Сейсморазведка: полевые работы и обработка

Қысқаша негізгісі

Полевые работы и обработка — одна система. Чего нет в полевой записи — частот, удалений, густоты наблюдений, — обработка не восстановит, а ошибки обработки в скоростях, статике или миграции портят и хорошие полевые данные.
Метод общей глубинной точки: трассы пар «источник — приёмник» с общей серединой при горизонтальных границах содержат отражение от одной точки. Их выравнивают кинематической поправкой и складывают; кратность $n = N\,\Delta x_\text{ПП}/(2\,\Delta x_\text{ПВ})$ — число трасс в сумме, случайный шум она ослабляет в $\sqrt n$ раз.
Годограф отражённой волны — гипербола $t^2 = t_0^2 + x^2/V^2$ . Скорость, выпрямляющая гиперболу, — скорость суммирования (скорость ОГТ); при пологих слоях и умеренных удалениях она близка к среднеквадратичной, а не к пластовой скорости.
Ошибка скорости в несколько процентов заметно ослабляет сумму: в примере урока при 3 % амплитуда отражения падает примерно вдвое. Кратные волны приходят с меньшей скоростью ОГТ, после поправки остаются изогнутыми, и суммирование их ослабляет.
Без миграции наклонные отражения смещены вниз по падению и выглядят положе ( $\mathrm{tg}\,\beta = \sin\theta$ ), а края пластов окружены дифракциями. Миграция возвращает отражения на место; при резких изменениях скорости вбок — под солью — нужна глубинная миграция.
До миграции горизонтальное разрешение ограничено зоной Френеля радиусом $(V/2)\sqrt{t_0/f}$ — сотни метров; миграция 3D сжимает её до долей длины волны, а 2D — только вдоль профиля. Бин не должен быть больше $V/(4 f_{max}\sin\theta)$ .

Негізгі қатынастар

n = \dfrac{N\,\Delta x_\text{ПП}}{2\,\Delta x_\text{ПВ}}

кратность регулярного профиля 2D

t(x) = \sqrt{t_0^2 + x^2/V_\text{ОГТ}^2}

годограф отражённой волны; кинематическая поправка $\Delta t = t(x) - t_0$

t_\text{ст} = \dfrac{h_\text{ЗМС}}{V_\text{ЗМС}} + \dfrac{E - h_\text{ЗМС} - E_0}{V_0}

статическая поправка пункта к линии приведения $E_0$

d = \tfrac{V t_0}{2}\sin\theta,\quad \mathrm{tg}\,\beta = \sin\theta

смещение точки отражения вверх по восстанию и наклон изображения до миграции

r_\text{Ф} = \dfrac{V}{2}\sqrt{\dfrac{t_0}{f}}

радиус зоны Френеля до миграции

b \le \dfrac{V}{4 f_{max}\sin\theta}

размер бина без пространственного наложения частот

Жиі қателіктер

Считать, что вдвое большая кратность вдвое улучшает разрез: отношение сигнала к случайному шуму растёт лишь в $\sqrt2$ раза, а регулярные помехи кратность сама не убирает.
Принимать скорость ОГТ за пластовую скорость слоя над отражением или за среднюю скорость до него.
Читать немигрированный разрез как изображение: наклонные границы на нём смещены и положе, антиклинали шире, синклинали уже.
Ждать от профиля 2D того, что даёт 3D: миграция 2D не может вернуть в плоскость профиля отражения, пришедшие сбоку.
Путать шаг дискретизации с разрешением: 2 мс задают лишь наибольшую записываемую частоту (250 Гц), а разрешение — полоса частот, вернувшихся из глубины.

Сабақтан кейін сіз

описать источники и приёмники сейсморазведки на суше и на море и объяснить, что ограничивает каждый из них;
объяснить метод общей глубинной точки — удаление, расстановку, общую среднюю точку, кратность и бин — и рассчитать кратность профиля 2D и съёмки 3D;
сравнить профили 2D и съёмки 3D по тому, что они дают, оценить густоту сети и стоимость программы работ на участке при заданных ставках;
перечислить этапы обработки в порядке выполнения и объяснить, что делает каждый: статические поправки, подавление помех, деконволюция, анализ скоростей, кинематическая поправка и суммирование, миграция;
рассчитать годограф отражённой волны и кинематическую поправку и показать, как ошибка скорости портит сумму, а кратные волны суммированием ослабляются;
оценить горизонтальную разрешающую способность — зону Френеля до миграции и после неё — и размер бина, при котором крутые границы записываются без искажений.

От выстрела до разреза: что записывают сейсмоприёмники

Сейсмическая съёмка повторяет один и тот же опыт тысячи и миллионы раз. В пункте возбуждения (ПВ, source point, shot point) источник посылает в землю короткий импульс упругой энергии. Волны расходятся во все стороны, отражаются и преломляются на границах пород, и часть энергии возвращается к поверхности, где её принимают сейсмоприёмники в пунктах приёма (ПП, receiver points). Каждый канал записывает колебания почвы или давления воды в течение нескольких секунд после выстрела — это сейсмическая трасса (seismic trace); трассы всех каналов одного выстрела составляют сейсмограмму общего пункта возбуждения (shot gather).

Запись цифровая: колебания измеряют через равные промежутки времени — обычно через 2 мс, иногда через 1 или 4 мс. Шаг дискретизации $\Delta t$ ограничивает наибольшую частоту, которую ещё можно записать без искажений, — частоту Найквиста $f_N = 1/(2\Delta t)$ : при 2 мс это 250 Гц, с большим запасом выше частот, которые возвращаются из глубины (затухание). Длину записи выбирают по самой глубокой цели — обычно от 4 до 8 с.

На сейсмограмме, кроме нужных отражений, видно много другого. Удобно представлять её как набор годографов (traveltime curves) — линий, показывающих, когда каждая волна приходит на каждое удаление от источника (рисунок).

ЕсептеуГодографы волн на сейсмограмме одного выстрела (расчёт для условного разреза: верхняя толща 600 м со скоростью 1900 м/с над быстрым слоем 3400 м/с, ниже ещё две отражающие границы). Время растёт вниз, как на сейсмических разрезах. Отражения — гиперболы, тем более пологие, чем глубже граница; головная волна касается гиперболы отражения от кровли быстрого слоя.

Прямая волна (direct wave): идёт от источника к приёмникам по верхнему слою; её годограф — прямая $t = x/V_1$ .
Преломлённая, или головная, волна (refracted, head wave): скользит вдоль кровли более быстрого слоя и появляется за критическим удалением; дальше некоторого удаления она приходит первой. По первым вступлениям прямых и преломлённых волн изучают верхнюю часть разреза — это нужно для статических поправок.
Отражённые волны (reflections): полезный сигнал. Годограф каждой — гипербола: чем дальше приёмник, тем длиннее путь. Чем глубже граница и больше скорость, тем гипербола положе.
Поверхностные волны (ground roll): бегут вдоль поверхности медленно — сотни метров в секунду, — низкочастотны и очень сильны; на ближних удалениях они перекрывают отражения конусом помех.
Звуковая волна (air wave): идёт по воздуху со скоростью около 340 м/с.
Кратные волны (multiples): по пути несколько раз отразились между сильными границами — например, между дном моря и его поверхностью. Они приходят позже однократных и выглядят как отражения от несуществующих границ.
Случайный шум (random noise): ветер, транспорт, работающая техника, волнение на море: колебания, которые не прослеживаются от трассы к трассе.

Помехи и чем их ослабляют

Помеха: Поверхностные волны
Чем отличается: медленные, низкочастотные
В поле: группы приёмников, глубина заряда
В обработке: фильтрация по частоте и кажущейся скорости

Помеха: Звуковая и прямая волны
Чем отличается: линейные годографы, известная скорость
В поле: заглубление источника
В обработке: обнуление зоны, фильтрация

Помеха: Кратные волны
Чем отличается: меньшая скорость ОГТ, повторяют сильные границы
В поле: длинные удаления
В обработке: деконволюция, вычитание моделей кратных, суммирование

Помеха: Случайный шум
Чем отличается: не прослеживается от трассы к трассе
В поле: кратность, мощность источника
В обработке: суммирование, фильтрация

Помеха	Чем отличается	В поле	В обработке
Поверхностные волны	медленные, низкочастотные	группы приёмников, глубина заряда	фильтрация по частоте и кажущейся скорости
Звуковая и прямая волны	линейные годографы, известная скорость	заглубление источника	обнуление зоны, фильтрация
Кратные волны	меньшая скорость ОГТ, повторяют сильные границы	длинные удаления	деконволюция, вычитание моделей кратных, суммирование
Случайный шум	не прослеживается от трассы к трассе	кратность, мощность источника	суммирование, фильтрация

Регулярные помехи — поверхностные, звуковые, кратные волны — суммирование подавляет лишь тогда, когда их годографы заметно отличаются от годографов отражений. Поэтому их ослабляют и при съёмке, и до суммирования.

