Методы повышения качества и достоверности полевых сейсморазведочных работ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гафаров Радий Марсович

• Гафаров Радий Марсович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Гафаров Радий Марсович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОЛЕВЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

1.1. Существующие способы изучения верхней части разреза

1.2. Системы сбора и регистрации сейсмической информации

1.3. Способы возбуждения колебаний

1.4. Контроль качества полевых работ

1.5. Постановка задач исследований

2. ИЗУЧЕНИЕ ЗОНЫ МАЛЫХ СКОРОСТЕЙ МЕТОДОМ ПРЯМОГО МСК В КОМПЛЕКСЕ С МПВ

2.1. Влияние верхней части разреза на качество сейсмических данных

2.2. Существующие полевые методы изучения ЗМС

Обращённый микросейсмокаротаж

Прямой микросейсмокаротаж

Метод преломленных волн

2.3. Метод прямого МСК в комплексе с МПВ

2.4. Результаты практического применения метода прямого МСК в комплексе с МПВ

Выводы к главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

3.1. Гидропневматический источник ГПИ-2

3.2. Бескабельные системы «слепая» (GSR) и «полуслепая» (Unite)

3.3. Гибридная полевая телеметрическая система сбора и регистрации сейсмической информации Sercel-508XT

Выводы к главе

4. МЕТОД СЛЕДЯЩЕЙ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОМЕХ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ МЕТОДИКЕ SLIP-SWEEP

4.1. Особенности вибрационного метода

4.2. Высокопроизводительные методики вибрационной сейсморазведки, причины ухудшения качества

4.3. Существующие методы решения проблемы наложения свип-сигналов

4.4. Метод следящей фильтрации для подавления помех от наложения свип-

сигналов

4.5. Обработка экспериментальных данных

4.6. Сравнение метода следящей фильтрации с зарубежными аналогами

Выводы к главе

5. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И МОНИТОРИНГА

ПОЛЕВЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

5.1. Формирование базы данных о параметрах полевых работ

5.2. Система прикладных программ и методика анализа информации

5.3. Результаты использования Системы контроля качества и мониторинга полевых сейсморазведочных работ

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Сейсморазведка является одним из основных методов поиска месторождений углеводородов. Переход к выявлению небольших по размерам сложнопостроенных ловушек с тонкими коллекторами потребовал повышения детальности исследований и усложнения технологии наблюдений. Для построения более достоверной модели месторождения при интерпретации сейсмических материалов стали широко использоваться динамические характеристики отраженных волн, предъявляющие высокие требования к качеству регистрации. Удовлетворение растущих требований к точности и качеству полевых материалов, обеспечение высокой производительности и экономической эффективности работ невозможно без постоянного совершенствования технологии работ и тотального контроля качества производства работ.

Санкции западных стран ограничивают доступ к передовым технологиям и делают актуальным развитие импортозамещающих технологий производства работ [21].

Ужесточение природоохранного законодательства, необходимость обеспечения качества поисково-разведочных работ в сложных природно-климатических и орогидрографических условиях, в районах с развитой инфраструктурой и на труднодоступных участках вызывают необходимость внедрения новых систем регистрации без кабеля и новых телеметрических систем сбора информации.

Полевой контроль качества сейсморазведочных работ сейчас основан на анализе ограниченного числа параметров только с точки зрения удовлетворения требований заказчика к заданному допустимому пределу их изменения. Это не обеспечивает полноценного контроля технологии производства сейсморазведочных работ, своевременного выявления и устранения причин потери качества, выявления и устранения узких мест в технологии выполнения работ, сдерживающих их производительность.

Степень разработанности

Несмотря на существование различных методик в сейсморазведке до сих пор острой проблемой остается изучение параметров зоны малых скоростей с использованием полевых исследований. Данной областью в разные годы занимались В.И. Бондарев, С.Г. Бычков, С.М. Крылатков, В.М. Кузнецов, И.Ю. Митюнина, Б.А. Спасский, А.К. Урупов, Г.А. Шехтман, А.В. Шумилов.

Перед отечественными исполнителями полевых сейсморазведочных работ встала задача освоения бескабельных сейсморегистрирующих систем и гибридных телеметрических систем сбора сейсмической информации (с числом регистрируемых каналов до одного миллиона), которые позволят существенно увеличить производительность и качество сейсморазведочных работ за счет снижения зависимости от условий местности и применения технологий, ранее считавшихся экономически нецелесообразными [61].

Применение высокопроизводительных методик с вибрационными источниками создало проблему удаления корреляционных помех от одновременной работы нескольких групп вибраторов. Для решения данной проблемы пока используются зарубежные технологии, но в её решение также внесли ощутимый вклад российские учёные: А.П. Жуков, С.В. Колесов, А.В. Череповский, М.Б. Шнеерсон.

Вопросам контроля качества полевых работ в своё время уделяли внимание А.В. Белоусов, А.М. Блюменцев, И.Л. Дагаев, В.И. Ефимов, В.И. Кузнецов, И.А. Санфиров, А.И. Тищенко, А.В. Череповский, М.Б. Шнеерсон. В настоящее время реализован только полевой контроль качества полевых работ в процессе их выполнения. Второй уровень контроля качества полевых работ (со стороны головного офиса исполнителя) практически отсутствует. Общепринятая методика контроля качества отсутствует. Анализ данных прошлых лет по контролю качества затруднен.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы повышения качества и достоверности полевых сейсморазведочных работ»

Цель работы

Повышение качества сейсмических данных и экономической эффективности производства полевых сейсморазведочных работ на основе

усовершенствования их технологии, методики контроля качества и двойного уровня мониторинга выполнения работ.

Основные задачи исследований

1. Анализ современного состояния технологии и контроля качества полевых сейсморазведочных работ.

2. Разработка метода прямого микросейсмокаротажа в шнековой колонне на основе комплексирования особенностей МСК и МПВ для повышения точности изучения зоны малых скоростей.

3. Исследование возможности применения новых технических решений для повышения качества и производительности сейсморазведочных работ в российских условиях (гидропневматического источника, бескабельных сейсморегистрирующих систем и гибридных телеметрических систем сбора сейсмической информации).

4. Разработка отечественной методики подавления помех и повышения качества вибрационных работ по высокопроизводительной методике Slip-sweep на основе следящей фильтрации виброграмм.

5. Разработка системы контроля качества и мониторинга полевых сейсморазведочных работ, обеспечивающей сбор, хранение и анализ полной информации о производстве работ, двойной уровень непрерывного контроля работ и использование полученной информации при планировании будущих работ.

Методология и методы исследований

Для решения поставленных задач выполнены теоретические и модельные исследования, проведен анализ опубликованных данных, выполнены экспериментальные работы, обобщены результаты полевых производственных и опытно-методических исследований. Проведен комплексный анализ параметров, извлекаемых из полевого оборудования. Выполнено обобщение геологических и геофизических данных, результатов микросейсмического каротажа, материалов наземной сейсморазведки.

Научная новизна

1. Впервые в практике сейсморазведки для повышения точности определения параметров зоны малых скоростей предложен метод, основанный на комплексировании прямого МСК в шнековой колонне и метода преломленных волн.

2. Впервые разработан метод удаления гармонических помех от одновременной работы нескольких групп вибраторов, основанный на фильтрации виброграмм с изменяющимися во времени граничными частотами (следящей фильтрации).

3. Разработана система контроля качества и мониторинга полевых сейсморазведочных работ, включающая базу оперативно пополняемых данных о всех параметрах полевых работ и систему прикладных программ, автоматизирующих процесс систематизации информации и позволяющих оперативно извлекать огромный объем информации в удобном для анализа виде, впервые обеспечивающая двойной уровень контроля (в полевой партии и в головном офисе).

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы заключается в том, что обоснованы и смоделированы новый метод изучения зоны малых скоростей и новый метод обработки виброграмм при проведении работ по высокопроизводительной методике Slip-sweep. Разработан новый двухуровневый подход к контролю первичных полевых сейсмических данных, включающий более полный набор параметров, характеризующих процесс полевых работ. Обосновано, что полученная база данных является базисом для будущего применения искусственного интеллекта при планировании и поиске оптимального пути отработки площади.

Практическая значимость подтверждается тем, что:

- разработанная соискателем методика изучения зоны малых скоростей на протяжении трёх полевых сезонов успешно применяется на лицензионных участках ПАО «ЛУКОЙЛ»;

- разработанный метод очистки виброграмм путем следящей фильтрации не требует дополнительного оборудования, сокращает время обработки и используется при работах по высокопроизводительной методике Slip-sweep на участках ПАО «НОВАТЭК» и ПАО «НК «Роснефть»;

- разработанная система контроля качества и мониторинга полевых работ применяется в АО «Башнефтегеофизика» в течение пяти лет, достигнуты существенное повышение качества материалов, рост производительности и экономической эффективности работ;

- обеспечено эффективное внедрение на объектах АО «Башнефтегеофизика» бескабельных систем регистрации и гибридной телеметрической системы Sercel-508XT.

Положения, выносимые на защиту

1. Метод изучения зоны малых скоростей на основе комплексирования прямого МСК в шнековой колонне и метода преломленных волн позволяет повысить точность определения параметров зоны за счет плотного прижатия зонда с сейсмоприемником к стенке буровой колонны и использования двух дополнительных критериев - минимального времени вступлений и смены фазы первой волны на подошве ЗМС, сокращает время работ на скважине, затраты на проведение работ и обеспечивает безопасность работ.

2. Метод удаления гармонических помех на основе следящей фильтрации позволяет эффективно проводить очистку виброграмм от помех соседних пунктов возбуждения как раннего, так и позднего включения, дополнительно подавляет микросейсмы и промышленные шумы, выходящие за границы частотного диапазона фильтра, сокращает время обработки и успешно заменяет импортную технологию.

3. Система контроля качества и мониторинга полевых сейсморазведочных работ позволяет использовать полный объем информации о полевых работах, проводить двухуровневый контроль качества сейсмических материалов, оперативно выявлять причины ухудшения качества и производительности

работ и обеспечивает переход на более высокий уровень контроля полевых сейсморазведочных работ.

Степень достоверности и апробация результатов

Обоснованность научных выводов и практических рекомендаций, изложенных в работе, базируется на использовании теоретических и методических положений, сформулированных в работах российских и зарубежных ученых, применении широко апробированных, а также оригинальных методов и методик экспериментальных и теоретических исследований.

Достоверность полученных результатов обеспечивается анализом большого объема производственных работ, результатами специально выполненных экспериментальных работ, привлечением опыта отечественных и зарубежных специалистов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих 7 научных форумах: 14-я конференция EAGE «Геомодель-2012» (Геленджик, 10-14 сентября 2012 г., 2 доклада); конференция «Тюмень 2013» (Тюмень, 25-29 марта 2013 г.); международная 75-я конференция и выставка EAGE, совместно с SPE ЕЦКОРЕС (Великобритания, Лондон, 10-13 июня 2013 г.); 20-я юбилейная конференция EAGE «Геомодель-2018» (Геленджик, 10-14 сентября 2018 г., 2 доклада); конференция «Геомодель-2022» (Геленджик, 5-8 сентября 2022 г.); 25-я юбилейная конференция «Геомодель-2023» (Геленджик, 8-11 сентября 2023 г., 3 доклада); 3-я международная научно-практическая конференция «ПроГРРесс 23» (Сочи, 23-25 октября 2023 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 20 печатных трудах в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки РФ. Получено 2 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 121 наименования, содержит 161 страниц текста, в том числе 71 рисунок, 4 таблицы и 3 приложения.

Личный вклад автора. Автором разработан метод определения параметров зоны малых скоростей, основанный на комплексировании прямого микросейсмического каротажа внутри шнековой колонны и метода преломленных волн.

Создан метод удаления корреляционных помех от одновременной работы нескольких групп вибраторов, основанный на фильтрации виброграмм с изменяющимися во времени граничными частотами.

Впервые предложена система контроля качества и мониторинга полевых сейсморазведочных работ, обеспечивающая двойной уровень контроля в полевых и камеральных условиях.

