Разработка процедуры построения спектральных разрезов в системе обработки сейсмических данных PROspect

Объектом изучения в сейсморазведке является осадочная толща и кристаллический фундамент земной коры. Информацию о строении осадочной толщи несёт регистрируемое на земной поверхности волновое поле, которое искусственно возбуждается в среде источниками упругих колебаний.

2015-05-03

2.97 MB

32 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


МИНОБРНАУКИ  РОССИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет информатики

Кафедра прикладной информатики

 

                                                                                        

УДК 681.03

                                                                                          ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГАК

                                                          Зав.кафедрой, профессор, д.т.н.

                                                                                          ____________ С.П.Сущенко  

                                                                       «_____»__________2013 г.

 

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

 

Разработка процедуры построения спектральных разрезов в системе обработки сейсмических данных PROspect

на получение степени бакалавра информационных технологий по направлению

010400 – «информационные технологии»

Меньшикова Елена Игоревна

                               

Руководитель ВКР, доцент кафедры прикладной информатики,

к.ф.-м.н.

                                                                                              ____________Г.Г.Кравченко

                                                                                                      подпись

«_____»__________2013 г.

                                                                                               

                                                

Автор работы

                                                                                             студент группы № 1492

                                                                             _____________Е. И. Меньшикова

                                                                                                      подпись

Электронная версия бакалаврской работы помещена

в электронную библиотеку. Файл      

Томск – 2013

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа 40 с., 21 рис.,45 формул, 1 табл.

СЕЙСМОРАЗВЕДКА, ЦИФРОВЫЕ ЗАПИСИ, ОБРАБАТЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА PROSPECT, ВИЗУАЛИЗАЦИЯ СПЕКТРОВ

Объект исследования: сейсмическая обрабатывающая система PROspect.

Объект разработки: процедура вычисления и визуализация спектров сейсмических данных.

Цель работы: анализ алгоритмов и разработка процедуры вычисления и визуализации спектров сейсмических записей в системе PROspect.

Методы исследования: аналитический и экспериментальный на ЭВМ.

Результаты работы: разработана и интегрирована в сейсмическую обрабатывающую систему PROspect процедура построения спектральных разрезов сейсмических записей.

Область применения: обработка данных сейсмической разведки на нефть и газ в системе

PROspect.

Содержание

1. Общие сведения о сейсмической разведке

1.1 Физические основы метода  ................................................................................................2

1.2. Сейсмогеологическая модель среды. Сейсмическая запись ...........................................7

1.3. Системы наблюдения. Сейсмограммы ………………………………………………….11

1.4. Цифровая запись сейсмических данных. Форматы записи…………………………….12

1.5.  Обработка сейсмической информации. Основные этапы обработки.....................................................................................................................................18

1.6. Сейсмические обрабатывающие системы.........................................................................21

2. Обрабатывающая система PROspect

2.1. Общие сведения о системе. .................................................................................................22

2.2. Системные интерфейсные модули. ....................................................................................22

2.3. Типы данных системы PROspect ........................................................................................26

2.4. Геофизические задания........................................................................................................28

3. Разработка процедуры построения спектральных разрезов

3.1. Постановка задачи на разработку процедуры...................................................................30

3.2. Алгоритм процедуры. .........................................................................................................30

3.3. Объявление процедуры в панели инструментальной базы данных. ..............................33

3.4. Тестирование процедуры…………....................................................................................35

Заключение……………………………………………………………………………………..39

Список использованных источников........................................................................................40


1.Общие сведения о сейсморазведке

1.1. Физические основы метода

Среди методов выявления и подготовки к глубокому бурению ловушек нефти и газа основное место занимает сейсморазведка. На её долю приходится свыше 90% объёмов геофизических работ. Среди многочисленных модификаций сейсморазведочных методов свыше 90% от объёмов работ занимает сейсморазведка по методу отражённых волн (МОВ). Поэтому основное внимание будет уделено МОВ.

Эмпирическим материалом сейсморазведки являются сейсмические волновые поля. Сейсморазведка – детище сейсмологии, науки, занимающейся изучением землетрясений. Когда происходит землетрясение, возникают сейсмические волны, распространяющиеся во все стороны от центра землетрясения. Для регистрации этих волн в разных местах земной поверхности устанавливают приборы для регистрации и записи колебаний – сейсмографы. Полученные данные сейсмологи используют для определения характера среды, через которые прошли сейсмические волны. В методах разведочной сейсмики проводятся, в принципе, те же самые измерения, что и в сейсмологии.  Однако, источники энергии здесь находятся под контролем, и их можно перемещать, а расстояния между точками возбуждения колебаний и приёма относительно малы.

Первые исследования в области сейсморазведки проведены Л. Минтропом в Геттингенском геофизическом институте в Германии в 1908 году. Здесь были зарегистрированы волны, возникающие при падении на землю железного шара массой 4 т. В 1921 г. Л. Минтроп основал первую в мире геофизическую разведочную компанию «Сейсмос, Гамбург». В течение нескольких лет «Сейсмос, Гамбург» была самой крупной компанией, успешно работавшей в Техасе и открывшей там множество месторождений нефти, связанных с солянокупольной тектоникой. При этом использовался только метод преломленных волн. Метод отражённых волн предложен в США Р.А. Фессендером (1917 г.) и Ж.С. Карчером (1919 г.), а также в СССР В.С. Воюцким (1923 г.). Метод отражённых волн разработан в основном в США в 30-х годах 20 в.. В СССР первые опыты по регистрации отражённых волн относятся к 1934 г. (Г. А. Гамбурцев, Л.А. Рябинкин, Е.А. Коридалин, С.М. Масарский, С.Ф. Больших).

При импульсном воздействии на упругую среду, к которой с хорошим приближением можно отнести горные породы в их естественном состоянии, в ней возбуждаются и распространяются продольные (волны давления или сжатия, P- волны), поперечные (волны сдвига или S-волны) и поверхностные волны. P-  и S-волны являются объёмными и исходят из центра возбуждения. В продольных волнах частицы среды движутся вдоль направления распространения волны. Примером P-волн служат обычные звуковые волны. Поперечные волны характеризуются тем, что частицы среды под их воздействием движутся перпендикулярно к направлению распространения.

Теоретическое изучение упругих волн в средах, состоящих из изотропных идеально-упругих однородных пластов, обеспечивает приемлемую точность для большинства практических целей.

Современная сейсморазведка основана в основном на регистрации P-волн. Остальные типы волн рассматриваются как помехи. Это легко объяснимо, если учесть, что отражённые волны возникают всегда, когда скачкообразно изменяется скорость распространения упругих волн, независимо от знака скачка. В то время как преломленные волны могут образовываться только тогда, когда волна падает на границу среды с большей скоростью.

Простейшей моделью для разведочной сейсмики является пачка горизонтально расположенных слоёв с неизменной мощностью. В такой модели упругие свойства изменяются только в вертикальном направлении, при переходе от слоя к слою, а внутри каждого слоя остаются неизменными. Для этой модели известны решения прямой задачи, т.е. задачи о том, что мы можем наблюдать на поверхности среды или внутри неё, если известно положение источника упругих волн и заданы параметры возбуждаемых колебаний. Соответственно, известны приёмы, позволяющие по наблюдённому полю волн найти распределение пластов в данной пачке. Следующая по сложности модель получается, если расположить пачку пластов под углом к поверхности. Деформировав пачку пластов так, чтобы они «смялись в гармошку», когда поверхности слоёв изгибаются, образуя поднятия и впадины, мы получим новую, более близкую к реальности модель среды. Размеры этой модели в плане всё ещё принимаются бесконечными. Распределение упругих свойств пластов, однородных в литологическом отношении, уже не могут считаться неизменными в зонах сжатия и растяжения. В реальных ситуациях могут наблюдаться несколько пачек, деформированных по-разному.

