СЕЛЕКЦИЯ ВОЛН В ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЕКЦИЯ ВОЛН В ТЕХНОЛОГИИ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ВЫСОКОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ВЫСОКОЙ

ЧЕТКОСТИ МЕТОДОМ ЧЕТКОСТИ МЕТОДОМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ОБЛАСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ОБЛАСТИ

ДОПУСТИМЫХ ПАРАМЕТРОВДОПУСТИМЫХ ПАРАМЕТРОВ

WAVE SELECTION INWAVE SELECTION IN HIGH DEFINITION HIGH DEFINITION SEISMIC TECHNOLOGY BASED ON SEISMIC TECHNOLOGY BASED ON

METHOD OF PROJECTION ON VALID METHOD OF PROJECTION ON VALID PARAMETER DOMAINSPARAMETER DOMAINS

V.N. Ferentsi* , V.L. Eliseev *, А.А. Тabakov*, D.V. Oguenko, Y.A. Stepchenkov**, D.A.Mukhin**, A.S.

Kolosov**(*GEOVERS Ltd., Moscow, ** UNIS Ltd., Saint-Petersburg)

В.Н. Ференци*, В.Л. Елисеев*, А.А. Табаков*, Д.В. Огуенко*, Ю.А. Степченков**, Д.А. Мухин**, А.С.

Колосов** (*ООО «ГЕОВЕРС», Москва, **ООО «УНИС»,

Санкт-Петербург)

ВведениеВведениеIntroductionIntroduction

Эффективность обработки данных ВСП и Эффективность обработки данных ВСП и наземной сейсморазведки во многом наземной сейсморазведки во многом определяется качеством селекции из определяется качеством селекции из волнового поля основных регулярных волн.волнового поля основных регулярных волн. Одной из главных проблем селекции волн, Одной из главных проблем селекции волн, является эффективное подавление в является эффективное подавление в волновом поле регулярных и нерегулярных волновом поле регулярных и нерегулярных помех, наблюдаемых во временной, помех, наблюдаемых во временной, частотной и частотной и FK FK области, при минимальном области, при минимальном искажении полезных отраженных волн. искажении полезных отраженных волн.

Основные принципы, положенные в Основные принципы, положенные в основу технологии селекции данных 1основу технологии селекции данных 1D-3D D-3D ВСП:ВСП:

базирование на скоростной 1базирование на скоростной 1D D модели модели параллельно-слоистой анизотропной среды параллельно-слоистой анизотропной среды и в перспективе на и в перспективе на 2D/3D 2D/3D моделимодели;;

аддитивность выделяемых волнаддитивность выделяемых волн, , нерегулярных и регулярных помех и нерегулярных и регулярных помех и волнового поля остатковволнового поля остатков;;

итеративность процедуры селекции с итеративность процедуры селекции с постепенным уточнением поля выделяемых постепенным уточнением поля выделяемых волн. волн.

применение метода кинематического и применение метода кинематического и динамического проектирования в области динамического проектирования в области допустимых параметров. допустимых параметров.

Основы для практического применения Основы для практического применения предлагаемого метода:предлагаемого метода:

хорошее соответствие модели для хорошее соответствие модели для P P и и SS волн реальному волновому полю; волн реальному волновому полю;

отсутствие волн-помех с близкими к отсутствие волн-помех с близкими к полезным волнам (восходящим отраженным полезным волнам (восходящим отраженным PP PP и и PS PS волнам) кажущимися скоростями;волнам) кажущимися скоростями;

достаточно низкий фон нерегулярного достаточно низкий фон нерегулярного шума.шума.

Efficiency of VSP and CDP seismic data Efficiency of VSP and CDP seismic data processing in many respects is determined processing in many respects is determined by quality of selection from wave field of the by quality of selection from wave field of the basic regular waves. One of the main basic regular waves. One of the main problems of wave selection is effective problems of wave selection is effective suppression in wave field of the regular and suppression in wave field of the regular and irregular noises observed in time, frequency irregular noises observed in time, frequency and FK domains at the minimal distortion of and FK domains at the minimal distortion of the useful reflected waves.the useful reflected waves.

