сейсмических данных.

Занятие №3 (07.11.2008 г.). F-K фильтрация сейсмических данных. Области пространственного аляйсинга. Сравнение результатов веерной и частотной фильтраций. Деконволюция сжатия. Скоростной анализ.

Занятие №4 (14.11.2008 г.). Скоростной анализ. Работа с разрезом скоростей. Коррекция определённых значений по разрезу скоростей. Тестирование уровня мьютинга за растяжение импульса. Получение временного разреза. Миграция временного разреза.

Занятие №5 (28.11.2008 г.). Обработка профиля, отработанного методом вибрационной сейсморазведки. Особенности виброданных.

Занятие №6 (12.12.2008 г.). Обработка профиля, отработанного методом вибрационной сейсморазведки (продолжение)

Задания для самостоятельной работы

Задание №2. Частотная фильтрация сейсмических данных. Загрузить описание работы (Adobe PDF, 255 кБ).
Примечание: при выполнении работы не учитывать фильтр типа ФВЧ в тракте записи (считать, что запись производится на открытом канале).

Темы курсовых работ

1. Минимально-фазовые и нуль-фазовые фильтры. Особенности реализации. Особенности данных фильтров как линейных систем.
2. Методы расчёта вертикальных спектров скоростей и оценка погрешностей определения кинематических поправок для горизонтально-слоистой среды. - Шамин Д.
3. Кепстр и его использование при обработке данных.
4. Процедуры выделения сигнала на фоне помех (обзор). - Сергеев И.
5. Методы коррекции длиннопериодных статических поправок (обзор) - Шиленкова А.
6. Методы расчёта априорных статических поправок (обзор) - Скопинцев С.
7. Принципы настройки параметров оператора предсказывающей деконволюции. - Горбунов В.

Задачи по лекционному материалу

См. Белоусов А.В. Сборник задач по курсу "Сейсморазведка" (Adobe PDF, 1.89 Мб), разделы 5 - 9.

Вопросы для подготовки к экзамену

1. Понятие сигнала. Пространство сигналов. Линейное векторное пространство и представление сигналов в нём. Характеристики геофизических сигналов.

2. Финитные (и периодические) функции и их представление рядом Фурье.

3. Формы ряда Фурье (тригонометрическая и экспоненциальная) и их взаимосвязь.

4. Формы представления спектров. Понятия об амплитудном и фазовом спектрах.

5. Функции взаимной корреляции и автокорреляции и их Фурье-трансформанты.

6. Дискретное представление сигналов и спектров. Дискретное преобразование Фурье.

7. Теорема Котельникова. Особенности дискретизации геофизических сигналов.

8. Фильтр зеркальных частот.

9. Основные этапы обработки данных сейсморазведки. Понятие о графе обработки.

10. Расчёт и коррекция статических поправок. Модели зоны малых скоростей.

11. Процедуры регулировки амплитуд сейсмической записи.

12. Процедуры фильтрации геофизических сигналов. Реализация цифровых фильтров в частотной области. Эффект Гиббса.

13. Процедуры фильтрации геофизических сигналов. Реализация цифровых фильтров во временной области. Эффект Гиббса.

14. Фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтры)

15. Фильтры с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтры)

16. F-K фильтрация геофизических сигналов. Веерный фильтр

17. Обратная прогностическая фильтрация.

18. Обратный фильтр сжатия

19. Расчёт и коррекция кинематических поправок.

20. Растяжение импульса при вводе кинематической поправки

21. Скоростной анализ. Принципы формирования вертикальных спектров скоростей.

22. Метод ОГТ. Идея метода, особенности реализации. Процедуры суммирования данных.

23. Миграция сейсмических данных. Способы миграции.

24. Способы учёта конфликтующих углов наклона в методе ОГТ. Идея DMO. Миграция до суммирования.

Расписание экзаменов

Литература

1. Боганик Г.Н., Гурвич И.И. Сейсморазведка. - Тверь: АИС, 2006.
2. Хаттон, Уэрдингтон, Мейкин. Обработка сейсмических данных. - М.: Мир, 1993.
3. Белоусов А.В. Сборник задач по курсу "Сейсморазведка" - М.: РГГРУ, 2008.