Способ определения минимально достаточного размера бина для размещения источников и приемников при проведении сейсмической съемки
METHOD FOR DETERMINING THE MINIMUM SUFFICIENT BIN SIZE FOR PLACING SOURCES AND RECEIVERS DURING SEISMIC SURVEYS

Изобретение относится к области геофизики, в частности к способам проведения сейсморазведки. Изобретение может быть использовано при планировании и проведении сейсмических работ (съемки), в частности при определении систем наблюдения 2D,3D.
Сейсморазведка (сейсмическая съемка) - основной геофизический метод для изучения глубинного строения Земли, поиска и разведки полезных ископаемых, и может применяться как самостоятельно, так и в комплексе с другими геофизическими и геолого-геохимическими методами исследования глубинного строения. Наиболее распространенным методом сейсморазведки является метод отраженных волн, применяемый в настоящее время при поисках и разведке полезных ископаемых. Согласно данному методу, возбужденная сейсмическая волна (взрывом или механическим воздействием) распространяется от источника возбуждения и последовательно достигает отражающую границу кровли пласта - поверхность раздела пород. На каждой из такой границ возникает отраженная волна, которая возвращается к поверхности и регистрируется приемниками волн. Регистрация сейсмических волн, полученных от одного источника возбуждения, который расположен в пункте взрыва, производится обычно несколькими приемниками волн (пункты приема), которые находятся на разных расстояниях от пункта взрыва (пункта возбуждения). Взаимное расположение приемников волн (пунктов приема) и пункта взрыва (пунктов возбуждения) называют системой наблюдения. Основной критерий выбора системы наблюдений - получение максимума информации о полезных сейсмических волнах согласно поставленной геологической задаче и требуемого качества сейсмической съемки (сейсморазведки).
Система наблюдения предполагает, в том числе, определение размеров бина. Бин - это элементарный фрагмент планируемой системы наблюдения, то есть участок площади съемки (исследования)/участок площади на поверхности наблюдения. Одному бину соответствует одна сейсмическая трасса, получаемая в результате обработки данных, сейсмического изображения. Для профильных систем (2D) наблюдения бин представляет собой отрезок, расположенный вдоль профиля наблюдений. И он может иметь размер 10, 20, 30 и т.д. метров в зависимости от схемы наблюдения. Для площадных систем (3D) наблюдения бин - это, как правило, прямоугольник, может быть квадрат. Обычно размеры площадного бина выбираются, например, 20*20 м, 25*20 м или другими в зависимости от схемы наблюдений. Системы наблюдения могут быть нерегулярными, размеры и форма бина могут быть различными в различных системах наблюдения, но с точки зрения горизонтальной разрешенности сейсмической съемки, размер бина определяет минимальные размеры объектов, различимых с помощью сейсморазведки с выбранной системой наблюдения и размером бина.
Предлагаемое изобретение подходит для систем наблюдения сейсмической съемки, для которых выполняется процедура бинирования (определение бинов, его размера и т.д.).
Известна публикация по оценке возможностей пространственных систем в малоглубинной сейсморазведке (Ладейщиков С.В. Оценка возможностей пространственных систем в малоглубинной сейсморазведке // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - М.: Изд-во «Горная книга», 2013. - № 4. - С. 223-228). В данной публикации определяют максимальные размеры бина по различным формулам, в зависимости от угла наклона отражающей границы. Для определения максимального размера бина для большого угла наклона отражающей границы определяют значение данного угла наклона отражающей границы, максимальную частоту отраженной волны и интервальную скорость в слое, лежащем над целевой отражающей границей, и затем определяют максимальный размер бина. Для определения максимального размера бина определяют время регистрации целевой волны, шаг дискретизации записи и эффективную скорость до целевого горизонта, затем определяют максимальный размер бина. Также согласно публикации можно определить интервал возможных максимальных размеров бина при определении горизонтальной разрешающей способности, для этого определяют видимую частоту отраженного сигнала и эффективную скорость до целевого горизонта. Из полученных оценок размера бина выбирают наименьший размер бина.
Общими признаками известной публикации и предлагаемого способа, системы и машиночитаемого носителя является определение отражающей границы кровли пласта, скоростей прохождения сейсмической волны, определение размера бина.
