n1

график разности (§ 9) подтверждает, что волны рефрагированные, то такие годографы нужно обрабатывать иначе.

По годографам рефрагированных волн, в принципе, можно полностью восстановить закон изменения скорости с глубиной. Но для этого нужно иметь достаточно детальный и точный годограф. Наилучшие результаты получаются, если скорость плавно возрастает с глубиной.

Способ Чибисова. Основан на следующих уравнениях:

V (z

max

) V

* (x

max

)

,

1

xmax

V

*

(x

)

zmaz

arch

max

dx ,

(4.28)

V

*

0

(x)

где zmax - максимальная глубина проникновения луча, выходящего в точке xmax ;

V * (xmax ) - кажущаяся скорость, определенная по годографу в точке xmax ;

V * (x) - кажущаяся скорость в точках годографа в интервале 0 - xmax ;

V (zmax ) - истинная скорость в

точках

максимального

проникновения луча (рис. 34).

Для

практических

расчетов

годограф разбивается на участки с

V * (x) Const

и

интеграл

заменяется суммой

1

i k

V * (x

max

)

zmaz

arch

xi

V

*

(x )

i 0

i

Рис.34. К способу Чибисова.

Необходимо заметить, что способ подразумевает отсутствие изменений скорости в горизонтальном направлении, поэтому может применяться лишь при изучении достаточно протяженных объектов. Для повышения точности расчетов можно производить осреднение встречных годографов и годографов на соседних стоянках.

Рассмотренные здесь способы интерпретации данных МПВ реализованы в компьютерной системе обработки сейсмических данных RadExPro, разработанной на кафедре сейсмометрии и геоакустики МГУ.

81

11.3. О системе RadExPro (МПВ).

Система RadExPro (МПВ) предназначена для обработки и интерпретации сейсмических данных, полученных по методу преломленных волн.

Достоинством программы является то, что она позволяет осуществить внутри одной системы весь процесс обработки данных сейсморазведки МПВ: чтение и визуализацию сейсмограмм, фильтрацию, редактирование трасс и ввод поправок, корреляцию вступлений волн, построение и редактирование годографов, определение сейсмических скоростей и построение преломляющих границ. При возникновении каких-либо невязок или сомнений в результатах, всегда возможен возврат на несколько шагов назад для корректировки данных или повторной обработки части материала.

Программа позволяет, в зависимости от формы годографов, производить их интерпретацию или как годографов головных волн, т.е. строить преломляющие границы, или как годографов рефрагированных волн, т.е. строить изолинии скорости в непрерывной среде с переменной скоростью. Возможна также интерпретация одиночных годографов для приблизительной оценки параметров разреза.

11. 4. Ограничения и допущения при построении преломляющей границы в

системе RadExPro.

11.4.1. Построение одной преломляющей границы.

Построение преломляющей границы осуществляется способом t0 в соответствии с

указанными выше условиями, а также в предположениях:

1) Построение производится по двум встречным годографам преломленных

(головных) волн, полученным по продольным профилям (т.е. источники и приемники находятся на одной прямой);

2)Поверхность наблюдений считается плоской * и горизонтальной *;

3)Преломляющая граница достаточно гладкая, т.е. радиус кривизны границы много больше глубины ее залегания;

4)Проницание волн во вторую среду отсутствует, т.е. преломленная волна «скользит»

вдоль границы (головная волна);

5)Покрывающая толща по вертикали представляется однородной средой со средней скоростью V1. Допускается плавное изменение скорости V1 вдоль профиля **.

6)Граничная скорость (V2) может меняться вдоль профиля скачками **.

82

Примечания:

* Рельеф можно учесть двумя способами: 1) ввести статические поправки, чтобы привести наблюдения к горизонтальной плоскости. При окончательном представлении разреза поверхность снова можно показать с рельефом (см. раздел меню

«интерпретация»); 2) расчеты можно вести без учета рельефа, а при построении глубины границы можно откладывать от истинного рельефа – это вполне законно, если рельеф представляет собой лишь наклонную площадку.