The main principles put in basis of 1D-3D The main principles put in basis of 1D-3D VSP data selection technology:VSP data selection technology:

basing on 1D velocity models of the basing on 1D velocity models of the parallel - layered anisotropic medium and in parallel - layered anisotropic medium and in the future on 2D/3D model;the future on 2D/3D model;

additivity of waves selectedadditivity of waves selected, , irregular and irregular and regular noises and wavefield of residuals;regular noises and wavefield of residuals;

iterativity ofiterativity of selection procedures with selection procedures with step-by-step refining of selected waves step-by-step refining of selected waves wavefield; wavefield;

application of kinematic and dynamic application of kinematic and dynamic projection method on valid parameter projection method on valid parameter domains;domains;

The bases for practical application of The bases for practical application of developed method:developed method:

good correspondence of model for P and S good correspondence of model for P and S waves to real wavefield;waves to real wavefield;

absence of waves-noises with close to absence of waves-noises with close to useful waves (upgoing reflected PP and PS useful waves (upgoing reflected PP and PS waves) apparent velocities;waves) apparent velocities;

low enough level of irregular noise.low enough level of irregular noise.

Разложение волнового поля в технологии Разложение волнового поля в технологии автоматической селекции данных ВСПавтоматической селекции данных ВСПDecomposition of wavefield in VSP data automatic Decomposition of wavefield in VSP data automatic

selection technologyselection technology

Волновое поле ВСП Волновое поле ВСП представляется как сумма основных представляется как сумма основных типов волн: DP, DPDS, DPUP, DPUS, типов волн: DP, DPDS, DPUP, DPUS, DPUPDP, DS, DPUPDS, DPUPDP, DS, DPUPDS, DSUSDSUS, , DSUPDSUP и и регулярных и нерегулярных помех.регулярных и нерегулярных помех.

VSP wavefield is represented VSP wavefield is represented as the sum of the basic types of as the sum of the basic types of waves:waves: DP, DPDS, DPUP, DPUS, DP, DPDS, DPUP, DPUS, DPUPDP, DS, DPUPDS, DPUPDP, DS, DPUPDS, DSUSDSUS, , DSUPDSUP and regular and irregular noises.

VSP wavefield = DP DPDS+ DPUP DPUS++ DPUPDP+ + DS +

DSUS+ DSUPRegular noises++

Irregularnoises+DPUPDS

Where DP - direct P wave, DPDS – downgoing converted PS wave, DPUP – reflected monotype PP wave, DPUS - reflected converted PS wave, DPUPDP - multiple downgoing P wave, reflected from ground surface, DS - direct S wave, DPUPDS -downgoing converted S wave, formed as result of reflection from ground surface of PP wave, DSUS – reflected monotype SS wave, DSUP – reflected converted SP wave.

Представление полей помех в технологии Представление полей помех в технологии селекции данных ВСПселекции данных ВСП

Representation of noise fields in VSP data selection Representation of noise fields in VSP data selection technologytechnology

Regular noises =

Velocity wave-noises in FK and

Time domains

Local regular Frequency noises

+

Irregular noises =

Frequencyspikes

(harmonic noises)

Wave spikesin Time domain

+

MPn

Селекция может выполняться для Селекция может выполняться для 11CC и и 3C3C сейсмических данных, сейсмических данных, причем для данных 3причем для данных 3CC предусмотрена как покомпонентная предусмотрена как покомпонентная их обработка, так и их селекция их обработка, так и их селекция после преобразования трех после преобразования трех компонент входных данных в одну компонент входных данных в одну следящую компоненту для каждого следящую компоненту для каждого выделяемого типа волны. выделяемого типа волны. Преобразование в следящую Преобразование в следящую компоненту основывается на оценках компоненту основывается на оценках поляризации по заданной модели поляризации по заданной модели среды для каждого типа волны.среды для каждого типа волны.