Однако в известной публикации определяют максимальные размеры бина и не оценивают минимально достаточный размер бина.
F
Известен способ размещения приемников сейсмических сигналов для системы наблюдений в сейсморазведке по патенту РФ №2580206 (дата публикации: 10.04.2016; МПК: G01V 1/02, G01V 1/28), согласно которому выбирают стандартную систему наблюдений, задают кратность сейсмической съемки, выбирают размер бина сейсмической съемки для отражающей границы, разбивают отражающую границу на бины, имеющие выбранный размер, методом компьютерного моделирования выполняют трассировку лучей из каждого источника сейсмических сигналов в каждый бин на отражающей границе и осуществляют продолжение отраженного луча от отражающей границы до поверхности наблюдения, рассчитывают плотность расположения приемников на поверхности наблюдения и осуществляют размещение приемников на поверхности наблюдения для выбранной системы наблюдения. При этом размер бина сейсмической съемки для отражающей границы определяют в соответствии с размером первой зоны Френеля (R), рассчитываемой для заданной модели среды. Размер бина (B) выбирают в диапазоне .
Общими признаками известного и заявленного способов является определение скоростей прохождения сейсмической волны, определение целевой отражающей границы, определение размера бина, определение площади первой зоны Френеля, трассировка лучей.
Однако в известном способе определяют плотность расположения приемников без определения минимально достаточного размера бина.
F
Известен способ размещения источников сейсмических сигналов для системы наблюдений в сейсморазведке по патенту РФ №2580155 (дата публикации: 10.04.2016; МПК: G01V 1/02, G01V 1/28), согласно которому выбирают стандартную систему наблюдений, задают кратность сейсмической съемки, выбирают размер бина сейсмической съемки для отражающей границы, разбивают отражающую границу на бины, имеющие выбранный размер, методом компьютерного моделирования выполняют трассировку лучей из каждого приемника сейсмических сигналов в каждый бин на отражающей границе и осуществляют продолжение отраженного луча от отражающей границы до поверхности возбуждения, рассчитывают плотность расположения источников на поверхности возбуждения и осуществляют размещение источников на поверхности возбуждения для выбранной системы наблюдения. При этом размер бина сейсмической съемки для отражающей границы определяют в соответствии с размером первой зоны Френеля (R), рассчитываемой для заданной модели среды. Размер бина (B) выбирают в диапазоне .
Общими признаками известного и заявленного способов является определение скоростей прохождения сейсмической волны, определение целевой отражающей границы, определение размера бина, определение площади первой зоны Френеля, трассировка лучей.
Однако в известном способе определяют плотность расположения приемников и не определяют минимально достаточный размер бина.
Технический результат предлагаемого способа - повышение эффективности проведения сейсмической съемки за счет предотвращения проведения съемки с избыточно маленьким шагом, а также совершенствование способа проведения сейсмической съемки за счет определения минимального достаточного размера бина.
Технический результат достигается за счет того, что способ определения минимально достаточного размера бина для размещения источников и приемников при проведении сейсмической съемки включает следующие этапы:
- определение скоростей прохождения сейсмической волны, отражающей границы кровли пласта, несущей частоты сейсмической волны и длины сейсмической волны;
- определение первоначального размера бина и его центра;
- итерационное осуществление этапов для определения минимально достаточного размера бина:
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) двух соседних бинов, которое включает:
- определение центра соседнего бина и расстояния между двумя центрами соседних бинов;
- определение двух центральных лучей путем выполнения трассировки центрального луча из центра каждого из двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта;
- выполнение трассировки пучка наклонных лучей из каждого центра двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта, при этом длина каждого луча в каждом пучке имеет одинаковую длину равную сумме длины центрального луча и половины длины сейсмической волны с несущей частотой;
- определение границы первой зоны Френеля для каждого из двух соседних бинов как геометрического места точек пересечения наклонных лучей с кровлей пласта;
- определение площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- определение площади непересекающейся части первых зон Френеля;
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов, при котором определяют отношение площади непересекающейся части зон Френеля к полу сумме площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- осуществляют контроль меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS):
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) больше или меньше порогового значения, то осуществляют изменение первоначального размера бина и проведение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина;
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) равна пороговому значению, то определяют минимально достаточный размер бина, который равен первоначальному размеру бина, и прекращение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина;
- размещение источников и приемников таким образом, чтобы средние точки между источниками и приемниками располагались в бине с определенным минимально достаточным размером.