Геологи говорят в этом случае о наличии нескольких структурных этажей. Описанную выше модель рассечём субвертикальной плоскостью и сдвинем одну часть относительно другой вдоль этой плоскости. Это будет имитация дизъюнктивного тектонического нарушения. Таких нарушений может быть много. Наконец, проткнём предыдущую модель инородным телом ограниченных в плане размеров, которое разрывает, раздвигает пласты, уплотняя или разрушая их и дополнительно деформируя, создаёт картину диапировой тектоники, характерную для районов с мощными отложениями солей. В итоге получается фактически бесконечное сочетание пород и объектов разных типов.

Для поисков нефти и газа характерен диапазон глубин от 1000 до 6000 м. Диапазон частот, используемых в сейсморазведке невелик от единиц герц до 2-3 кГц, но перепад между величиной регистрируемых сигналов, т.е. динамический диапазон регистрируемых волн достигает 10 млн., что соответствует в мощности в 1014  раз. Этот динамический диапазон можно считать практически мгновенным, поскольку длительность записи в большинстве случаев не превышает 6 секунд. За это время к регистрирующему устройству(сейсмоприёмнику) приходят десятки тысяч отражённых сигналов, из них полезными, несущими извлекаемую информацию, являются лишь десятки. Все остальные волны считаются регулярными волнами-помехами. При этом погрешность в определении размеров и положения отдельных объектов в толще пород не должна превышать 2-3% - при мощности покрывающих отложений в несколько километров. С учётом всех вышеизложенных особенностей, возникает задача, похожая на поиск иголки в стоге сена, причём, в данном случае иголка, по своим свойствам мало отличима от сена. Чтобы решить подобную задачу, уже на стадии проведения наблюдений, т.е. при возбуждении и приёме упругих колебаний, необходимо обеспечить меры, позволяющие в дальнейшем, путём сложной обработки и использования изощрённых приёмов, получить полезную информацию. В методе отражённых волн траектории всех волн, используемых при регистрации, близки к вертикальным. Отсюда следует вывод принципиальной важности: в большинстве случаев сложнопостроенную среду можно разбить на совокупность таких моделей, в пределах которых упругие свойства можно считать неизменными в горизонтальном направлении, поскольку на расстояниях, сравнимых с их мощностью, значительных изменений литологии или условий залегания в них, как правило, не происходит. Возбуждая упругие волны вблизи поверхности земли и проводя приём прошедших в землю и возвращающихся обратно к поверхности отражённых волн, в большинстве случаев удаётся по наблюдённым волнам восстановить «образ» объекта, то есть, построить модель одного из перечисленного выше типов. Самое поразительное, что такое восстановление проводится преимущественно путём определения времён пробега волн от источника к границам раздела и обратно к приёмнику. При этом используется закон, связывающий время пробега с расстоянием от источника до приёмника, скоростными характеристиками среды, заранее неизвестными, и мощностью изучаемых отложений.

Объектом изучения в сейсморазведке является осадочная толща и кристаллический фундамент земной коры. Информацию о строении осадочной толщи несёт регистрируемое на земной поверхности волновое поле, которое искусственно возбуждается в среде источниками упругих колебаний. Выделение этой информации и построение на её основе геологической модели среды и составляет содержание процесса обработки и интерпретации сейсмических данных. Не все составляющие волнового поля равнозначны с точки зрения получения конечного результата, т. е. построения геологической модели. Те из них, которые могут быть использованы в данном методе сейсмических исследований для извлечения интересующей исследователя информации, называют полезной компонентой поля, или сигналом, а все прочие – мешающей компонентой, или помехой. Принцип разделения сейсмической записи на полезную и мешающие компоненты в разных методах и модификациях сейсморазведки различен и определяется конкретными способами решения конечной геологической задачи. В сейсмическом методе отражённых волн – основном по объёмам применения методе сейсморазведки – сигнальная компонента регистрируемого поля представлена однократно-отражёнными от глубинных слоёв волнами. В большинстве случаев (а при морской сейсморазведке всегда) на земной поверхности регистрируются только продольные отражённые волны, которые содержат информацию об акустических жёсткостях слагающих среду горных пород. В самом общем смысле можно сказать, что вся оставшаяся часть волнового поля, мешающая выделению этой информации, представляет собой помеху.

1.2. Сейсмогеологическая модель среды. Сейсмическая запись

Модель среды показана на рис.1. При существующих методах обработки её представляют конечной совокупностью N слоёв, разделённых границами раздела zn(x,y) (n = 0, 1, …, N).

Рис.1. Сейсмогеологическая модель среды [1].

Границы могут сближаться вплоть до их выклинивания. Форма границ произвольная. Каждый слой характеризуется скоростью пробега упругих волн – постоянной по вертикали в пределах слоя и переменной по площади vn(x,y). Аналогично представляются функции распределения объёмной плотности ρn(x,y). Верхняя часть разреза от основной толщи отделена условной границей, называемой линией приведения или уровнем приведения. Границы могут иметь разрывы и скачки, моделирующие тектонические нарушения. Эта общая модель, как правило, модифицируется с дополнительными упрощениями. Наиболее распространены модели, где слоисто-неоднородная среда заменяется слоисто-однородной, а границы предполагаются плоскими.

Модель одиночной сейсмической трассы p(t) [1]. Такая модель представляется как совокупность полезных сигналов q(t) и помех n(t):

p(t) = q(t) + n(t).      (1.1)

Для метода отражённых волн компонента q(t) есть сумма однократно отражённых волн:

q(t) = Aisi(t - Δi),     (1.2)

где Ai – амплитуда волны; si – её форма; Δi – время её вступления.

Для случая, когда форма всех отражённых волн предполагается одинаковой,

q(t) = s(t)*Aiδ(t - Δi);     (1.3)

здесь δ(t) – единичная функция:

δ(t) = 0 при t 0;

δ(t) = 1 при t = 0.

Амплитуду отражённой волны с точностью до постоянного множителя можно представить произведением коэффициентов отражения на функцию суммарного влияния расхождения фронта волны, неупругого поглощения и потерь на вышележащих границах e(t):

Aiδ(t - Δi) = eiχiδ(t - Δi) = e(t)χ(t),  (1.4)

где χ(t) – последовательность коэффициентов отражений, или импульсная трасса.

Компонента n(t) объединяет все остальные (кроме однократно отражённых волн) классы волн, среди выделяются многократные n м(t), поверхностные, низкоскоростные n п(t), микросейсмы и случайные волны n с(t).

Сигналы, проходя регистрирующую цепь, подвергаются некоторой фильтрации, характеризующейся импульсной реакцией фильтра sрег(t).