** Программа RadExPro позволяет определять значения скоростей V1 и V2 по годографам волн во всех точках профиля, где размещены источники (см. раздел меню

«создание структуры исходных данных»). В последующем можно вручную корректировать эти значения или вводить новые значения (если они известны). В

промежуточных точках значения скорости V1 интерполируются, значения скорости V2

считаются постоянными в интервале до следующей точки задания V2. Однако нужно учитывать, что физика преломленных волн и способы вычислений накладывают определенные ограничения на значения скоростей. А именно, при выводе основной формулы способа t0 [5] считается, что скорости V1 и V2 имеют постоянные значения в пределах рассматриваемого треугольника. Определение V1 по годографу прямой волны и определение V2 по разностному годографу возможно лишь в предположении постоянства этих скоростей в пределах выбранного интервала. Так что, насколько допустимы изменения этих скоростей вдоль профиля, интерпретатор должен оценивать сам исходя из сейсмогеологических условий и требуемой точности построений.

11.4.2. Построение преломляющей границы по длинным профилям.

Построение границы осуществляется для одного интервала наблюдений, т.е. для интервала между двумя пунктами возбуждения, с которых получены встречные годографы. Построение границ для длинных прямолинейных профилей можно осуществить, составляя сводные годографы для крайних пунктов возбуждения путем параллельного переноса годографов головных волн с промежуточных пунктов возбуждения, и соответственно удлиняя интервал наблюдений. Затем система из двух сводных годографов интерпретируется в едином интервале наблюдений. Изменения скорости в покрывающей толще вдоль профиля можно учесть, определяя значения скорости по прямым волнам в каждом пункте возбуждения.

Можно строить преломляющую границу для каждого интервала наблюдений раздельно, сохраняя каждый раз ее положение в базе данных. Затем их все можно вставить в финальный разрез и увязать концы.

83

11.4.3. Построение нескольких преломляющих границ в разрезе.

Программа позволяет строить сколько угодно преломляющих границ в разрезе.

Однако программа строит каждую преломляющую границу в предположении однородности покрывающей толщи по вертикали. Поэтому интерпретационная модель содержит только одну преломляющую границу. Однако это не значит, что программа не позволяет построить в разрезе более одной преломляющей границы – выделять преломляющую границу и аппроксимировать покрывающую толщу однородной средой можно на разных уровнях, и соответственно, строить любую преломляющую границу.

Только делать это придется раздельно, и сохранять результаты интерпретации

(положение границ и значения скоростей) раздельно. В финальном разрезе программа позволяет изобразить все проинтерпретированные границы одновременно. Более того,

возможна комбинация результатов разных способов интерпретации. Например:

верхний, наиболее неоднородный слой, может быть изображен как непрерывно неоднородный с изолиниями скорости, а более глубокие слои – как однородные с преломляющими границами и т.п.

11.5. Этап 1 - создание проекта. Ввод параметров системы наблюдений.

Для того, чтобы интерпретационная часть программы работала, необходимо ввести в нее параметры системы наблюдений, в результате чего профиль со всеми пунктами возбуждения (ПВ) будет изображен на карте-схеме района работ “Area” (см. раздел меню «создание структуры исходных данных»). В последующем, каждая сейсмограмма

(а также соответствующие годографы и результаты вычислений) должны быть привязаны к этим ПВ. На карте можно изобразить и другие профиля, однако,

совместная обработка данных разных профилей и интерпретация данных в плане не предусмотрено. Поэтому, взаимное расположение профилей на карте носит лишь формальный характер. Тем не менее, при обработке данных площадных наблюдений рекомендуется располагать профиля в плане, так как есть, чтобы легче ориентироваться при последующей обработке результатов.

В дереве проекта создаются 3 уровня: “Area”, “Line”, “Flow” (рис.35).

Двойным щелчком левой кнопки мыши войдите в окно “Area”. Выберите соответствующие масштаб, размеры площади работ и изображение масштабной сетки -

“Parameters”.

84

Рис.35. Ввод параметров системы наблюдений. Показаны: дерево проекта – главное окно, площадь работ – “Area – TAYGA_2001”, окно профилей – “Profiles” (PP_6), окно ПВ – “Sources”.

Однократным щелчком левой клавиши мыши вызывается выпадающее меню

“Profiles”. Названия профилей – те, что заданы в дереве проекта на уровне “Line”.

Выберите профиль, задайте его параметры – начало профиля (x1, y1) , конец профиля

(x2, y2), т.е. интервал наблюдений.