Задача полевых работ — записать отражения с наилучшим отношением сигнала к помехам при разумной цене; задача обработки — убрать всё остальное, сложить отражения и поставить их на место. Обработка получает только то, что записано в поле: частот, которых нет в записи, и удалений, на которых не стояли приёмники, никакой алгоритм не восстановит.

Источники и приёмники на суше и на море

Источник должен отдать земле достаточно энергии в широкой полосе частот — примерно от 5–8 до 80–100 Гц: низкие частоты проходят глубоко и нужны для глубоких целей и инверсии, высокие дают разрешение. Приёмник должен записать эту полосу без искажений и не записать лишнего.

Взрывной источник (explosive source): небольшой заряд в неглубокой скважине — обычно глубиной от нескольких до первых десятков метров, по возможности ниже рыхлой приповерхностной зоны. Широкий спектр и большая энергия одного импульса, работа в любом рельефе. Но нужно бурить скважины, получать разрешения на взрывные работы и соблюдать охранные расстояния до строений, трубопроводов и скважин.
Вибрационный источник (vibrator, Vibroseis): тяжёлая машина прижимает к земле плиту и раскачивает её по заданной программе — свип-сигналу (sweep): за 8–20 с частота плавно меняется, например от 6 до 90 Гц. Запись коррелируют с опорным свипом (взаимная корреляция), и длинный свип «сжимается» в короткий нуль-фазовый импульс. Энергию набирают группой из нескольких вибраторов и повторением свипов. Вибраторы управляемы, не требуют скважин, и их можно применять ближе к дорогам и посёлкам, чем взрывы; им нужны проходимый грунт и не слишком крутой рельеф.
Пневмоисточник (air gun): камера со сжатым воздухом под давлением около 14 МПа (2000 psi), который мгновенно выпускают в воду. Пузырь воздуха затем пульсирует и даёт повторные импульсы, поэтому пушки разного объёма собирают в группы так, чтобы первые импульсы сложились, а пульсации погасили друг друга. Группу буксируют на глубине нескольких метров.
Геофон (geophone): катушка на пружине в поле постоянного магнита: при колебаниях почвы катушка движется относительно магнита, и в ней наводится напряжение, пропорциональное скорости колебаний. Обычная собственная частота — около 10 Гц: ниже неё чувствительность быстро падает. Геофоны ставят группами по нескольку штук на канал и складывают их сигналы — группа гасит медленные поверхностные волны, которые приходят к её геофонам в разные фазы. Другой путь — одиночные цифровые датчики (акселерометры) с плотной расстановкой и подавлением помех при обработке.
Гидрофон (hydrophone): пьезоэлектрический датчик давления. На море гидрофоны собраны в сейсмические косы (streamers) длиной в несколько километров; судно буксирует десяток и больше кос на расстоянии десятков метров — сотни метров одна от другой.
Донные станции и косы (ocean-bottom nodes, cables): приёмники на дне записывают давление и три составляющие колебаний грунта. Ими снимают мелководье, участки с платформами и трубопроводами, повторные съёмки над разрабатываемыми залежами. В транзитных зонах — на мелководье, в дельтах, у берега — сочетают береговую и морскую аппаратуру.

Где какие источники и приёмники

Условия: Суша
Источник: взрыв в скважине, вибратор
Приёмники: группы геофонов, цифровые датчики
Что ограничивает: рельеф, грунт, охранные зоны, поверхностные волны

Условия: Море
Источник: группа пневмоисточников
Приёмники: косы с гидрофонами, донные станции
Что ограничивает: волнение, волны-спутники, кратные от дна

Условия: Мелководье и берег
Источник: пневмоисточники с мелкосидящих судов
Приёмники: донные станции, геофоны на берегу
Что ограничивает: глубина, лёд, судоходство, природоохранные ограничения

Условия	Источник	Приёмники	Что ограничивает
Суша	взрыв в скважине, вибратор	группы геофонов, цифровые датчики	рельеф, грунт, охранные зоны, поверхностные волны
Море	группа пневмоисточников	косы с гидрофонами, донные станции	волнение, волны-спутники, кратные от дна
Мелководье и берег	пневмоисточники с мелкосидящих судов	донные станции, геофоны на берегу	глубина, лёд, судоходство, природоохранные ограничения

У морской съёмки есть своя трудность. Источник и косу буксируют под поверхностью воды, а поверхность моря отражает почти всё (коэффициент отражения близок к −1). Поэтому за каждым импульсом с задержкой $2d/V_\text{в}$ , где $d$ — глубина буксировки, а $V_\text{в} \approx 1500$ м/с — скорость звука в воде, идёт его перевёрнутая копия — волна-спутник (ghost). На частотах, где задержка равна целому числу периодов, импульс и спутник гасят друг друга; первый провал спектра выше нуля — на $f = V_\text{в}/(2d)$ : при глубине 6 м это 125 Гц, при 10 м — 75 Гц, уже внутри полезной полосы. Мельче буксировать — лучше для высоких частот, глубже — для низких и тише по волнению; косы с датчиками давления и движения частиц позволяют разделить волну и её спутник при обработке.

Почему на море не записывают поперечные волны

Вода не сопротивляется сдвигу, поэтому гидрофоны в косе записывают только продольные волны. Донные датчики стоят на грунте и записывают и обменные волны (converted waves) — продольные на пути вниз, превратившиеся на отражающей границе в поперечные на пути вверх. Поперечные волны почти не чувствуют флюид в порах (продольные и поперечные волны), поэтому обменные волны помогают получить изображение под газовыми облаками, где продольные волны сильно поглощаются и рассеиваются.

Метод общей глубинной точки: удаление, расстановка, кратность

Пусть граница горизонтальна. Волна от источника к приёмнику отражается в точке, лежащей точно под серединой между ними. Эту середину называют общей средней точкой (common midpoint, CMP), а точку отражения под ней — общей глубинной точкой (ОГТ, common depth point); в отечественной практике обычно говорят об ОГТ. Расстояние между источником и приёмником — удаление (offset, $x$ ). Выстрелы в разных пунктах с приёмниками на разных удалениях дают много пар «источник — приёмник» с одной и той же серединой, и все их трассы содержат отражение от одной и той же точки границы — только с разным временем (рисунок).

СызбаЧетыре пары «пункт возбуждения — пункт приёма» с общей серединой. Вверху граница горизонтальна, и все лучи отражаются в одной точке — общей глубинной точке. Внизу граница наклонена на 15°, и точки отражения расходятся вверх по восстанию тем дальше, чем больше удаление (схема; лучи построены по законам отражения).

Набор трасс с общей серединой — сейсмограмма ОГТ (CMP gather). После поправки за удаление (раздел о скоростях) отражение на всех её трассах приходит в одно время, и трассы складывают — суммируют (stack). Число сложенных трасс — кратность наблюдений (fold). Отражение, одинаковое на всех трассах, складывается в фазе и растёт в $n$ раз, а случайный шум, который на разных трассах то складывается, то вычитается, — лишь в $\sqrt n$ раз: отношение сигнала к шуму растёт в $\sqrt n$ раз (дополнительный раздел). Отсюда и название — метод общей глубинной точки (МОГТ): «сейсморазведка МОГТ-2D», «МОГТ-3D».

Приёмники, записывающие один выстрел, образуют расстановку (spread). При центральной (симметричной) расстановке пункт возбуждения стоит посередине, при фланговой — с одного края. Когда выстрел переходит в следующий пункт, расстановку сдвигают вслед за ним.

Кратность профиля 2D

n = \frac{N\,\Delta x_\text{ПП}}{2\,\Delta x_\text{ПВ}}

мұндағы:

$n$ кратность — число трасс, которые складывают в одной ОГТ, —
$N$ число активных каналов расстановки, —
$\Delta x_\text{ПП}$ шаг пунктов приёма (групп приёмников); ОГТ расположены через $\Delta x_\text{ПП}/2$ , м
$\Delta x_\text{ПВ}$ шаг пунктов возбуждения, м

Бірліктер: шаги — в одинаковых единицах длины

Мына жағдайда орындалады

регулярная схема: все каналы работают, выстрелы идут подряд с постоянным шагом, расстановка движется вместе с ними;
середина профиля: на краях кратность нарастает от единицы до полной (рисунок ниже);
кратность считают по номинальной схеме; пропущенные из-за препятствий выстрелы и отбракованные трассы её уменьшают.

