25

По результатам, приведенным в таблице 3.5, можно сделать несколько заключе- ний. Суммарная амплитуда чувствительна к полярности трассы. Ненормированная вза-

имная корреляция обеспечивает лучшее выделение интенсивных отражений на спектре скоростей, тогда как нормированная или нормированная по энергии взаимная коррек- ция позволяет выделить на спектре скоростей слабые отражения. Как следует из урав- нения (3.23), подобие – это не более чем смещенная версия суммы взаимной корреля- ции, нормированной по энергии.

Обычно спектр скоростей не отображается так, как показано на рис.3.28b. Два

наиболее распространенных типа изображения используются для выбора скоростей в форме ряда окон или изолиний (рис.3.31), причем последней форме обычно отдается предпочтение. Другая величина, помогающая сделать выбор, - это наибольшая из вели- чин когерентности из каждого временного окна, отображенных в функции времени справа от спектра скоростей на рис.3.31. Если не указано иначе, ненормированная кор-

реляция использовалась для построения спектра скоростей синтетической выборки ОСТ, которая используется в последующих обсуждениях.

3.3.2 Факторы, влияющие на оценку скорости

Оценка скорости по сейсмическим данным ограничена по точности и разре- шающей способности вследствие таких причин как:

1.Длина расстановки

2.Кратность суммирования

3.Отношение сигнал/помеха

4.Отбеливание

5.Длина временного окна

6.Квантование скорости

7.Выбор меры когерентности

8.Истинное отклонение от гиперболического приращения

9.Полоса пропускания данных

26

27

Рис.3.32 Влияние длины расстановки на разрешение по скорости. Потеря данных выносов обуславливает потерю разрешения, особенно на больших временах.

На рис.3.32 представлена синтетиче- ская выборка ОСТ со спектрами скоро- стей, полученных при постепенном уменьшении длины расстановки. Потеря

информации на дальних выносах означает потерю значительной части приращения, необходимого для различения скоростей. Обратите внимание на меньшую выра- женность пиков в спектрах скоростей, рассчитанных по части выборки ОСТ, со- ответствующей короткой расстановке. Разреше-

ние снижается в первую очередь в более глубокой части спектра, где приращение ха- рактеризуется малой величиной (таблица 3.1). На рис.3.33 показаны спектры скоростей, рассчитанные по реальным данным на разных длинах расстановки. Расширенные пики, появление которых вызвано использованием более коротких расстановок, указывают на потерю разрешения в спектре скоростей. Эта проблема может быть дополнена ма- лым отношением сигнал/помеха или смещением остаточной статики. Пример действия остаточной статики показан на рис.3.34. По мере уменьшения длины расстановки ско- рость становится неразличимой.

Что произойдет, если в расчет спектра скоростей включить только дальние вы- носы? Хотя данные таких выносов необходимы для лучшей селекции скоростей, с ни- ми связана проблема растяжения. Следовательно, на спектр скоростей, рассчитанный на основе только данных выносов, влияет обнуление на малых временах. Эта проблема представлена на рис.3.35, где расстановка постепенно ограничивается областью даль- них выносов на входной выборке ОСТ. Отметим потерю пиков когерентности в неглу- боких отражениях (вследствие обнуления) и дальнейшее ухудшение пиков когерентно- сти, соответствующих более глубоким отражениям. Отсюда следует, что адекватное разрешение в спектре скоростей можно получить только в том случае, если длина рас- становки обеспечивает охват ближних и дальних выносов. Это аналогично выносу, сделанному в разделе 1.2.4 о временном разрешении, для которого требуются как низ- кие, так и высокие частоты.