Однократным щелчком левой клавиши мыши по кнопке “Sources” вызывается выпадающее меню задания параметров пунктов возбуждения (ПВ). Щелкните по кнопке “Add” – добавить, введите название ПВ, затем его координаты “Location”

относительно начала профиля (а не координаты на площади). В окне “Seismograms”

показываются названия потоков, где зарегистрированы соответствующие сейсмограммы, а также шаг наблюдений, вынос источника и число каналов.

Рекомендуется показать и все промежуточные ПВ внутри интервала наблюдений, так как именно в этих точках можно определять или вводить дополнительно значения скоростей V1 и V2 для более детального учета изменений скоростей вдоль профиля.

85

После ввода всех ПВ можно вернуться в окно “Area” и убедиться в правильности расположения ПВ на профиле.

Привязка каждой сейсмограммы (а также годографов) к системе наблюдений осуществляется регистрацией в потоке, т.е. указанием расположения сейсмоприемников относительно профиля и указанием ПВ. После этого любой пикированный по этой сейсмограмме годограф может быть привязан к этому ПВ, и

может участвовать в интерпретации.

11.6.Этап 2 - обработка сейсмограмм и корреляция волн.

11.6.1.Ввод и обработка сейсмограмм.

Для каждой сейсмограммы с определенного ПВ создается свой поток “Flow”, первой процедурой в котором должно быть чтение сейсмограммы - “Data Input” (рис.36).

Рис.36. Регистрация сейсмограмм в потоке. Показаны: окно потока, всплывающее меню “Input data”, всплывающее меню привязки сейсмограммы к ПВ – “Choose source”.

86

Обязательно надо связать сейсмограмму (файл) с уже определенным в “Area” ПВ, в

противном случае годограф, построенный по этой сейсмограмме, не сможет участвовать в интерпретации. Для этого в меню “Input Data” щелчком левой клавиши мыши по кнопке “Source” войдите в подменю и выберите соответствующий источник возбуждения (рис.36). Следует правильно указать также шаг наблюдений и число трасс.

Другая обязательная процедура – “Screen Display”. Выберите в нем удобные для корреляции волн масштабы изображения трасс и коэффициенты усиления. И можно приступить к корреляции (пикированию) волн.

Дополнительные процедуры обработки, такие как “Bandpass Filtering”, “Hand Static” и т.п. включаются по мере надобности. Однако следует помнить, что фильтрация, в особенности нуль-фазовая, «смазывает» первые вступления волн,

поэтому корреляцию первых вступлений волн следует делать до фильтрации.

11.6.2. Корреляция волн и построение годографов.

Щелкнув по пункту меню “Run” в окне потока “Flow”, с выбранными и настроенными процедурами-модулями обработки, Вы попадаете в окно изображения сейсмограммы (рис.37), где можно производить корреляцию волн (пикирование,

построение годографов). Для этого войдите в пункт меню “Tools” - “Pick” и щелкните по пункту “New pick”. Далее можно пикировать вступления или экстремумы волн.

Пикировать можно вручную “Hand pick” по каждой трассе, или в полуавтоматическом режиме “Auto fill”, когда программа автоматически прослеживает волны по заданному признаку между двумя пикировками интерпретатора. Режим пикировки задается во всплывающем окне меню “Tools” - “Pick” – “Picking mode” (подробнее см. в Help).

Пикировка осуществляется щелчком левой клавиши мыши при подведенном в выбранную точку маркере – в указанной точке появится крестик. Повторный щелчок левой клавишей в пределах той же трассы передвигает крестик в новое место, щелчок в пределах новой трассы поставит новый крестик. Ошибочно поставленный крестик можно убрать двойным щелчком правой клавиши мыши, или можно нажать по правой клавише мыши при подведенном к этому крестику маркере, и передвинуть ее по данной же трассе в точку с другим временем. Полностью удалить неудачный годограф можно простым нажатием на клавишу “Delete”.

Когда пикировка закончена, годограф нужно сохранить в базе данных программы – войдите в пункт меню “Tools” - “Pick” – “Save”. Годограф должен сохраняться в директории (в базе данных программы), соответствующем текущему потоку

87

(следовательно, и определенному ПВ). В принципе, годограф можно сохранить и в любом другом директории, но тогда при интерпретации данных он будет считаться полученным с того ПВ, где сохранен. Поэтому так можно делать лишь с целью достижения определенных эффектов. В программе предусмотрена также возможность сохранения годографов в виде текстовых файлов для последующего использования их в других интерпретационных программах (“Tools” - “Pick” – “Export pick”).