В основу диссертации положены результаты многолетних исследований в АО «Башнефтегеофизика», обобщении результатов экспериментальных работ и практической реализации предложенных решений при проведении сейсмической разведки.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОЛЕВЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Сейсморазведка играет ключевую роль в процессе прироста запасов углеводородов. Начиная с 90-х гг. прошлого столетия требования к результатам сейсморазведочных работ стали заметно усложняться, так как крупные месторождения с мощными нефтяными пластами на территории России были разведаны и на очереди встала задача выявления небольших по размерам сложнопостроенных ловушек с тонкими коллекторами. Для определения таких параметров, как пористость, проницаемость, и построения более достоверной модели месторождения для подсчёта запасов при интерпретации сейсмических материалов стали широко использоваться динамические характеристики отраженных волн. Необходимость повышения детальности исследований и расширение области применения динамических параметров отражений потребовали привлечения дополнительных технологических приемов повышения качества полевых работ и совершенствования мониторинга производства полевых работ с целью контроля качества получаемых сейсмических материалов. Актуальность совершенствования мониторинга производства полевых работ обусловлена также необходимостью повышения производительности, экономической эффективности и безопасности работ, так как затраты на проведение полевых работ составляют около 80 % общей стоимости сейсморазведочных работ. Потеря или снижение качества полевых данных ведут к снижению производительности работ и неоправданным экономическим потерям.

Труднопредсказуемая динамика мировых цен на нефть, санкции западных стран, ограниченный доступ к передовым технологиям явились новыми вызовами перед отечественной геологической службой, требующими разработки импортозамещающих технологий производства работ.

Ужесточение во всем мире природоохранного законодательства, необходимость обеспечения качества поисково-разведочных работ в сложных

природно-климатических и орогидрографических условиях, в районах с развитой инфраструктурой и на труднодоступных участках вызывают необходимость внедрения новых систем регистрации без кабеля и новых телеметрических систем сбора информации.

Качество, производительность и экономическая эффективность производства полевых сейсморазведочных работ определяются выбранной системой наблюдений (повышением плотности и обеспечением высокой кратности 2Э и 3Э съемок), точностью изучения верхней части разреза, точностью выноса в натуру проектных пикетов системы наблюдений, системой сбора и регистрации сейсмической информации (улучшением характеристик сейсмоприемников, повышением канальности телеметрических систем и совершенствованием способов передачи данных), способом возбуждения колебаний и системой контроля качества выполнения работ [84, 85]. Непрерывное совершенствование этих составляющих определяет достигнутый уровень технологии сейсморазведочных работ.

1.1. Существующие способы изучения верхней части разреза

Верхняя часть разреза (ВЧР) сложена слабо уплотненными породами, характеризуется пониженными скоростями и плотностью и высоким, частотно зависимым поглощением упругих волн, наличием многочисленных наиболее резких сейсмических границ, на которых образуется основной поток кратных волн. Состав и толщины отложений ВЧР резко изменяются по латерали, вызывая изменение формы, амплитуды и частотного состава падающего импульса, искажение кинематических и динамических свойств отражений [27, 76]. Устранение и учет этих искажений создают значительные трудности при обработке и интерпретации сейсмических данных [44, 64, 67].

Наиболее низкоскоростная часть ВЧР в сейсморазведочной литературе получила название зоны малых скоростей (ЗМС). Постоянно растущие

требования к точности и детальности результатов сейсморазведки вызывают постоянную необходимость совершенствования методов изучения ЗМС.

При взрывном способе возбуждения изучение ЗМС необходимо также для определения оптимальной глубины взрывных скважин с целью повышения качества полевых данных.

Граница между ЗМС и подстилающими породами является акустически контрастной границей, поэтому её изучение выполняют с помощью сейсмических методов разведки [73], в том числе и многоволновой сейсморазведки [64, 97]. Значительный вклад в области развития технологии изучения верхней части разреза по временным полям первых волн внёс доктор геолого-минералогических наук, заслуженный работник высшей школы РФ, профессор кафедры геофизики ПГНИУ Борис Алексеевич Спасский [74, 75].

Так как граница малых скоростей залегает неглубоко, то в качестве источников возбуждения применяются маломощные взрывчатые вещества (детонатор), или используются поверхностные импульсные источники взрывного [30, 52] и невзрывного типа (СЭМ, Геотон, ГСК-6М, КЭМ-4 и др.). Известны реальные успехи по исследованию ЗМС также методами электроразведки [73, 80, 83] и гравиразведки [13]. Однако на современном этапе основными методами изучения ЗМС являются сейсмические методы: прямой и обращённый микросейсмокаротаж (МСК) и метод преломленных волн (МПВ).

При микросейсмокаротаже наблюдения выполняются в специально пробуренной скважине, заведомо превышающей глубину ЗМС, с заданным шагом по глубине. Скоростные характеристики разреза определяются по времени пробега прямой волны. При прямом МСК возбуждение выполняется на поверхности у устья скважины, а сейсмоприемники помещаются в скважину, при обращенном МСК, наоборот, источники возбуждения помещаются в скважину, а приемники размещаются на поверхности.

В методе преломленных волн бурение не требуется, источники и приемники располагаются на поверхности. Для определения подошвы ЗМС и

скорости в ней используется принцип образования головной волны при падении упругой волны на границу раздела двух сред с повышением скорости в подстилающем слое. Кроме того, возможно использование закритических отражений при обработке сейсмических данных [58]. Подробному описанию изучения ЗМС методом МПВ посвящены работы [43-45].

Набор традиционных методов изучения зоны малых скоростей не в полной мере соответствует возрастающим требованиям к качеству и эффективности сейсмических исследований из-за ряда имеющихся недостатков (значительные расходы на бурение, необходимость использования специальных дорогостоящих скважинных приемных устройств при прямом МСК, высокий риск травматизма при работе со взрывными источниками, недостаточная точность результатов, особенно при использовании поверхностных систем наблюдений, и др.).

Одним из путей получения более точных данных о строении зоны малых скоростей и снижения стоимости работ при шнековом бурении взрывных скважин и скважин для МСК является разработка нового более точного метода прямого МСК в шнековой колонне на основе комплексирования особенностей МСК и метода преломленных волн (МПВ).

1.2. Системы сбора и регистрации сейсмической информации

На сегодняшний день подавляющее большинство систем сбора сейсмической информации являются кабельными, то есть передача данных от регистрирующих блоков (сейсмоприемников) в центральную регистрирующую систему (сейсмостанцию) происходит посредством кабелей, соединяющих расставленные по профилям полевые модули. Основным положительным моментом при использовании кабелей является возможность передачи большого объёма информации в режиме реального времени, что даёт возможность постоянного контроля за процессом регистрации. Смотка-размотка регулярной кабельной расстановки полевого оборудования гораздо

проще, чем бескабельного, особенно в случаях ограниченной видимости (пересечённая местность, густая растительность) или после снегопадов. С другой стороны, вес кабелей нередко достигает половины общего веса полевого оборудования, что значительно осложняет логистику и непосредственно процесс подготовки работ. Стоимость перевозки и ремонта кабелей может быть значительной долей затрат подрядчиков. Используемые в производстве телеметрические кабельные системы сбора сейсмической информации SN 428 XL производства компании Sercel позволяют регистрировать до 10 000 каналов и вполне обеспечивают выполнение работ по методике широкоазимутальной 3D съемки (с большим числом линий приема).

В прошлом веке кабельные сейсмостанции являлись единственным типом сейсморегистрирующей аппаратуры, применяемой на производстве. Но в начале XXI в. развитие современных технологий позволило разработчикам аппаратуры создать принципиально новые системы, позволяющие отказаться от громоздких кабельных соединений. Отсутствие проводной связи с центральным блоком заставило решать проблемы синхронизации начала регистрации с моментом возбуждения источника, хранения и передачи информации, а также питания электроники. Ключевыми технологиями, обеспечившими возможность функционирования автономных регистрирующих систем, явились: компактные ионно-литиевые аккумуляторы, обеспечивающие питание модуля в течение 30 дней; флеш-память объёмом 8-16 Gb, рассчитанная на регистрацию сейсмических данных модулем в течение месяца; беспроводная сеть WiFi для связи с модулем; встроенная спутниковая навигационная система GPS для синхронизации времени регистрации.

На сегодняшний день выпускается около трёх десятков видов бескабельных сейсморегистрирующих систем (рисунок 1.1). По принципу контроля и передачи данных они разделяются на три типа:

- слепые системы - отсутствие контроля за состоянием и сохранностью автономных модулей в процессе регистрации на профиле, считывание данных и

зарядка аккумуляторов происходят только на базе партии в специальных устройствах;

- полуслепые системы - возможен периодический контроль функционирования автономных модулей и дистанционное считывание данных мобильными установками по сети в процессе отработки площади, имеется возможность частичного считывания информации в режиме реального времени вблизи центрального блока сейсмостанции;

- радиотелеметрические системы - передача всех данных в режиме реального времени на центральную сейсмостанцию по сети WiFi с использованием специальных ретрансляторов.

Рисунок 1.1 - Виды бескабельных систем регистрации от различных

производителей

Преимуществами бескабельных систем являются [118]:

- возможность установки на площадях с развитой инфраструктурой, сложным рельефом, на труднодоступных участках или на территории заповедников, где размотка кабелей часто представляет неразрешимую проблему;

- снижение риска частых повреждений дикими животными или недружественным местным населением;

- адаптируемость к съёмкам с любым шагом наблюдений (эффективность кабельной системы снижается, если у имеющихся кабелей интервал между

каналами не соответствует новым работам, например, с более высокой плотностью наблюдений);

- снижение общего веса оборудования и соответственно численности полевой партии.

Недостатком бескабельных систем является необходимость в энергоёмком и крупногабаритном оборудовании в полевом лагере для подзарядки аккумуляторов, размещения автономных модулей и считывания данных.

Бескабельные сейсморегистрирующие системы получают все более широкое распространение за рубежом. В настоящее время чаще всего применяются «слепые» системы, использующие наиболее дешёвое аппаратурное решение, исключающее радиосвязь. Такой минимализм возобладал, в первую очередь, в Северной и Южной Америке, где в последние 8-10 лет успешно использовалось получение более миллиона сейсмограмм «слепыми» бескабельными системами, такими как GSR/GSX, ZLand и HDR. Несколько крупных бескабельных съёмок по заказу компании REPSOL было проведено в Западном полушарии в 2013-14 гг. [118] c плотностью до 2,5 млн сейсмограмм на квадратный километр, использовались взрывные и вибрационные источники возбуждения, общее количество модулей достигало 20 000 на проект. «Слепая» система не обеспечивает контроля помех окружающей среды [106]. Поэтому основная «слепая» система иногда дополняется на одном или нескольких участках дублирующими автономными модулями, вспомогательной кабельной системой 2D или вспомогательной радиотелеметрической системой типа RTSystem2.

Во многих странах мира, включая Россию и СНГ, «слепая» система неприемлема для большинства заказчиков сейсморазведочных работ. Поэтому выпускается целый ряд «полуслепых» систем, таких как Unite, Scout или Hawk, в которых предлагается использовать беспроводную сеть WLAN и WiFi для периодического дистанционного сбора сейсмических данных и контроля качества автономных модулей с помощью планшетных компьютеров. После

доставки последних на базу партии собранная информация экспортируется на центральную сейсмостанцию.

Единственной радиотелеметрической системой, регистрирующей сейсмические данные в режиме реального времени, на сегодняшний день является RTSystem2, полевая конфигурация которой напоминает привычные кабельные регистрирующие системы [65, 66]. В системе RTSystem2 одноканальные модули снабжены короткими индивидуальными антеннами, контрольные параметры и сейсмические данные передаются с использованием стандарта WiFi 2,4 ГГц по линии приёма от одного модуля к другому до сейсмостанции (рисунок 1.2). Эта система используется как самостоятельная для небольших проектов или как вспомогательная для мониторинга помех окружающей среды. Самые крупные съёмки с системой RTSystem2 (до 12 800 модулей) были выполнены на севере Ирака в 2013-14 гг. Применение беспроводных модулей существенно облегчило проведение работ в гористой местности. Компания «Газпромнефть» начала внедрение данной системы на своих проектах, получивших название «зелёная сейсмика» [98], которое подразумевает отсутствие рубки лесонасаждений по сейсмическим профилям.

Рисунок 1.2 - Схема передачи данных системы RTSystem2 (по А.В. Череповскому, Тюмень, 2016 г.)

Применение бескабельных сейсморегистрирующих систем в России является новым направлением и требует адаптации к местным условиям.

В последние 10 лет достигнут значительный прогресс в увеличение числа активных каналов кабельных сейсморегистрирующих систем, что важно для экономичной отработки съёмок 3Э в разнообразных поверхностных и сейсмогеологических условиях с переходом на одиночные высокочувствительные геофоны или цифровые МЭМС-акселерометры. На открытой местности стало возможным применение приёмных расстановок площадью 200-400 кв. км при количестве активных каналов более 100 000 и контроле качества в реальном времени.

