Скоростной анализ с использованием спектров скоростей (стр. 2 из 3)
Метод CVS особенно полезен на участках со сложным строением, позволяя интерпретатору непосредственно выбирать сумму с лучшей выдержанностью сигнала (часто скорости суммирования сами по себе имеют минимальное значение). Суммы постоянных скоростей часто содержат много трасс ОСТ и иногда состоят из всего профиля.
Метод спектра скоростей рассмотрен в следующем разделе. В отличие от метода CVS, он основан на взаимной корреляции трасс в выборке ОСТ, а не на выдержанности суммированных сигналов в латеральном направлении. Поэтому данный метод больше подходит для данных, где имеется проблема кратных отражений и является менее подходящим для случая сложного строения.
Входная выборка на рис.5а содержит один годограф отражения от плоской границы. Средняя скорость над ОП равна 3000м/с. Предположим, что эта выборка несколько раз исправлена за нормальное приращение и суммирована с применением нескольких постоянных скоростей от 2000 до 4300м/с. На рис.5b показаны результирующие суммарные трассы для каждой скорости на плоскости «скорость – полное вертикальное время». Это изображение называется спектром скоростей. Мы преобразовали данные из области «вынос – полное время пробега» (рис.5а) в области «скорость суммирования – полное вертикальное время» (рис.5b).
Рис.5 Спектр скоростей.
Максимальная суммированная амплитуда имеет место при скорости 3000м/с. Это скорость, которая должна быть использована для суммирования сигнала во входной выборке ОСТ. Низкоамплитудная горизонтальная полоска на спектре скоростей обусловлена вкладом со стороны малых удалений, тогда как высокоамплитудная область вызвана вкладом со стороны всего множества выносов. Следовательно, дальние выносы необходимы на спектре скоростей для улучшения разрешающей способности.
Каждая трасса в выборке [v, t = t(0)] (b) – это сумма трасс в выборке ОСТ (а), где используются поправки за нормальное приращение при постоянной скорости.
Рис.6 Определение положения оси выносов на оси скорости.
Выборка ОСТ, ассоциированная со слоистой моделью, показана на рис.6а. Исходя из спектра скоростей, выбраны следующие значения для функции скоростей суммирования (рис.5b): 2700, 2800, 3000м/с. Эти величины соответствуют неглубоким, средним по глубине и глубинным отражениям. Спектр скоростей может не только представить функцию скоростей суммирования, но и позволяет различать первичные и кратные отражения.
Величина, изображенная на спектрах скоростей на рис.5b и 6b – это суммарная амплитуда. При малом отношении сигнал/помеха суммарная амплитуда может не иметь достаточную величину. Цель скоростного анализа состоит в получении точек, которые соответствуют лучшей когерентности сигнала вдоль гиперболической траектории по всей длине расстановки выборки ОСТ. Neidell и Taner (1971) обобщили различные типы мер когерентности, которые могут быть использованы в качестве признаков при расчете спектров скоростей.
Рассмотрим выборку ОСТ с одним отражением (рис.7). Суммарная амплитуда определяется как:
(2)где fi,t(i) – величина амплитуды на i-трассе при полном времени пробега t(i). Здесь М – количество трасс в выборке ОСТ. Полное время пробега t(i) располагается вдоль пробной гиперболы суммирования:
t(i) = [t2(0) + x2i/v2st]1/2 (3)
Нормализованная суммарная амплитуда определяется как
(4) 
Рис.7 Суммарная амплитуда.
Амплитуды fi,t(i) по гиперболе, обеспечивающей наилучшее совпадение [ур. (3)], определенной оптимальной скоростью суммирования, складываются с целью получения суммарной амплитуды st[ур. (2)].
NS изменяется в пределах от 0 до 1. Уравнение (4) подразумевает, что когерентность, как определено здесь, - это нормализованная суммарная амплитуда.
Другая величина, используемая в расчетах спектров скоростей – это сумма ненормированной взаимной корреляции во временном окне, которое следует гиперболе пробега суммирования по выборке ОСТ. Выражение для суммы ненормированной взаимной корреляции имеет вид:
(5)где СС можно интерпретировать как полуразность выходной энергии суммы и входной энергии. Нормированная форма СС – это другой признак, который часто используется в расчетах скоростных спектров и имеет вид:
(6)Сумма взаимной корреляции, нормированная по энергии, определяется как:
(7)ЕСС изменяется в пределе – [1/(M-1)] < ECC £ 1. Наконец, подобие, которое представляет собой нормированное отношение выходной энергии ко входной энергии, имеет вид:
(8)Следующее выражение показывает отношение NE к ECC:
(9)NE изменяется от 0 до 1.