С учётом выше изложенного, модель одиночной сейсмической трассы можно представить в виде

p(t) = {[e(t)χ(t)]* s(t) + n м (t) +  n п(t) + n с(t) }* sрег(t).  (1.5)

Основные модификации модели одиночной трассы позволяют выполнять:

а) учёт прохождения верхней части разреза выше линии приведения путём включения дополнительного фильтра sпов(t-θ), где θ – сдвиг, равный сумме времён пробега волны от линии приведения до источника (взрыва) и приёмника (θ = θв + θп):

p(t) = {[e(t)χ(t)]* s(t)* sпов(t-θ) + n м(t) +  n п(t) + n с(t) }* sрег(t); (1.6)

б) сведение всех фильтрующих компонент в один фильтр

ŝ(t) = s(t)* sпов(t-θ)* sрег(t),      (1.7)

p(t) = [e(t)χ(t)]* ŝ (t-θ) + n м(t) +  n п(t) + n с(t);    (1.8)

в) учёт изменения формы импульса за счёт неупругого поглощения s(t,τ), где t – координата времени вступления импульса, τ – координата отсчётов импульса:

p(t) = [e(t)χ(t)]* ŝ (τ,t-θ) + n м(t) +  n п(t) + n с(t).    (1.9)

В этой модели результаты измерений выражены функцией p(t) , искомой является  функция χ(t) – распределение коэффициентов отражения во времени (импульсная трасса).

Модель многотрассовых сейсмограмм. Данная модель дополнительно описывает зависимость регистрируемых сигналов от координаты профиля  x и удаления приёмника от источника ξ:

px(t, ξ) = qx(t, ξ) + nx(t, ξ).       (1.10)

Если допустить, что форма полезных волн не изменяется во времени и при удалении приёмника от источника, то полезную компоненту можно представить в виде

qx(t, ξ) = [ex(t, ξ)χx(t- τξ)]* sx(t),      (1.11)

где τξ – кинематический сдвиг волны (τξ = 0 при ξ = 0).

Влияние толщи выше линии приведения на получаемые результаты представляется в виде фильтра, с задержкой, равной сумме времени пробега волны от линии приведения до источника и приёмника.

С учётом толщи выше линии приведения

qx(t, ξ) = [ex(t, ξ)χx(t- τξ)]* sx(t)* sпов(tξx).    (1.12)

Волны помехи в многотрассовой записи

nx(t, ξ) = n мx(t- τмξj) +  n пч(t- Δtξi) + n сx(t, ξ),   (1.13)

где τмξj – кинематический сдвиг j-й многократной волны, Δtξi – кинематический сдвиг i-й низкоскоростной волны.

Обобщённая модель многотрассовой сейсмограммы с учётом изменения интенсивности источников и чувствительности приёмников, а также фильтрующего влияния регистрирующей цепи будет представляться в виде:

px(t, ξ) = a{[ex(t, ξ)χx(t- τξ)]* sx(t)* sпов(tξx) + n мx(t- τмξj) +  

n пч(t- Δtξi) + n сx(t, ξ)}* sрег(t),      (1.14)

где a – произведение коэффициентов интенсивности источника и чувствительности приёмника.

Графически обобщённая модель многотрассовой сейсмограммы представлена на рис.2.

Рис.2. Схематическое изображение модели сейсмической записи [1].

1.3. Системы наблюдения. Сейсмограммы

Помимо случая, когда наблюдения проводятся при совмещённых источниках и приёмниках (нулевые удаления «взрыв»-«прибор»), возможны несколько наблюдений от одного импульсного воздействия. Такая ситуация показана на рис.2.

 

Рис.2. Лучевая схема и сейсмические трассы в сейсмограмме «общий пункт взрыва» [2].

tА, tВ, tС – отражения от границ А, В, С, соответственно; tв – трасса вертикального времени; tп – первое вступление; tм – момент взрыва; ПВ – пункт взрыва; СП – сейсмоприёмники; 1-12 – сейсмические трассы.

Ситуация, изображённая на рис.2, называется физическим наблюдением, а совокупность зарегистрированных при этом сейсмических трасс называется сейсмограммой. В данном случае это сейсмограмма «общий пункт взрыва» или ОПВ.

На рис.3 показана реальная исходная сейсмограмма.

Рис.3. Пример реальной сеймограммы (данные получены в системе PROspect)

 От источника, расположенного в центре, симметрично через равные расстояния расположены сейсмоприёмники - по 48 шт, каждый из них произвёл запись(такая запись называется
трассой) - каждая показана в виде осциллирующей кривой). То есть на
сейсмограмме показано 96 записей (или трасс). Горизонтальная
координата - условный номер точки, в которой расположены
сейсмоприёмники(фактически, расстояние вдоль земной поверхности),
вертикальная - время регистрации в миллисекундах. Видно, что в районе
10 герц(на горизонтальной частотной оси)спектр имеет локальный максимум -
на сейсмограмме ему соответствуют низкочастотные помехи(на сейсмограмме
расходятся "веером").

Возможна другая ситуация, когда сейсмические трассы формируются в результате отражений от общей точки (площадки) отражающей границы, при равных удалениях от неё источника и приёмника. Такая совокупность трасс называется сейсмограммой общей глубинной точки (ОГТ). Вообще говоря, название ОГТ считается устаревшим, в настоящее время предпочтительнее использовать название «общая средняя точка» - ОСТ.

Тем не менее, дальше мы будем придерживаться старой терминологии. На практике реальные наблюдения проводят так что в результате получаются сейсмограммы ОПВ. Но эти сейсмограммы получают с многократными перекрытиями, так, что с помощью процедур сортировки можно сформировать сейсмограммы ОГТ.

1.4. Цифровая запись сейсмических данных. Форматы записи

В настоящее время сейсмические записи регистрируются в цифровом виде с помощью специальных сейсмических станций. Цифровые сейсмические станции формируют сейсмограммы в виде этикетки(заголовка), содержащего идентификационные признаки и другую служебную информацию. Эта этикетка в виде массива цифровых кодов, предшествует блоку собственно сейсмических данных, отделяемому от этикетки пробелом. В блоке данных сейсмограммы, записываемом в виде сплошного(беспробельного) массива кодов, при помощи специальных меток (тактовых меток или синхрогрупп) выделяются кадры. Каждый кадр представляет один отсчёт времени, соответствующий шагу определённому квантования во времени, содержит последовательность цифровых кодов мгновенных значений сейсмического сигнала(выборок) по всем регистрируемым каналам. Код выборки состоит из двух частей: мантиссы и кода усиления (характеристики), вырабатываемым соответственно преобразователем аналог-код и автоматическим регулятором усиления станции. Число чередующихся в определённом порядке кодов выборок в кадре равно числу регистрирующих каналов. Такая запись подвергается обработке набором процедур, называемых препроцессингом. Этот набор содержит следующие процедуры:

А) ввод и демультиплексирование полевых данных;

Б) редактирование данных(обнуление трасс, изменение полярности, мьютинг, изменение шага квантования, восстановление амплитуд);

В) сортировку трасс и сейсмограмм в соответствии с методикой полевых работ;

Г) регулировку амплитуд записей;

Д) присвоение заголовков трасс и сейсмограмм;

Е) вывод данных в поканальном формате.

Форматы цифровой магнитной записи стандартизованы. Это стандарты, разработанные Обществом геофизиков-разведчиков (SEG):

SEGA – для аппаратуры с бинарной регулировкой усиления;

SEGB – двухбайтовый формат для станций с МАРУ с записью кода усиления в части третьего байта;

SEGC – трёхбайтовый формат записи;

SEGD – четырёхбайтовый формат записи, рассчитанный на перспективное развитие цифровых станций;

SEGY – обменный формат, предназначаемый для переформирования записей из параллельной в последовательную(потрассовую) форму, наиболее удобную для цифровой обработки.