Каждый выстрел кладёт по одной трассе на $N$ соседних ОГТ, а следующий выстрел сдвинут на $\Delta x_\text{ПВ}$ — на $2\Delta x_\text{ПВ}/\Delta x_\text{ПП}$ шагов ОГТ. Кратность растёт с числом каналов и с густотой выстрелов; удвоить её можно, вдвое сгустив пункты возбуждения, но отношение сигнала к шуму вырастет лишь в $\sqrt2 \approx 1{,}4$ раза, а число выстрелов и цена — вдвое.

Есептеу мысалыКратность профиля 2D и где она полная

Бастапқы деректер (шартты)

Шаг пунктов приёма: 25 м
Активных каналов: 320, центральная расстановка: по 160 с каждой стороны от пункта возбуждения
Шаг пунктов возбуждения: 50 м; пункты возбуждения — посередине между пунктами приёма
Длина профиля: 12 км

Шешім

Шаг ОГТ: $25/2 = 12{,}5$ м.
Кратность: $n = 320\cdot 25/(2\cdot 50) = 80$ . Проверим по смыслу: каждый выстрел кладёт по трассе на 320 соседних ОГТ, а следующий выстрел сдвинут на 50 м — на 4 шага ОГТ; значит, каждую ОГТ «накрывают» $320/4 = 80$ выстрелов.
Наибольшее удаление: ближайшие к пункту возбуждения приёмники стоят в 12,5 м от него, дальние — в $12{,}5 + 159\cdot 25 = 3987{,}5$ м, около 4 км.
Отношение сигнала к случайному шуму после суммирования растёт в $\sqrt{80} = 8{,}94$ раза.
На краях профиля кратность меньше. Подсчёт трасс по всем ОГТ (рисунок ниже) показывает, что полная кратность начинается в 1981 м от начала профиля — примерно на половине наибольшего удаления.
Если сгустить пункты возбуждения до 25 м, кратность станет 160, а отношение сигнала к шуму вырастет ещё лишь в $\sqrt2 \approx 1{,}41$ раза — при вдвое большем числе выстрелов.

Жауап: Кратность профиля — 80 (ОГТ через 12,5 м); суммирование повышает отношение сигнала к случайному шуму примерно в 9 раз. Полная кратность начинается примерно в 2,0 км от каждого конца профиля.

Бұл нені білдіреді. Цель должна лежать там, где кратность полная: профиль продлевают за её границы примерно на половину наибольшего удаления — и ещё на апертуру миграции (раздел о разрешении). Кратность — не самоцель: удвоенная кратность даёт лишь в 1,4 раза лучшее отношение сигнала к случайному шуму, а против регулярных помех — поверхностных и кратных волн — работают удаления, группы приёмников и обработка. Данные примера условные.

ЕсептеуКратность вдоль профиля из примера, посчитанная трасса за трассой: на краях она нарастает почти линейно и достигает полной, 80, примерно в 2 км от концов профиля.

Наибольшее удаление выбирают по цели. Чтобы по годографу определить скорость и отличить кратные волны от однократных, гиперболы должны заметно искривиться — для этого нужны удаления порядка глубины цели. Слишком большие удаления растягивают импульс после поправки, туда приходят преломлённые волны, и там сильнее меняется амплитуда отражения с углом. Малые удаления нужны для неглубоких границ и для того, чтобы проследить отражения выше конуса поверхностных волн.

Профили 2D и съёмки 3D

Сейсморазведка 2D — наблюдения вдоль отдельных линий, профилей. Каждый профиль даёт вертикальный разрез, а между профилями, которые отстоят друг от друга на километры, строение достраивают интерполяцией. Объём работ 2D измеряют в погонных километрах (пог. км, line km). Профиль «видит» и то, что лежит сбоку: волна приходит и от границ вне его плоскости (боковые отражения, sideswipe), а обработка 2D считает, что всё лежит в плоскости, и такие отражения оказываются не на месте.

Сейсморазведка 3D — наблюдения по площади. На суше чаще всего применяют ортогональную схему: приёмники расставлены линиями, пункты возбуждения — линиями поперёк них, и каждый выстрел записывает шаблон (patch) из нескольких приёмных линий. Середины между источниками и приёмниками покрывают площадь, и её делят на прямоугольные ячейки — бины (bins); трассы с серединами в одном бине считают одной ОГТ. Размер бина — половина шага пунктов приёма на половину шага пунктов возбуждения, обычно 12,5–25 м, реже до 50 м. На море судно буксирует несколько кос и два источника, которые стреляют попеременно; при таком порядке линии ОГТ поперёк кос идут через четверть расстояния между косами.

Кратность съёмки 3D при ортогональной схеме

n = \frac{N_\text{к}\,\Delta x_\text{ПП}}{2\,D_\text{ЛВ}}\cdot\frac{N_\text{Л}}{2}

мұндағы:

$N_\text{к}$ число активных каналов на одной приёмной линии шаблона, —
$\Delta x_\text{ПП}$ шаг пунктов приёма вдоль линии, м
$D_\text{ЛВ}$ расстояние между линиями пунктов возбуждения, м
$N_\text{Л}$ число активных приёмных линий в шаблоне, —

Бірліктер: длины — в одинаковых единицах

Мына жағдайда орындалады

ортогональная схема: каждый пункт возбуждения записывает шаблон, симметричный относительно него вдоль и поперёк линий;
вдали от краёв съёмки: у краёв кратность нарастает, как на концах профиля 2D.

Первый множитель — кратность вдоль приёмных линий, второй — поперёк них. Например, при шаге пунктов приёма и возбуждения 50 м, расстояниях между линиями 400 м и шаблоне из 12 линий по 160 каналов кратность равна $10\cdot 6 = 60$ , бин — 25 × 25 м.

Результат съёмки 3D — куб (data volume): трассы на регулярной сетке бинов. Из куба вырезают разрезы вдоль линий наблюдения (inline), поперёк них (crossline) и в любом направлении, а также временные срезы (time slices) — горизонтальные сечения, на которых видны разломы, русла и рифы. Главное преимущество 3D — миграция в трёх измерениях: каждое отражение возвращается на своё место по площади, а не только вдоль линии, и мелкие объекты видны там, где они есть.

Съёмку 3D планируют с запасом: у краёв кратность нарастает, а миграции нужны данные и снаружи от цели — тем шире, чем глубже цель и круче склоны. Поэтому площадь съёмки заметно больше площади объекта.

Объёмы работ записывают в условия участка недр. Например, в извещении об электронном аукционе на 56 участков 25 декабря 2026 года для большинства участков на разведку и добычу минимальная программа разведки включает сейсморазведку 2D в течение трёх лет — от 300 до 1000 пог. км, чаще всего 300; у одного участка в программе есть ещё переобработка исторических данных 2D и съёмка 3D — по усмотрению недропользователя, если будет выявлен перспективный объект (подробно — в разделе сайта «Инвесторам → Аукцион недр»). Что дают 300 километров на большом участке, показывает пример.

Есептеу мысалыЧто даёт 300 пог. км 2D на участке 2000 км²

Бастапқы деректер (шартты)

Площадь участка: 2000 км² (условный участок)
Минимальная программа 2D: 300 пог. км
Ожидаемый размер ловушек: около 5 × 3 км
Ставки (допущения примера): 2D с обработкой — 2000 $ за пог. км; 3D — 30 000 $ за км²
Запас площади съёмки 3D: по 2 км с каждой стороны ловушки (допущение примера)

Шешім

Пусть профили образуют сеть из двух перпендикулярных систем с одинаковым шагом $s$ . Их общая длина на площади $A$ — около $2A/s$ , откуда $s = 2\cdot 2000/300 = 13{,}33$ км.
Ловушку 5 × 3 км, стороны которой параллельны профилям, положим в случайное место. Профили одного направления пересекают её с вероятностью $5/13{,}33 = 0{,}375$ , другого — $3/13{,}33 = 0{,}225$ . Хотя бы один профиль пройдёт через неё с вероятностью $1 - (1 - 0{,}375)(1 - 0{,}225) = 0{,}516$ , профили обоих направлений — $0{,}375\cdot 0{,}225 = 0{,}084$ .
Программа 2D: $300\cdot 2000 = 0{,}6$ млн $.
Съёмка 3D над одной ловушкой с запасом по 2 км: $(5 + 4)\cdot(3 + 4) = 63$ км², стоимость $63\cdot 30\,000 = 1{,}89$ млн $.

Жауап: Сеть получится с шагом около 13 км: ловушку такого размера она пересечёт хотя бы одним профилем примерно в 52 % случаев, а профилями обоих направлений — лишь в 8 %. Программа 2D стоит около 0,6 млн $, съёмка 3D над одной ловушкой — около 1,89 млн $.