В современных кабельных системах одновременное использование различных технологий передачи данных (медные провода, волоконно-оптические кабели, радиосвязь в УКВ-диапазоне, лазер), многомаршрутная кабельная телеметрия и использование нескольких поперечных кабелей обеспечивают бесперебойную передачу данных при самых сложных конфигурациях площадной приёмной расстановки. Ранее разрыв одного из кабелей приёмной линии или поперечного кабеля приводил к приостановке работ и значительному снижению производительности партий. Сейчас в случае потери данных при первой попытке передачи на центральную сейсмостанцию они могут быть восстановлены благодаря буферизации данных в специальных модулях, имеющих память, и их передаче по другому маршруту.

Ведущие зарубежные производители сейсморазведочного оборудования начали выпускать гибридные телеметрические системы сбора сейсмической информации, в которых отдельные части приёмной расстановки могут постоянно или временно работать в автономном режиме, а не в режиме реального времени [115]. Количество регистрируемых каналов достигает 1 млн (система 508ХТ компании «БегсеЪ)). Благодаря наличию специальных модулей, имеющих память и называемых «концентраторами», проблемы с кабелями не вызывают остановку полевых работ, поскольку все данные накапливаются в концентраторах и могут быть считаны позднее - либо по восстановленным кабелям, либо с помощью планшетных компьютеров, подключаемых к соответствующим концентраторам. При необходимости кабельная система

дополняется любой бескабельной системой - «слепой», «полуслепой» или радиотелеметрической (рисунок 1.3).

Если используется гибридная кабельная система 508ХТ, то несколько концентраторов могут быть соединены антеннами WiFi. Это позволяет при использовании «полуслепых» бескабельных систем (например, Unite) считывать информацию из бескабельных модулей в реальном времени и передавать все данные по кабельной расстановке на центральную сейсмостанцию.

Рисунок 1.3 - Схема гибридной приёмной расстановки, в которую входят:

1) кабельная часть с передачей данных на центральную сейсмостанцию в реальном времени; 2) автономная кабельная часть с накоплением данных в концентраторах; 3) бескабельная часть с передачей данных в один из концентраторов кабельной расстановки по (из презентации компании «БегсеЪ))

Гибридная система регистрации является на сегодняшний день самой совершенной и в принципе позволяет существенно увеличить производительность и качество сейсморазведочных работ за счет снижения зависимости от условий местности и применения технологий, которые ранее считались экономически нецелесообразными. Огромное число регистрируемых каналов позволяет сократить затраты времени на перемещения и повысить

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гафаров Радий Марсович, 2024 год

Источник ГПИ-2

N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A 100 140 185 220 270 300 345 386 420 450 495

S/N 4.1 3.71 4.85 5.33 5.74 5.7 5.6 6.45 6.61 7.21 7.62

Таблица 3.2

Наблюденные амплитуды сигнала (А) и оценки отношения сигнал/шум (S/N) при разном количестве накоплений (N). ПК 1701

Источник КЭМ-4

N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

А 65 80 115 140 175 195 210 245 260 290 310

S/N 2.1 2.2 2.41 2.5 2.75 3.01 3.35 3.6 3.85 4.01 4.25

Источник ГПИ-2

N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Л 90 115 145 175 220 238 270 300 340 380 400

2.9 3.2 3.71 4.01 4.4 4.49 4.55 4.9 5.3 5.51 5.8

В связи с различием поверхностных условий результаты разных пикетов отличаются, но во всех случаях источник ГПИ-2 выигрывает у КЭМ-4 как по амплитуде сигнала (в 1,3-2 раза), так и по отношению сигнал/шум (в 1,4 -2 раза). Сравнение с вибратором КОМЛО-65 в этом случае некорректно, так как интенсивность воздействия вибратора превышает интенсивность импульсных источников в тысячи раз.

На втором этапе выполнен анализ получаемых волновых полей. Последовательно со всеми источниками по методике 2Э отработан линейный профиль длиной 3 500 м. Шаг пунктов приема составил 5 м, шаг пунктов возбуждения - 50 м. Использовались точечные группы сейсмоприемников, установленных вокруг пунктов приема по радиусу 0,5 м. С целью повышения надежности выводов об эффективности источников в центре расстановки сейсмоприёмников в скважине на глубине 40 м дополнительно установлен глубинный контрольный прибор (ГКП).

Для корректной оценки качества возбуждения применялись одиночные воздействия, без накопления. При возбуждении колебаний виброисточником КОМЛО-65 использовался широкополосный линейно-частотно-модулированный свип длительностью 12 сек., начальная частота свипа составляла 7 Гц, конечная - 140 Гц. Для предотвращения возникновения нелинейных искажений вибратор работал с нагрузкой в 60 % от максимальной. Начальный и конечный тайпер свип-сигнала - 0,5 сек.

Временные разрезы, полученные в результате обработки данных с различными источниками, представлены на рисунках 3.2-3.4. Вверху справа показаны амплитудные спектры сигнала и шума, рассчитанные в окнах соответственно на временах целевых отражений и ниже в области отсутствия

регулярных отражений. Под разрезами приведены рассчитанные по сейсмограмме каждого ПВ отношения сигнал/шум.

Волновой зонд ГПИ

■■ Ш т яющнН

Ж <Щ>!И&Ш|ЗШ Щ

шрнмшш

IЩ Щр Л й|ДД|ДИН

ШШШНШЮ^

мшштшшю 1

5»ЕЙ«Й№£Ч.КА^:1П"Т I И ||| IВТТ»ТТШГИ'~1Г ..к,

»Я ■'.",";! V 1

ШШШН1 ш.

яД> г в®

Соотношение сианал/микросейсм по ПВ. Среднее значение по ПВ 2.3. Соотношение по разрезу 5.6. Можно увидеть, что прослеживание целевых горизонтов уверенное при работе 1 накоплением.

Рисунок 3.2 - Временной разрез, источник ГПИ-2

Среднее значение отношения сигнал/шум, рассчитанное по пунктам возбуждения, для источника ГПИ-2 равно 2,3, для источника КЭМ-4 - 1,4, для источника КОМЛО-65 - 7,1. Значение отношения сигнал/шум, рассчитанное по разрезу в выбранных окнах, для источника ГПИ-2 равно 5,6, для источника КЭМ-4 - 3,2, для источника КОМЛО-65 - 9,3. Таким образом, по отношению сигнал/шум источник ГПИ-2 значительно выигрывает у источника КЭМ-4, но ожидаемо проигрывает вибрационному источнику КОМЛО-65. Тем не менее даже при одиночном воздействии источником ГПИ-2 целевые горизонты, залегающие на глубинах до 2 км, прослеживаются вполне уверенно (рисунок 3.2).

Одиночное воздействие источником КЭМ-4 оказалось явно недостаточным, динамическая выраженность и прослеживаемость целевых горизонтов резко ухудшается (рисунок 3.3).

18148825

График высот по профилю

—---" —^у

Среднее значение соотношения сигнал/микросейсм по ПВ 1.4. Соотношение по разрезу 3.2. На приведенном разрезе можно увидеть, что прослеживаемость горизонтов ухудшается с ростом альтитуд. При этом отчетливо видно, что отработка 1-м накоплением установкой КЭМ недостаточна для получения

кондиционного материала.

Рисунок 3.3 - Временной разрез, источник КЭМ-4

Среднее значение соотношения сигнал/микросейсм по ПВ 1.4, Соотношение по разрезу 3.2. На приведенном разрезе можно увидеть, что прослеживаемость горизонтов ухудшается с ростом альтитуд. При этом отчетливо видно, что отработка 1-м накоплением установкой КЭМ недостаточна для получения

кондиционного материала.

Рисунок 3.4 - Временной разрез, источник КОМАО-65

Разрез, полученный с вибрационным источником КОМАО-65 (рисунок 3.4), как по динамической выраженности и прослеживаемости отражающих горизонтов, так и по уровню нерегулярных помех выглядит

ожидаемо лучше полученных со значительно более слабыми импульсными источниками, одиночного воздействия вполне достаточно для получения кондиционного разреза. Здесь также заметно проявляется общая для всех источников тенденция ухудшения прослеживаемости горизонтов с ростом альтитуд (приведены на рисунке 3.3).

На рисунке 3.5 приведен монтаж временных разрезов для всех протестированных источников после процедуры нормировки амплитуд и сопоставлены амплитудно-частотные спектры, рассчитанные в выделенных временных окнах. Частотные характеристики всех трех источников схожи. Небольшие расхождения в высокочастотной области для КЭМ-4 вызваны слабым возбуждаемым импульсом, поэтому при нормировке амплитуд уровень высоких частот оказался завышенным.

Рисунок 3.5 - Сопоставление временных разрезов для источников ГПИ-2, КЭМ-4 и NOMAD-65 после нормировки амплитуд

На рисунке 3.6 продемонстрированы сейсмограммы ОПП, записанные глубинным контрольным прибором (сейсмоприемником GS-20DX) при отработке профиля импульсными источниками. На сейсмограммах ГКП амплитуды зарегистрированных сигналов для ГПИ-2 также существенно превышают амплитуды сигналов для КЭМ-4. Инструментальный контроль показал различие максимальных амплитуд зарегистрированных сигналов на

выходе сейсмоприемника для этих источников почти в два раза (соответственно 14.7 мкВ и 7.6 мкВ). Амплитудно-частотные спектры записей обоих источников в целом схожи.

На третьем этапе выполнено сравнение источника ГПИ-2 и вибратора при проведении наблюдений в скважине методом вертикального сейсмического профилирования (ВСП).

Рисунок 3.6 - Сейсмограммы ОПП и амплитудные спектры для глубинного контрольного прибора

На рисунке 3.7 показана вертикальная (7) компонента записей. Среднее значение отношения сигнал/шум по стволу скважины отличается не столь значительно: для вибраторов - 45, для ГПИ-2 - 32. Однако визуально качество сейсмограммы, полученной с вибраторами, существенно лучше. На сейсмограмме, полученной с ГПИ-2, наблюдается высокий уровень нерегулярных помех, в том числе связанных с конструкцией скважины, и гидроволн, что вызвано недостаточной мощностью излучения, тем не менее вполне уверенно прослеживается отражение даже от самого нижнего целевого горизонта на глубине около 2 000 м. Следует отметить, что в эксперименте работала группа из двух вибраторов, а ГПИ-2 был в единственном экземпляре.

Рисунок 3.7 - Сейсмограммы ВСП. Слева - виброисточник, справа - ГПИ-2

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

- в условиях выполненного эксперимента источник ГПИ-2 незначительно проигрывает вибрационному NOMAD-65 по отношению сигнал/шум, динамической выраженности и прослеживаемости отражений, но обладает преимуществами импульсного возбуждения и обеспечивает глубинность исследования до 2 км, вследствие чего может быть использован для повышения качества сейсмических материалов;

- по сравнению с импульсным источником КЭМ-4 источник ГПИ-2 является более мощным (в 1,5 - 2 раза) и обеспечивает получение временных разрезов, существенно лучших по динамической выраженности и прослеживаемости отражений;

- все три протестированных источника имеют близкий частотный состав возбуждаемых колебаний.

Таким образом, у источника ГПИ хорошие перспективы внедрения в практику сейсморазведочных работ. Он уже может применяться при изучении верхней части разреза, а после некоторых конструктивных доработок (выявлены случаи повторных спонтанных ударов плитой о землю) сможет

применяться и для изучения глубоких целевых интервалов при поисково-разведочных работах на нефть и газ.

После поступления второго источника ГПИ-2 будут возможны испытания при проведении полноценных производственных работ по методике 2D и 3D.

3.2. Бескабельные системы «слепая» (GSR) и «полуслепая» (Unite)

Эксперименты по тестированию бескабельного оборудования выполнены в Западной Сибири [16, 17]. Преследовались две цели: исследование различных систем сбора данных с автономных блоков и исследование различных способов приема колебаний. В первом случае одновременному исследованию подверглись две системы - «слепая» GSR производства «OYO Geospace» (США) и «полуслепая» Unite производства «Sercel» (Франция). Во втором случае исследовались группирование сейсмоприемников GS-20DX и прием одиночным высокочувствительным сейсмоприемником GS-1. Для проведения испытаний выбран сейсмический профиль, охватывающий различные сейсмогеологические и поверхностные условия, на участке которого (15 км) были размотано оборудование трёх регистрирующих систем: кабельной FDU («Sercel») и бескабельных Unite и GSR (рисунок 3.8).