Рис. 4. Структура байтового потока файла SEGY с N записями Расширенного Текстового Заголовка файла и M записями трасс.

Рис. 4  иллюстрирует структуру файла SEG Y.  Первые 3600 байт файла – это Текстовый Заголовок Файла и Двоичный Заголовок Файла, записанные как объединение 3200-байтовой записи и 400-байтовой записи. За этим по выбору могут следовать Расширенные Текстовые Заголовки Файла, которые состоят из 0 и более 3200-байтовых записей Расширенного Текстового Заголовка Файла.  Оставшаяся часть файла SEG Y содержит переменное число записей Данных Трассы, каждой из которых предшествует 240-байтовый Заголовок Трассы. Расширенный Текстовый Заголовок Файла. 

1.5. Обработка сейсмической информации. Основные этапы обработки

Математический аппарат[3]. Обычно сейсмическая запись представляется как изменение во времени (измеренных от момента взрыва) амплитуд выходных сигналов сейсмоприёмников. Когда мы придерживаемся этой точки зрения, то мы ведём рассмотрение во временной области, т.е. независимой переменной является время. Наряду с этим иногда бывает удобно рассматривать сейсмическую волну как результат наложения множества синусоидальных волн, различающихся по частоте, амплитуде и фазе. Соответствующие амплитуды и фазы считаются функциями частоты, и, значит, в этом случае анализ проводится в частотной области. Основу цифровой обработки сейсмических данных составляют три математических операции: преобразование Фурье, свёртка сигнала и корреляция. Преобразование Фурье трансформирует временную область в частотную и наоборот. Существенной стороной таких преобразований является то, что при этом информация в принципе не теряется. Хотя при реальном применении соответствующих процедур происходит некоторое её уменьшение в результате аппроксимаций, усечений и др.. Эти преобразования дают альтернативные способы рассмотрения, что временами бывает целесообразно. Свёртка сигнала представляет собой операцию замещения каждого элемента входного сигнала выходным сигналом с помощью весовой функции. Она является математическим эквивалентом фильтрации. Те ограничения при дискретизации и восстановлении сигнала, которые требуют, чтобы в спектре сигнала не содержались компоненты с частотами выше половины частоты дискретизации, объясняются с позиций операции свёртки. Иногда нежелательные эффекты фильтрации могут быть устранены деконволюцией. Корреляция – метод, определяющий меру сходства между двумя наборами(выборками) данных. Упрощенное применение метода сводится к определению временного сдвига, при котором достигается максимальное сходство. Если последовательность данных коррелируется сама с собой (автокорреляция), то определяется степень повторяемости данных.

Формулы свёртки. Свёртка двух функций g1(t) и g2(t) обычно обозначается g1(t)*g2(t) и определяется следующим образом

 g1(t)*g2(t) = g1(τ)g2(t- τ)    (1.15)

Видно, что g2(τ- t) представляет собой функцию g2(τ) смещённую на t единиц вправо, в то время как g2(- τ + t) есть функция g2(τ- t), зеркально отображённая относительно вертикальной оси. Таким образом, операция свёртки состоит из отображения одной из функций относительно вертикальной оси, её сдвига на t единиц, перемножения соответствующих координат двух кривых и суммирования их от - до +. Результат свёртки зависит только от временного сдвига t и не зависит от того, какая из функций смещается и зеркально отображается, т.е.

g1(t)*g2(t) = g2(t)*g1(t).      (1.16)

Формулы взаимной корреляции.

Функция взаимной корреляции φ12(t) определяется равенством

φ12(t) =  g1(τ)g2(τ + t)     (1.17)

и тесно связана со свёрткой.

Очевидно, что φ12(t) представляет собой результат смещения g2(τ) на t единиц влево и суммирования произведения ординат. Ясно, что

φ12(t) = φ12(- t).

Функцию взаимной корреляции можно рассматривать как свёртку двух функций, одна из которых зеркально обращена во времени:

φ12(t) = g1(t)*g2(- t),      (1.18)

φ12(t) = g1(- t)*g2(t).      (1.19)

Когда g2(t) = g1(t), то функция взаимной корреляции переходит в функцию автокорреляции g1(t), т.е.

φ11(t) =  g1(τ)g1(τ + t) .     (1.20)

Рассмотрим подробнее преобразование Фурье.

Если записать

G(ω) = g(t)e-jωtdt,      (1.21)

то G(ω) называется преобразованием Фурье от g(t).

Тогда g(t) = (1/2π)G(ω) ejωt     (1.22)

называется обратным преобразованием Фурье от G(ω).

Иногда множитель (1/2π) распределяется по-другому, например вводят множитель (1/2π)1/2 как перед прямым преобразованием Фурье, так и перед обратным. Связь между g(t) и G(ω) также обозначается как g(t)G(ω).

Достаточное условие для существования преобразования Фурье функции g(t) состоит в том, чтобы

g(t) dt , был ограничен.

Преобразование Фурье можно записать иначе.

g(t) = (1/2π)R(ω) cos ωt  - (1/2π)X(ω) sin ωt ,  (1.23)

где

R(ω) = g(t) cos ωt dt – косинус-преобразование g(t),  (1.24)

X(ω) = g(t) sin ωt dt – синус-преобразование  g(t).   (1.25)

С учётом того, что ejωt = cos ωt +j sin ωt, получим

G(ω) = R(ω) + j X(ω) = A(ω)exp{j γ(ω)},    (1.26)

A(ω) = [R(ω)2 + X(ω)2] – амплитудный спектр g(t),  (1.27)

γ(ω) = arctg[X(ω)/ R(ω)] – фазовый спектр g(t).   (1.28)

Свойства преобразования Фурье. Наиболее важные свойства преобразования Фурье приведены ниже:

g(t)G(ω),         (1.29)

kg(t)kG(ω),        (1.30)

k1g1(t) + k2g2(t)k1G1(ω) + k2G2(ω),     (1.31)

g(t - a)exp(-jωa)G(ω),       (1.32)

exp(-jat) g(t)G(ω + a)  - теорема о сдвиге,    (1.33)

g(at)(1/)G(ω/a),

(1/)g(t)G() – теорема об изменении масштаба,   (1.34)

Эта теорема иллюстрирует важную связь между временной функцией и её преобразованием Фурье: чем короче временная функция, тем шире её спектр и наоборот. Предельный случай, когда временная функция целиком сконцентрирована в одном моменте времени и описывается δ(t) – функцией, её спектр распределяется от - до +.