Для того чтобы уменьшить неоднозначность восстановления геологических объектов, используют системы наблюдения с большим количеством сейсмоприемников (приемников) и пунктов возбуждения (источников) сейсмических сигналов, расположенных с большой плотностью на изучаемой площади. При уплотнении системы наблюдения - возможно уменьшение размера бина. Однако горизонтальная разрешающая способность после некоторого критического размера бина (минимально достаточного) перестает улучшаться, так как она ограничена размером первой зоны Френеля, определяемой по несущей частоте сейсмического сигнала и расстоянию до исследуемого объекта (глубина до отражающей границы кровли пласта). Под определением минимально достаточного размера бина понимается определение размера бина, при котором достигнута максимально возможная горизонтальная разрешенность сейсмических изображений и при этом любое уменьшение размера бина не будет приводить к улучшению изображения. То есть, эффективность проведения съемки повышается за счет того, что, определяя минимально достаточный размер бина, при проведении сейсмической съемки используют такой размер бина (минимально достаточный), при котором информативность и качество съемки будут максимально наилучшими.
Технический результат достигается также за счет того, что способ определения минимально достаточного размера бина для размещения источников и приемников при проведении сейсмической съемки включает следующие этапы:
- определение скоростей прохождения сейсмической волны, отражающей границы кровли пласта, несущей частоты сейсмической волны и длины сейсмической волны;
- определение первоначального размера бина и его центра;
- итерационное осуществление этапов для определения минимально достаточного размера бина:
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) двух соседних бинов, которое включает:
- определение центра соседнего бина и расстояния между двумя центрами соседних бинов;
- определение двух центральных лучей путем выполнения трассировки центрального луча из центра каждого из двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта;
- выполнение трассировки пучка наклонных лучей из каждого центра двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта, при этом длина каждого луча в каждом пучке имеет одинаковую длину равную сумме длины центрального луча и половины длины сейсмической волны с несущей частотой;
- определение границы первой зоны Френеля для каждого из двух соседних бинов как геометрического места точек пересечения наклонных лучей с кровлей пласта;
- определение площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- определение площади непересекающейся части первых зон Френеля;
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов, при котором определяют отношение площади непересекающейся части зон Френеля к полусумме площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- осуществление контроля меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS):
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) больше или меньше порогового значения, то осуществляют изменение первоначального размера бина и проведение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина;
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) равна пороговому значению, то определяют минимально достаточный размер бина, который равен первоначальному размеру бина, и прекращение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина.
Также технический результат достигается за счет того, что система для определения минимально достаточного размера бина для размещения источников и приемников при проведении сейсмической съемки содержит по меньшей мере один процессор, который выполняет следующие этапы:
- определение скоростей прохождения сейсмической волны, отражающей границы кровли пласта и несущей частоты сейсмической волны и длины сейсмической волны;
- определение первоначального размера бина и его центра;
- итерационное осуществление этапов для определения минимально достаточного размера бина:
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) двух соседних бинов, которое включает:
- определение центра соседнего бина и расстояния между двумя центрами соседних бинов;
- определение двух центральных лучей путем выполнения трассировки центрального луча из центра каждого из двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта;
- выполнение трассировки пучка наклонных лучей из каждого центра двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта, при этом длина каждого луча в каждом пучке имеет одинаковую длину равную сумме длины центрального луча и половины длины сейсмической волны с несущей частотой;
- определение границы первой зоны Френеля для каждого из двух соседних бинов как геометрического места точек пересечения наклонных лучей с кровлей пласта;
- определение площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- определение площади непересекающейся части первых зон Френеля;
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов, при котором определяют отношение площади непересекающейся части зон Френеля к полу сумме площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- осуществление контроля меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS):
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) больше или меньше порогового значения, то осуществляют изменение первоначального размера бина и проведение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина;
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) равна пороговому значению, то определяют минимально достаточный размер бина, который равен первоначальному размеру бина, и прекращение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина.