Профиль № 39

Условные обозначения:

Блоки GSR с оди ноч н ы «и при&орэ ми G5-3 Блоки G5R с груши рова кием GS-20DX - Кабел ьная система Sercel 4ZSKL с группированием G5-ZDDX Блоки UNITE с группированиемG5-Z0DX

Рисунок 3.8 - Схема расстановки различных систем наблюдения на экспериментальном профиле

Детальному анализу подверглись технические характеристики, процесс сбора и результаты обработки данных обеих бескабельных систем в сравнении с кабельной системой.

Система GSR относится к «слепым» системам, тестирование геофонов и контроль полевых данных в процессе регистрации невозможны [101]. В состав автономного блока входит аналого-цифровой преобразователь, GPS-приемник, энергонезависимая память и устройство связи WiFi.

При подготовке оборудования к работе на базе партии в автономные блоки заносится информация о параметрах записи (шаг дискретизации, усиление предусилителей, параметры фильтрации, длина записи, фаза ОМ). Установка на профиле заключается в подключении сейсмоприёмников и аккумулятора к автономному блоку. После подключения аккумулятора система автоматически начинает поиск спутников и определение своих координат по GPS. Бригада размотки при этом двигается дальше. Установка 200 бескабельных каналов бригадой из трех человек заняла 2,5 ч., что оказалось в 1,5 раза меньше времени размотки кабельной системы (4 ч.).

Спустя 10-15 мин. после начала размотки, когда GPS находит необходимое количество спутников, техник-оператор начинает тестирование и настройку блоков при помощи устройства просмотра линии (Line Viewer) по связи Wi-Fi (рисунок 3.9): сравнение координат с GPS автономного блока с базой топоданных Line Viewer, тестирование заряда аккумулятора, тестирование параметров геофонов (уровень шумов, мгновенный динамический диапазон, импеданс, взаимные влияния и т.д.). Операция занимает несколько секунд, после чего оборудование готово к работе. С этого момента автономный блок записывает непрерывную информацию с сейсмоприёмника, синхронизируя время по спутнику. Параллельно на сейсмостанции формируется отметка момента возбуждения от каждого ПВ.

Рисунок 3.9 - Совместная установка и настройка автономных модулей

GSR и Unite на профиле

После отстрела оборудование собирается и привозится на базу. Информация из автономных блоков считывается в блок управления системой посредством модуля передачи данных. Используя отметки моментов возбуждения, блок управления системой формирует окончательную сейсмограмму в формате SEG-D.

Хронометраж показал, что с момента приезда на базу среднее время считывания информации, получения и передачи стандартных сейсмограмм в группу обработки составит 2,5 ч. в день (из расчета, что при средней производительности партии 300 пунктов возбуждения в сутки при работах 3D освобождается около 300 пунктов приема, а время работы автономных блоков на профиле составляет около 7 суток).

Система Unite относится к полуслепым системам и может являться как автономной, так и работать в составе кабельной телеметрии.

Подготовка и установка оборудования на профиле выполняются аналогично системе GSR, для ввода информации в автономный блок (по сети Wi-Fi) используется отдельное портативное устройство.

Для сбора информации с автономных блоков в режиме реального времени используется антенна CAN, которая обеспечивает сбор информации в радиусе до 1 км, антенна подключается к центральным модулям LAUL

кабельной системы, что позволяет осуществлять тестирование геофонов и контроль полевых данных.

Если система работает автономно, для сбора данных и передачи на сейсмостанцию используется устройство RAU FIELD TERMINAL, опрашивающее автономные блоки по сети Wi-Fi. Сбор информации может осуществляться при помощи мобильной антенны CAN - достаточно появиться автономному блоку в радиусе действия CAN, информация считывается автоматически. Опрос одного канала составляет около 2 с, информацию можно успешно считывать не только путем проезда по профилю на автомобиле, но и путем облета на вертолете и отправлять на сейсмостанцию ежедневно. Если вблизи сейсмостанции имеется антенна CAN, информация скачивается автоматически.

Для объективного сравнения в центре профиля на участке 100 пикетов приема для всех трех систем использовано группирование 12 сейсмоприемников GS-20DX (рисунок 3.8). Полученные сейсмограммы ОПВ представлены на рисунке 3.10, там же приведены результаты расчета атрибутов этих сейсмограмм в обрабатывающих системах SeisWin-QC и Geovecteur.

Рисунок 3.10 - Сейсмограммы ОПВ, полученные с кабельной системой (слева) и с бескабельными системами Unite (в центре) и GSR (справа), рассчитанные атрибуты записи (вверху) и амплитудные спектры в выделенном окне (внизу)

Визуально качество сейсмограмм одинаковое. Анализ ненормированных амплитудных спектров показывает, что частотный состав записи всех систем близок, уровень амплитуд записи системы Unite и кабельной FDU одинаков (небольшие отличия связаны с условиями контакта сейсмоприемник-снег). Уровень амплитуд записи системы GSR в два раза ниже, практически одинаковое отношение сигнал/шум для всех трех систем указывает, что это отличие вызвано отличием настройки усилителей у данного производителя и не влияет на качество сейсмограмм.

Временные разрезы, полученные в результате обработки данных разных систем, представлены на рисунках3.11 и 3.12. Волновая картина системы Unite ничем не отличается от кабельной FDU (рисунок 3.11), что объясняется идентичностью усилителей и модулей оцифровки и использованием в обеих

системах группирования 12 сейсмоприемников 08-20ЭХ. Отличие и визуально заметная более высокая разрешенность волновой картины системы GSR объясняются использованием одиночного сейсмоприемника ОБ-1.

Рисунок 3.11 - Временной разрез, полученный с кабельной системой (слева)

и с бескабельной Unite (справа)

На рисунке 3.13 приведено сопоставление отдельных трасс, полученных с группированием 12 сейсмоприемников 08-20ЭХ и с одиночным сейсмоприемником ОБ-1, и их спектры.

Рисунок 3.12 - Временной разрез, полученный с бескабельной системой GSR

^ Wed Mar 23, 7:07 RM O'l

Рисунок 3.13 - Сопоставление отдельных трасс, полученных с группированием 12 сейсмоприемников GS-20DX и с одиночным сейсмоприемником GS-1, и их ненормированные амплитудные спектры (черный - группирование GS-20DX, красный - GS-1)

Запись с одиночным сейсмоприемником является более высокочастотной, что видно и на самой записи, и на амплитудных спектрах, где амплитуда составляющей на частоте 42 Гц близка к амплитуде на частотах 22-32 Гц, в то время как для группирования 12 сейсмоприемников 0Б-20ВХ составляющая на частоте 42 Гц втрое ниже низкочастотной составляющей. Меньшая амплитуда вызвана меньшей чувствительностью сейсмоприемника ОБ-1 по сравнению с суммарной чувствительностью 12 сейсмоприемников 08-20ЭХ (80 В/м/с по сравнению с 12 х 19,5 В/м/с). Таким образом, использование одиночных сейсмоприемников обеспечивает существенное повышение разрешающей способности сейсмических данных. На рисунке 3.14 представлена сейсмограмма ОПВ, полученная в центральной части профиля, где установки групп 12 сейсмоприемников 08-20ЭХ (в центре) сменяются установкой одиночных сейсмоприемников ОБ-1. Видно, что при изменении установок характер волновой картины не меняется.

Рисунок 3.14 - Сейсмограмма ОПВ, в центре группы 08-200Х,

по краям одиночные ОБ-1

Анализ полученных материалов позволяет сделать следующие выводы:

- обе бескабельные системы работоспособны и вполне применимы в условиях Западной Сибири;

- систему Unite целесообразно использовать как дополнение к кабельной в эксклюзивных зонах, где затруднена размотка кабельной системы; обе системы идентичны по исполнению регистрирующего канала и обеспечивают получение однородного материала;

- систему GSR лучше использовать автономно, на всей площади работ, так как настройки параметров регистрирующего канала отличаются от других систем и могут привести к искажению результатов динамического анализа;

- чтобы максимально использовать преимущества бескабельных систем (мобильность и малые размеры установки), в эксклюзивных зонах следует применять одиночные сейсмоприемники;

- использование одиночных сейсмоприемников обеспечивает существенное повышение разрешающей способности сейсмических данных.

В дальнейшем бескабельное оборудование было применено в производственном режиме в Широтном Приобье в Западной Сибири на Бобровском и Остапенковском участках, где использовалась система GSR с одиночным геофоном GS-1 при 1568-канальной активной расстановке [22]. По обеим площадям были получены кубы данных удовлетворительного качества.

3.3. Гибридная полевая телеметрическая система сбора и регистрации сейсмической информации Sercel-508XT

Производителем заявляется, что телеметрическая система 508ХТ является первой системой, предназначенной для наземных сейсмических исследований, которая позволяет мегапартиям регистрировать один миллион каналов в режиме реального времени и получать изображения среды исключительно высокого разрешения [100, 104]. Система позволяет работать с различными

типами наземного оборудования, комбинировать кабельное и бескабельное подключение оборудования [26, 104].

Сейсмическая расстановка системы 508XT состоит из XT-сегментов, включающих концентратор СХ-508 с GPS-приемником, к которому подключаются до 100 аналоговых или цифровых каналов (кабельных или модулей Unite). Концентраторы могут либо работать автономно с локальным хранением данных и контролем работоспособности оборудования сегмента, либо подключаться друг к другу (кабелем или антенной) и передавать все данные по линии и межлинейным соединениям в реальном времени на центральную сейсмостанцию (рисунок 3.15). Деление на межлинейные блоки LAUX и линейные LAUL, реализованное в архитектуре предшествовавшей телеметрической сейсмостанции SN 428XL, пропало, концентратор CX-508 применяется в обоих случаях.

Рисунок 3.15 - Архитектура системы 508XT

Исследование возможностей системы 508XT было проведено в рамках 3Э-проекта в сложных условиях труднодоступной горно-лесистой местности Урала на юге Башкирии путем сравнения с системой БК 428XL. Помимо

большей канальности выявлены следующие особенности системы 508ХТ, позволяющие улучшить качество сейсмических данных:

- более высокий уровень защиты от электрических наводок и электростатических помех (вызываемых «сухими грозами» и хаотически возникающими электромагнитными импульсами);

- возможность замены сегментов целиком при обнаружении неисправности;

- возможность «закольцовки» профилей: сложные и опасные (по степени риска обрывов) участки можно соединять кольцом с двух сторон, в случае обрыва (в условиях эксперимента - скотом) информация поступит по резервному пути;

- наличие в полевых блоках СХ-508 собственной памяти позволяет в случае обрыва косы и недоступности этого куска профиля записывать данные в автономном режиме. Впоследствии при устранении обрыва (или подключении этого блока в другом месте расстановки) сейсмостанция возобновит извлечение информации и ее синхронизацию по спутниковому времени, данные не будут утеряны.

На оборудовании SN 428XL электростатическая наводка, как правило, выбивает целый сегмент профиля (рисунок 3.16а). В системе Бегсе1-508ХТ тракты регистрации и передачи информации развязаны, электростатическая наводка не приводит к сбоям в работе системы, а проявляется на сейсмограммах только в виде регистрации высокочастотной наводки по всем каналам (рисунок 3.16б). На рисунке 3.16в наводка показана в более крупном масштабе, её частотный диапазон составляет 200-400 Гц, что позволяет легко отфильтровать её на начальной стадии обработки.

а б в

Рисунок 3.16 - Проявление электростатической наводки в волновом поле: а - запись с Seгce1-428XL; б - запись с Sercel-508ХТ; в - наводка на записи с Бегсе1-508ХТ

Вместе с тем в процессе эксперимента выявлено, что на сейсмограммах, получаемых с Бегсе1-508ХТ, периодически появлялись помехи в виде «просечек» (рисунок 3.17).

11525 ,51535 651545Е65155®651595Е6515'Я5Е651585 651595 516(®651бЖ651625?б51635 65164Е6516Е®65160Е651

220С-2300" 24002500 260027002800' 2900 30003100 3200" 3300340035003600 3700 3800 3900"

4400-

111111И11И1Н1П1Н111Л111ННЛН11>1»1Н1 шмпшши

......................