28

Значительную роль в разрешении по спектрам скоростей играет кратность сум- мирования. При одновременном сборе сейсмических данных регистрация происходит обычно по 120, 240 или более каналам. Чтобы уменьшить время расчетов, данные с

большой кратностью иногда приводятся к эквивалентной выборке с малой кратностью путем частичного суммирования. Идея состоит в том, чтобы суммировать ряд трасс в

выборке ОСТ с соседними выносами с целью получения выборки ОСТ с более низкой кратностью. Например, уменьшение кратности с 64 до 16 равнозначно формированию одной выходной трассы для каждого набора из четырех соседних трасс. Частичное

суммирование включает применение разностной кинематической поправки к каждой группе соседних трасс; при этом используется предварительно оцененная скоростная функция, чтобы выровнять первичные отражения перед суммированием. Выборка ОСТ на рис.3.36 была частично суммирована до кратности 32, 16 и 8. Соответствующие спектры скоростей также показаны на этом рисунке. Точность селекции не ухудшилась при уменьшении кратности до 32 и даже до 16, однако, использование кратности 8 су- щественно сместило пики в спектре. Уменьшение кратности путем частичного сумми- рования просто для того, чтобы уменьшить количество расчетов, не должно происхо- дить за счет точности.

Помехи в сейсмических данных оказывают прямое воздействие на качество спектра скоростей. Добавьте в выборке ОСТ случайные помехи в ограниченной полосе пропускания при постепенно повышающихся уровнях амплитуды (рис.3.37). Соответ- ствующие спектры скоростей показаны в виде ряда окон на рис.3.38 и, для сравнения, в виде изолиний на рис.3.39. Спектр скоростей различает сигнал по гиперболическим траекториям даже при высоких уровнях случайных помех (см. спектр скоростей при отношении сигнал/помеха, равном 3 на рис.3.38). Это связано со степенью взаимной корреляции при изменении когерентности. Точность спектра скоростей ограничена при малом отношении сигнал/помеха (см. рис.3.38 или рис.3.39 при отношении сиг- нал/помеха, равном 1: сигнал на 0.8с еще можно различить, но для остальных сигналов это сделать уже сложно).

Рис.3.33 Пропуск трасс на дальних выносах приводит к потере разрешения на спектрах скоростей, особенно на больших временах.

29

Рис.3.34 Спектры скоростей могут быть в значительной мере искажены , в части, на участках, где имеются пробле- мы, связанные со статикой. В случае потери трасс на дальних выносах полученная скоростная функция может ввести в заблуждение (в середине и справа).

Рис.3.35 Потеря трасс на ближних выносах может вызвать ухудшение спектра скоростей. Обратите внимание на потерю информации на малых временах и на снижение возможности выбора на больших временах.

30

Рис.3.36 Частичное суммирование дает экономию. Не следует, однако, использовать частичное суммирование, если оно может привести к ухудшению спектра скоростей. В нашем примере 8-кратное частичное суммирование недоста- точно.

Рис.3.37 Синтетическая выборка ОСТ, выведенная по скоростной функции, показанной на рис.3.11 и та же самая выборка с добавленными помехами. Числа над изображениями представляют отношение максимальных амплитуд сигнала и помехи.

31

В результате поправки за нормальное приращение происходит растяжение фор- мы волны вдоль гиперболического годографа (Раздел 3.2.2), причем более сильное рас- тяжение имеет место в верхней части выборки, исправленной за нормальное прираще- ние (особенно на дальних выносах). Необходимо обнулить растянутую зону, чтобы предупредить ухудшение суммарных амплитуд, ассоциированных с неглубокими отра- жениями. Однако, обнуление уменьшает кратность в процессе суммирования для не- глубоких данных (рис.3.14с). Кроме того, обнуление неблагоприятно сказывается на спектр скоростей, ослабляя максимальную амплитуду, которая попадает в зону обнуле- ния (см. рис.3.40). Такие амплитуды необходимо исправить за ослабление процессом обнуления. Для этого нужно умножить суммарные амплитуды на масштабный коэффи- циент, равный отношению действительной кратности к количеству активных трасс в зоне обнуления.