Также технический результат достигается за счет того, что машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, при исполнении которой на компьютере процессор выполняет следующие операции для определения минимально достаточного размера бина для размещения источников и приемников при проведении сейсмической съемки:
- определение скоростей прохождения сейсмической волны, отражающей границы кровли пласта и несущей частоты сейсмической волны;
- определение первоначального размера бина и его центра;
- итерационное осуществление этапов для определения минимально достаточного размера бина:
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) двух соседних бинов, которое включает:
- определение центра соседнего бина и расстояния между двумя центрами соседних бинов;
- определение двух центральных лучей путем выполнения трассировки центрального луча из центра каждого из двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта;
- выполнение трассировки пучка наклонных лучей из каждого центра двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта, при этом длина каждого луча в каждом пучке имеет одинаковую длину равную сумме длины центрального луча и половины длины сейсмической волны с несущей частотой;
- определение границы первой зоны Френеля для каждого из двух соседних бинов как геометрического места точек пересечения наклонных лучей с кровлей пласта;
- определение площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- определение площади непересекающейся части первых зон Френеля;
- определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов, при котором определяют отношение площади непересекающейся части зон Френеля к сумме площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов;
- осуществление контроля меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS):
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) больше или меньше порогового значения, то осуществляют изменение первоначального размера бина и проведение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина;
- если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) равна пороговому значению, то определяют минимально достаточный размер бина, который равен первоначальному размеру бина, и прекращение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина.
Таким образом, технический результат достигается за счет того, что для определения минимально достаточного размера бина используют меру (оценку) площади пересечения первых зон Френеля для двух соседних бинов (FNRMS, мера похожести двух соседних сейсмических трасс). Совпадение первых зон Френеля двух сейсмических трасс ведет к тому, что энергия отраженных от границы кровли пласта сигналов будут совпадать. Таким образом, мерой сходства двух сейсмических трасс может служить площадь пересечения зон Френеля. То есть, такая оценка показывает насколько будут похожи две соседние сейсмические трассы (совокупность сейсмических сигналов, зарегистрированных в пункте приема в течение заданного времени после возбуждения упругой волны) между собой. При этом «степень похожести» двух соседних трасс главным образом зависит от расстояния между трассами и, следовательно, от выбранных размеров бина. То есть два сейсмических сигнала на соседних трассах будут совпадать, если их первые зоны Френеля совпадают. Учитывая тот факт, что нет смысла в регистрации соседних трасс с высокой степенью подобия, предлагаемая оценка дает возможность определить минимально достаточный размер бина при планировании/проведении съемки. То есть определение минимально достаточного размера бина с помощью меры похожести двух соседних сейсмических трасс позволяет избежать совпадения двух сейсмических трасс и проведения избыточной съемки.
Использование размера бина меньше минимально допустимого не приведет к увеличению информативности съемки, так как проведение съемки осуществляется с избыточно маленьким шагом. Тем самым определяют минимально достаточный размер бина, при котором получают информативность и качество съемки будут максимально наилучшими, что также позволяет избежать проведение избыточной съемки, то есть оптимизировать полевые работы с наименьшими затратами (использование меньшего количества сейсмоприемников и источников).
В одном из вариантов реализации (осуществления) предлагаемого изобретения скорости прохождения сейсмической волны и отражающую границу кровли пласта могут определить по априорной геолого-геофизической информации о площади, на которой планируют размещение источников и приемников при проведении сейсмической съемки и информации о положении по глубине отражающей границы кровли пласта.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения скорости прохождения сейсмической волны и отражающую границу кровли пласта могут определить равными скоростям прохождения сейсмической волны и отражающей границы кровли пласта с месторождения-аналога или с ближайшей скважины.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения несущую частоту и длину сейсмической волны могут определить по данным сейсмических наблюдений на месторождении-аналоге или с ближайшей скважины.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения бин в случае 2D съемки может представлять собой отрезок.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения бин в случае 3D съемки может представлять собой квадрат.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения длина стороны квадрата соответствует минимально достаточному размеру бина.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения бин в случае 3D съемки может представлять собой прямоугольник.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения длина меньшей стороны прямоугольника соответствует минимально достаточному размеру бина.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения в случае 3D съемки и при квадратном бине расстояние между центрами двух соседних бинов может быть равно прогнозному размеру бина.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения меру похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) могут определить по формуле
,
где
1
S - площадь первой зоны Френеля для бина,
2
S - площадь второй зоны Френеля для соседнего бина,
12
ΔS - площадь непересекающейся части первых зон Френеля для двух соседних бинов.