В таблице 1 приведены значения признаков, определенных уравнением (4) – (8) для специального случая двукратной выборки ОСТ, где вторая трасса представляет собой масштабированную версию первой трассы:
(10)Таблица 1 Различные меры когерентности, применённые к случаю кратности 2, который задан уравнением (10)
| Признак | a = 0.5 | a = -0.5 |
| Суммарная амплитуда | 1.5 ƒ(t) | 0.5 ƒ(t) |
| Когерентность, NS | 1 | 0.33 |
| Нормальная сумма взаимной корреляции, CC | 0.5Σƒ2(t) | -0.5Σƒ2(t) |
| Нормальная сумма взаимной корреляции, NCC | 1 | 1 |
| Сумма взаимной корреляции, нормированной по энергии, ECC | 0.8 | -0.8 |
| Подобие, NE | 0.9 | 0.1 |
По результатам, приведенным в таблице 1, можно сделать несколько заключений. Суммарная амплитуда чувствительна к полярности трассы. Ненормированная взаимная корреляция обеспечивает лучшее выделение интенсивных отражений на спектре скоростей, тогда как нормированная или нормированная по энергии взаимная коррекция позволяет выделить на спектре скоростей слабые отражения. Как следует из уравнения (9), подобие – это не более чем смещенная версия суммы взаимной корреляции, нормированной по энергии.
Обычно спектр скоростей не отображается так, как показано на рис.5b. Два наиболее распространенных типа изображения используются для выбора скоростей в форме ряда окон или изолиний (рис.8), причем последней форме обычно отдается предпочтение. Другая величина, помогающая сделать выбор, - это наибольшая из величин когерентности из каждого временного окна, отображенных в функции времени справа от спектра скоростей на рис.8. Если не указано иначе, ненормированная корреляция использовалась для построения спектра скоростей синтетической выборки ОСТ, которая используется в последующих обсуждениях.
Рис.8 Два способа отображения спектра скоростей, выведенного по выборке ОСТ (a), (b) ряд окон, (с) в виде изолиний.
III. Практическая часть
Расчёт практической части проведён в обрабатывающей системе RadEx Pro. Пакет предназначен для обработки многоканальных сейсмоакустических данных на компьютерах, работающих под управлением операционной системы MS Windows. По структуре и интерфейсу пакет близок к наиболее распространенным пакетам обработки, таким как Promax, Geovectur, IXL, Omega.
1. Задаваемыедля Interactive Velocity Analysis параметры
Модуль Interactive Velocity Analysis используется для интерактивного анализа скоростей и контроля качества вводимых скоростей. Во входных данных должны быть корректно заполнены следующие поля заголовков:
· SCDP - номер суперсейсмограммы ОГТ. Если ввод данных в поток происходит при помощи модуля Super Gather, то это поле присваивается автоматически. В противном случае его следует присвоить вручную.
· OFFSET и AOFFSET - должны содержать выносы и их абсолютные значения соответственно.
· ILINE_NO и XLINE_X - в случае 2D данных, в первое поле следует записать номера точек ОГТ (CDP), а во второе поле - любое одинаковое целое значение.
Интерфейс модуля состоит из двух частей: окно установки начальных параметров и основное рабочее окно модулем во время его выполнения. Диалоговое окно установки параметров может быть вызвано также и при работе модуля, но при этом все изменения параметров будут активны лишь во время текущего сеанса выполнения модуля.
При активации модуля появляется окно задания параметров модуля, содержащее 9вкладок:
· Super Gather. На этой вкладке доступна только опция Bin offsets, аналогичная одноименной опции из окна параметров модуля Super Gather.
· Input velocity. Здесь необходимо ввести скоростной закон, который будет применен к данным на входе. Вкладка аналогична окну, появляющемуся при активации модуля NMO/NMI.
· Output velocity. Необходимо задать текстовый файл, который будет содержать отредактированное поле скоростей. Вкладка аналогична окну, появляющемуся при активации модуля NMO/NMI, за исключением опции Single velocity function, которая отсутствует на вкладке.