По одной сейсмограмме можно пикировать сколько угодно годографов, естественно,

сохранить их нужно под разными именами, желательно хорошо продуманными, чтобы в последующем не запутаться.

Рис.37. Корреляция волн и сохранение годографа в базе данных.

11.7. Этап 3 - обработка годографов. Определение скоростей и построение

преломляющей границы.

11.7.1. Рабочее окно профиля.

Интерпретация пропикированных годографов преломленных волн производится в

рабочем окне профиля (рис.38). Здесь можно редактировать первоначально пропикированные годографы: корректировать значения времен в отдельных точках,

сглаживать, экстраполировать, смещать годографы целиком по оси времен, осреднять

88

два годографа, объединять годографы. Здесь же строятся сводные годографы, годограф t0 и разностный годограф, определяются значения скоростей V1 и V2 по годографам и вычисляются эхо глубины до преломляющей границы.

Вход в рабочее окно профиля осуществляется двойным щелчком левой клавиши мыши по желтому прямоугольнику профиля в дереве проекта. Выбор масштабов по оси x и t производится в соответствии с длиной профиля и значениями наблюденных времен.

На плоскости (x,t) можно изобразить все пропикированные годографы сразу

(“Tools” - “Pick” – “Collect picks”), или выборочно, один за другим (“Tools” - “Pick” – “Load pick”).

Выделение точек излома годографов, и соответственно, задание числа слоев в интерпретационной модели разреза, осуществляется интерпретатором в соответствии в принципами, изложенными в литературе [5, 7]. В программе RadExPro есть инструменты, облегчающие эту задачу. Например, проверку параллельности нагоняемого и нагоняющего годографов очень легко осуществить простым совмещением – нагоняющий годограф нужно лишь спустить целиком вниз до совпадения отдельных его точек с точками нагоняемого годографа. Для этого надо загрузить в рабочее окно профиля нагоняемый и нагоняющий годографы, сделать нагоняющий годограф активным, выделить весь интервал наблюдений (зачернить),

подвести маркер к одной из точек нагоняющего годографа и нажать на правую клавишу мыши – теперь можно двигать весь нагоняющий годограф вверх-вниз (рис.38, 39). Легко также оценивать кажущиеся скорости по годографам в отдельных интервалах с помощью инструмента “Tools”-“Approximate”-“Line”. При активации этого инструмента в рабочем окне профиля появляется прямая линия. Перемещая левый конец прямой с помощью щелчков левой клавиши мыши, а правый конец – с

помощью правой клавиши, можно приложить такую «линейку» к любому участку годографа. При этом в нижней части окна индицируется кажущаяся скорость,

соответствующая наклону прямой (эти значения скоростей можно запоминать также в таблице для использования в последующих построениях).

89

11.7.2. Построение сводных годографов головных волн.

Построение сводного годографа головной волны по нагоняемому и нагоняющему годографу осуществляется следующим образом: загружаются в рабочее окно профиля нагоняемый и нагоняющий годографы (рис.38). Нагоняющий годограф должен быть активен (маленький квадрат со стрелкой на нижней панели рабочего окна должен иметь цвет нагоняющего годографа, в узлах нагоняющего годографа должны быть только крестики, а не крестики с кружочками). Нажатием на клавишу “Tab” можно сделать активным другой годограф - соответственно изменится цвет квадратика со стрелкой и т.д. Можно сделать все годографы неактивными – для этого надо один раз щелкнуть левой клавишей мыши по квадратику – квадратик станет бесцветным. Новый щелчок по квадратику снова делает активным один из годографов.

Рис.38. Рабочее окно профиля с загруженными прямым (1) и нагоняющим (3) годографами. Нагоняющий годограф активный.

Далее нужно выделить весь интервал профиля с нагоняющим годографом – для этого маркер нужно подвести к одному из концов интервала (маркер должен быть ниже оси x), нажать на левую клавишу мыши, и подвести маркер к другому концу интервала,

отпустить клавишу. При этом выбранный интервал выделяется черным цветом (рис.39).

Теперь нагоняющий годограф можно двигать вверх-вниз, подведя маркер к одной из его точек, и нажав на правую клавишу мыши. Обычно нагоняющий годограф опускают до совпадения участков нагоняющего и нагоняемого годографов, соответствующих головным волнам.

90