В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения пороговое значение меры похожести двух сейсмических трасс (FNRMS) находится в диапазоне 3-10%. Предпочтительнее использовать меру похожести двух сейсмических трас (FNRMS) 10%, так как при таком значении получают минимально достаточный размер бина, при котором информативность съемки не будет ухудшаться (то есть сейсмические трассы не будут совпадать/первые зоны Френеля двух соседних бинов не будут совпадать). Если исследуют геологически сложные объектаы (моделями среды), например Доюрский комплекс (ДЮК) или полагают, что возбуждение сигнала, как правило, в полевых условиях недостаточное, то могут усилить оценку (меру) и использовать меньшее значение FNRMS, например, 5%. В этом случае разрешенность результатов сейсмических работ не будет лучшей, а только увеличится статистическая устойчивость к наличию случайных и регулярных помех.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурами:
Фиг. 1 - схема построения первой зоны Френеля для бина, для которого определяют минимально достаточный размер;
Фиг. 2 - схема определения непересекающейся части первых зон Френеля для двух соседних бинов.
На фигурах 1 и 2 приняты следующие обозначения:
1 - плоскость поверхности наблюдения (дневная поверхность, море);
2 - плоскость отражающей границы кровли пласта;
01
3 - бин, размер которого определяем, с центром (P);
4 - центральный луч для бина (3);
5 - наклонные лучи из центра бина (3) до отражающей границы кровли пласта (2);
0
R1 - центр первой зоны Френеля на плоскости отражающей границы кровли пласта для бина (3);
6 - точки на плоскости отражающей границы кровли пласта;
7 - граница первой зоны Френеля для бина (3);
8 - площадь первой зоны Френеля для бина (3);
02
9 - соседний бин с бином (3), с своим центром (P);
10 - центральный луч для бина (9);
0
R2 - центр первой зоны Френеля на плоскости отражающей границы кровли пласта для бина (9);
11 - граница первой зоны Френеля для бина (9);
12 - площадь непересекающейся части первых зон Френеля для бинов (3) и (9);
13 - расстояние между центрами двух соседних бинов (3) и (9).
Заявленный способ реализуют следующим образом (фиг. 1, фиг. 2).
Определяют скорости прохождения сейсмической волны, отражающую границу кровли (2) пласта, несущую частоту сейсмической волны и длину сейсмической волны. Скорости прохождения сейсмической волны и отражающую границу кровли (2) пласта могут определить по априорной геолого-геофизической информации о площади, на которой планируют размещение источников и приемников и информации о положении по глубине отражающей границы кровли пласта, соответственно. Также скорости прохождения сейсмической волны и отражающую границу кровли (2) пласта могут определить равным скоростям прохождения сейсмической волны и отражающей границы кровли пласта с месторождения-аналога или с ближайшей скважины. Несущая частота сейсмического сигнала может быть определена априорно по данным сейсмических наблюдений на месторождении-аналоге или с ближайшей скважины. Длину сейсмической волны могут определить как частное от деления скорости прохождения сейсмической волны на несущую частоту.