Бұл нені білдіреді. Минимальная программа на большом участке — региональная рекогносцировка: она привязывает участок к скважинам и старым профилям, показывает строение и намечает лиды, но для карты ловушки нужны несколько профилей через каждую структуру в двух направлениях или съёмка 3D над выявленным объектом. Поэтому разведка обычно идёт от редкой сети 2D к её сгущению и к 3D, а решение о каждом шаге — это решение о покупке информации (Деревья решений и ценность информации). Ставки здесь — условные допущения, а не рыночные цены: стоимость зависит от рельефа и доступа, сезона, источника, кратности и бина, природоохранных требований и загрузки подрядчиков. Для сравнения: в извещении об аукционе 2026 года всю минимальную программу участка с 300 пог. км 2D и одной скважиной оценивают в 2–3 млн $. Вероятности — грубая модель для ловушки, стороны которой параллельны профилям. Данные примера условные.

Граф обработки: от записи к разрезу

Обработка — длинная цепочка процедур; в отечественной практике её называют графом обработки. Порядок важен: каждая процедура рассчитывает на то, что предыдущие уже выполнены. Ниже — основные этапы для съёмки МОГТ; набор и параметры подбирают для каждой съёмки по пробной обработке её участков.

Основные этапы обработки

1
Ввод данных и геометрия
записи переводят в формат обработки, и каждой трассе присваивают координаты и высоты её пунктов возбуждения и приёма по топографической съёмке. Ошибка геометрии потом проявится всюду; её ищут по первым вступлениям — при верной геометрии они ложатся на гладкие линии.
2
Редакция
отбраковывают мёртвые и шумные каналы и неудачные выстрелы, исправляют полярность перепутанных каналов.
3
Статические поправки
убирают задержки в неоднородном приповерхностном слое и приводят все времена к одной горизонтальной линии приведения (datum) — подробно ниже.
4
Восстановление амплитуд
компенсируют ослабление со временем из-за сферического расхождения и поглощения (затухание). Если по амплитудам будут судить о флюидах, их восстанавливают по одному закону для всех трасс, не «выравнивая» в скользящем окне.
5
Подавление помех
поверхностных и звуковых волн, волн-спутников, части кратных — фильтрацией по частоте и по кажущейся скорости, вычитанием моделей помех.
6
Деконволюция
сжимает импульс и подавляет короткопериодные повторения (ниже).
7
Сортировка по ОГТ и анализ скоростей
трассы собирают в сейсмограммы ОГТ и подбирают скорости суммирования (следующий раздел).
8
Кинематическая поправка, остаточная статика, суммирование
выпрямляют годографы, уточняют статические поправки по самим отражениям и складывают трассы каждой ОГТ.
9
Миграция
возвращает отражения на свои места (раздел о миграции); сейчас её чаще выполняют до суммирования.
10
Заключительная обработка
фильтрация, выравнивание спектра, приведение импульса к нуль-фазовому, масштабирование. Результат — временной или глубинный разрез или куб в стандартном формате SEG-Y и отчёт с параметрами всех процедур.

Статические поправки. У поверхности лежит зона малых скоростей (ЗМС, weathering layer) — рыхлые, выветрелые, не насыщенные водой породы со скоростью продольных волн 200–800 м/с вместо 1500–2500 м/с ниже. Её толщина и скорость меняются от пункта к пункту, меняется и высота рельефа: волна к соседним приёмникам запаздывает по-разному, и отражение на сейсмограмме ломается ступеньками. Статические поправки (statics) приводят все трассы к горизонтальной линии приведения — как если бы источники и приёмники стояли на ней, а зоны малых скоростей не было.

Статическая поправка пункта к линии приведения

t_\text{ст} = \frac{h_\text{ЗМС}}{V_\text{ЗМС}} + \frac{E - h_\text{ЗМС} - E_0}{V_0}

мұндағы:

$t_\text{ст}$ статическая поправка пункта — время, которое вычитают из всех трасс этого пункта, с
$h_\text{ЗМС}$ мощность (толщина) зоны малых скоростей под пунктом, м
$V_\text{ЗМС}$ скорость продольных волн в ЗМС, м/с
$E$ альтитуда пункта (высота над уровнем моря), м
$E_0$ альтитуда линии приведения, м
$V_0$ скорость пород под ЗМС (скорость замещения), м/с

Бірліктер: СИ: м, м/с, с

Мына жағдайда орындалады

лучи у поверхности вертикальны — в медленной ЗМС волна действительно преломляется почти к вертикали;
линия приведения ниже подошвы ЗМС; ЗМС под пунктом однородна;
поправка трассы — сумма поправок её пункта возбуждения и пункта приёма (поправки поверхностно-согласованные); если заряд взорван ниже ЗМС, у пункта возбуждения остаётся только второе слагаемое от глубины заряда.

Толщину и скорость ЗМС находят микросейсмокаротажем (МСК) неглубоких скважин и по первым вступлениям преломлённых волн. Медленная зона «весит» больше рельефа: при скоростях примера ниже метр ЗМС задерживает волну на 2 мс, а метр пород под ней — на 0,53 мс.

Есептеу мысалыСтатические поправки двух соседних пунктов приёма

Бастапқы деректер (шартты)

Линия приведения: 100 м над уровнем моря
Скорости: в ЗМС 500 м/с, под ней 1900 м/с
ПП 101: альтитуда 182 м, мощность ЗМС 8 м (по МСК)
ПП 102: альтитуда 176 м, мощность ЗМС 17 м

Шешім

ПП 101: в ЗМС $8/500 = 16{,}0$ мс; от подошвы ЗМС до линии приведения $(182 - 8 - 100)/1900 = 74/1900 = 38{,}9$ мс; поправка $16{,}0 + 38{,}9 = 54{,}9$ мс.
ПП 102: $17/500 = 34{,}0$ мс и $(176 - 17 - 100)/1900 = 59/1900 = 31{,}1$ мс; поправка $34{,}0 + 31{,}1 = 65{,}1$ мс.
Поправки только за рельеф, будто под пунктами сразу породы со скоростью 1900 м/с: $82/1900 = 43{,}2$ и $76/1900 = 40{,}0$ мс.
Ошибка такой поправки: ПП 101 — $54{,}9 - 43{,}2 = 11{,}7$ мс, ПП 102 — $65{,}1 - 40{,}0 = 25{,}1$ мс; разница между соседними пунктами — 13,4 мс.

Жауап: Поправки — 54,9 и 65,1 мс: пункт 102 стоит на 6 м ниже, но поправка у него на 10,2 мс больше — из-за более мощной ЗМС. Поправка только за рельеф ошиблась бы между соседними пунктами на 13,4 мс.

Бұл нені білдіреді. 13,4 мс — почти ширина главного пика импульса Риккера с пиковой частотой 30 Гц (между его переходами через ноль 15 мс): трассы соседних пунктов складывались бы со сдвигом, отражения ослабли бы и потеряли высокие частоты. Поэтому ЗМС изучают специально, а остаток статики уточняют по самим отражениям (остаточная статика, residual statics): после кинематической поправки для каждого пункта подбирают сдвиг, лучше всего выравнивающий отражения. Где ЗМС меняется быстро, а наблюдений мало, ошибки статики остаются, и на разрезе появляются ложные «структуры» амплитудой в несколько миллисекунд — например, прогибы под участками мощных песков. Данные примера условные.

Деконволюция. Импульс на записи длиннее, чем хотелось бы: «звон» источника, повторные отражения в приповерхностном слое или в слое воды растягивают каждое отражение на десятки миллисекунд. По свёрточной модели трасса — коэффициенты отражения, «свёрнутые» с импульсом (свёрточная модель); деконволюция (deconvolution) — обратная операция: фильтр, превращающий длинный импульс в короткий. Его рассчитывают по самим трассам, предполагая, что коэффициенты отражения случайны, а импульс минимально-фазовый. На языке частот деконволюция поднимает те частоты, которых в импульсе мало, и выравнивает спектр; но вместе с сигналом она усиливает и шум, поэтому спектр выравнивают только там, где сигнал сильнее шума.

Предсказывающая деконволюция (predictive deconvolution) подавляет колебания, повторяющиеся с известным периодом, — например, реверберацию в слое воды глубиной $h$ с периодом $T = 2h/V_\text{в}$ : при 30 м воды это 40 мс, при 4 м — около 5 мс. Долгопериодные кратные от глубокого дна так не убрать: их вычитают по модели, предсказанной из самих данных (SRME, surface-related multiple elimination), или отделяют по кривизне годографов (преобразование Радона).

Переобработка старых данных

Полевые записи хранят десятилетиями, а обработка за это время ушла далеко вперёд: точнее статика, лучше подавление кратных волн, миграция до суммирования и в глубинной области. Поэтому старые профили нередко переобрабатывают (reprocessing), и это много дешевле новой съёмки; такая позиция — переобработка исторических данных 2D — есть, например, в программе одного из участков аукциона 2026 года. Но переобработка не добавит того, чего нет в записи: частот выше записанных, удалений длиннее расстановки, густоты наблюдений.