Selection can be applied to 1C Selection can be applied to 1C and 3C seismic data, and for the and 3C seismic data, and for the 3C data both component by 3C data both component by component processing and component processing and tracking component selection tracking component selection after transformation three after transformation three component of the input data in component of the input data in one tracking component for each one tracking component for each selected type wave is provided. selected type wave is provided. Transformation in tracking Transformation in tracking component is based on component is based on polarizationpolarization estimations by given estimations by given model of medium for each wave model of medium for each wave type .type .

1CVSPdata

3CVSPdata

1C AutoSel

Component by component3C AutoSel

Tracking component3C AutoSel

1C selected wavesand residuals

3C selected wavesand residuals

Структурная схема обработки трасс одного ПВ данных Структурная схема обработки трасс одного ПВ данных 11D/D/22D/3D D/3D ВСПВСП

Structure chart of single SP traces processing of 1D/Structure chart of single SP traces processing of 1D/22D/3DD/3D VSP datadata

Селекция волн одной компоненты для данных 1C/3C в покомпонентном режиме.

1-ая итерация.Single component waves selection for 1C/3C data in component by

component mode. First iteration.

Start of cycle by numberof selected waves types

End of cycle by numberof selected waves types

Traces moving to the vertical

Preliminaryselection

in FK domain

Extraselection by

POLYCOR algorithm

Return of tracesfrom vertical

to initial times

Selected wave subtraction

from initial wavefield

Initial 1C wavefield

Selected 1C waves andresiduals

Selected wavefrequency noise

edition

Residualsfrequency noise

edition

Структурная схема обработки трасс одного ПВ данных Структурная схема обработки трасс одного ПВ данных 11D/D/22D/3D D/3D ВСПВСП

Structure chart of single SP traces processing of 1D/Structure chart of single SP traces processing of 1D/22D/3DD/3D VSP datadata

Селекция волн одной компоненты для данных 1C/3C в покомпонентном режиме.

Следующая итерация.Single component waves selection for 1C/3C data in component by

component mode. Next iteration.Start of cycle by number

of selected waves types

End of cycle by numberof selected waves types

Traces moving to the vertical

Preliminaryselection

in FK domain

Extraselection by

POLYCOR algorithm

Return of tracesfrom vertical to initial times

Initial 1C residuals

Selected 1C waves andresiduals

Selected 1C waves on previous

iteration

Selected waveaddition to

residual wavefield

Selected wavefrequency noise

edition

Selected wave subtraction

from initial wavefield

Residualsfrequency noise

edition

Принципы метода проектирования на области допустимых Принципы метода проектирования на области допустимых параметров при селекции волнпараметров при селекции волн

Principles of projection on valid parameter domains method in Principles of projection on valid parameter domains method in wave selectionwave selection1. 1. Принципы кинематического Принципы кинематического

проектированияпроектирования:: Разложение волнового поля по типам Разложение волнового поля по типам

выделяемых волн на основе модели выделяемых волн на основе модели среды.среды.

Выведение на вертикаль волны Выведение на вертикаль волны заданного типа из списка допустимых заданного типа из списка допустимых волн, на которые разлагается волновое волн, на которые разлагается волновое поле.поле.

Выбор допустимых параметров процедур Выбор допустимых параметров процедур селекции (селекции (FK-FK-фильтрации и весовой фильтрации и весовой селекции в скользящей базе трасс).селекции в скользящей базе трасс).

2.2. Принципы динамического Принципы динамического проектирования:проектирования:

Адаптивное по времени частотное Адаптивное по времени частотное редактирование спектров трасс редактирование спектров трасс выделенных волн и поля остатков с выделенных волн и поля остатков с целью подавления нерегулярных целью подавления нерегулярных гармонических помех и локально-гармонических помех и локально-регулярных низкочастотных помех.регулярных низкочастотных помех.

Применение сглаживания амплитуд в Применение сглаживания амплитуд в областях интерференции выделяемой областях интерференции выделяемой волны с другими регулярными волнами.волны с другими регулярными волнами.