Спектр скоростей рассчитывается по гиперболическим траекториям для диапа-

зона постоянных скоростей или постоянной tNMO. Гиперболическая траектория охва- тывает определенное окно полных времен пробега при нулевом выносе. Если длина ок- на слишком мала, возрастает стоимость расчетов. При слишком большой длине окна происходит ухудшение временной разрешающей способности спектра. На рис.3.41 по- казаны спектры скоростей, рассчитанные по четырем окнам различной длины. С целью сопоставления эти же спектры показаны на рис.3.42 в виде изолиний. На практике дли- на окна выбирается от половины до одного видимого периода сигнала (обычно 20 – 40мс). Поскольку видимый период может изменяться во времени (меньше на ранних временах и больше на поздних временах), длину окна нужно выбирать в соответствии с этим изменением.

Следует тщательно подбирать диапазон скоростей, используемый в анализе: он должен охватывать скорости, соответствующие первичным отражениям, которые при- сутствуют на выборке ОСТ. Приращение скорости не должно быть слишком большим, чтобы не ухудшать разрешающую способность, особенно для высокоскоростных отра- жений.

Рассмотрим несколько вариантов построения спектра скоростей. Частичное суммирование – это вариант, который уже рассмотрен. Другим вариантом является поддиректория (прореживание во времени) данных перед выполнением скоростного анализа. Полосовая фильтрация и автоматическая регулировка усиления (АРУ) иногда могут улучшить процесс взаимной корреляции, особенно если, входная выборка харак- теризуется малым отношением сигнал/помеха. Другой способ улучшить качество спек- тра скоростей – использовать при анализе несколько соседних выборок ОСТ. На рис.3.43 показаны шесть соседних выборок. Используя первую выборку ОСТ в группе, получаем спектр скоростей на рис.3.44а. Имеется два способа анализа этих выборок. Первый – суммирование выборок и расчет спектра скоростей по сумме (см. рис.3.44b). Второй способ – расчет спектров скоростей для каждой выборки и суммирование спек- тров, как показано на рис.3.44с. Первый способ несколько дешевле, чем второй. На практике количество выборок ОСТ должно быть таким, чтобы наклон был пренебре- жимо мал. Если наклон значителен, количество выборок ОСТ, включенных в скорост- ной анализ, должно быть небольшим. Пик, соответствующий неглубокому отражению на рис.3.44b, меньше чем этот же пик на рис.3.44с. Посмотрите внимательнее на вы- борки ОСТ на рис.3.43 и увидите, что времена пробега от выборки к выборке несколько различаются особенно для неглубоких отражений. Суммирование этих выборок иска- жает гиперболическую траекторию и приводит к ухудшению спектра скоростей.

32

Рис.3.38 Спектры скоростей, полученные по выборкам ОСТ на рис.3.37; изображение в виде ряда окон.

Рис.3.39 Спектры скоростей, полученные по выборкам ОСТ на рис.3.37; изображение в виде изолиний. Сравните с рис.3.38.

33

Рис.3.40 Действие обнуления на величины корреляции: (а) выборка ОСТ; (b) действие обнуления компенсировано; (с) действие обнуления не компенсировано.

34

Рис.3.41 Слишком короткое окно корреляции приводит к возрастанию стоимость расчетов; слишком длинное окно может уменьшить разрешающую способность.

Рис.3.42 Те же самые спектры скоростей, что на рис.3.41, изображенные в виде изолиний (для сравнения).

Рис.3.43 Выборки ОСТ, ассоциированные с положениями шести соседних средних точек. Отражающие поверхности характеризуются незначительным наклоном слева направо.

Если входная выборка характеризуется значительным уровнем помех, на матри- це спектра скоростей следует выполнить некоторое сглаживание. Это достигается пу- тем осреднения в окне скоростей или во временном окне (или путем сочетания того и другого). Другой способ подавления низкоамплитудных пиков корреляции, которые могут быть связаны с уровнем внешних помех в данных – это применение к величинам корреляции некоторого смещения (в процентах). Смещение сводится к вычитанию кон- станты из величин корреляции по всему спектру скоростей. На практике также исполь- зуются различные сочетания осреднения и смещения. Наконец, чтобы повысить произ- водительность вычислительного процесса, величины корреляции следует рассчитывать в определенном коридоре скоростей (см. рис.3.45). Коридор нужно выбирать так, чтобы

он охватывал изменения скорости в вертикальном и в горизонтальном направлении на участке съемки.