G(t)  2πg(ω) – теорема симметрии,      (1.35)

dng(t)/dtn (jω)nG(ω),

(-jt)ng(t) dnG(ω)/n – теорема о дифференцировании,  (1.36)

g(t)dt  (1/j ω) G(ω),

- (1/jt)g(t)  G(ω) – теорема об интегрировании,  (1.37)

g1(t)*g2(t) = g1(τ)g2(t- τ)   G1(ω) G2(ω)  

2π g1(t)g2(t)  G1(ω)*G2(ω) – теорема о свёртке,   (1.38)

 φ12(τ) =  g1(t)g2(τ + t) dt  G2(ω)  - теорема о взаимной корреляции(черта означает комплексное сопряжение).      (1.39)

Теорема о свёртке. Свёртка двух функций g1(t) и g2(t) обычно обозначается g1(t)*g2(t) и определяется следующим образом

 g1(t)*g2(t) = g1(τ)g2(t- τ)      (1.40)

Видно, что g2(τ- t) представляет собой функцию g2(τ) смещённую на t единиц вправо, в то время как g2(- τ + t) есть функция g2(τ- t), зеркально отображённая относительно вертикальной оси. Таким образом, операция свёртки состоит из отображения одной из функций относительно вертикальной оси, её сдвига на t единиц, перемножения соответствующих координат двух кривых и суммирования их от - до +. Результат свёртки зависит только от временного сдвига t и не зависит от того, какая из функций смещается и зеркально отображается, т.е.

g1(t)*g2(t) = g2(t)*g1(t).       (1.41)

Теорема о взаимной корреляции. Функция взаимной корреляции φ12(t) определяется равенством

φ12(t) =  g1(τ)g2(τ + t)      (1.42)

и тесно связана со свёрткой.

Очевидно, что φ12(t) представляет собой результат смещения g2(τ) на t единиц влево и суммирования произведения ординат. Ясно, что

φ12(t) = φ12(- t).

Функцию взаимной корреляции можно рассматривать как свёртку двух функций, одна из которых зеркально обращена во времени:

φ12(t) = g1(t)*g2(- t),

φ12(t) = g1(- t)*g2(t).

Когда g2(t) = g1(t), то функция взаимной корреляции переходит в функцию автокорреляции g1(t), т.е.

φ11(t) =  g1(τ)g1(τ + t) .      (1.43)

Основными этапами обработки сейсмических данных являются: сортировки с целью получения сейсмограмм ОГТ, различные виды фильтрации, расчёт и ввод кинематических поправок, суммирование с целью получения временных разрезов

Кинематические поправки. Расчёт и коррекция кинематических поправок – одна из наиболее хорошо разработанных процедур цифровой обработки данных МОВ.

Кинематические поправки вводят в сейсмограммы ОГТ с целью трансформации осей синфазности однократно-отражённых волн в линии t0 = const, где  – двойное время пробега волны по лучу, нормальному к границе раздела. Выражение, определяющее кинематическую поправку τк  для данной точки приёма с абсциссой x имеет вид

τк(t0, x) = t(x) – t0,      (1.44)  

где t(x) – время вступления отражённой волны в точку приёма с абсцисcой x.

После введения кинематических поправок, все записи, входящие в сейсмограмму ОГТ суммируются и в результате получается одна трасса. Эта трасса соответствует нулевому удалению источник-приёмник, которые располагаются в рассматриваемой точке ОГТ. Непрерывный набор таких трасс(для всех точек ОГТ), называется временным разрезом. На таком разрезе в результате суммирования значительно подавлены помехи и он является исходным материалом для геологической интерпретации. Полученная картина будет с некоторой условностью отражать слоистый характер исследуемой среды. Пример такой картины показан на рис.5.

Рис.5. а – модельный сейсмогеологический разрез(модель среды); б – соответствующий модели сейсмический временной разрез [2].

Реальная картина выглядит значительно сложнее. Пример реального временного разреза показан на рис.6.

Рис.6. Пример сейсмического временного разрезов для одного из районов Западной Сибири. Вертикальная шкала – время в миллисекундах, горизонтальная – номер точки ОГТ вдоль профиля.

Фильтрация. Центральное место в комплексе обработки сейсмических данных занимают процедуры выделения полезных сигналов на фоне помех, объединяемые понятием фильтрация.

Сейсмическую волну можно представить как функцию времени (временное представление), либо, отвлекаясь от непосредственной физической сути явления, через частоту и амплитуду (частотное представление). Такая двойственность представления приобретает особую важность в цифровой обработке данных сейсморазведки. Частотный спектр сейсмических записей играет огромную роль при их истолковании, так как практический интерес представляют только волны, несущие полезную информацию. Помехи нужно максимально подавить и с этой целью и используют фильтрацию записей. Применение фильтраций основано на различиях в спектрах полезных сигналов и помех. В простейшем случае под фильтрацией понимают вырезание из частотного спектра зарегистрированного сигнала определённых частотных полос.

рис.7

Рис.7. Спектры: 1 – наблюдённого сигнала; 2 – помехи; 3 – полезного сигнала; 4 – отфильтрованная часть спектра[2].

1.6. Сейсмические обрабатывающие системы

Важнейшим этапом сейсморазведочных работ является обработка полученной в полевых условиях информации. Для такой обработки созданы специальные системы обработки – сейсмические обрабатывающие системы.

В СССР, где проводился колоссальный объем сейсморазведочных работ,

основными отечественными системами обработки были СЦС-3 и мультипроцессорная

СОС ПС, а так же СОС БЭСМ-6 и СЕЙСПАК. Большую роль сыграла импортная система

SOS, разработанная фирмой CGG(Франция). За рубежом в настоящее время разработаны

и используются многие системы. Например, система обработки сейсмических данных

FOCUS, разработанная компанией Paradigm Geophysical, пакеты программ фирм

Halliburton Software & Servises Ltd – Landmark, система GeoCluster фирмы CGG

Veritas и ряд других.

Обширная открытая библиотека геофизических программ для обработки сейсмических

данных опубликована на сайте Горной школы Колорадо (Центр волновых явлений - CWP)

[3].

В настоящее время в России, одна из немногих систем разработана и развивается

ЗАО «Пангея». Эта система обработки сейсмических данных называется PROspect.

Система PROspect ориентирована, прежде всего, на решение кинематических задач для

районов, геологическое строение которых характеризуется наличием крутопадающих

границ.

2. Обрабатывающая система PROspect

2.1. Общие сведения о системе

  Система PROspect является сейсмической обрабатывающей системой предназначенной для обработки данных профильных и площадных систем наблюдений на основе технологии ПРО (Параметрическая развертка отображения). Система работает в операционных средах типа UNIX (SOLARIS, LINUX и др.) с использованием стандартных графических библиотек X-Windows, как на рабочих станциях SUN, так и персональных компьютерах. Знакомство с системой проходило в организации ООО «СКБ-Геофизика», которая является основным разработчиком программного обеспечения системы. Собственником системы является ЗАО «Пангея».  Данная система рассчитана на узкий круг пользователей, специализирующихся на промышленной обработке данных сейсмической разведки.  Недостатком системы является неполнота программной документации: отсутствие описания многих алгоритмов, недостаток комментариев в программах.

Технология работы в системе состоит из следующих основных этапов:

1. Подготовка данных (ввод априорной табличной информации в геофизическую базу данных, сканирование файлов исходных сейсмограмм, ввод геометрии наблюдения, редакция сейсмических трасс)

2. Составление и исполнение геофизических заданий,

3. Визуализация и интерактивный анализ результатов работы геофизических заданий.

2.2. Системные интерфейсные модули

Главная панель управления, предназначена для запуска основных рабочих модулей системы (геофизической базы данных, панели геофизических заданий, панели инструментальной базы данных) и контроль за прохождением геофизических заданий. Из нее выполняется запуск других интерфейсных модулей и контроль на системном мониторе за прохождением геофизических заданий и других программ запущенных из под PROspect (опрос состояния задания на текущий момент, прерывание или приостановка выполнения задания, продолжение работы задания ранее приостановленного);

Общий вид этой панели показан на Рис.8.