Что проверить в отчёте об обработке

Что: Геометрия и статические поправки
Почему важно: ошибки дают ступеньки и ложные структуры малой амплитуды

Что: Скорости суммирования
Почему важно: от них зависят качество суммы и первое приближение к глубинам

Что: Подавление кратных волн
Почему важно: оставшиеся кратные выглядят как настоящие границы

Что: Вид миграции и скорости для неё
Почему важно: положение разломов, сводов и крыльев

Что: Сохранены ли истинные амплитуды
Почему важно: можно ли судить о флюидах по амплитудам и AVO

Что: Фаза и полярность итогового импульса
Почему важно: привязка к скважинам (импульс и полярность)

Что	Почему важно
Геометрия и статические поправки	ошибки дают ступеньки и ложные структуры малой амплитуды
Скорости суммирования	от них зависят качество суммы и первое приближение к глубинам
Подавление кратных волн	оставшиеся кратные выглядят как настоящие границы
Вид миграции и скорости для неё	положение разломов, сводов и крыльев
Сохранены ли истинные амплитуды	можно ли судить о флюидах по амплитудам и AVO
Фаза и полярность итогового импульса	привязка к скважинам (импульс и полярность)

Годограф, скорости и суммирование

Отражение от горизонтальной границы приходит на удаление $x$ позже, чем на нулевое: путь длиннее. Если над границей однородная толща, каждое из двух плеч пути — гипотенуза прямоугольного треугольника с катетами $x/2$ и глубиной границы, и время описывает гипербола:

Годограф отражённой волны и кинематическая поправка

t(x) = \sqrt{t_0^2 + \frac{x^2}{V_\text{ОГТ}^2}}, \qquad \Delta t(x) = t(x) - t_0

мұндағы:

$t(x)$ время прихода отражения на удалении $x$ , с
$t_0$ двойное время при нулевом удалении — время $t_0$ под ОГТ, с
$x$ удаление источник — приёмник, м
$V_\text{ОГТ}$ скорость суммирования (stacking velocity; скорость ОГТ), м/с
$\Delta t(x)$ кинематическая поправка — время, которое вычитают на удалении $x$ , с

Бірліктер: СИ: с, м, м/с

Мына жағдайда орындалады

горизонтальная граница под однородной толщей — тогда формула точна, и $V_\text{ОГТ}$ равна скорости толщи;
для слоистой толщи гипербола — приближение при удалениях, не превышающих глубину границы, а $V_\text{ОГТ}$ близка к среднеквадратичной скорости (ниже);
для границы, наклонённой на угол $\theta$ в плоскости профиля, $V_\text{ОГТ} = V/\cos\theta$ — больше скорости толщи.

Поправка растёт с удалением и убывает с глубиной и скоростью: глубокие гиперболы положе. Вычитая её из времён каждой трассы, гиперболу выпрямляют — это и есть кинематическая поправка (normal moveout correction, NMO).

Скорость, при которой гипербола выпрямляется лучше всего, находят перебором — анализом скоростей (velocity analysis). Для каждого времени $t_0$ пробуют ряд скоростей, вводят поправку, складывают трассы и смотрят, при какой скорости сумма наибольшая; меру согласия трасс (semblance) выводят цветной картой «время — скорость». Обработчик проводит по её максимумам скоростной закон — скорость ОГТ как функцию времени — в точках анализа через несколько сотен метров — километр, а между ними скорости интерполируют.

ЕсептеуРасчётная сейсмограмма ОГТ с двумя однократными отражениями и кратной волной (показана каждая вторая трасса — удаления 200–3000 м): до кинематической поправки (слева) и после поправки по скоростям однократных волн (справа). Однократные отражения выпрямились; кратная волна с тем же временем

t_0 = 1{,}8

с, но меньшей скоростью ОГТ осталась изогнутой. Импульс Риккера 30 Гц; полярность SEG — положительные отклонения закрашены.

Есептеу мысалыКинематическая поправка и ошибка скорости

Бастапқы деректер (шартты)

Отражение: $t_0 = 1{,}800$ с, скорость ОГТ 2700 м/с
Удаления: 1000, 2000 и 3000 м; для суммы — 30 трасс через 100 м, импульс Риккера 30 Гц
Кратная волна: тот же $t_0$ , скорость ОГТ 2200 м/с

Шешім

На 1000 м: $t = \sqrt{1{,}8^2 + (1000/2700)^2} = \sqrt{3{,}24 + 0{,}13717} = 1{,}8377$ с, поправка 37,7 мс. Так же на 2000 и 3000 м: 1,9465 и 2,1153 с, поправки 146,5 и 315,3 мс.
Скорость на 3 % меньше, 2619 м/с: на 3000 м поправка $\sqrt{3{,}24 + (3000/2619)^2} - 1{,}8 = 333{,}6$ мс — на 18,3 мс больше нужной (на 2000 м — 155,3 мс, на 8,8 мс больше). Отражение на дальних трассах поднимается выше $t_0$ — после поправки загибается вверх.
Сумма 30 трасс в упрощённой модели — каждую трассу сдвигают целиком на её поправку для $t_0$ (подробнее в «Что это значит»): при верной скорости амплитуда отражения 1 (в долях амплитуды одной трассы), при скорости на 3 % меньше — 0,47 (рисунок ниже).
Кратная волна на 3000 м: $t = \sqrt{3{,}24 + (3000/2200)^2} = 2{,}2582$ с. Поправку для каждого времени вводят свою, по гиперболе со скоростью однократной волны: этот отсчёт переходит на $\sqrt{2{,}2582^2 - (3000/2700)^2} = 1{,}9659$ с — на 165,9 мс ниже $t_0$ . Сумма кратной волны — 0,14.

Жауап: Поправки — 37,7, 146,5 и 315,3 мс. Ошибка скорости в 3 % завышает поправку на дальних трассах на 18,3 мс и снижает амплитуду суммы до 0,47 от возможной; кратная волна после поправки остаётся изогнутой, и в сумме от неё остаётся 0,14.

Бұл нені білдіреді. Поправка на дальнем удалении в восемь с лишним раз больше, чем на ближнем, поэтому дальние трассы чувствительнее всего к скорости — по ним её и подбирают. Ошибка в 3 % — не редкость там, где отражения слабые, а скорость меняется вбок, и она стоит половины амплитуды и высоких частот; при анализе скоростей стремятся к точности около процента. Кратная волна с тем же $t_0$ , но меньшей скоростью ОГТ, в сумме ослабла примерно в 7 раз — на этом различии основано подавление кратных суммированием. Модель суммы упрощена: одинаковые амплитуды на всех удалениях, без шума; каждую трассу сдвигают целиком на поправку для $t_0$ отражения, без растяжения импульса. Точный пересчёт времён с растяжением импульса, как в шаге о кратной волне, даёт при ошибке 3 % амплитуду 0,45 — вывод тот же. Данные примера условные.

ЕсептеуАмплитуда суммы 30 трасс сейсмограммы ОГТ в зависимости от скорости, с которой введена кинематическая поправка (данные примера): у однократного отражения острый максимум при 2700 м/с, у кратной волны с тем же

t_0

— такой же острый максимум, но при 2200 м/с. По таким максимумам подбирают скорости; при скорости однократного отражения от кратной волны остаётся 0,14.

Какую скорость даёт анализ? Для толщи горизонтальных слоёв гипербола приближённо описывается среднеквадратичной скоростью (RMS velocity), в которой каждый слой входит с весом своего времени пробега:

Среднеквадратичная скорость

V_\text{ск}^2 = \frac{\sum_i V_i^2\,\Delta\tau_i}{\sum_i \Delta\tau_i}

мұндағы:

$V_\text{ск}$ среднеквадратичная скорость до подошвы $n$ -го слоя ( $V_\text{rms}$ ), м/с
$V_i$ пластовая (интервальная) скорость $i$ -го слоя, м/с
$\Delta\tau_i$ двойное время пробега по вертикали в $i$ -м слое, с

Бірліктер: СИ: м/с, с

Мына жағдайда орындалады

горизонтальные однородные слои;
удаления не больше глубины границы: при больших удалениях годограф отходит от гиперболы, и подобранная скорость зависит от диапазона удалений;
изотропные породы: в глинах скорость зависит от направления (анизотропия), и скорость ОГТ обычно оказывается выше вертикальной.