¡ШШ11!Ш11!1Ш1Н11!Ш№1

II1111111 ДО »11 II

1111 11111111»

НИ 1111 I НИ 111

ЯЦИШИ! ШШШ1111 I 1Ш1П11

Л1II1И3111 №1111» ШИШ»III¡шит

тиши* |)lл?J1lJJll1(>JH1l■l*lllllil1lllJJ41llJlliI({i1l1l1Jlil1■iJllll->f.■;ll«llal<'llJlhl(4lK1l«;1f

1111Ш»!«1111«11Ш11||!1ШП|;П:1||||1! 1ил1| 111141 Н11ЧЧПЗП1)]||1411111111]111]ПЭ111 JiJ J1411":<JlnЧI¡lM4

111п]||шшшшж]|||]|;||]ш]1р|1|!| 11и)1Л НШНЛИ 1НЛ1<11]|1111а1]4111)|11111111]1]]11й11111]1|1||1]1и1111111Н1МЛ1)11Л1111г4|{1114

||||||1!!11П1Ш111М!11111Ш1ШШ!11ПП1 ■■131141»1111»1»1Н11]1№1а11Н1«1П1иа1111»1»1а11аа]1]1М1Н111111]]Ч41Н1аа1№М11М11й11а1И114«144а»1141>]]]11«

11111111111Ш111111111111111Ш11ШНМШ11

»и...............пин.........................«шипи....................

ПНШШНШШ II 1Ш11ШШШШ11

11:-|]1||||:"1111(|11Ш'::Ш?

111111.....II.................1.............................111111111111..........11111111

II.....11111111 IIIII

111111111111111111111111 11ШИ111ШШИ1Ш 1111111111111111111111111

Рисунок 3.17 - Помехи в виде «просечек» на сейсмограмме Sercel-508ХТ

На рисунке 3.17 видны отчетливые импульсы, повторяющиеся каждые 250 мс вдоль всей длины сейсмограммы. Иногда помехи присутствовали на 30 % трасс сейсмограммы. Периодичность возникновения указывает на явно

искусственный характер природы помех. Данные помехи на записях в системе SN 428XL отсутствовали - источником помех является, скорее всего, сама система Sercel-508ХТ. Что было доведено до производителя.

Пользовательский интерфейс системы Sercel-508ХТ является более удобным, позволяет проводить тестирование разматываемой расстановки параллельно с отработкой уже размотанной, но отсутствует визуализация отключенных каналов, используется только новая версия формата записи (БЕОО-О 3.0), взаимодействие с предыдущими форматами невозможно, нет возможности просматривания предыдущих сейсмограмм, исчезла функция контроля над перемещением оборудования. Часть замечаний уже устранена изготовителем.

В целом, несмотря на выявленные недочёты конфигурации системы и пользовательского интерфейса, был сделан вывод, что Sercel-508ХТ самая совершенная система регистрации, поднимающая процесс регистрации сейсмических данных на качественно более высокий уровень. Использование в архитектуре элементов как кабельной, так и бескабельной технологий обеспечивает возможность регистрации в реальном времени, в непрерывном режиме без пауз в работе, в любых районах проведения работ. Наиболее очевидным способом увеличения производительности полевых работ является увеличение числа регистрируемых каналов, по этому параметру система Бегсе1-508ХТ на сегодняшний день является лидером.

Эксперимент в целом подтвердил заявленные производителем характеристики системы Sercel-508ХТ, но анализ технических возможностей оборудования показал, что максимальное число регистрируемых каналов (1 000 000) реально может быть обеспечено только при шаге дискретизации 4 мс. Учитывая современный переход 3О сейсморазведки на шаг дискретизации 1 мс, приходится констатировать, что реальное число регистрируемых каналов не превысит 250 000, но и в этом случае система Sercel-508ХТ остается лидером [88]. На российском рынке пока нет заказчиков, которые пожелали бы отрабатывать площади по высокоплотной методике с активной расстановкой в

100 000 и более каналов, что не позволит в ближайшем будущем полностью реализовать возможности системы Бегсе1-508ХТ, в максимальной комплектации она пока не востребована. Вследствие всего сказанного рекомендовано ограничить комплектацию приобретаемой системы Sercel-508ХТ в соответствии с предполагаемыми объемами работ и тем самым существенно сократить неоправданные затраты. Так, АО «Башнефтегеофизика» сейчас имеет в своём арсенале 6 регистрирующих систем Бегсе1-508ХТ с общим количеством каналов более 70 000. При необходимости это число может быть легко увеличено приобретением дополнительных блоков.

Выводы к главе 3

Результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. У источника ГПИ-2 хорошие перспективы внедрения в практику сейсморазведочных работ. Он незначительно проигрывает вибрационному источнику NOMAD-65 по отношению сигнал/шум, динамической выраженности и прослеживаемости отражений, но обладает преимуществами импульсного возбуждения и обеспечивает глубинность исследования до 2 км. По сравнению с импульсным источником КЭМ-4 источник ГПИ-2 является более мощным (в 1,5 - 2 раза) и обеспечивает получение более качественных временных разрезов.

2. Обе бескабельные системы - «слепая» GSR и «полуслепая» Unite -работоспособны и вполне применимы в условиях Западной Сибири. Систему Unite целесообразно использовать как дополнение к кабельной в эксклюзивных зонах, где затруднена размотка кабельной системы, а систему GSR -автономно, на всей площади работ, так как ее настройки параметров регистрирующего канала отличаются от других систем.

3. Использование одиночных сейсмоприемников обеспечивает максимальные преимущества бескабельных систем (мобильность и малые размеры установки) и существенно повышает разрешающую способность сейсмических данных.

4. Гибридная телеметрическая система Бегсе1-508ХТ действительно является самой совершенной системой регистрации, поднимающей процесс регистрации сейсмических данных на качественно более высокий уровень. Использование в архитектуре элементов как кабельной, так и бескабельной технологий обеспечивает возможность регистрации в реальном времени, в непрерывном режиме без пауз в работе, в любых районах проведения работ. Однако на российском рынке пока нет заказчиков, которые пожелали бы отрабатывать площади высокоплотной методикой с активной расстановкой в 100 000 и более каналов, что не позволит в ближайшем будущем полностью реализовать возможности системы Бегсе1-508ХТ, в максимальной комплектации на российском рынке она пока не востребована.

4. МЕТОД СЛЕДЯЩЕЙ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОМЕХ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ

МЕТОДИКЕ SLIP-SWEEP

В данной главе рассматривается второе защищаемое положение. В настоящее время в практике сейсморазведки широко используется высокопроизводительная методика работ с вибрационными источниками, получившая название Slip-sweep [53]. Предложен новый эффективный метод удаления гармонических помех от одновременной работы нескольких групп вибраторов, основанный на различии частот возбуждения и обеспечивающий независимость от импортных методик [20].

4.1. Особенности вибрационного метода

Вибрационная сейсморазведка [41, 110] в настоящее время получила широкое распространение. Метод основан на возбуждении на поверхности земли квазигармонических колебаний с возрастающей во времени частотой в ограниченном диапазоне частот (от 5-10 Гц до 200-250 Гц). Вибрационный сигнал значительно слабее взрывного, но при этом растянут во времени до нескольких десятков секунд (рисунок 4.1), что позволяет передать в грунт суммарную энергию, соизмеримую со взрывом.

а б

Рисунок 4.1 - Характеристики вибрационного сигнала: а) амплитудная; б) частотная

Функцию, описывающую характер изменения нагрузки на грунт, называют управляющим сигналом, или свипом. Отражённые волны приходят к поверхности с такими же частотами, но с запозданием на время прохода волны от отражающего горизонта. Под воздействием сложного сигнала в среде образуется сложное неразрешенное волновое поле интерферирующих длительных колебаний. Многоканальная запись такого сложного сигнала, регистрируемая расстановкой сейсмоприемников называется виброграммой. Выделение регулярных волн на виброграмме невозможно. Сжатие регистрируемой информации путем вычисления нормированного значения функции взаимной корреляции (ФВК) между виброграммой и свипом позволяет получить запись, называемую коррелограммой, которая по форме и времени сопоставима со взрывным источником и используется для выделения отражений от сейсмических границ. Одновременно вычисление ФВК позволяет резко подавить различные помехи, не связанные с возбуждением.

Математически получение коррелограммы сводится к вычислению по каждой трассе виброграммы интеграла:

Ra,s(T )= 1sla(tys(t+Tych;, (4.1)

где a(t) — сигнал вибротрассы; т — длительность опорного свип —

сигнала; s(t) — свип — сигнал; т - параметр интегрирования, выполняющий роль времени на корреляционной трассе Ra,s(T ).

Длина записи вибротрассы выбирается больше длины свип-сигнала, разница между ними определяет длину полезной части коррелограммы, несущей информацию о среде.

Сейсмическую трассу при отсутствии помех можно представить в виде

b(t )= $*h(qys(t-q)-d q, (4.2)

где h(&) - функция распределения коэффициентов отражения во временном масштабе; s(t) - сигнал от источника.

Подставляя выражение (4.2) в (4.1), можно получить

Ra,s (Т)= 1/oTh(0> R,s (т- ej-dd,

где (т- 0) = /0°°- т)- л (4.3)

Из (4.3) видно, что (т- 0) представляет собой функцию

автокорреляции (ФАК) свипа, т.е. каждая трасса коррелограммы представляет собой свертку функции распределения коэффициентов отражения с сигналом, совпадающим с функцией автокорреляции свипа (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Функция автокорреляции свип-сигнала

Чаще всего в качестве свипа применяется гармонический сигнал с линейным изменением частоты во времени посылки

/ (г)= /пач + н (4.4)

где/пач- начальная частота сигнала, в - скорость нарастания частоты. Скорость нарастания частоты определяется формулой

в = ££ = /кон-/нач (4 5)

где /пач и /коп - начальная и конечная частота сигнала; Л/- полоса частот; Т -длительность сигнала.

Такой управляющий сигнал получил название «линейный частотно-модулируемый» .

Ширина основного максимума ФАК управляющего сигнала и соотношение интенсивности основного и соседних максимумов определяют разрешающую способность вибрационной сейсморазведки. Разрешающая

/кон-/нач

способность зависит от средней частоты свипа /ср = -^-и ширины полосы

возбуждаемых частот Л/. Она увеличивается с увеличением средней частоты и

расширением полосы частот за счет того, что основной максимум ФАК становится уже, интенсивность соседних максимумов ослабевает и сигнал приближается к одиночному импульсу (рисунок 4.2). Расширение полосы частот возбуждения вибратором в сторону как высоких, так и низких частот представляет решение сложной технической задачи. Видимые периоды регулярных волн на коррелограмме близки к Твид = 1//ср .

При использовании линейного частотно-модулируемого свипа динамический диапазон вибрационного метода возбуждения ограничен 4070 дБ. Для расширения динамического диапазона обычно нагрузку на грунт в начальной части свипа в интервале времени 0 < 1 < 0,5 с плавно увеличивают до максимальной, а в конце свипа в интервале времени 1 > Т-0,5 с плавно уменьшают до нуля по тому же закону.

Преимуществами вибрационной сейсморазведки являются:

- безопасность работ ввиду отсутствия взрывчатых материалов;

- относительная дешевизна: хотя вибрационные установки относятся к классу высокотехнологичного оборудования и имеют немалую стоимость, себестоимость полевых работ намного ниже, чем при взрывных работах, где необходимы отряд буровых станков с большой численностью сотрудников и содержание взрывного склада с объёмом загрузки до нескольких десятков тонн;

- более высокая производительность полевых работ при грамотной организации работы групп источников, способствующая дополнительному удешевлению работ [43-49];

- изменение частоты управляющего сигнала во времени по заранее известному закону дает возможность применения еще более высокопроизводительных методик с одновременным возбуждением несколькими группами источников, излучающих сигнал со сдвигом по времени.

4.2. Высокопроизводительные методики вибрационной сейсморазведки,

причины ухудшения качества

Методы высокопроизводительной вибрационной сейсморазведки приобретают все большее значение при проведении сейсморазведочных работ. Разработке высокопроизводительных методик работ с вибрационными источниками посвящено много статей не только в зарубежной литературе [116], но и в российской, в том числе с участием автора диссертации [15, 18, 21, 25].

При использовании одиночной группы вибраторов работа осуществляется аналогично взрывному методу, временной рабочий цикл составляет: излучение вибраторов - завершение записи виброграммы - переезд на другой пункт возбуждения (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Временной цикл работы одиночной группы вибраторов

В целях экономии непроизводительного времени на переезд предложен метод Flip Flop - попеременная работа двумя группами вибраторов: в тот момент, когда одна группа переезжает, работает другая группа (рисунок 4.4). Сразу после окончания работы первой группы вторая готова к излучению, таким образом процесс записи практически непрерывен. В этом случае рабочий цикл состоит из излучения вибраторов и продолжения записи виброграммы, что почти вдвое повышает производительность.