                       Рис.8 Главная панель управления системы PROspect

Панель состоит из четырех полей - два поля управления и два информационных окна. Первое поле управления предназначено для запуска основных модулей системы:

Data - вызов панели геофизической базы данных Base Data;

Jobs - вызов панели геофизических заданий Job Panel;

Units - вызов панели инструментальной базы данных Units;

Utils - вызов специальных программ системы;

External – меню вызова внешних программ, используемых при работы в системе;

Nodes — вызов панели планировщика заданий;

Help - вызов помощи по работе с системой;

Рассмотрим вышеперечисленные панели подробнее.

Панель геофизической базы данных (Base Data).

    Панель геофизической базы данных (БД) предназначена для работы с данными: поиска файлов, копирование, уничтожение, дублирование и архивация файлов и результатов обработки, создание новых файлов или проектов и запуска программ визуализации данных. На рис.9 показана панель для работы с данными.

На панели геофизической базы данных расположены:

1. окно прокрутки списка проектов или данных из базы,

2.поле для элементов управления данными,

3.окно для вывода сообщений о работе с данными и информации о данных (размер файла, дата создания и последней модификации файла).

Рис.9. Панель работы с данными (Data Panel).

Панель работы с геофизическими заданиями (Jobs Panel).

Модуль Jobs Panel предназначен для формирования геофизических заданий и запуска их на исполнение. В нем выполняются следующие основные функции:

  •  загрузка/выгрузка существующих заданий;
  •  формирование новых заданий из геофизических процедур;
  •  задание и редактирование параметров обработки процедур;
  •  запуск заданий на исполнение, которое контролируется и осуществляется диспетчером геофизических заданий.

Панель заданий имеет вид, показанный на рис.10.

       Рис.10. Jobs Panel

Инструментальная база данных (Units).

Модуль Units предназначен для поиска в инструментальной базе данных обрабатывающих процедур и формирования геофизического задания, а также для включения в инструментальную базу данных новых обрабатывающих процедур или пакетов. Модуль вызывается с главной панели системы (Units). Имеет два варианта обычный и расширенный. Обычный - работает совместно Jobs Panel, с его помощью формируется геофизическое задание. В этом случае панель состоит из двух окон ( Packets и Procedures).

            Рис.11 Модуль Units.

На рис.12 показано, как выглядят на практике эти системные интерфейсные модули, описанные только что.

Рис.12 Модуль Units, Data Panel, Jobs Panel (как выглядят панели при практической работе с системой).

2.3. Типы данных системы PROspect

БД системы PROspect представляет собой двух уровневую файловую систему, первый уровень которой является каталог проектов по конкретным обрабатываемым площадям и сейсмическим профилям (обязательным требованием является наличие в БД каталога с именем tmp). Второй уровень представляет собой список файлов различных геофизических данных. Расширение файлов определяет тип данных.

Данные делятся на следующие основные типы:

  •  сейсмические трассы (исходных сейсмограммы, временные разрезы, глубинные разрезы), записанные в геофизических форматах (SEGY, СЦС-3, SOS), каждый файл трасс может иметь свой скан-файл, в котором находится информация об индексах трасс в файле;
    •  вертикальные и горизонтальные спектры параметров обработки (спектры скоростей, градиентов скоростей, параметра Y(x/t) и др.);
    •  вертикальные и горизонтальные двухпараметрические спектры;
    •  разрезы параметров обработки, записанные в формате SEGY (средних и интервальных скоростей, градиентов скоростей и параметра Y(x,t) и др.);
    •  массивы фазовых поправок, полученные процедурой фазовой коррекции;
    •  табличные данные (таблицы статических поправок, мьютинга, таблицы редакции трасс, таблицы скоростей V(x,y,t), параметра Y(x,t), радиусов ПОН Rd(x), фильтры, таблицы координаты профилей и пикетов и др.).;
    •  описание геометрии системы наблюдения.

Соответствующие типы данных представлены ниже в талице:

Тип

Расширение

Описание

Traces

tra 
seg sgy segy 
scs 
cst 
vs

Tрассы (Сейсмические данные), внутренний формат системы 
Tрассы, формат SEG-Y, импорт-экспорт 
Tрассы, формат SCS-3, импорт-экспорт 
Tрассы, внутренний формат системы GEOVECTEUR, импорт 
Разрезы параметров обработки (скоростей, градиентов скоростей и др.),
записанные в формате SEG-Y

Scans

scn

Скан-файлы, корректирующие образы сейсмофайлов

Tvels

tv 
msp
vg

Таблицы скоростей 
Таблицы скоростного мьютинга
Таблицы вертикальных годографов

TparPRO

tg
trd 

Таблицы парамертов обработки ПРО (градиенты скоростей, параметр Y и др.)
Таблицы значений радиусов ПОН

Tstat

st
elv 
tv.st

Таблицы статических поправок за ПВ и ПП 
Таблицы значений альтитуд за ПВ и ПП 
Таблицы значений t-вертикальго за ПВ

Tmutes


mup 
mlw 
mrb 
mre

Таблицы Мьютинга 
- верхний (Upper) 
- нижний  (Lower) 
- режекторный, начало (RejBegin) 
- режекторный, конец (RejEnd)

Tthor

thr

Таблицы пикингов горизонтов

Tfiltr

flt

Таблицы фильтрации трасс

Tedit

tzr 
tph

Таблицы отбраковки трасс 
Таблицы изменения полярности  трасс

Comtr

ctr

Таблица для получения составного временного разреза

ScanP

ts

Трассы, полученные при сканировании параметров обработки 
процедурами ПРО (Valer, Gscan,ScanVS и др.)

SpectrF

fks 
fsp

FK-спектры
Амплитудно-частотные спектры 

SpectrV

sp  
gs 
spr

Спектры скоростей Vrms 
Спектры градиентов средних скоростей и  параметра Y(t) 
Спектры параметра - радиус ПОН

SpecV_P

svg

svy

svv

svr

Спектры двух-параметрического анализа Vrms и градиента скоростей

Спектры двух-параметрического анализа Vrms и градиента скоростей

Спектры двух-параметрического анализа V1 и V2

Спектры двух-параметрического анализа Vrms и радиусоа ПОН

Geom

lin 
pas 
geom 
cr 
sgsp 
crs 
sps

Файлы координат точек излома профилей (включая начало и конец профиля)
Файлы заголовков трасс во внутреннем формате системы 
Файлы вызова модуля ввода геометрии наблюдения 
Файлы координат пикетов профилей 
Файлы описания геометрии наблюдения во внутреннем формате системы
Файлы координат точек пересечения профилей 
Файлы описания геометрии наблюдения  SPS-формата

Correc

corr

Файлы с фазовыми поправками

VSlise

vsl 
slc 
 

Горизонтальные срезы скоростей по площадным данным 
Таблицы срезов на заданном времени или вдоль пикинга  
по разрезам параметров обработки

Pixmap

bmp 
jpg 
gif

Стандартные графические форматы

Wells

wel
las

Файлы описания координат скважин на площади 
Файлы каратожных кривых Las-формата

Topo

project

Файл-проект описания настроек для программы ShowTopo

Tident

Tident

Заголовок для сейсмических файлов. 

ProjectFile

prj

Файл, содержащий описания для модификации заголовков трасс. 

Табл.1. Типы данных системы PROspect.

2.4. Геофизические задания.

