Теоретические сведения. В сейсморазведке полезные сигналы регистрируются, как правило, на фоне разнообразных помех

В сейсморазведке полезные сигналы регистрируются, как правило, на фоне разнообразных помех. Выделяют группу волновых помех, которая объединяет кратные волны, возникающие на глубинных границах раздела. Кратными называют волны, которые на своем пути от источника к приемнику претерпели более одного акта отражения. Это дополнительные отражения могут происходить на любой границе геологического раздела, включая дневную поверхность и подошву зоны малых скоростей. Кратные волны приходят по направлениям, близким к направлению прихода однократных отражений, одинаков и спектральный состав этих волн. Поэтому группирование сейсмоприемников и частотная фильтрация при подавлении кратных волн неэффективны. [1]

Основное различие между однократными (полезными сигналами) и многократными (помехами) волнами заключается в их кинематических параметрах. Это обусловлено тем, что наиболее интенсивные кратные волны образуются в верхней, относительно низкоскоростной части разреза, тогда как однократные отражения большую часть своего пути проходят в глубинной, более высокоскоростной части разреза. Поэтому кратные отражения зачастую обладают меньшей эффективной скоростью, и соответственно большей крутизной годографа, чем полезные волны. Эта особенность и используется для подавления кратных волн. При этом рассматривают годографы, которые всегда симметричны относительно начала координат независимо от угла наклона отражающей границы и типа волны - годографы ОГТ. [1]

Сейсмические записи (сейсмограммы) получают, возбуждая колебания в одной точке, и регистрируя их во многих точках профиля. В этом случае все трассы полевой сейсмограммы связаны общностью пункта возбуждения. Сейсмограммы и построенные по ним годографы называют сейсмограммами и годографами общего пункта возбуждения (ОПВ). Если наблюдения выполнены таким образом, что на одном и том же участке профиля регистрируются упругие колебания из разных пунктов возбуждения (сейсмограммы ОПВ «перекрываются»), то на базе сейсмограмм ОПВ можно сформировать сейсмограммы по иному принципу. Например, если закрепить на профиле некоторую точку и подобрать трасы, относящиеся к разным пикетам приема, с сейсмограмм, полученных из разных пунктов возбуждения, таким образом, чтобы выбранная точка всегда соответствовала середине расстояния «возбуждение-прием», то получим сейсмограмму общей глубиной точки (ОГТ). [2]

Годограф однократно отраженной волны записывается в виде:

где t₀ – время в начале координат, совмещенном со срединой удалений «возбуждение-прием», при t = 0;

φ – угол наклона отражающей границы;

v – скорость в перекрывающей толще.

Годограф ОГТ n - кратно отраженной волны описывается формулой:

где t_on – время кратной волны в начале координат.

Как отмечено выше, годографы ОГТ всегда симметричны относительно начала координат независимо от угла φ и типа волны. Минимум годографа ОГТ всегда совмещен с началом координат. Годографы много и однократных отражений, регистрируемых в одном и том же временном интервале, различаются только своей крутизной. Поэтому для подавления кратных волн рассчитывают и вводят кинематические поправки, которые спрямляют годограф ОГТ однократных отражений. В тоже время оси синфазности, имеющие большую крутизну, этими поправками не спрямляться, хотя их крутизна и уменьшится. После ввода кинематических поправок исправленные записи суммируют. Полезные волны, оси синфазности которых спрямлены так, что на всех трассах ОГТ каждая волна имеет одно и то же время, суммируются синфазно. В результате суммирования эти волны будут усилены, все остальные волны (в том числе и кратные), которые не идентичны однократным отражениям и остаются недоспрямленными, будут ослаблены. [3]

По существу применяемых процедур, суммирование в методе ОГТ является одним из видов интерференционных систем, в котором суммирование производится на больших базах. Действие любой интерференционной системы описывается ее характеристикой направленности. Основными параметрами характеристики, определяющими действие системы, являются ширина полосы пропускания, ширина полосы подавления, степень подавления. Поскольку после ввода кинематической поправки полезные сигналы имеют прямолинейные оси синфазности с нулевым запаздыванием, то они всегда попадут в полосу пропускания. Поэтому основное значение в МОГТ имеет степень и ширина полосы подавления.

Необходимо таким образом подобрать систему наблюдения, чтобы во всем спектре помехи она попала в полосу подавления и ослабилась в требуемой степени по сравнению с полезной волной. [4]

Глубина и ширина полосы подавления характеристики направленности суммирования зависят от кратности системы наблюдений и кривизны оси синфазности кратной волны после ввода кинематических поправок (остаточного годографа кратной волны). С увеличением кратности суммирования подавление кратных волн улучшается как по ширине полосы подавления, так и по степени подавления помехи. Обратное действие оказывает кривизна остаточного годографа. Чем больше кривизна годографа, тем уже полоса подавления и тем хуже ослабляются кратные волны. При этом сокращение полосы подавления происходит со стороны верхних частот. [3]

Построение теоретического вертикального сейсмического профиля

Используя конкретные сейсмогеологические условия, строим теоретический вертикальный сейсмический профиль (рис.3),

Рис.3. Теоретический вертикальный сейсмический профиль

при этом подошву слоя 4(2083 м) мы рассматриваем как «целевой» горизонт.

Если время прихода кратной волны отличается от времени регистрации «целевой» волны на (-0,1) ¸ (+0,05) секунд, то такая волна является помехой.

Проанализируем интерференционную картину:

Прежде всего заметим, что в результате каждого акта отражения волны, ее амплитуда падает в 5-10 раз. Таким образом, у кратных волн, отразившихся даже на два раза больше, чем полезная волна, амплитуда заведомо меньше в 10-100 раз. Исходя из вышесказанного, будем рассматривать только кратные волны, отразившиеся минимальное количество раз. На рисунке 1 такой волной является №2(Рис.2). Волны №1, №3, №7 и №8(Рис.4) не подходят, так как их амплитуды меньше амплитуды полезной волны на 2 - 4 порядка.

Далее, отметим, что волны №4,№5 и №6 не попадают во временную область (-0,1 ¸ (+0,05) с, следовательно, их мы во внимание принимать не будем.

Таким образом, мы выбираем волну №2 как модель основной помехи. Необходимо отметить, что наряду с волной №2 существует подобная ей волна.

Рис.4.Кратная волна №2