Математическое моделирование в сейсморазведке

Математическое моделирование в сейсморазведке

Введение

Метод математического моделирования получил распространение в сейсморазведке примерно с середины 60-х годов. Использование синтетичес­ких сейсмограмм (СС), являвшихся результатом решения одномерной динамической задачи, имело следующий цели:

· анализ процесса формирования поля отраженных волн в тонкослоистой среде;

· оценку роли многократных волн в этом поле;

· определение сейсмических эффектов, обусловленных изменением литологии или углеводородосодержания и др.

В целом это позволило получить важные для практики интерпретации выводы о том, какие особенности и признаки нужно искать на реальной сейсмозаписи при изучении того или иного геологического объекта.

Переход к двумерному сейсмическому моделированию, т. е. к исполь­зованию синтетических временных разрезов (СВР), означал не просто увеличение количества синтезируемых трасс, а качественно новый уровень реализации метода моделирования. Речь идет об открывшейся возмож­ности применения математического моделирования непосредственно в процессе интерпретации данных сейсмических наблюдений

К началу 80-х годов сложилась следующая классификация видов сейсмомоделирования.

1. Структурное моделирование. Обычно такое моделирование осуществ­ляется путем прослеживания лучей, что позволяет воспроизвести истинный путь сейсмических волн при пересечении границ напластований, установить точную связь между временем и глубиной и понять причины своеобразного отображения определенных структурных форм на временном разрезе. С по­мощью структурного моделирования могут производиться оценка и учет влияния вышележащих толщ на кинематику сейсмических волн в интересую­щем (перспективном) диапазоне времен или глубин при решении страти­графических задач.

2. Стратиграфическое моделирование. Первоначально применялось с целью получить оценку влияния залежей нефти и газа, выклинивающихся слоев, зон литолого-фациального замещения и других неоднородностей на такие характеристики сейсмической записи, как изменение амплитуд, искажение вышезалегающих горизонтов, изменение полярности, понижение скорости, наличие и расположение дифрагированных волн. Структурные формы здесь менее важны, а упругие параметры горных пород, наоборот, являются очень важными и решающими. В последнее время стратиграфическое моделирование успешно применяется для обнаружения и подтверждения залежей углеводородов, определения литологии пород, связанных с этими залежами, границ распространения залежей и др.

3. Моделирование сейсмических скоростей. Вначале такое моделирова­ние получило распространение в связи с необходимостью оценки влияния кривизны отражающих и промежуточных границ и локальных неоднородностей на поле сейсмических скоростей или, другими словами, для анализа отклонений параметра VОГТ реальных скоростей в среде. Впоследствии были осуществлены удачные опыты использования этого вида моделирова­ния в качестве основы в методах решения обратных кинематических задач для многослойных сред с криволинейными границами раздела и с градиен­тами скоростей в слоях.

Кроме того, двумерное сейсмомоделирование стало эффективно исполь­зоваться и на этапе обработки сейсмической информации для решения таких задач, как:

· расчет статических и кинематических поправок в условиях неоднородностей в верхней части разреза,

· тестирование новых программно-алгоритмических средств,

· синтез оптимальных графов обработки.

В соответствии с методологическим принципом системного подхода представим объект нашего изучения (процесс интерпретации данных сей­смических наблюдений) в виде целостной системы взаимодействующих эле­ментов (верхняя часть рис. 1, а).

Будем называть интерпретацией данных сейсмических наблюдений про­цесс построения сейсмогеологической модели, которая не противоречит имеющейся априорной информации (наблюденному волновому полю, данным промысловой геофизики, геологической информации) и опыту гео­физика-интерпретатора. Из этого определения следует несколько важных методологических выводов:

1) процесс интерпретации является целенаправленным и поэтому должен быть управляемым;

2) в процессе интерпретации необходимо сопоставлять имеющуюся в данный момент сейсмогеологическую модель с априорными данными (в первую очередь с наблюденным волновым полем) на предмет анализа их противоречивости и нахождения способов ее устранения;

3) ввиду невозможности непосредственного сопоставления таких разно­родных объектов, как сейсмогеологическая модель и наблюденное волно­вое поле, в процессе интерпретации необходимо решать прямую задачу, т.е. вычислять волновое поле по сейсмогеологической модели.

Таким обра­зом, математическое моделирование становится неотъемлемой частью технологии интерпретации.

Конкретизируя схему рис. 1, а, получаем схему интерпретации данных сейсморазведки на основе математического моделирования, представлен­ную на рис. 1, б. Она включает операции шести уровней.

I уровень – получение исходной информации в результате геофизи­ческих измерений и сбора априорных геологических данных.

II уровень – обработка и анализ указанной информации с различ­ными целями. Полевые данные сейсморазведки обрабатываются в целях получения

§ годографов;

§ горизонтальных спектров скоростей или графи­ков VОГТ;

§ окончатель­ного временного разреза, который должен содержать минимум помех и искажений и максимум объективной информации о строении среды.

Данные промысловой геофизики обрабатываются главным образом для получения эффективной по сейсми­ческим критериям одномерной сейсмической модели. Наконец, важнейшую роль, определяющую впоследствии все решения геофизика-интерпретатора, играет предварительно выработанная гипотеза о строении разреза, не про­тиворечащая имеющимся геологическим представлениям.

III уровень состоит в создании исходной для итеративного процес­са интерпретации двумерной сейсмогеологической модели или модели нулевого приближения. Эта операция в принципе неформальна и требует максимального использования всей доступной информации I и II уровней. На этом же уровне производится выбор импульса, моделирующего сейсми­ческий сигнал (моделирование сейсмического сигнала).

На IV уровне для получения модельных аналогов промежуточных и окончательных результатов обработки полевых данных сейсморазведки решаются прямые задачи сейсморазведки.

V уровень – операции сравнения промежуточных и окончательных результатов обработки с их модельными аналогами, имеющие целью коли­чественную оценку сходства между ними.

VI уровень в рассматриваемой схеме представляют процессы принятий по коррекции параметров в общем случае всех операций уровней II–V. В частности, при наименее "глубокой" обратной связи корректируются параметры сейсмомоделирования, т. е. сейсмогеологическая модель и модель импульса падающей волны. Исходными данными для принятия таких решении являются оценки сходства ("рассогласования"), полу­чаемые на уровне V.

Таблица 1. Влияние параметров двумерного сейсмомоделирования на характеристики отражений