Подавление нерегулярных волновых Подавление нерегулярных волновых всплесков в поле остатков.всплесков в поле остатков.

3.3. Принципы проектирования в процессе Принципы проектирования в процессе итераций:итераций:

Уменьшение избирательности Уменьшение избирательности FK-FK-фильтра, базы трасс весовой селекции в фильтра, базы трасс весовой селекции в скользящей базе.скользящей базе.

Уменьшение жесткости частотного Уменьшение жесткости частотного редактирования трасс выделяемых волн и редактирования трасс выделяемых волн и увеличение жесткости частотного увеличение жесткости частотного редактирования трасс поля остатков.редактирования трасс поля остатков.

1. 1. Principles of kinematic projection:Principles of kinematic projection: DecompositionDecomposition of wave field in of wave field in

selected waves selected waves on the base of on the base of model of medium.model of medium.

Moving to vertical of given type Moving to vertical of given type wave from thewave from the list of allowable list of allowable waves to which the wavefield is waves to which the wavefield is decomposed.decomposed.

Choice ofChoice of valid parameters of valid parameters of selection proceduresselection procedures ( (FK-filtration FK-filtration andand weight selection in sliding weight selection in sliding base of traces).base of traces).

2. Principles of dynamic projection 2. Principles of dynamic projection :: Time adaptive frequency editing Time adaptive frequency editing

of traces spectra of waves selected of traces spectra of waves selected and residual field with the purpose and residual field with the purpose of suppression of irregular of suppression of irregular harmonic noises and local-regular harmonic noises and local-regular low-frequency noises.low-frequency noises.

Application of amplitude Application of amplitude smoothing in the areas of smoothing in the areas of interference of selected wave with interference of selected wave with other regular wavesother regular waves ..

Suppression of irregular wave Suppression of irregular wave spikes in residual spikes in residual fieldfield ..

3. 3. PrinciplesPrinciples of projection during of projection during iterationsiterations::

Decrease of Decrease of FK-filter selectivity FK-filter selectivity and and base of traces of base of traces of weight weight selection in sliding base;selection in sliding base;

Decrease ofDecrease of rigidityrigidity frequency frequency editing of selected waves tracesediting of selected waves traces and increaseand increase rigidityrigidity frequency frequency editing of editing of residual field traces;residual field traces;

Применение частотного редактирования спектров для Применение частотного редактирования спектров для подавления низкочастотных регулярных помехподавления низкочастотных регулярных помех при при

селекции волнселекции волнApplication of frequency spectra edition for low frequency Application of frequency spectra edition for low frequency

regular noise suppressionregular noise suppression

0 25 75

100 50

Frequency,Hz

Реальные данные НВСП (Западная Сибирь)Реальные данные НВСП (Западная Сибирь)Real offset VSP data (West Siberia)Real offset VSP data (West Siberia)

В В R R компоненте волнового поля компоненте волнового поля перед селекцией волн наблюдается перед селекцией волн наблюдается интенсивная низкочастотная падающая интенсивная низкочастотная падающая S-S-волна. В спектре отдельной трассы (1) волна. В спектре отдельной трассы (1) видно существенное преобладание видно существенное преобладание низких частот по отношению к низких частот по отношению к среднему по трассам спектру (2).среднему по трассам спектру (2).

In R component of wavefield before In R component of wavefield before selection of waves the intensive low-selection of waves the intensive low-frequency downgoing S-wave is frequency downgoing S-wave is observed. In spectrum of separate observed. In spectrum of separate trace (1) essential prevalence of low trace (1) essential prevalence of low frequencies over average trace frequencies over average trace spectrum (2)spectrum (2) is visible.is visible.