Среднеквадратичная скорость всегда немного больше средней скорости — отношения глубины к половине времени: быстрые слои входят с весом квадрата скорости. Для толщи из слоя 2100 м/с толщиной 0,9 с и слоя 3300 м/с толщиной 0,7 с (двойное время) $V_\text{ск} \approx 2692$ м/с, а средняя скорость — 2625 м/с. Пластовые скорости по скоростям ОГТ выделяют формулой Дикса; как это делают и чем это опасно, разобрано в теме Интерпретация сейсмических разрезов.

Поправка неодинакова и в пределах одного отражения: в начале импульса она чуть больше, чем в конце, и после поправки импульс растягивается — тем сильнее, чем больше удаление и меньше время. Сильно растянутые части дальних трасс у верха разреза перед суммированием обнуляют (мьютинг, mute).

Если граница наклонна, точки отражения разных удалений расходятся вверх по восстанию (рисунок с лучами), а скорость ОГТ растёт как $V/\cos\theta$ : для пересекающихся крутых и пологих отражений с одним временем нельзя подобрать одну скорость. Это исправляет поправка за наклон (dip moveout, DMO) или миграция до суммирования.

Миграция: каждое отражение на своё место

После суммирования каждую ОГТ изображают одной трассой, будто источник и приёмник совмещены, и отражение рисуют прямо под ней. Для горизонтальных границ это верно. Но волна с совмещёнными источником и приёмником отражается от наклонной границы по нормали к ней, и точка отражения лежит не под ОГТ, а сбоку — вверх по восстанию. Поэтому на немигрированном разрезе наклонные отражения смещены вниз по падению и выглядят положе; антиклинали — шире, синклинали — уже, а в узких синклиналях отражения от двух крыльев перекрещиваются в «бабочку» (bow-tie).

Смещение отражения от наклонной границы до миграции

d = \frac{V t_0}{2}\sin\theta, \qquad z = \frac{V t_0}{2}\cos\theta, \qquad \mathrm{tg}\,\beta = \sin\theta

мұндағы:

$d$ расстояние по горизонтали от ОГТ до точки отражения, вверх по восстанию, м
$z$ истинная глубина точки отражения, м
$V$ скорость в толще над границей (постоянная), м/с
$t_0$ двойное время отражения на разрезе ОГТ, с
$\theta$ истинный угол наклона границы — угол падения пласта (в уроках по структурной геологии — $\delta$ ); не путать с углом $\theta$ между лучом и нормалью к границе в теме об AVO, °
$\beta$ угол наклона её изображения на немигрированном разрезе, перестроенном в глубины по $V t_0/2$ , °

Бірліктер: СИ: м, с, м/с; углы в градусах

Мына жағдайда орындалады

постоянная скорость над границей; плоская граница;
профиль идёт по падению границы (на косом профиле часть смещения — поперёк профиля, и миграция 2D его не исправит).

Смещение растёт с наклоном и со временем отражения. Изображение на немигрированном разрезе никогда не бывает круче 45°: даже при $\theta = 90°$ $\mathrm{tg}\,\beta = 1$ . Миграция (migration) переносит каждую точку изображения вверх по восстанию и делает отражения круче.

ЕсептеуНаклонная граница (30°) в однородной толще и её изображение на немигрированном разрезе ОГТ, перестроенном в глубины (данные примера ниже). Отражение для точки X пришло по нормали к границе, но нарисовано под X — на 1,54 км ниже по падению; изображение положе границы. Край границы у разлома даёт дугу дифракции, которую миграция собирает обратно в точку.

Есептеу мысалыКуда переносит миграция отражение от наклонной границы

Бастапқы деректер (шартты)

Скорость: 2800 м/с, постоянная (допущение примера)
Граница: плоская, наклонена на 30° в плоскости профиля
В точке профиля X: отражение на разрезе ОГТ пришло на $t_0 = 2{,}2$ с

Шешім

Путь по нормали к границе: $L = V t_0/2 = 2800\cdot 2{,}2/2 = 3080$ м. На немигрированном разрезе, перестроенном в глубины, отражение нарисовано под точкой X на глубине 3080 м.
Истинная точка отражения — вверх по восстанию на $L\sin 30° = 3080\cdot 0{,}5 = 1540$ м, на глубине $L\cos 30° = 3080\cdot 0{,}866 = 2667$ м, то есть на 413 м выше.
Наклон изображения: $\mathrm{tg}\,\beta = \sin 30° = 0{,}5$ , $\beta = 26{,}6°$ вместо 30°. На временном разрезе это 357 мс двойного времени на километр профиля.

Жауап: Миграция переносит эту точку на 1540 м вверх по восстанию и на 413 м вверх, а наклон границы восстанавливает с 26,6° до 30°.

Бұл нені білдіреді. Вертикальная скважина в точке X встретила бы эту границу не на 3,08 км, как нарисовано на немигрированном разрезе, а на $L/\cos 30° \approx 3{,}56$ км — в точке примерно в полутора километрах вниз по падению от той, что дала отражение. На крыльях структур смещения в сотни метров обычны, поэтому карты и проекты скважин строят только по мигрированным данным. Пример идеализирован: скорость постоянна, профиль идёт по падению; на косом профиле граница уходит из его плоскости, и миграция 2D переносит отражение лишь частично. Данные примера условные.

Край пласта, оборванного разломом, — точка, рассеивающая волну во все стороны. На немигрированном разрезе от неё расходится гипербола дифрагированной волны (diffraction):

Годограф дифрагированной волны на разрезе ОГТ

t(x) = \sqrt{t_0^2 + \frac{4x^2}{V^2}}

мұндағы:

$t(x)$ время дифракции на разрезе в точке, отстоящей на $x$ от вершины, с
$t_0$ время вершины, $2z/V$ , с
$x$ расстояние по профилю от точки над рассеивателем, м
$V$ скорость (постоянная), м/с

Бірліктер: СИ: с, м, м/с

Мына жағдайда орындалады

постоянная скорость; разрез ОГТ — источник и приёмник совмещены; рассеиватель в плоскости профиля.

Гипербола дифракции вдвое круче годографа отражения при том же $x$ : здесь каждое из двух плеч пути сдвинуто по горизонтали на всё расстояние $x$ , а в сейсмограмме ОГТ — лишь на $x/2$ . Её хвосты пересекают отражения и маскируют разломы. Миграцию можно представить так: для каждой точки разреза складывают амплитуды вдоль гиперболы, которую дала бы дифракция из этой точки (миграция Кирхгофа, Kirchhoff migration). Где точка действительно отражает или рассеивает, амплитуды складываются в фазе; где нет — гасят друг друга.

Миграции нужна скорость: от неё зависит форма гипербол. При слишком малой скорости разрез недомигрирован — дифракции сжались не до конца; при слишком большой перемигрирован — вместо вершин появляются дуги-«улыбки» (smiles). Скорости уточняют итеративно: миграция → анализ → новая модель.

Временная миграция (time migration): результат остаётся во времени; предполагается, что скорость меняется плавно и каждая дифракция — гипербола. Быстрая и устойчивая, годится для большинства спокойных разрезов.
Глубинная миграция (depth migration): строит изображение сразу в глубинах по глубинно-скоростной модели пластовых скоростей и учитывает преломление лучей на резких границах скорости — под солью, рифами, в надвигах. Модель строят итеративно (томографией), и ошибка модели — это ошибка изображения.
До и после суммирования (pre-stack, post-stack): миграция до суммирования работает с трассами до сложения и правильно соединяет крутые и пологие отражения с разными удалениями; сейчас это стандарт. Сокращения: PSTM — временная миграция до суммирования, PSDM — глубинная.

Под солью Прикаспийской впадины

Подсолевые горизонты здесь лежат под соляными куполами и межкупольными мульдами переменной толщины, а скорость в соли заметно — на неглубоких уровнях в полтора-два раза — выше, чем в окружающих осадках (ложное поднятие под солью). Временная миграция в таких условиях искажает изображение, поэтому строение под солью получают глубинной миграцией по модели с выделенными телами соли (соль Прикаспийской впадины), а модель проверяют скважинами.

Разрешающая способность: что решают съёмка и обработка

По вертикали разрешение задаёт длина импульса: пласты тоньше примерно четверти длины волны по отдельности не различаются (тонкие слои и толщина настройки). Съёмка и обработка решают, какая полоса частот попадёт в разрез. На неё влияют спектр источника и волны-спутники, группы приёмников (они гасят не только помехи, но и высокие частоты наклонных отражений), точность статики и скоростей (сдвиги трасс в несколько миллисекунд при суммировании срезают высокие частоты) и деконволюция.

По горизонтали отражение приходит не из точки, а с площадки — зоны Френеля (Fresnel zone): всех точек границы, путь до которых длиннее кратчайшего меньше чем на четверть длины волны в одну сторону. Их отражения приходят почти в фазе и складываются; детали меньше этой площадки на немигрированном разрезе размыты.