Рисунок 4.4 - Временной цикл работы двумя группами вибраторов по методу

Flip flop

Увеличение групп источников свыше двух бессмысленно, так как время переезда источников на новую точку возбуждения окажется меньше рабочего цикла на предыдущих точках и они будут обязаны ждать окончания работы предыдущей группы. Это приведёт к непроизводительным затратам времени.

Дальнейшее увеличение производительности работ может быть достигнуто изменением режима работы сейсмостанции (метод Slip-sweep). Запись сигналов с профиля осуществляется непрерывно, а запуск источников происходит через строго заданное время (slip-time), меньшее длины свипа [36, 37, 117]. При этом количество групп вибраторов может быть увеличено в несколько раз; на рисунке 4.5 проиллюстрирован временной цикл работы с шестью вибраторами.

Метод Slip-sweep значительно превосходит предыдущие по производительности [45, 46] и позволяет регистрировать до 200-215 физических наблюдений в час в идеальных условиях при использовании четырёх групп вибраторов [101, 116, 121]. Вследствие значительного повышения производительности сейсморазведочных работ метод Slip-sweep в настоящее время получил широкое распространение. Однако он имеет один существенный недостаток. Как видно из рисунка 4.5, излучаемые импульсы

соседних групп перекрываются во времени и тем самым создают большие помехи друг другу. Причём эти помехи сопоставимы по амплитуде с излучаемым сигналом.

При работе с шестью группами вибраторов (рисунок 4.5) в течение одного свип-сигнала в работу включаются три группы вибраторов. На рисунке 4.6. схематически показана работа этих трёх групп вибраторов в частотно-временной области. Каждая группа возбуждает свип-сигнал в диапазоне частот от fHa4 до fKOH попеременно со сдвигом на время задержки запуска slip-time.

Рисунок 4.5 - Временной цикл работы шестью группами вибраторов

по методу Slip-sweep

Рисунок 4.6 - Частотно-временная диаграмма работы трёх групп вибраторов

Так как slip-time значительно короче длины свипа (sweep time), то в период времени 0 <t < tslip будет происходить запись сигналов от первой группы вибраторов a(t) = s1(t);

в период времени tslip <t <2 tslip - от одновременной работы первой и второй групп вибраторов a(t) = sj(t) + s2(t - tslip);

в период времени 2 tslip <t <3 tslip - от одновременной работы трех групп вибраторов a(t) = sj(t) + S2(t - tslip) +S3(t - 2 tslip);

в период времени 3 tslip <t <4 tsiip - от одновременной работы второй и третьей групп вибраторов a(t) = s2(t - tslip) +s3(t - 2 tslip);

в период времени 4 tslip <t <5 tslip - от третьего вибратора a(t) = s3(t - 2 tslip), где a(t) - сигнал вибротрассы; tsiip - время задержки запуска slip-time; sj(t) -свип-сигнал группы вибраторов, первой начавшей работу; s2(t - tslip) - свип-сигнал второй группы вибраторов; s3(t - 2 tslip) -свип-сигнал третьей группы вибраторов.

Для отдельной виброграммы информативным является сигнал от вибраторов только одной группы (одного пункта возбуждения), излучения

других групп являются для нее источником помех. И чем больше одновременно работающих групп, тем больше наложений помех записано на виброграмме.

Поскольку длина записи отдельной виброграммы (record time) превышает длину свип-сигнала, при непрерывном выполнении полевых работ на профиле шестью группами вибраторов на одной виброграмме на времени

3 tslip Тзап-Тrec-3 tslip ,

где Тзап - полное время работы сейсмостанции, Trec - длина записи отдельной виброграммы, будут записаны сигналы от семи возбуждений (рисунок 3.5):

a(t) = s_3(t+ 3 tsiip) + s.2(t +2 tsiip) +s_i(t + tsiip) + s(t) +

+ s+i(t- tsiip) + s+2(t -2 tsiip) +s+3(t - 3 tsiip), где s-3(t+ 3 tsiip), s-2(t +2 tsiip), s-i(t + tsiip) - сигналы от предыдущих трех групп вибраторов; s+1(t- tsiip), s+2(t -2 tsiip), s+3(t - 3 tsiip) - сигналы от последующих трех групп вибраторов.

Из этих семи свип-сигналов только один несёт полезную информацию, остальные необходимо удалить.

В процессе формирования коррелограммы помехи значительно ослабляются, но негативное влияние гармонических шумов всё равно присутствует в волновом поле [32, 110, 111]. В случаях, когда разница времени запуска больше времени записи отдельной виброграммы, после свёртки виброграммы со свип-сигналом шумы от второстепенного свипа находятся за пределами полезной части коррелограммы.

4.3. Существующие методы решения проблемы наложения свип-сигналов

При наложении свип-сигналов помехи проявляются в виде гармонических искажений полезного сигнала (рисунок 4.7). Так как свип-сигналы разных групп абсолютно похожи, разделение и удаление их представляет значительные трудности. Для полного устранения помех от соседних пунктов возбуждения требуется информация о всех соседних пунктах,

работавших во время записи данного воздействия, выполнение корректировки за время распространения сигналов до данного пункта и за амплитудную неоднородность активной расстановки приема, смещение и вычитание данных соседних пунктов. Такое количество априорных требований к организации полевых работ и препроцессинга делает реализацию подобного метода практически невозможной. Приемлемые решения могут быть получены только при допущении ряда упрощений.

Рисунок 4.7 - Гармонические искажения от наложения свип-сигналов на

коррелограмме

В настоящее время для ослабления негативного влияния одновременной работы нескольких групп вибраторов создан ряд российских [42, 113] и зарубежных [101] методов постобработки регистрируемых данных. Наибольшее применение получили зарубежные методы:

а) метод HPVA (High Production Vibroseis Acquisition, или Высокопроизводительный вибросейс), разработчик - французская компания CGG;

б) метод SHARP (Slip-sweep Harmonic Removal Procedure, или Процедура очистки гармоник при слип-свипе), разработчик - американская компания Western Geco;

в) метод дегармонизации и устранения гармонических шумов, основанный на теоретических параметрах гармоник, разработчик - компания Repsol (EAGE, Каир, 2008);

г) метод уменьшения гармонических шумов на коррелированных данных, основанный на значении величины давления на грунт (Ground Force), разработчик - компания Global Geophysical.

Зарубежные методы защищены патентами, их использование связано со значительными финансовыми затратами и зависимостью от иностранных компаний. Кроме того, использование всех перечисленных методов основано на обработке колоссального объёма данных по сложным алгоритмам и вследствие этого влечет существенное увеличение затрат времени на обработку.

Например, метод постобработки HPVA основан на разбиении данных на фундаментальную и гармоническую составляющие. А очищение сейсмограмм начинается с последней, отстрелянной за рабочую смену, и постепенно перемещается к предыдущей. Последнее возбуждение не осложнено последующими возбуждениями, гармонические искажения, вызванные им, в процессе получения коррелограммы операцией свёртки смещаются в отрицательную область и накладываются на полезный сигнал предпоследней записи. Поэтому в данном методе принимается, что последнее возбуждение из всех, отработанных за смену, является лишённым посторонних гармонических шумов. Для очистки все полученные за смену данные раскладывают на гармоники. Основная (первая) гармоника считается фундаментальной составляющей, или полезным сигналом, а все остальные, начиная со второй, -гармоническими помехами. Принцип работы метода более наглядно показан на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 - Принцип очистки сигналов от гармонических помех методом ИРУЛ: а - зарегистрированные за смену данные; б - гармоническая составляющая последней записи; в - результат вычитания б из а; Г -гармоническая составляющая предпоследней записи; Д - результат вычитания Г из В

Из общей, суммарной трассы (а) вычитается гармоническая составляющая последней записи (б). После этой процедуры считается, что результат вычитания свободен от гармоник последней записи, которые были наложены на полезный сигнал предпоследней записи (трасса в). Далее таким же образом из трассы (в) вычитают помехи (г) от предпоследней записи и получают суммарную трассу с тремя последними записями, свободными от гармоник (д). Таким образом, постепенно двигаясь от последующих записей к предыдущим, происходит циклическое вычитание гармоник.

Этот процесс осуществляется с использованием отдельного обрабатывающего комплекса и отдельной рабочей станции и занимает порядка двух часов на обработку тысячи виброграмм (по данным CGG). Из дополнительных данных требуется запись сигнала давления на грунт (Ground Force) для каждого вибратора.

Как и метод HPVA, все вышеперечисленные методы имеют негативные стороны, основные из них:

- огромный массив одновременно обрабатываемых данных;

- использование отдельного обрабатывающего комплекса;

- финансовые затраты на покупку лицензии и отдельной рабочей станции;

- необходимость записи дополнительных данных с блока управления вибратором.

Для дальнейшего использования метода Slip-sweep в России необходим принципиально новый отечественный способ очистки полевых данных от гармонических помех, лишённый вышеперечисленных недостатков.

Следует отметить, что эффективность любого метода подавления гармонических помех от одновременной работы нескольких групп вибраторов понижается с уменьшением slip-time, что ограничивает число практически используемых групп вибраторов [94].

4.4. Метод следящей фильтрации для подавления помех от наложения

свип-сигналов

Удаление гармонических помех от наложения свип-сигналов целесообразно производить не по коррелограмме, как это выполняется в известных методах, а еще до свёртки - на стадии получения виброграмм. Если из полученных виброграмм удалить посторонние свип-сигналы, то тем самым будут удалены и их гармоники. Для этого автором предложен упрощенный метод, основанный на различиях в частотно-временном составе виброграмм, вызванных смещением по времени разверток активных вибраторов на времена, кратные величине задержки запуска slip-time, названный методом следящей фильтрации (МСФ). Метод реализуется на стадии обработки виброграмм с использованием обычных цифровых фильтров с изменяющимися во времени граничными частотами.

Характер изменения частоты накладывающихся свип-сигналов известен, для линейного частотно-модулируемого сигнала в соответствии с выражениями (4.4) и (4.5) изменение частоты во времени t происходит по зависимости

f (t)= /паи + P't =/„ач + (/кон - fnun) t /Т (4.6)

где fHa4 и fKOH - начальная и конечная частоты свип-сигнала, в - скорость нарастания частоты; Т - длительность сигнала.

Поэтому накрадывающиеся свип-сигналы прогнозируемы и различаются по частоте в один и тот же момент времени на Af = в • tslip • (± n), где tslip -время задержки запуска slip-time; n - порядковый номер пункта возбуждения, считая от основного, со знаком плюс для предшествующих возбуждений и со знаком минус для последующих.

Для пояснения сути метода достаточно рассмотреть частотно-временную диаграмму трех пунктов возбуждения, отработанных по методу Slip-sweep (рисунок 4.9). Пусть целью является выделение виброграммы для второго в последовательности отстрела пункта возбуждения. Эта виброграмма несет на себе фон высокочастотных вибропомех, возбужденных вибраторами первого пункта, начавшими работать раньше, и в каждый момент времени отличающихся от частоты сигнала второго пункта на Af = в • tslip , а также фон низкочастотных помех, возбужденных вибраторами третьего пункта, начавшими работать позже, и в каждый момент времени отличающихся от частоты сигнала второго пункта на Af = - в • tslip .

Tstart Tend

Рисунок 4.9 - Частотно-временная диаграмма трех совместно работающих групп вибраторов по методу Slip-sweep

Очевидно, что на виброграмме второго пункта при отсчете времени от начала возбуждения все частоты, выше определяемых зависимостью (4.6), являются помехами от предыдущего возбуждения. Эти высокочастотные помехи от первого пункта возбуждения могут быть удалены из записи фильтром низких частот (LP - low-pass). Чтобы избежать искажений, связанных с краевыми эффектами фильтрации, целесообразно границу фильтра LP принимать равной не величине текущей частоты возбуждения (4.6), а несколько выше, например на середине между частотами предыдущего и выделяемого пунктов возбуждения. Изменение во времени граничной частоты такого фильтра fLP будет определяться зависимостью

fLP (t)= fnau + ([коп - fnau) ' (t + tslip/2) /Т ( 4.7)

при t < Т , далее граничная частота остается неизменной. Выбор такой граничной частоты фильтра LP позволяет избавиться от помех, вызванных всеми предыдущими возбуждениями, так как частоты возбуждений пунктов с еще более ранним возбуждением будут еще выше.