01
01
01
Определяют первоначальный размер бина (3) и его центр (P). Если бин представляет собой отрезок (в случае 2D съемки), то определяют первоначальный размер бина-отрезка (т.е. длину на поверхности наблюдения (1)). Соответственно, центр бина будет располагаться в центре отрезка на поверхности наблюдения (1). В случае, если бин представляет собой квадрат (в случае 3D съемки), то определяют прогнозный размер (длину) стороны квадрата на поверхности наблюдения (1). А центр (P) бина будет располагаться в центре квадрата. В случае, если бин представляет собой прямоугольник (в случае 3D съемки), то определяют размер (длину) меньшей стороны прямоугольника. Вторую сторону прямоугольника (большую сторону) также определяют (задают) в зависимости от имеющейся априорной геологической информации. Соответственно, центр (P) бина для этого случая будет приходиться на центр прямоугольника. Если бин имеет другую форму (не отрезок, не квадрат, не прямоугольник) более сложную геометрическую форму, то также определяют наименьшую сторону бина. Первоначальный размер бина задают исходя из имеющейся априорной геологической информации.
02
Затем осуществляют итерационный повтор осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина. Для этого определяют меру похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов. Определяют центр соседнего бина (9) и расстояние (13) между двумя центрами соседних бинов (3) и (9). Так как все бины имеют одинаковый размер на поверхности наблюдения (1), выбирают соседний бин (9) (размер соседнего бина равен первоначальному размеру бина (3)), определяют его центр (P) и определяют расстояние (13) между двумя центрами соседних бинов (3) и (9). В случае, если бин квадратный, то расстояние между двумя центрами соседних бинов (3) и (9) равно первоначальному размеру бина.
01
02
0
0
0
0
Далее определяют два центральных луча (4) и (10) путем выполнения трассировки центрального луча из центра каждого их двух соседних бинов до отражающей границы кровли (2) пласта. То есть из центров (P) и (P) двух соседних бинов выполняют трассировку до отражающей границы кровли (2) пласта. Трассировка выполняется из центров бинов до границы (2) и обратно до центров бинов, при этом ищется такой луч, который имеет минимальное время пробега волны (t). Точка пересечения центрального луча с границей (2) является центром первой зоны Френеля (R). Соответственно, для бина (3) выполняют трассировку луча (4), для бина (9) выполняют трассировку луча (10). Точки пересечения центральных лучей (4) и (10) с границей кровли (2) пласта являются точки R1и R2, соответственно. Данные точки будут являться центрами первых зон Френеля для каждого бина соответственно.
Затем выполняют трассировку пучка наклонных лучей (5) из каждого центра двух соседних бинов (3) и (9) до отражающей границы кровли (2) пласта, при этом длина каждого луча в каждом пучке имеет одинаковую длину равную сумме длины центрального луча и половины длины сейсмической волны с несущей частотой. Таким образом, получают наклонные лучи (5) из центра бина (3), которые буду точно располагаться на отражающей границе кровли (2) пласта. Такие же наклонные лучи получают из центра соседнего бина (9) на отражающую границу кровли (2) пласта. То есть каждый такой наклонный луч для бина (3) в пучке имеет одинаковую длину, которую можно определить по формуле:
где
o
o
l= v*t - длина центрального луча (4) бина (3),
λ=v*T - длина сейсмической волны с несущей частотой,
v - скорость прохождения сейсмической волны,
o
t - минимальное время пробега сейсмической волны,
T=1/f - период сейсмического волны,
f - несущая частота сейсмической волны.
Аналогично, и для бина (9) - каждый луч в пучке имеет одинаковую длину, которую можно определить по формуле (1).
Далее определяют границы двух первых зон Френеля (7) и (11) для каждого из двух соседних бинов как геометрического места точек пересечения наклонных лучей с отражающей границы кровли пласта (2). То есть для бина (3) определяют границу первой зоны Френеля (7) как место точек (6) пересечения наклонных лучей (5) с отражающей границы кровли пласта (2). Аналогично, и для соседнего бина (9) получают границу первой зоны Френеля (11) (на фиг. не показаны наклонные лучи для бина (9) и точки пересечения данных наклонных лучей с отражающей границей кровли пласта (2)).