R component of initial wave field Separate trace (1) and average (2) spectra

Dep

th,

m

Time, ms

12

Time, ms

Dep

th,

m Initial wave field

R comp

Time, ms

Dep

th,

m

UP wave selectedwithoutspectra edition

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m

UP wave selected

withspectra editionafter 1st iteration

UP wave selected

withspectra editionafter 2nd iteration

Time, ms

Dep

th,

m Initial wave field

R comp

Time, ms

Dep

th,

m

US wave selectedwithoutspectra edition

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m

US wave selected

withspectra editionafter 1st iteration

US wave selected

withspectra editionafter 2nd iteration

Использовалось 4 итерации Использовалось 4 итерации селекции в покомпонентном режиме с селекции в покомпонентном режиме с последовательным уменьшением базы последовательным уменьшением базы трасс 25, 21, 1трасс 25, 21, 144 и 9 и уменьшением и 9 и уменьшением уровня превышения среднего спектра уровня превышения среднего спектра при редактировании частотных помех при редактировании частотных помех спектра остатка с 3 до 1.2.спектра остатка с 3 до 1.2.

4 iterations of selection in 4 iterations of selection in component by component mode component by component mode with step by step reduction of with step by step reduction of trace base 25, 21, 15 both 9 and trace base 25, 21, 15 both 9 and reduction of exceedance level of reduction of exceedance level of average spectrum with 3 up to 1.2average spectrum with 3 up to 1.2 at editing frequency noises of at editing frequency noises of residual wave spectrum it was residual wave spectrum it was appliedapplied ..

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

mПример итеративной селекции волн, основанной на Пример итеративной селекции волн, основанной на

модели, с редактированием помех в спектрахмодели, с редактированием помех в спектрахExample of iterative selection of the waves based on model Example of iterative selection of the waves based on model

with editing noises in spectrawith editing noises in spectra

Initial wave field

P comp

1

2

DP+DS waves

selected

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m DS1+DS2 waves

selected

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m DPUP wave

selected from Z comp

Initial wave

field Z comp

after DP and DS waves

subtraction

Initial wave field

R comp

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m DPDS wave

selected from Z comp

Initial wave

field Y comp

after DP and DS waves

subtraction

DPUS wave

selected from Y comp

Initial wave

field Z comp

after DP and DS waves

subtraction

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m

Time, ms

Dep

th,

m DSUS wave

selected from Z comp

Initial wave

field Z comp

after DP and DS waves

subtraction

DPUPDP wave selected from Z comp

DPUPDS wave selected from Z comp

В дополнение к выделенным В дополнение к выделенным регулярным волнам получено регулярным волнам получено поле нерегулярных гармонических поле нерегулярных гармонических помех. Отсутствие в поле остатков помех. Отсутствие в поле остатков каких-либо заметных регулярных каких-либо заметных регулярных волн свидетельствует о хорошем волн свидетельствует о хорошем качестве селекции волн.качестве селекции волн.

In addition to the selected regular In addition to the selected regular waves the field of irregular waves the field of irregular harmonious noises is received. harmonious noises is received. Absence in field of the residuals of any Absence in field of the residuals of any appreciable regular waves testifies to appreciable regular waves testifies to high quality of waves selection.high quality of waves selection.

Dep

th,

m

Dep

th,

m

Time, ms Time, ms

Selected harmonic and low frequency noises

Residual wave field. Z component

Волновые поля помех и остатков после селекции волнВолновые поля помех и остатков после селекции волнWavefields of noises and residuals after waves selectionWavefields of noises and residuals after waves selection

