Обработка записей колебаний.

Под обработкой можно понимать все операции, преобразующие полевые записи в изображения среды. В современной сейсморазведке это очень внушительный перечень процедур, полностью автоматизированных и осуществляемых в стационарных вычислительных центрах.

К процедурам обработки относят как уже рассмотренные операции по вводу и коррекции статических и кинематических поправок, в результате чего получают основную форму представления сейсмической информации в геологии - временной разрез, так и ряд других.

В качестве основных из них называют фильтрацию и миграционное преобразование. Говоря о фильтрации в широком понимании этого слова имеют ввиду все процедуры, повышающие отношение сигнал/помеха. Различают одноканальные и многоканальные фильтры.

Одноканальные используются:

а) для ослабления волн-помех, отличающихся от полезного сигнала по форме колебаний или частоте (частотные фильтры);

б) для улучшения временной разрешенности сейсмозаписи. Улучшение достигается путем сжатия импульсов колебаний во времени (обратная фильтрация или деконволюция)

Многоканальные фильтры используются для ослабления волн-помех, отличающихся по направлениям прихода волн, то есть по форме годографа. Этот тип фильтрации тем самым можно назвать фильтрацией по кажущимся скоростям v*.

Многоканальная фильтрация позволяет повысить отношение сигнал/помеха на основе формирования выходной трассы в результате суммирования нескольких входных трасс (суммирование по ОГТ,РНП и пр.).

Фильтрация может выполняться во временной области (свертка) и в частотной (перемножение спектров), проводиться до суммирования и после суммирования. В современной сейсморазведке используется множество различных способов фильтрации. Разработкой математического обеспечения для их реализации в компьютерные программы занимаются специалисты России, Европы, США. Знакомство с ними выходит за рамки нашего курса. Тем не менее, стоит упомянуть особо одну фильтрационную процедуру, сыгравшую громадную роль в развитии сейсморазведки в целом. Эта процедура – деконволюция, или обратная фильтрация.

Геологическая среда, через которую пробегает упругая волна, как уже говорилось, изменяет форму сигнала, растягивая его, увеличивая длительность. В системе ОГТ, позволившей существенно увеличить глубинность сейсморазведки за счет ослабления кратных волн-помех суммируются записи колебаний, проходящих весьма различающиеся пути. Это происходит из-за того, что база наблюдений в ОГТ составляет значительное расстояние (до 4-5 км), и вследствие этого сигналы, возбуждаемые и регистрируемые вблизи ЦБ, искажаются в существенно меньшей степени, чем на краях расстановки. Получается, что складываются сигналы разной формы и синфазного суммирования не происходит. В итоге эффект ослабления помех оказывается существенно меньше ожидаемого. Когда сейсморазведчики столкнулись с этим обстоятельством, а произошло это в начале 60^х годов прошлого столетия (напомним, что Гари Мэйн получил патент на изобретение МОГТ в 1956 году), стала очевидной необходимость выравнивания спектров суммируемых сигналов за счет уменьшения их длительности, то есть временно'го сжатия. Однако, в аналоговой форме такую операцию осуществить невозможно, поскольку любой аналоговый фильтр, любая радиотехническая цепочка может только растянуть сигнал. Таким образом, сейсморазведка уперлась в необходимость перейти к цифровым регистрирующим и обрабатывающим системам, где можно осуществить такую обратную фильтрацию с сохранением формы импульса, какой она наблюдается вблизи источника. Эта операция реализуется во временной области путем свертки реальной трассы с сигналом заданной формы (оператором фильтра). Такой сигнал определяется экспериментально по записи колебаний в сейсмоприемнике, установленном поблизости от источника или рассчитывается теоретически.

Имеются также программы «предсказывающей деконволюции», где форма обратного фильтра рассчитывается по спектру функции автокорреляции (ФАК) участка реальной сейсмотрассы. Тем самым, отфильтрованная сейсмотрасса освобождается от помех случайного характера, поскольку спектр ФАК совпадает со спектром одного полезного сигнала. Эффект применения обратной фильтрации иллюстрируется рисунком 62.

Рис.62. Временные разрезы: а – после стандартной обработки; б – после дополнительного применения процедуры деконволюции.

Таким образом, необходимость осуществления обратной фильтрации привела к полному техническому перевооружению сейсморазведки - переходу от аналоговых систем к цифровым на рубеже 70^х годов пошлого века. А вслед за сейсморазведкой быстро перевооружилась и остальная геофизика.

Несколько слов о миграционном преобразовании.

Это процедура перемещения элементов отраженной волны в истинное положение, соответствующее точкам отражения или точкам дифракции (в предположении, что все элементы наблюденного поля после осуществления операции обработки являются либо однократно отраженными либо дифрагированными).

Таким перемещением устраняется аномальный сейсмический снос – ликвидируются кресты и «развязываются» петли на временных разрезах в солянокупольных районах, приводятся к истинным наклоны отражающих горизонтов в более простых ситуациях и, тем самым, достигается адекватность отображения геологической среды в волновых полях.

Для осуществления миграции необходимо иметь сведения о распределении скоростей, так как изменение скоростей влияет на кривизну лучевых траекторий и, следовательно, на результаты миграции. Наиболее эффективна пространственная миграция, но для быстроты реализации этой времяемкой процедуры применяют и профильную.

Вообще простейший поход к осуществлению миграционного преобразования состоит в определении угла выхода волны ( по V*) и прослеживании траектории луча в обратном направлении к точке отражения на половинном времени пробега или в нахождении общей касательной к волновым фронтам на времени, равном половине времени пробега. Но такими «ручными» методами это, конечно, не делается, а используют сложные компьютерные программы решения волнового уравнения.

Эффект применения миграционного преобразования хорошо виден на рис.63.

Рис.63. Временной разрез t₀ (вверху), мигрированный разрез (внизу).

Обработка записей является чрезвычайно важным этапом сейсморазведки. Тем не менее, этот этап является подготовительным для заключительного – интерпретационного этапа, результатом которого является получение глубинно-скоростной и, в конечном итоге , собственно геологической модели среды. Вполне понятно, что по своей постановке это обратная задача геофизики.

Выше уже говорилось, что обратные задачи решаются преимущественно через прямые, то есть с использованием схемы подбора. Однако, в сейсморазведке до этого дело доходит далеко не всегда. Вообще интерпретация данных сейсморазведки это, пожалуй, наиболее сложный и наиболее субъективный процесс, в наименьшей степени копьютеризированный. Из-за этого к интерпретации допускаются наиболее опытные специалисты – главным образом, геологи, прошедшие выучку в области обработки записей.