Геофизические задания представляют собой текстовые файлы, в которых указаны в заданной последовательности имена процедур, параметры и их значения. Они выполняются под управлением диспетчера, который обеспечивает последовательность выполнения процедур, передачу данных по конвейеру, а также контролирует коды завершения работы процедур. При обнаружении кода ошибки диспетчер прерывает задание, с соответствующей диагностикой, и указанием в какой процедуре произошла ошибка. В задании первой процедурой должна стоять процедура ввода исходных трасс (или процедура генерации синтетических трасс). Которая последовательно (в соответствии с заданными параметрами) читает из входных файлов трассы в геофизических форматах и переводит их во внутренний формат системы, которым является формат SOS (вещественный с плавающей запятой). После чего процедура ввода, прочитанную трассу, передает в выходной буфер под управление диспетчера.

Каждая процедура системы при запуске, в свою очередь, обращается к диспетчеру и запрашивает очередную трассу, после обработки полученной трассы, процедура выгружает ее на выходной буфер и сообщает об этом диспетчеру. Последней процедурой задания должна стоять процедура вывода трасс в файл, которая переводит трассы из внутреннего формата системы в заданный формат.

    В системе обрабатывающие процедуры могут быть двух типов: одноканальные - по трассовой обработки (например фильтрация, регулировка амплитуд) и многоканальные, которые имеют внутренний буфер, и в процессе работы накапливают в нем входные или результирующие трассы. По завершению потока входных трасс результирующие трассы последовательно выгружаются на выходной буфер под управление диспетчера. К таким процедурам относятся все процедуры пакета ПРО.

3. Разработка процедуры построения спектральных разрезов

3.1. Постановка задачи на разработку процедуры

Ставится задача: в системе PROspect разработать процедуру вычисления и визуализации спектральных разрезов, то есть спектров для любых потоков сейсмических записей (последовательность сейсмограмм или трасс временного разреза). Спектры должны визуализироваться в виде, удобном для анализа всей совокупности записей, по горизонтальной оси должны быть номера трасс, а по вертикальной – частоты в герцах. Разработка должна максимально опираться на функциональные и технологические возможности системы PROspect, а также на используемую в ней библиотеку функций.

3.2. Алгоритм процедуры

Алгоритм вычисления спектра одной реальной трассы:

1. Взять текущую фильтруемую трассу(или её фрагмент). Число отсчетов в выборке должно совпадать с 2^n, если не совпадает, дополняем выборку нулевыми значениями.

2. Выполнить для подготовленной в 1.1. выборки длиной 2ⁿ быстрое преобразование Фурье (БПФ).  (Быстрое преобразование Фурье (БПФ ) — это алгоритм быстрого вычисления дискретного преобразования Фурье (ДПФ). То есть, алгоритм вычисления за количество действий, меньшее чем O(N^2), требуемых для прямого (по формуле) вычисления ДПФ. )

У нас определяется спектр каждой трассы и в выходной буфер записывается нормированная амплитуда полученного спектра:

       Si=SQRT((Ai**2+Bi**2)/N)                                        (3.1)
где: 
Si -амплитуда выходного спектра на i-ой частоте;
Ai -значение действительной части спектра;
Вi -значение мнимой части спектра;
N -количество точек спектра (N=2**N).
         Амплитуды спектра могут подвергаться нормировке на заданную величину 
Norm.

На выходе БПФ будет два массива – вещественная и мнимая части спектра.

При этом, наибольшая частота, которая будет представлена в спектре, определяется шагом дискретизации входной трассы: f max =1/Δt.

3. Вычислить амплитуду спектра: возвести в квадрат вещественную и мнимую части спектра, сложить эти квадраты и из суммы извлечь квадратный корень. Это проделывается для каждого отсчёта.

4. Перейти к вычислению спектра для следующей трассы, то есть вернуться на п.1. После вычисления спектров для всех заданных трасс(разрез), цикл прекращается. Накопленный в буфере массив спектров подлежит визуализации.

5. Визуализация спектров трасс. Задача, над которой я работала, является построение спектральных разрезов (то есть, множество спектров, для набора сейсмических трасс, указанных пользователем), чтобы пользователю было как можно удобнее выбирать параметры фильтрации. Эти параметры не являются постоянными и могут меняться от трассы к трассе. Задача визуализации решается следующим образом. Как видно на рис.13, в меню Options пользователь может по необходимости менять цветовую гамму(Palette), расстояние между спектрами (Pas), амплитуда спектра (Gain).

Рис.13 Визуализация спектров трасс

В данном случае визуализированы спектры трасс временного разреза: по горизонтальной оси – номер трассы, по вертикальной – частота в герцах. Видно, что частоты полезного сигнала сосредоточены в диапазоне 8-70 герц.

Данные спектры соответствуют временному разрезу, который показан ниже на рис. 14.

Рис. 14. Временной разрез для одного из районов Западной Сибири.

3.3. Объявление процедуры в панели инструментальной базы данных

 На данном скриншоте (рис.15) основное окно системы PROspect, панель геофизических заданий Data, в котором и происходит выбор необходимой процедуры, в данном случае Spectr, параметры этой процедуры, которые пользователь задает вручную.

Процедура имеет следующие параметры:

 - временное окно, для которого вычисляется спектр;
Df - шаг дискретности по частоте в выходной трассе. Шаг значений Df по оси частот определяется параметром процедуры и не зависит от длины входной трассы, что достигается изменением полученного шага Df перед выдачей трассы в выходной буфер и поэтому его детальность зависит от длины трассы в соответствии с формулой: Df=1/W(T1-T2)  диапазон частот вычисляемого спектра процедура определяет по шагу дискретности Si и берет равным половине частоты Найквиста, т.е. для SI=2 - 125 гц, а для SI=4 - 62.5 гц.
Tap - размер зоны усечения амплитуд (тайперинг) на краях временного окна; 
Norm - коэффициент нормировки, при Norm=0 - производится нормировка по максимальному значению вычисленного спектра, при 1<=Norm<=100 - производится нормировка на заданное число, т.е. деление на это число;
TypeOut - флаг имеет два значения Db,Lin, при Db амплитуды спектра выводятся в логарифмическом (децибельном) масштабе, а при Lin в линейном.

Рис.15. Задание процедуры Spectr, параметры этой процедуры

На следующем скриншоте (рис.16) показано создание процедуры Spectr, где пользователь выбирает входной файл (с расширением tra либо sga), параметры процедуры (которые описаны ранее) и выходной файл (с таким же расширением, как и входной).

рис.16 Задание параметров, выбор входного и выходного файла

После обработки данных программой получаем результат (Рис.17):

Как и предполагалось, выводится n-ое количество спектров (пользователь вручную задает их количество) , чтобы проследить динамику изменения полезных сигналов.  При необходимости пользователь имеет возможность в Options изменять параметры процедуры, если появится необходимость.

рис.17 Результат работы процедуры - вывод n-ого количества спектров.

3.4 Тестирование процедуры

Тестирование процедуры проводилось на реальных сейсмических записях, спектральный состав которых в общих чертах известен. Это, прежде всего, трассы временных разрезов. Пример таких материалов показан выше на рис. 17.

Следующий материал для тестирования – исходные(нефильтрованные) сейсмограммы. Как правило, такие сейсмограммы содержат низкочастотные помехи, которые обладают значительной энергией и хорошо представлены в спектрах. Пример таких сейсмограмм показан ниже на рис.18.