Радиус первой зоны Френеля

r_\text{Ф} = \frac{V}{2}\sqrt{\frac{t_0}{f}} \approx \sqrt{\frac{z\lambda}{2}}

мұндағы:

$r_\text{Ф}$ радиус первой зоны Френеля на границе, м
$V$ средняя скорость до границы, м/с
$t_0$ двойное время отражения, с
$f$ преобладающая частота отражения, Гц
$z,\ \lambda$ глубина границы ( $V t_0/2$ ) и длина волны ( $V/f$ ), м

Бірліктер: СИ: м, м/с, с, Гц

Мына жағдайда орындалады

постоянная (средняя) скорость; нулевое удаление; горизонтальная граница; глубина много больше длины волны;
при росте скорости с глубиной лучи преломляются, и зона получается несколько шире.

Зона растёт с глубиной и скоростью и уменьшается с частотой; на глубине 2–4 км это сотни метров. Миграция собирает энергию дифракций и сжимает зону: в идеальном случае — до размера порядка $\lambda/(4\sin\theta_{max})$ , где $\theta_{max}$ — наибольший угол, который миграция захватывает (её апертура); при полной апертуре — до четверти длины волны, как по вертикали. Миграция 2D сжимает зону только вдоль профиля; поперёк она остаётся прежней.

Чтобы миграция могла собрать наклонные отражения, их нужно записать без пространственного наложения частот — алиасинга (spatial aliasing): наклонное отражение высокой частоты должно сдвигаться между соседними ОГТ меньше чем на полпериода. Иначе его нельзя однозначно проследить от трассы к трассе, и миграция создаёт ложные наклонные события.

Наибольший бин без пространственного наложения частот

b \le \frac{V_\text{пл}}{4 f_{max}\sin\theta}

мұндағы:

$b$ размер бина (расстояние между ОГТ) в направлении падения, м
$V_\text{пл}$ пластовая скорость над целью, м/с
$f_{max}$ наибольшая полезная частота, Гц
$\theta$ наибольший угол наклона, который нужно отобразить, °

Бірліктер: СИ: м, м/с, Гц

Мына жағдайда орындалады

разрез ОГТ (нулевые удаления); скорость над целью постоянна; оценка по наибольшей частоте, которую ещё хотят сохранить.

Между соседними ОГТ наклонное отражение сдвигается на $2b\sin\theta/V_\text{пл}$ двойного времени, а допустимо не больше полупериода $1/(2f_{max})$ . Крупный бин дешевле, но крутые склоны, разломы и высокие частоты на нём «рассыпаются». Та же формула оценивает горизонтальное разрешение после миграции, если под $\theta$ понимать наибольший угол, который миграция использует, а под частотой — преобладающую.

Есептеу мысалыЗона Френеля, миграция и размер бина

Бастапқы деректер (шартты)

Цель: $t_0 = 2{,}4$ с; средняя скорость до неё 2900 м/с; пластовая скорость над ней 3500 м/с
Частоты: преобладающая 30 Гц, наибольшая полезная 60 Гц
Наклоны: самые крутые склоны — 20°; миграция использует углы до 30°

Шешім

Радиус зоны Френеля до миграции: $r_\text{Ф} = (2900/2)\sqrt{2{,}4/30} = 1450\cdot 0{,}2828 = 410$ м; поперечник 820 м.
Длина волны над целью: $\lambda = 3500/30 = 116{,}7$ м, четверть — 29,2 м.
После миграции 3D с углами до 30°: $\lambda/(4\sin 30°) = 3500/(4\cdot 30\cdot 0{,}5) = 58{,}3$ м.
Наибольший бин для склонов 20° при 60 Гц: $b = 3500/(4\cdot 60\cdot 0{,}3420) = 3500/82{,}08 = 42{,}6$ м.

Жауап: До миграции отражение собирается с площадки поперечником около 820 м, после миграции 3D различимы детали размером около 58,3 м. Бин должен быть не больше 42,6 м: стандартный бин 25 м подходит, 50 м — нет.

Бұл нені білдіреді. Разница в четырнадцать раз — и она есть только при миграции 3D: на профиле 2D миграция сожмёт зону вдоль профиля, а поперёк он по-прежнему «видит» полосу шириной около 820 м. Поэтому небольшие рифы, узкие русла и разломы с малой амплитудой надёжно картируют только по 3D. Оценки идеализированы: реальное разрешение ограничивают шум, точность скоростей и апертура съёмки у её краёв. Данные примера условные.

Терминдер мен белгілер

ПВ, ПП: пункт возбуждения (где стоит источник) и пункт приёма (где стоит сейсмоприёмник или группа приёмников).
Удаление $x$: расстояние между пунктом возбуждения и пунктом приёма.
ОГТ, сейсмограмма ОГТ: общая середина пар «источник — приёмник» и набор их трасс; при горизонтальных границах — отражения от одной точки.
Кратность $n$: число трасс, складываемых в одной ОГТ или бине; отношение сигнала к случайному шуму растёт как $\sqrt n$ .
Бин: ячейка площади съёмки 3D, трассы с серединами в которой считают одной ОГТ.
Статическая поправка, ЗМС: сдвиг времён пункта к линии приведения, убирающий задержки в рыхлой зоне малых скоростей и влияние рельефа.
Кинематическая поправка, скорость ОГТ: вычитание $t(x) - t_0$ , выпрямляющее годограф; скорость, при которой он выпрямляется лучше всего.
Среднеквадратичная скорость $V_\text{ск}$: скорость, описывающая годограф толщи горизонтальных слоёв; больше средней скорости.
Деконволюция: фильтр, сжимающий импульс и подавляющий короткопериодные повторения.
Миграция: перенос отражений на истинные места и сборка дифракций в точки; временная или глубинная, до или после суммирования.
Зона Френеля: площадка на границе, отражения от которой складываются в фазе; ограничивает горизонтальное разрешение до миграции.
Пространственное наложение частот: искажение наклонных отражений высокой частоты, записанных со слишком крупным шагом ОГТ (алиасинг).

Жиі қателіктер

Қате

«Кратность 80 — значит, отражения в 80 раз сильнее помех».

Шын мәнінде

Отражение в сумме растёт в 80 раз, но и шум растёт — в $\sqrt{80} \approx 9$ раз; отношение сигнала к случайному шуму улучшается примерно в 9 раз. Регулярные помехи с похожими годографами кратность сама не подавляет.

Қате

«Скорость ОГТ — это скорость в пласте над отражением».

Шын мәнінде

Это скорость, выпрямляющая годограф всей толщи над границей; при пологих слоях она близка к среднеквадратичной. Пластовые скорости выделяют формулой Дикса, и ошибки при этом многократно возрастают (Интерпретация сейсмических разрезов).

Қате

«Отражение на разрезе лежит под той точкой, где его записали».

Шын мәнінде

Только для горизонтальных границ. Наклонное отражение до миграции смещено вниз по падению и положе: в примере урока — на 1,5 км и на 3,4°. Карты и проекты скважин строят по мигрированным данным.

Қате

«Чем длиннее расстановка, тем лучше».

Шын мәнінде

Удаления порядка глубины цели нужны для скоростей и подавления кратных, но на очень больших удалениях импульс растягивается после поправки, приходят преломлённые волны, сильнее меняется амплитуда с углом — и растёт цена.

Қате

«Профиль 2D, проходящий рядом с объектом, его не видит».

Шын мәнінде

Видит, и в этом опасность: отражения приходят и сбоку, из полосы шириной порядка поперечника зоны Френеля, и миграция 2D не может вернуть их на место. Объект «появляется» на профиле, будто лежит под ним.

Толық: тереңдетілген

Откуда гипербола и почему скорость ОГТ — среднеквадратичная

Однородный слой со скоростью $V$ над горизонтальной границей на глубине $h$ . Луч от источника к приёмнику, разнесённым на $x$ , отражается под серединой; каждое из двух плеч — гипотенуза с катетами $h$ и $x/2$ . Отсюда $(Vt/2)^2 = h^2 + (x/2)^2$ , и при $t_0 = 2h/V$ получаем $t^2 = t_0^2 + x^2/V^2$ — точную гиперболу.

В толще слоёв луч преломляется на каждой границе, и годограф уже не гипербола. Разложив $t^2$ в ряд по степеням $x^2$ , получают $t^2 = t_0^2 + x^2/V_\text{ск}^2 + c\,x^4 + \ldots$ : первый член определяется только среднеквадратичной скоростью, а следующие становятся заметны, когда удаление сравнимо с глубиной или больше. Поэтому при умеренных удалениях подобранная скорость ОГТ близка к $V_\text{ск}$ , а на дальних удалениях годограф «отстаёт» от гиперболы, и его выпрямляют поправкой высшего порядка.