2
Затем определяют площади первых зон Френеля для двух соседних бинов (3) и (9). Площади первых зон Френеля могут определить любым математическим способом. Например, для первой зоны Френеля, которая представляет собой окружность, площадь могут определить через формулу для определения площади окружности (S=πR, где R - радиус окружности). Если первая зона Френеля представляет собой эллипс, то площадь первой зоны Френеля могут определить по формуле для определения площади эллипса (S=πab, где a - малая полуось эллипса, b - большая полуось эллипса). Также площадь первой зоны Френеля может представлять собой более сложную геометрическую фигуру. В таких случаях могут использовать, например, численное интегрирование по методу прямоугольников или любой другой математический способ. В итоге получают площадь первой зоны Френеля для бина (3) и площадь первой зоны Френеля для бина (9).
Затем определяют площадь непересекающейся части первых зон Френеля для двух соседних бинов. Площадь непересекающейся части первых зон Френеля для двух соседних бинов может быть определена путем их сопоставления, наложения, любым численным методом.
Затем определяют меру похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов, при котором определяют отношение площади непересекающейся части зоны Френеля к полусумме площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов.
Меру похожести двух соседних трасс для двух соседних бинов (3) и (9) могут определить, например, по формуле:
,
где
1
S - площадь первой зоны Френеля для бина (3),
2
S - площадь первой зоны Френеля для бина (9),
12
ΔS - площадь непересекающейся части первых зон Френеля.
В итоге получают значение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS, мера площади пересечения первых зон Френеля для двух соседних бинов). Например, FNRMS=10%.
Это означает, что первые зоны Френеля двух соседних бинов пересекаются и площадь не пересекающейся части двух зон Френеля равна 10% от полусуммы двух площадей, соответственно, энергия сейсмических сигналов отличается на 10%, то есть сейсмические сигналы на сейсмических трассах двух соседних бинов отличаются на 10%.
Далее осуществляют контроль меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS).
Если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) больше или меньше порогового значения, то осуществляют изменение первоначального размера бина и далее проводят итерационное осуществление этапов для определения минимально достаточного размера бина (определение меры похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) от центра бинов с первоначальным размером до отражающей границы кровли пласта и т.д.).
Пороговое значение могут определить в диапазоне 3-10%. Предпочтительнее использовать меру похожести двух сейсмических трасс (FNRMS) 10%.
Если мера похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) равна пороговому значению, то есть 10% (например, при размере бина 20 м), то определяют минимально достаточный размер бина, который равен первоначальному размеру бина, и прекращение итерационного осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина. То есть, если, например, изначально первоначальный размер бина определили равным 20 м, и FNRMS = 10%, то размер минимально достаточного бина равен 20 м. Если имеют дело с геологически сложными объектами (моделями среды), или полагают, что возбуждение сигнала, как правило, в полевых условиях плохое, то могут усилить оценку (меру) и взять значение FNRMS меньше 10%, например, 5%.
Затем размещают источники и приемники таким образом, чтобы средние точки между источниками и приемника располагались в бине с определенным минимально достаточным размером. То есть для этого определяют все необходимые параметры для размещения источников и приемников (например, расстояние между приемниками и источниками, число пунктов источников на квадратный километр площади исследования, максимальное/минимальное удаление (расстояние) между источником и приемником, количество средних точек для размещения их в бине и др.).
Рассмотрим конкретный пример реализации способа.
Определяют скорости прохождения сейсмической волны, отражающую границу кровли пласта и несущей частоты сейсмической волны. На основе априорной геолого-геофизической информации о площади, на которой планируют проведение сейсмической съемки и информации о положении по глубине целевого пласта определили скорость прохождения сейсмической волны V=3000 м/с и отражающую границу кровли пласта, расположенной на глубине H=3000 м. Также на основе данных сейсмических наблюдений на месторождении-аналоге (форма сейсмической волны, средняя несущая частота сейсмической волны) определяют несущую частоту сейсмической волны f= 30 Гц. Длина сейсмической волны в этом случае равна 100 м.
01
01
Определяют первоначальный размер бина и положение его центра (P). Первоначальный размер квадратного бина (сторона квадрата) равен 75 м, определили расположение центра Pв центре квадратного бина.
Затем осуществляют итерационный повтор осуществления этапов для определения минимально достаточного размера бина. Определяют меру похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов. Для этого определяют центр соседнего бина и расстояние между двумя центрами соседних бинов. Так как бин квадратный, то расстояние между двумя центрами соседних бинов будет равно первоначальному размеру бина, то есть 75 м. Соответственно, определили центр соседнего квадратного бина (со стороной квадрата 75 м).