Рис.18 Сейсмограмма

Спектральные разрезы, один из которых соответствует показанной выше сейсмограмме, показаны на рис. 19.

Рис.19. Спектры сейсмограмм

Тут показаны  спектры сейсмограмм, которые более явно отражают место, где находится помеха.

В процессе тестирования также была выявлена ошибка: как выяснилось на практике, изначально шкала частот была задана некорректно, причина была найдена и устранена. Также была попытка сглаживания полученных спектральных кривых (функция smooth).

Как видно на рисунке 21 построено 2 спектра, иллюстрирующие разницу между сглаженным спектром и нет.

Рис. 20 Спектр без сглаживания

Рис.21 Два спектра, черный не сглаженный, синий-спектр со сглаживанием.

На рис.21 отражается, что сглаживание работает успешно, черным цветом отображен спектр, который не сглажен, синий- уже при выполненной процедуре smooth. Параметр сглаживания указывается в коде процедуры Spectr, и, как выяснено экспериментальным образом, подобран наиболее удачно.

Заключение

В результате выполнения работы:

1. Изучены основы сейсмического метода разведки на нефть и газ, математический аппарат, используемый при обработке данных. Изучены особенности сейсмической обрабатывающей системы PROspect, получены некоторые навыки работы в этой системе, а также по разработке новых одноканальных процедур.

2. В соответствии с заданием, создана процедура вычисления и визуализации спектральных разрезов. На таких разрезах вертикальная шкала – частота в герцах, горизонтальная – номер трассы и амплитуда спектра для этой трассы. Входные данные процедуры – любые сейсмограммы или трассы временного разреза.

3. Полученные результаты могут использоваться для визуальной оценки спектрального состава большого количества трасс, а также могут являться основой для разработки процедуры полуавтоматического выбора параметров фильтров(формирование соответствующих таблиц) сейсмических записей.

Список использованных источников:

1. Сейсморазведка: Справочник геофизика. В двух книгах/ Под ред. В. П. Номоконова. Книга вторая. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Недра, 1990. – 400 с.

2. Дор Г. Введение в прикладную геофизику: Пер. с англ. – М.: Недра, 1984. – 237 с.

3. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: в 2-х т. Т. 2. Обработка и интерпретация данных. Пер. с англ. – М.: Мир, 1987, 400 с.

4. Библиотека горной школы Колорадо [Электронный ресурс]: URL:

http://www.cwp.mines.edu/cwpcodes/ Дата обращения: 19.03.2012

4. Обрабатывающая система PROspect на основе технологии ПРО: Документация к

системе PROspect. – Электронная рукопись ЗАО "Пангея".

5. Кравченко Г.Г. Введение в нефтегазовую информатику: сейсморазведка. – Электронная

рукопись. – 118 с.

6. Бондарев В. И. Основы сейсморазведки. Учеб. пособие. – Екатеринбург: изд-во УГГГА,

2003. – 332 с.

7. Бондарев В. И. , Крылатков С. М. Основы обработки и интерпретации данных

сейсморазведки. – Екатеринбург, 2001. – 192 с.



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
20424. Разработка алгоритмов построения типовых бизнес-процессов на основе слабоструктурированных данных 755.56 KB
  Разработка алгоритмов построения типовых бизнес-процессов на основе слабоструктурированных данных. Также построена модель выявления типовых бизнес-процессов описан механизм ее реализации. Анализ методов оценки эффективности бизнес процессов.
12285. Миграционные преобразования сейсмических данных на примере материалов Чашкинского месторождения нефти 200.69 MB
  В результате миграции получен глубинный сейсмический куб, поведение отражающих горизонтов в котором наиболее близко к поведению реальных геологических границ, а мощности между этими отражающими горизонтами соответствуют данным бурения с точностью
3924. Технологии обработки данных на Web-сервере 107.79 KB
  Технологии обработки данных на Webсервере Webсерверы хранят информацию в виде текстовых файлов называемых также Webстраницами. Помимо текста такие страницы могут содержать ссылки на другие страницы расположенные на том же самом или другом Webсервере ссылки на графические изображения аудио и видеоинформацию различные объекты ввода данных поля кнопки формы и т. Если страницы сервера содержат только статическую текстовую и мультимедийную информацию а также гипертекстовые ссылки на другие страницы то Webсервер называется...
13116. Система сбора и обработки статистических данных «Метеонаблюдения» 2.04 MB
  Работы с базами данных и СУБД позволяют значительно качественнее организовать работу сотрудников. Простота в эксплуатации и надежность хранения данных позволяют практически совсем отказаться от ведения бумажного учета. Значительно ускоряется работа с отчетной и статистической информацией калькуляцией данных.
19036. Система сбора и обработки статистических данных «Метеонаблюдения» 2.03 MB
  Работы с базами данных и СУБД позволяют значительно качественнее организовать работу сотрудников. Простота в эксплуатации и надежность хранения данных позволяют практически совсем отказаться от ведения бумажного учета. Значительно ускоряется работа с отчетной и статистической информацией калькуляцией данных.
21500. Параллельные процессы обработки потоков данных в системах безопасности 681.25 KB
  Для того чтобы обработка происходила быстрее необходимо применять новейшие технологии и алгоритмы которые будут обеспечивать высокую производительность систем которая важна в системах видеонаблюдения охраны аудио контроля регистрации данных детекции движения и. По сравнению с другими видами сигнальной обработки обработка видеоданных обладает рядом существенных особенностей которые должны учитываться при выборе аппаратно-программных платформ для ее реализации. К примеру для видеосигнала в формате Full HD 1080р 60fps поток данных...
15287. База данных по сбору и обработки технико-экономических показателей для Открытого Акционерного Общества «Башэнерго» 3.01 MB
  В настоящее время технико-экономические показатели предприятий собираются следующим образом: предприятия энергосистемы в установленный срок высылают экономистам управляющей компании бумажные отчеты. Данные отчетов, присланных дочерними обществами, обрабатываются экономистами, а сами отчеты подшиваются и хранятся в финансово – экономической службе управляющей компании.
15918. Разработка технологического процесса термической обработки вала 136.07 KB
  Объект исследования: технология термической обработки вала из стали 45ХН. Результаты работы – осуществлен анализ выбор и обоснование стали для изготовления вала. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МАРКИ СТАЛИ Исходя из условий работы вал электродвигателя сечением 42 мм может быть изготовлен из сталей марок 40ХН 45ХН 50ХН....
15574. Разработка алгоритма цифровой обработки образов отпечатка пальца 2.77 MB
  Содержание Введение Биометрическая аутентификация на основе отпечатка пальца является важной темой для исследования в сфере информационной безопасности. Так же биометрические данные неизменны и уникальны для каждого человека что является их достоинством. Для биометрических методов идентификации и аутентификации используются статистические и динамические характеристики личности. Еще одним признаком классификации является так называемый счетчик линий – количество линий папиллярного узора расположенных между различными точками изображения –...
21263. Разработка математической модели и автоматизация технологии построения карты изолиний (на примере «Лесного» месторождения, объект зеленая свита) 159.98 KB
  Точечная аппроксимация поверхности степенными полиномами. Разложение функции поверхности в ряд Фурье по ортонормированной системе полиномов Лежандра. линии соединяющие на земной поверхности точки одинаковой высоты - основной способ-изображения рельефа на топографических картах. Такие системы изолиний отображают поверхности реальные например рельеф местности или абстрактные например поверхность годового слоя осадков.
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.