Application of modelling by study of migration transformation in seismic works

Abstract

The article highlights application of modelling by making seismic images through migration transformation. It describes the essence of genesis of the seismic waves of different types on the heterogenous geological terrain and provides a simplified algorithm of the account of factors corrupting the seismic record.

Full Text

В полевой геофизике ведущая роль при поисках и разведке месторождений нефти и газа принадлежит сейсморазведке. В настоящее время практической работой с материалами сейсморазведки успешно занимаются не только профессионально подготовленные геофизики, но и широкий круг геологов-нефтяников. Поэтому важно для этих специалистов иметь достаточно глубокое представление о теоретических основах сейсморазведки.

В настоящее время основные объемы сейсморазведочных исследований выполняются методом ОГТ (общей глубинной точки) в модификациях 2D (профильные наблюдения) и 3D ("объемные" наблюдения). В основу полевых систем наблюдения метода ОГТ положено предположение о горизонтальном залегании границ раздела в изучаемой геологической среде. При наличии в разрезе криволинейных отражающих границ на итоговых сейсмических материалах всегда нарушается однозначное соответствие между их изображением на сейсмическом разрезе и их реальным положением в пространстве. Это явление называется сейсмическим сносом и его недоучет может вызвать серьезные ошибки в геологической интерпретации сейсмического разреза и, даже, приводить к неверным выводам относительно истинной формы отражающих границ. Для учета сейсмического сноса выполняются миграционные преобразования волнового сейсмического поля, основной целью которых является локализация сейсмических сигналов в точках их отражения [1].

Изучение теоретических основ миграционных преобразований свидетельствует о том, что если собственно наличие сейсмического сноса усваивается достаточно легко, то понимание механизма миграции сейсмической записи вызывает затруднения. В многочисленной научной и учебной литературе раскрытие содержания этого вопроса представлено либо громоздким математическим изложением, либо отвлеченными образными сравнениями (типа "волноприбойная стенка с отверстиями") [3, 4]. В то же время существует достаточно доступный для понимания механизма миграции способ изложения этой темы, основанный на моделировании.

В основе этого способа лежат два ключевых закона распространения сейсмических волн в упругой среде с границами раздела – закон Снеллиуса и принцип Гюйгенса. Эти законы описывают двойственную природу формирования волнового сейсмического поля. Закон Снеллиуса предполагает формирование на границах раздела отраженных волн, а принцип Гюйгенса – бесконечного множества дифрагированных волн [2].

Построим геологическую модель (рис. 1), состоящую из плоской непрерывной границы раздела А и антиклинального перегиба Б, представленного точками дифракции.

Рисунок 1. Модель среды

Волновое поле одной из сейсмограмм общего пункта взрыва (ОПВ), полученной от модели среды, показано на рисунке 2. Сейсмограмма ОПВ содержит различные по природе волны (см. рис. 2): отраженную волну от плоской границы А и дифрагированные волны от антиклинального перегиба Б. Помимо этого на сейсмограмме прослеживается отраженная волна, являющаяся огибающей совокупности дифрагированных волн.

Рисунок 2. Сейсмограмма ОПВ 1 – отраженная волна от плоской границы А; 2 – дифрагированные волны; 3 – огибающая совокупности дифрагированных волн.

На рисунке 3 показан суммарный временной разрез ОГТ, на котором также отчетливо прослеживается отражающий горизонт (3), сформированный огибающей совокупности дифрагированных волн. При этом, при увеличении количества точек дифракции до бесконечности дифрагированные волны взаимоуничтожатся (в результате интерференционного сложения) за исключением суммы по их огибающей [3].

Отсюда становится понятен смысл механизма миграции. Минимум каждой из дифрагированных волн точно соответствует местоположению точки дифракции. Если мы просуммируем волновое сейсмическое поле по кинематическому закону дифрагированных волн, то каждая ось синфазности дифрагированной волны свернется в импульс в точке минимума годографа. Совокупность таких импульсов будет соответствовать истинному местоположению геологической границы Б в пространстве.

Рисунок 3. Суммарный временной разрез с введенными кинематическими поправками 1 – отражающий горизонт; 2 – дифрагированные волны; 3 – отражающий горизонт, сформированный огибающей совокупности дифрагированных волн; 4 – горизонт С.

На рисунке 4 представлен суммарный временной разрез ОГТ после выполнения миграционных преобразований. В качестве способа миграционных преобразований была выбрана конечно-разностная миграция. Недостатком этого способа является ограничение крутизны отражающих границ, зато не требуется подбирать оптимальные апертуры и весовые коэффициенты суммирования [2]. Также разностная схема абсолютно устойчива при любых значениях скоростей, шага дискретизации и шага экстраполяции волнового поля.

Рисунок 4. Суммарный временной разрез после миграции

По мигрированному временному разрезу выполнена корреляция горизонта С (рис.4), которая наложена на немигрированный временной разрез (см. рис. 3). Из анализа разрезов видно, что местоположение границы Б на мигрированном разрезе (соответствует горизонту С) совпадает с минимумами годографов дифрагированных волн на суммарном временом разрезе. Из выше сказанного можно сделать вывод, что в результате миграционных преобразований удается избавиться от влияния сейсмического сноса и получить изображение отражающих границ не только в действительном месте их нахождения, но с правильными углами наклонов.