0
0
0
0
Далее определяют два центральных луча путем выполнения трассировки центральных лучей из центров двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта. Трассировка выполняется из центров двух соседних бинов до границы и обратно до центров бинов, при этом ищется такой луч для каждого бина, который имеет минимальное время пробега сейсмической волны (t). В данном примере tдля двух соседних бинов равно 2 с. Точки пересечения центральных лучей с границей кровли (2) пласта являются точки R1 и R2. Данные точки будут являться центрами первых зон Френеля для каждого бина, соответственно.
о
Затем выполняют трассировку пучка наклонных лучей из каждого центра двух соседних бинов до отражающей границы кровли пласта, при этом длина каждого луча в каждом пучке имеет одинаковую длину равную сумме длины центрального луча и половины длины сейсмической волны с несущей частотой. Так как время пробега сейсмической волны (t) для двух соседних бинов одинаковое, то длина каждого луча в пучке для двух соседних бинов будет составлять:
o
L=l+λ/2,
o
о
где l= t*v=2*3000=6000 м.
λ=T*v=1/30*3000=100 м.
o
Тогда получаем L=l+λ/2=6000+100/2=6050 м.
Далее определяют границы двух первых зон Френеля для каждого из двух соседних бинов как геометрического места точек пересечения наклонных лучей с отражающей границы кровли пласта. На предыдущем этапе после выполнения трассировки наклонных лучей получили их точки пересечения с отражающей границей кровлей пласта для двух бинов. Путем соединения данных точек получают границы первой зоны Френеля для каждого бина.
Затем определяют площади первых зон Френеля для двух соседних бинов.
2
Первые зоны Френеля представляют собой одинаковые окружности с радиусами R1=R2=388.1 м, соответственно площади первых зон Френеля равны S1=S2= 0.472 км.
2
Далее численно определяют площадь непересекающейся части первых зон Френеля для двух соседних бинов. Площадь непересекающейся части первых зон Френеля равна 0,116 км.
Затем определяют меру похожести двух соседних сейсмических трасс (FNRMS) для двух соседних бинов, при котором определяют отношение площади непересекающейся части зоны Френеля к полусумме площадей первых зон Френеля для двух соседних бинов. FNRMS определяют по формуле:
Пороговое значение меры похожести двух соседних сейсмических трасс в данном примере определили равной значению в диапазоне 9-10%.
Так как мера равна 24,57%, то далее изменяют первоначальный размер бина и осуществляют итерационный повтор всех этапов для определения минимально достаточного размера бина.
В таблице 1 показаны результаты итерационного повтора всех этапов для определения минимально достаточного размера бина.
Таблица 1 - результаты итерационного повтора этапов для определения минимально достаточного размера бина
Размер бина (м)
FNRMS(%)
75
24.57
70
22.94
65
21.30
60
19.67
55
18.03
50
16.39
45
14.76
40
13.12
35
11.48
30
9.84
25
8.20
20
6.56
15
4.92
10
3.28
5
1.64
Таким образом, определили, что минимально достаточный размер бина соответствует значению 30 м (FNRMS=9,84%). То есть получаем квадратный бин 30×30 м (участок площади исследования/участок на поверхности наблюдения 30×30 м).
В одной из реализации способа, размещают источники и приемники на поверхности наблюдения таким образом, чтобы средние точки между источниками и приемника располагались в бине (участке на поверхности наблюдения) 30×30 м.
Реализация системы и машиночитаемого носителя осуществляется аналогично способу, описанному выше. Получение (определение) значений скоростей прохождения сейсмической волны, отражающей границы кровли пласта (глубины), несущей частоты и длины сейсмической волны могут быть определены как заранее определенные значения, или как вывод значений из базы данных.
Таким образом, с помощью применения заявленного изобретения достигается повышение эффективности проведения сейсмической съемки и экономия средств на проведение сейсмической съемки за счет предотвращения проведения съемки с избыточно маленьким шагом, а также совершенствование способа проведения сейсмической съемки за счет определения минимального достаточного размера бина.