Таким образом, подавление помех от предыдущего пункта возбуждения

заключается в переменной по времени фильтрации фильтром низких частот с

границей фильтра на середине частот предыдущего и выделяемого пункта

возбуждения. Частотно-временной образ фильтра LP, реализующего данную

методику, изображен в виде заштрихованной области на рисунке 4.10. frequency

Sweep lime

Рисунок 4.10 - Частотно-временная диаграмма удаления помех от предыдущего

возбуждения фильтром низких частот

Например, при полевых работах на одной из площадей Республики Башкортостан фактические значения параметров возбуждения и регистрации составили: время записи record time - 26 с, длина свипа sweep time - 20 с, время задержки запуска slip-time - 8 с, начальная частота свипа fHa4 - 10 Гц, конечная частота свипа fKOH - 90 Гц. Развертка полосы свипа от 10 до 90 Гц осуществляется линейно в течение 20 сек. с нарастанием частоты в 4 Гц/с. Отличие высокочастотных помех от предыдущего возбуждения равно +32 Гц, а низкочастотных помех от последующего возбуждения -32 Гц. Когда вибраторы второго пункта начнут возбуждение на частоте 10 Гц, вибраторы первого пункта достигнут частоты 10+32=42 Гц. Очевидно, что в момент начала возбуждения второго пункта на виброграмме, относящейся к нему, все частоты выше 10 Гц являются помехами. Через секунду после начала возбуждения вибраторы второго пункта будут работать на частоте 10+4-1=14 Гц, вибраторы первого пункта в это время достигнут частоты 14+32=46 Гц, все частоты выше 14 Гц для второго пункта также будут являться помехами. Граничная частота фильтра LP для подавления помех от первого пункта выбирается на середине между частотами первого и второго пунктов возбуждения и равна (42+10)/2=26 Гц на времени 0 сек. и (46+14)/2=30 Гц на времени 1 сек.

В момент начала записи виброграммы второго пункта возбуждения помехи от последующего третьего пункта отсутствуют. Они появятся через интервал времени, равный slip-time. Устранение влияния последующего возбуждения выполняется аналогичным образом, но с использованием переменного во времени фильтра высоких частот (HP - high-pass). Как и в случае устранения помех предыдущих возбуждений, граничную частоту фильтра HP целесообразно сместить на середину частот между выделяемым и последующим пунктом возбуждения. Изменение во времени граничной частоты такого фильтра fHP будет определяться зависимостью

fHP (t)= Лач + (fKOH-fa) ' (t - tdip/2) /Т (4.8)

при t < Т + tslip /2, далее граничная частота остается неизменной. Выбор граничной частоты фильтра HP на середине между частотами соседних пунктов

возбуждения позволяет избавиться от помех, вызванных всеми последующими возбуждениями, так как частоты более поздних возбуждений будут еще ниже.

Частотно-временной образ фильтра HP, реализующий данную методику устранения влияния последующего возбуждения, изображен в виде заштрихованной области на рисунке 4.11.

Смещение граничной частоты фильтра HP также позволяет сохранять волны, пришедшие со значительным запаздыванием от момента возбуждения -до tslip /2.

В рассматриваемом примере в момент времени, равный slip-time (8 сек.), вибраторы второго пункта будут работать на частоте 10+8-4=42 Гц, а на третьем пункте возбуждение только начнется на частоте 10 Гц. Граничная частота фильтра HP на времени 8 с выбирается равной (42+10)/2=26 Гц. Это позволяет сохранить сигнал, пришедший с опозданием на 4 сек., для которого на времени 8 сек. частота возбуждения составляет также (10+4-4)=26 Гц. То есть использование границы фильтра на середине между частотами последовательных пунктов возбуждения позволяет без искажений регистрировать отраженные волны на времени до 4 сек. (предельная длина полезной записи), что значительно превосходит величину информативного разреза в данных сейсмогеологических условиях.

frequency

Fstart

Fend

Tstart

Tend

time

Рисунок 4.11 - Частотно-временная диаграмма удаления помех от последующего возбуждения фильтром высоких частот

Комбинация фильтров LP и HP позволяет построить переменный по времени полосовой фильтр (BP - band-pass), который обеспечивает защиту как от высокочастотных помех предыдущих пунктов возбуждения, так и от низкочастотных помех последующих пунктов возбуждения.

Несмотря на то что предложенный метод является упрощенным и не учитывает изменение времен распространения сигналов от разных групп вибраторов до данного пункта приема (малых по сравнению со slip-time), расширение полосы пропускания следящего фильтра до середины между частотами соседних пунктов возбуждения, то есть до

Af = в • tSHp, (4.9)

позволяет без заметных искажений выделять виброграмму отдельного пункта возбуждения. Частотно-временная диаграмма фильтра BP изображена на рисунке 4.12.

Как известно, идеальные фильтры с резким переходом от области пропускания к области подавления имеют слишком сложную конструкцию оператора фильтра, что увеличивает время обработки, приводят к появлению нежелательных краевых искажений (колебаний Гиббса) и пропускают заметную часть сигнала в область подавления. Чтобы избежать этих недостатков, фильтры конструируют с плавным переходом от области пропускания к области подавления, параметрами таких фильтров являются четыре граничные частоты fh f2, f3 и f4 (рисунок 4.13). Граничные частоты fi и f4 должны быть равны fl = fHP, f4. = fLP. Граничные частоты области полного пропускания f2 и f3 выбирают, исходя из симметричности частотной характеристики фильтра и выполнения условия (f3 - f2) > Afomp + 2в , где Afomp -одновременно регистрируемый диапазон частот отраженных волн.

Tstart Tend

Рисунок 4.12 - Частотно-временная диаграмма удаления помех от наложения свип-сигналов методом следящей фильтрации

ж

/ У Область

/ \ подавления

/ Область \

/ пропускания \

/

fi h f3 U

Рисунок 4.13 - Частотная характеристика полосового фильтра

Одновременно регистрируемый диапазон частот отраженных волн определяется разницей времен прихода отражений от самого верхнего (t01) и самого нижнего (t0n) целевых горизонтов на данной площади: А/отр = в • (t0n -toi).

При практическом применении метода из непрерывной записи накладывающихся возбуждений выделяются фрагменты (виброграммы), по времени относящиеся к регистрации каждого отдельного возбуждения. Длина виброграмм (record time) равна сумме времени развертки свип-сигнала (sweep-time) и длины полезной записи. Обработка выполняется последовательно по каждой виброграмме. Необходимое изменение во времени регистрации граничных частот f1 и f рассчитывается по зависимостям соответственно (4.8) и

(4.7). Соответствующее изменение граничных частот f2 и f рассчитывается по выбранным значениям этих частот для начального фильтра и градиенту нарастания частот в с использованием зависимости (4.6) либо по фиксированному их отличию от f и f4.

Например, на одной из площадей работ в Республике Башкортостан параметры свип-сигнала составляют: /нач = 10 Гц, /кон = 110 Гц, Т = 40 с, в = (110 - 10)/40 = 2,5 Гц/с. Время задержки запуска slip-time равно 10 сек. На сейсмограмме (рисунок 4.14) времена прихода отражений от целевых горизонтов с учётом искривления годографа изменяются от 0,7 сек. (для верейского горизонта C2vr -) до 2,5 сек. (для горизонта IVp в фундаменте). Длина полезной записи выбирается несколько большей - 3 сек. Длина виброграммы равна сумме длины свип-сигнала и длины записи - 43 сек. В соответствии с (4.9) диапазон частот полосового фильтра равен 2,5 х 10 = 25 Гц. Одновременно регистрируемый диапазон частот отраженных волн на времени регистрации самого нижнего отражения (2,5 сек.) составляет (2,5 - 0,7) х 2,5 = 4,5 Гц, частота отражения от верхнего горизонта к этому времени изменится от 10 Гц до 14,5 Гц, а частота отражения от нижнего горизонта равна 10 Гц, весь этот диапазон частот должен быть пропущен без искажений. Чтобы избежать краевых эффектов, полосу полного пропускания фильтра целесообразно расширить в обе стороны еще на величину градиента изменения частоты (2,5 Гц/с), что в сумме составит f—f2) = 4,5 + 2,5 х 2 = 9,5 Гц. С учетом симметричности граничные частоты f2 и f3 должны отличаться от граничных частот fi и f4 на (25 - 9,5)/2 ~ 7,5 Гц. График изменения рассчитанных параметров фильтра в зависимости от времени на виброграмме для данной площади изображен на рисунке 4.15.

В связи с тем что переменная во времени фильтрация является традиционной процедурой обработки и реализована во всех программных комплексах, применение предложенного метода следящей фильтрации возможно на любом полевом обрабатывающем комплексе без привлечения значительных временных затрат и материальных затрат на дополнительное

оборудование. Параметры фильтра необходимо задавать только в краевых точках и точках излома полосы пропускания, на промежуточных временах они определяются программой фильтрации путем линейной интерполяции.

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

Рисунок 4.14 - Типовая сейсмограмма 2D

Параметры фильтрации

100

80

60

40

20

Ожидаемая частота верхнего горизонта Ожидаемая частота нижнего горизонта Граничная частота фильтра Граничная частота фильтра Граничная частота фильтра Граничная частота фильтра

10

15 20 25 30 35

Время регистрации вииброграммы

40

45

50

Рисунок 4.15 - Изменение параметров полосового следящего фильтра: зеленым цветом показаны граничные частоты А и f4 , синим - £2 и £3

0

0

5

4.5. Обработка экспериментальных данных

Предложенный метод опробован на экспериментальных данных, полученных в режиме Slip-sweep. Для оценки качества подавления накладывающихся свип-сигналов выполнено сравнение результатов с виброграммами, полученными в режиме отдельного возбуждения (без наложения свип-сигналов).

На рисунке 4.16 проиллюстрирована работа низкочастотного фильтра LP. Приведены фрагменты виброграмм в диапазоне времён 0-2 с, когда в режиме Slip-sweep продолжается работа группы вибраторов предыдущего возбуждения (slip-time - 8 с). Для количественной оценки под виброграммами приведены амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), рассчитанная по всем трассам этого фрагмента виброграммы во временном окне 1-2 с, и гистограмма среднеквадратичных амплитуд по каждой трассе в том же временном окне.

а) б) в)

Рисунок 4.16 - Виброграммы, АЧХ и гистограммы амплитуд до и после

применения фильтра низких частот: а) отдельное возбуждение (без помех); б) в режиме Slip-sweep с помехами от предыдущего ПВ; в) после применения фильтра LP

Первая виброграмма (рисунок 4.16 а) получена в режиме отдельного возбуждения, преобладающая частота сигнала в этом интервале времени составляет 12 Гц, регулярные помехи отсутствуют, но заметен значительный фон высокочастотных микросейсм. Вторая виброграмма (рисунок 4.16 б) получена в режиме Slip-sweep. Видны регулярные помехи от предыдущего ПВ, гистограмма показывает, что их амплитуда равна амплитуде основного сигнала. На АЧХ преобладающая частота помехи составляет 36 Гц, что соответствует мгновенной частоте группы вибраторов предыдущего ПВ на этом времени, отчётливо видны спектры 2-й и 3-й ее гармоник на частотах 72 Гц и 108 Гц. Суммарная интенсивность регулярных и нерегулярных помех даже превышает интенсивность основного сигнала. После применения следящего фильтра низких частот (рисунок 4.16 в) виброграмма полностью очищена от высокочастотных влияний предыдущего ПВ, кроме того подавлены

нерегулярные микросейсмы высокой частоты, которые попадают в зону действия фильтра.

Работа высокочастотного фильтра HP проиллюстрирована на рисунке 4.17, где показаны фрагменты тех же виброграмм, но на времени 9,5—11с, когда в режиме Slip-sweep начинает работать группа вибраторов следующего пункта возбуждения и продолжается работа вибраторов на предыдущем пункте. В этом случае низкочастотный сигнал от следующего пункта возбуждения также является помехой. АЧХ и гистограммы амплитуд рассчитаны во временном окне 10-11 сек.