ВыводыВыводыConclusionsConclusions

Технология селекции волн приТехнология селекции волн при обработке данных обработке данных ВСП, основанная на ВСП, основанная на модели среды и методе проектирования на модели среды и методе проектирования на области допустимых параметров, позволяет области допустимых параметров, позволяет с высокой эффективностью и детальностью с высокой эффективностью и детальностью выделять полезные регулярные волны, выделять полезные регулярные волны, обладает высокой технологичностью при обладает высокой технологичностью при обработке больших объемов данных 2обработке больших объемов данных 2D-3D D-3D ВСП.ВСП. В перспективе возможно базирование В перспективе возможно базирование данной технологии селекции на более данной технологии селекции на более сложных 2сложных 2D/3D D/3D моделях реальных сред.моделях реальных сред. В список выделяемых волн могут В список выделяемых волн могут вводиться дополнительно новые типы вводиться дополнительно новые типы выделяемых волн.выделяемых волн. Подход, при котором подавление Подход, при котором подавление нерегулярных гармонических помех нерегулярных гармонических помех осуществляется в процессе селекции волн, осуществляется в процессе селекции волн, ослабляет влияние помех на результат ослабляет влияние помех на результат селекции и повышает надежность селекции и повышает надежность выделения волн.выделения волн. Применение метода проектирования в Применение метода проектирования в области допустимых параметров в области допустимых параметров в частотной области при селекции волн частотной области при селекции волн позволяет выполнять селекцию в широкой позволяет выполнять селекцию в широкой полосе частот вообще без частотной полосе частот вообще без частотной фильтрации трасс, так как, по сути, данная фильтрации трасс, так как, по сути, данная процедура является адаптивным частотным процедура является адаптивным частотным фильтром.фильтром. Процедура селекции волн с применением Процедура селекции волн с применением проектирования в области допустимых проектирования в области допустимых параметров также оказывается параметров также оказывается эффективной и при обработке данных эффективной и при обработке данных наземной сейсморазведки. наземной сейсморазведки.

Technology of wave selection in VSP Technology of wave selection in VSP data processing based on model of data processing based on model of media and method of projection on media and method of projection on valid parameter domains allows with valid parameter domains allows with high efficiency and detail to select high efficiency and detail to select useful regular waves, has high useful regular waves, has high processability in processing the large processability in processing the large volumes of 2D/3D VSP data.volumes of 2D/3D VSP data. In prospects probably basing of the In prospects probably basing of the given selection technology on more given selection technology on more complex 2D/3D models of real media.complex 2D/3D models of real media. In addition new types of selected In addition new types of selected waves can be entered into the list of waves can be entered into the list of selected waves.selected waves. The approach in which suppression The approach in which suppression of irregular harmonious noises is of irregular harmonious noises is carried out during selection of waves carried out during selection of waves weakens influence of noises on result weakens influence of noises on result of selection and raises reliability of of selection and raises reliability of waves selection.waves selection. Application of method of projection Application of method of projection in valid parameter domains in in valid parameter domains in frequency domain in waves selection frequency domain in waves selection allows to carry out selection in wide allows to carry out selection in wide range of frequencies in general range of frequencies in general without frequency filtrations of traces without frequency filtrations of traces as, as a matter of fact, the given as, as a matter of fact, the given procedure is the adaptive frequency procedure is the adaptive frequency filter.filter. Procedure of waves selection with Procedure of waves selection with application of projection in valid application of projection in valid parameter domains also appears parameter domains also appears effective and in data processing effective and in data processing ground seismic exploration.ground seismic exploration.

ЛитератураЛитература

1. В.Н. Ференци, А.А. Табаков, Л.В. Севастьянов, Е.А. Фурсова, В.Л. 1. В.Н. Ференци, А.А. Табаков, Л.В. Севастьянов, Е.А. Фурсова, В.Л. Елисеев. Автоматическая селекция волн при модель-базированной Елисеев. Автоматическая селекция волн при модель-базированной обработке данных ВСП. Материалы научно-практической конференции обработке данных ВСП. Материалы научно-практической конференции «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке», Москва, «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке», Москва, 2007, с. 12-17.2007, с. 12-17.

References

1.1. V.N. Ferentsi, A.A.Tabakov, A.V. Sevastianov, E.A. Fursova, V.L.Eliseev. V.N. Ferentsi, A.A.Tabakov, A.V. Sevastianov, E.A. Fursova, V.L.Eliseev. Automatic wave selection in model based processing of VSP data. Automatic wave selection in model based processing of VSP data. Materials of practical science conferenceMaterials of practical science conference « «VSPVSP andand 3D acquisition 3D acquisition systems in seismic explorationsystems in seismic exploration», », MoscowMoscow, 200, 20077, , pp. . 1212--17.17.