а) б) в) г)

Рисунок 4.17 - Виброграммы, АЧХ и гистограммы амплитуд до и после

применения полосового фильтра: а) отдельное возбуждение (без помех); б) в режиме Slip-sweep с помехами от следующего ПВ; в) после применения фильтра LP; г) после применения фильтра НР

На рисунке 4.17а приведен фрагмент виброграммы, полученной в режиме отдельного возбуждения, на АЧХ выделяется основной сигнал на частоте 35 Гц и его гармоники меньшей амплитуды на частотах 70 Гц и 105 Гц. На

рисунке 4.17б приведен фрагмент виброграммы, полученной в режиме Slip-sweep, который осложнён высокочастотными помехами от предыдущего ПВ и интенсивными низкочастотными помехами от следующего ПВ. На АЧХ помеха от следующего ПВ выделяется на частоте около 10 Гц, а помеха от предыдущего ПВ - на частоте около 60 Гц. Результат работы низкочастотного следящего фильтра LP показан на рисунке 4.17в. Фильтр LP понизил на 30 дБ помеху от предыдущего ПВ (60 Гц) и удалил ее высокие гармоники, при этом помеха от последующего ПВ (10 Гц) и основной сигнал (35 Гц) не претерпели изменений. Последняя процедура - применение высокочастотного следящего фильтра HP (рисунок 4.17г) - на 30 дБ подавила низкочастотную помеху от группы вибраторов последующего ПВ (10 Гц). Применение последовательности фильтров LP и HP представляет собой полосовой фильтр BP с теми же параметрами. Результат полосовой следящей фильтрации близок к виброграмме, полученной в обычном режиме отдельного возбуждения (рисунок 4.17а).

Полученные результаты эксперимента доказывают практическую возможность удаления помехи от соседних ПВ методом следящей фильтрации без потери качества данных. Степень подавления регулярных и нерегулярных помех на всём промежутке виброграммы может достигать 40-60 дБ.

Метод Slip-sweep за рубежом применяется в основном на пустынных ландшафтах. Мирового опыта проведения таких съёмок в густонаселённых районах практически нет. АО «Башнефтегеофизика» провело работы методом Slip-sweep в опытном варианте в центральной России (Самарская область) с целью проверки возможности проведения работ по данной методике в условиях местности с большим количеством промышленных помех. На рисунке 4.18 показаны линии приёма (синим цветом) и линии возбуждения (красным цветом). Около 50 % площади работ расположено в зоне промышленных помех (три населённых пункта, две реки и дорога). Остальная территория занята под сельскохозяйственные работы.

В целях сравнения результатов площадь сначала отработана по стандартной методике Flip flop со следующими параметрами возбуждения (I этап): длина свип-сигала - 10 сек., начальная частота развёртки - 8 Гц, конечная частота развёртки - 90 Гц, количество накоплений - 2, количество вибраторов - 2 группы по 4 вибратора.

Затем площадь была отработана в режиме Slip-sweep с разным количеством источников. Сначала с параметрами возбуждения (II этап): длина свип-сигала - 20 сек., начальная частота развёртки - 8 Гц, конечная частота развёртки - 90 Гц, количество накоплений - 1, количество вибраторов - 4 группы по 2 вибратора, время задержки запуска - 16 сек. После этого количество вибраторов и время задержки были изменены (III этап): время задержки запуска - 8 сек., количество вибраторов - 8 групп по 1 вибратору.

Рисунок 4.18 - Схема профилей опытного участка

На каждом этапе отработано 1 560 физических наблюдений. Статистика отработки сведена в таблицу (рисунок 4.19). Длительные временные затраты, не относящиеся к производству (по погодным условиям, заправка вибраторов и т.д.), не учитывались. Видно, что фактическая производительность росла

пропорционально уменьшению времени между запусками групп (с 32 с при Flip flop до 16 с и 8 с при Slip-sweep). Таким образом, в реальных условиях при наличии промышленных помех применение метода Slip-sweep позволило увеличить производительность полевых работ в несколько раз (в 2 раза на втором этапе и в 4 раза на третьем).

(1560 ф,н)

Методика Общее время отработки (час) Средняя производительность (ф_н./час) Максимальная производительность (ф.н./час)

Flip flop 2 группы по 4 вибратора 33 47 74

Slip sweep 4 группы по 2 вибратора 14,5 107 150

Slip sweep 3 одиночных вибраторов 9 173 278

Рисунок 4.19 - Статистика обработки опытного участка

Для подавления помех от одновременной работы нескольких групп вибраторов использован метод следящей фильтрации. На рисунке 4.20, слева показана исходная виброграмма первой группы вибраторов, обременённая шумами от второй группы вибраторов (всплеск амплитуд записи на времени начала работы второй группы) и различными промышленными помехами. Справа приведен результат применения следящего фильтра: полностью удалены шумы второй группы вибраторов, а также значительно ослаблены микросейсмы и промышленные помехи.

Рисунок 4.20 - Виброграмма до и после следящей фильтрации

Коррелограммы, полученные в результате свёртки этих виброграмм, изображены на рисунке 4.21. Слева на исходных данных в красном окне явно видны шумы от второй группы вибраторов. Справа на коррелограмме, полученной после следящей фильтрации, эти шумы полностью удалены. Спектр сигналов, замеренный в этих окнах, однозначно доказывает подавление помехи на 95 %, особенно в области высоких частот. Остался только незначительный шум работающих двигателей вибраторов. Кроме того, значительно понизился фон промышленных помех, за счет чего повысилось отношение сигнал/шум.

На примере данных опытных работ удалось доказать эффективность селекции сигналов методом следящей фильтрации в полевых условиях и показать, что высокопроизводительный метод Slip-sweep имеет право на жизнь не только в пустынных условиях, но и в густонаселённой части Центральной России с высоким уровнем промышленных помех. Полученные сейсмические разрезы обладают высокой информативностью (рисунок 4.22).

В настоящее время метод следящей фильтрации активно применяется в процессе предварительной обработки при проведении полевых сейсморазведочных работ методом Slip-sweep на участках АО «Башнефтегеофизика».

Рисунок 4.21 - Коррелограмма до и после фильтрации

де а п 1-я -я •« 1М ке г» га г» ш т ш ¿а чл *и 4» ¿г* «а ил т ж га т т

Рисунок 4.22 - Сейсмический разрез, полученный по результатам селекции сигналов методом следящей фильтрации

На предложенный метод селекции гармонических помех следящей фильтрацией получен Евразийский патент № 043732 [91].

4.6. Сравнение метода следящей фильтрации с зарубежными аналогами

Метод следящей фильтрации прошёл независимую проверку в рамках опытно-производственных работ, проведённых для компании АНК «Башнефть»

[2]. Согласно заданию, был отработан опытный профиль по методике Slip-sweep с получением виброграмм. Дальнейшая обработка и подавление гармонических помех осуществлялось с использованием четырёх программных продуктов:

• методика следящей фильтрации (АО «Башнефтегеофизика»);

• методика адаптивного вычитания спрогнозированной помехи (ООО «Сейсмотек»);

• методика SHARP (Western Geco);

• методика HPVA (Sercel).

Оценка эффективности методики выбиралась по девяти критериям:

• степень подавления на виброграммах элементов волнового поля, которые являются следствием регистрации последующих виброисточников;

• степень подавления на виброграммах элементов волнового поля, которые являются следствием регистрации предыдущих виброисточников;

• степень подавления на виброграммах помех, связанных с работой двигателей от последующих виброисточников;

• степень подавления на виброграммах помех, связанных с регистрацией единичных импульсных воздействий на поверхность/грунт;

• степень подавления на виброграммах, корелограммах и суммированных данных промышленных помех и микросейсм;

• степень подавления кратных гармоник на основе анализа АЧХ;

• отсутствие/наличие полезного сигнала на разнице волновых полей на уровне кореллограмм и суммированных данных до и после реализации методики;

• критерий № 8: степень субъективности при реализации методики;

• критерий № 9: затраты времени на реализацию методики.

Наиболее перспективными по данным критериям выбраны методики «Следящая фильтрация» и «HPVA», т.к. затраты времени на их реализацию являются минимальными (отличие в затратах времени на реализацию сопоставимо с величиной погрешности при измерении).

Таблица 4.1 Сводная таблица по анализу результатов

Методика Критерий ж Критерий ж Критерий ж Критерий Л*4 Критерий Л«5 Критерий Лвб Критерий ж Критерий Лев Критерий ж Необходимость применения специальны! программных комплексов для реализации

«Следящая фильтрация» НЕТ

«Сейсмотек» ДА

«НРУА» ДА

«SHARP» ДА

I I - маркер методики, выбранной в качестве наиболее перспективной по тому или иному критерию.

На основании выполненных работ, принимая во внимание такие факторы, как возможность подавления помех различного типа (критерии №1-5) в процессе камеральной обработки данных, существенную значимость минимизации времени на реализацию методики и уровня субъективизма, однозначность подавления непосредственно гармонических искажений, а также учитывая фактор возможности реализации методики без использования специализированного программного обеспечения, в качестве наиболее перспективной для реализации в процессе полевых сейсморазведочных работ выбрана методика «следящей фильтрации» (Приложение 2).

Выводы к главе 4

Результаты выполненных исследований приводят к следующим выводам.

1. Метод Slip-Sweep позволяет значительно увеличить производительность полевых вибросейсмических работ. Однако он имеет существенный недостаток в виде появления паразитных гармонических помех, порожденных одновременной работой вибраторов на соседних пунктах возбуждения. Устранение этих помех выполняется с использованием импортных методик.

2. Для снижения зависимости от импортных технологий разработан новый отечественный метод подавления гармонических помех от одновременной работы нескольких групп вибраторов, основанный на различии частот возбуждения и фильтрации виброграмм полосовым фильтром с

изменяющимися во времени граничными частотами (следящей фильтрации). В отличие от существующих методик подавление помех выполняется до формирования коррелограмм.

3. Экспериментально доказано, что разработанный метод позволяет эффективно проводить очистку виброграмм от помех соседних пунктов возбуждения как раннего, так и позднего включения. Дополнительно следящая фильтрация подавляет микросейсмы и промышленные шумы, выходящие за границы частотного диапазона фильтра. Метод может быть реализован с использованием существующих комплексов полевой обработки сейсмических данных, не требует привлечения материальных затрат на дополнительное оборудование и сокращает время обработки.

4. По результатам опытных работ показано, что с использованием следящей фильтрации виброграмм метод Slip-sweep можно применять даже в условиях густонаселённой и промышленно развитой части России с высоким уровнем промышленных помех.

В настоящее время разработанный метод следящей фильтрации активно применяется в АО «Башнефтегеофизика» при проведении полевых сейсморазведочных работ методом Slip-sweep.

5. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И МОНИТОРИНГА ПОЛЕВЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

В данной главе рассматривается третье защищаемое положение. Переход на новую ступень технологии сейсморазведки повлёк за собой усложнение производства полевых работ и необходимость контроля огромного количества параметров для своевременного принятия мер по обеспечению качества и производительности работ [20, 38]. Однако практически все используемые в настоящее время методики контроля качества полевых работ [33, 59, 60, 114] основаны на анализе ограниченного объема информации только с точки зрения удовлетворения требований заказчика (технический брак, точность установки пикетов, качество излучения вибраторов, глубина заложения заряда, динамические атрибуты получаемых сейсмограмм по результатам обработки на полевом вычислительном центре и т.д. [4, 5, 26, 68, 71, 94, 112]). Они не обеспечивают полноценного контроля технологии производства сейсморазведочных работ, своевременного выявления и устранения причин потери качества, выявления и устранения узких мест в технологии выполнения работ, сдерживающих их производительность.

Для решения этой проблемы в процессе диссертационных исследований разработана единая для всех полевых партий система контроля качества и мониторинга полевых сейсморазведочных работ (СКК), включающая базу оперативно пополняемых данных о всех параметрах полевых работ и систему прикладных программ, обеспечивающих получение всеобъемлющей текущей информации как по отдельным полевым отрядам в полевой партии, так и по всем полевым отрядам и партиям в головном офисе геофизической компании [5, 23].

В основу разработки СКК были положены следующие требования: привлечение и анализ максимального количества параметров полевых сейсморазведочных работ по всем отрядам полевой партии, двойной контроль работ (в полевой партии и в головном офисе), функционирование в системе

общераспространенного программного обеспечения, обеспечение удаленного доступа к данным, обеспечение работы с большими массивами данных 3Э-съемки, простота и удобство интерфейса пользователя, одновременный доступ многих пользователей, высокая информативность способов отбора и визуализации параметров, обеспечение оперативности и полноты анализа качества и производительности полевых работ, возможность архивации информации [78].

5.1. Формирование базы данных о параметрах полевых работ

База данных обеспечивает сбор и хранение параметров полевых работ, она функционирует с использованием программной оболочки общераспространенной системы «1С». База данных имеет иерархическую структуру: участок (площадь) работ - профиль - пикет. Данные хранятся на сервере центра обработки данных геофизической компании, что обеспечивает хранение огромного объема данных, присущего 3Э-съемкам, и одновременный доступ к базе многих пользователей. Администратором базы данных является отдел контроля качества Дирекции разведочной геофизики.