Для границы, наклонённой на угол $\theta$ в плоскости профиля, годограф по ОГТ — тоже гипербола, но $t^2 = t_0^2 + x^2\cos^2\theta/V^2$ : скорость ОГТ равна $V/\cos\theta$ . При наклоне 30° она примерно на 15 % больше скорости толщи. Поэтому для крутых и пологих отражений с одинаковым $t_0$ скорости ОГТ разные, и эту путаницу снимает поправка за наклон (DMO) или миграция до суммирования.

Почему суммирование ослабляет случайный шум в √n раз

Пусть на каждой из $n$ трасс одинаковое отражение амплитудой $A$ и независимый случайный шум со среднеквадратичным значением $\sigma$ . При сложении амплитуды отражения складываются: $nA$ . Шум складывается иначе: дисперсии независимых слагаемых складываются, дисперсия суммы — $n\sigma^2$ , а её среднеквадратичное значение — $\sigma\sqrt n$ . Отношение сигнала к шуму в сумме — $nA/(\sigma\sqrt n) = \sqrt n\,A/\sigma$ , в $\sqrt n$ раз больше, чем на одной трассе.

Довод работает только для шума, независимого от трассы к трассе. Регулярная помеха с годографом, похожим на отражение, после поправки складывается почти в фазе и не ослабляется. Кратная волна ослабляется, лишь когда её остаточная кривизна на дальних трассах больше периода импульса. А ошибки статики ослабляют при суммировании и само отражение: сдвинутое от трассы к трассе, оно складывается не в фазе.

Почему немигрированное изображение положе и не бывает круче 45°

Пусть плоская граница наклонена на $\theta$ , а источник и приёмник совмещены в точке профиля. Кратчайший путь до границы — по нормали к ней, его длина $L$ — расстояние от точки до плоскости, и $t_0 = 2L/V$ . Если сдвинуть точку наблюдения на $\delta x$ вниз по падению, расстояние до плоскости вырастет на $\delta x\sin\theta$ . Немигрированный разрез рисует отражение на глубине $L$ прямо под точкой, поэтому наклон изображения $\mathrm{tg}\,\beta = \delta L/\delta x = \sin\theta$ , и $\beta < \theta$ при любом наклоне. Время меняется на $2\sin\theta/V$ на метр профиля — это наклон отражения на временном разрезе.

Сама же точка отражения — основание нормали — лежит вверх по восстанию на $L\sin\theta$ и на глубине $L\cos\theta$ . Миграция и переносит туда изображение. Для точки-рассеивателя на глубине $z$ путь от точки профиля на расстоянии $x$ — $\sqrt{z^2 + x^2}$ в каждую сторону, отсюда гипербола $t^2 = t_0^2 + 4x^2/V^2$ . Её удобно представлять как отражение от «взорвавшейся» точки, волна от которой идёт вверх со скоростью $V/2$ , — так поступают при выводе многих алгоритмов миграции.

Деконволюция на языке частот

Свёртка во времени — это умножение спектров: спектр трассы равен спектру коэффициентов отражения, умноженному на спектр импульса. Если коэффициенты отражения случайны, их спектр в среднем ровный, и форма амплитудного спектра трассы — это форма спектра импульса. Деконволюция делит на неё: там, где импульс беден частотами, фильтр их усиливает, и спектр становится ровнее, а импульс — короче.

Деление опасно там, где сигнал слабее шума: фильтр усилит шум. Поэтому к спектру импульса добавляют небольшой «белый шум» (обычно от десятых долей процента до процента его максимума) и выравнивают спектр только в полезной полосе. По амплитудному спектру фазу импульса не узнать; статистическая деконволюция предполагает минимально-фазовый импульс, а приводят разрез к нуль-фазовому виду в конце — по импульсу, найденному у скважины (импульс и полярность).

Басқа тақырыптармен байланыс

Сейсмические волны, акустический импеданс и отражения — отражение, импульс, свёрточная модель, вертикальное разрешение и затухание — то, что записывает съёмка.
Геофизические методы разведки — сейсморазведка среди других методов, двойное время и ложное поднятие под солью.
Интерпретация сейсмических разрезов — что делают с мигрированным разрезом: привязка, прослеживание горизонтов, перевод времени в глубину.
Деревья решений и ценность информации — съёмка как покупка информации: когда сгущение сети или 3D окупается.
Складки, соляные диапиры и их связь с разломами — соляные купола — главная трудность изображения подсолевых горизонтов.
Геологический риск и вероятность успеха — как качество сейсмики влияет на вероятность существования ловушки.

Өзіңізді тексеріңіз

1
Профиль 2D: 240 каналов через 25 м, пункты возбуждения через 25 м. Какова кратность и во сколько раз отношение сигнала к случайному шуму лучше, чем при пунктах возбуждения через 50 м?
1. А.120; примерно в 1,4 раза
2. Б.60; в 2 раза
3. В.240; в 4 раза
4. Г.120; в 2 раза
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: А. 120; примерно в 1,4 раза
$n = 240\cdot 25/(2\cdot 25) = 120$ ; при шаге 50 м — 60. Отношение сигнала к случайному шуму растёт как $\sqrt n$ , поэтому выигрыш — $\sqrt{120/60} = \sqrt2 \approx 1{,}41$ раза при вдвое большем числе выстрелов.
2
Отражение пришло на $t_0 = 1{,}2$ с, скорость ОГТ 2400 м/с. Рассчитайте кинематическую поправку для удаления 1800 м. Что будет с отражением на этой трассе, если поправку ввести со скоростью 2300 м/с?
Жауабын көрсету
$t = \sqrt{1{,}44 + (1800/2400)^2} = \sqrt{1{,}44 + 0{,}5625} = 1{,}4151$ с, поправка 215,1 мс. Со скоростью 2300 м/с: $\sqrt{1{,}44 + 0{,}6125} = 1{,}4326$ с, поправка 232,6 мс — на 17,5 мс больше нужной. Отражение на этой трассе поднимется выше $t_0$ — на 17,5 мс, если сдвинуть трассу целиком на поправку для $t_0$ , и примерно на 21 мс при поправке, своей для каждого времени: годограф после поправки загнётся вверх, и при суммировании дальние трассы будут гасить ближние.
3
Почему наклонное отражение на немигрированном разрезе выглядит положе, чем граница на самом деле?
1. А.Наоборот: на немигрированном разрезе наклоны круче истинных
2. Б.Из-за поглощения высоких частот
3. В.Из-за статических поправок
4. Г.Его рисуют под ОГТ, хотя оно пришло из точки выше по восстанию, и это смещение растёт вниз по падению
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Г. Его рисуют под ОГТ, хотя оно пришло из точки выше по восстанию, и это смещение растёт вниз по падению
Отражение приходит по нормали к границе из точки вверх по восстанию на $L\sin\theta$ , а нарисовано под точкой наблюдения на глубине $L$ . С удалением вниз по падению $L$ растёт на $\sin\theta$ на метр, отсюда $\mathrm{tg}\,\beta = \sin\theta$ : граница с наклоном 40° выглядит наклонённой на $\mathrm{arctg}\,0{,}643 \approx 32{,}7°$ .
4
Глубина моря 30 м. С каким периодом повторяется реверберация в слое воды и какой процедурой её подавляют? А при глубине 600 м?
Жауабын көрсету
Период $T = 2h/V_\text{в} = 2\cdot 30/1500 = 0{,}04$ с, то есть 40 мс — короткие повторения, их подавляет предсказывающая деконволюция. При 600 м кратная от дна приходит через 0,8 с — это долгопериодная кратная волна: её вычитают по модели, предсказанной из данных, отделяют по кривизне годографа (она медленнее однократных волн с тем же временем) и ослабляют суммированием.
5
Риф диаметром 400 м на глубине около 3 км: двойное время 2,2 с, средняя скорость 2700 м/с, преобладающая частота 28 Гц. Что покажет профиль 2D, проходящий в 300 м от центра рифа?
1. А.Риф окажется точно на своём месте после миграции 2D
2. Б.Ничего: профиль рифа не пересекает
3. В.Риф будет виден, только если бин не больше 50 м
4. Г.Отражения от рифа появятся на профиле, будто риф под ним: радиус зоны Френеля около 380 м, а поперёк профиля миграция 2D её не сжимает
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Г. Отражения от рифа появятся на профиле, будто риф под ним: радиус зоны Френеля около 380 м, а поперёк профиля миграция 2D её не сжимает
$r_\text{Ф} = (2700/2)\sqrt{2{,}2/28} = 1350\cdot 0{,}2803 \approx 378$ м — больше расстояния от профиля до центра рифа. Профиль собирает отражения из полосы такой ширины, и боковое отражение от рифа ляжет на разрез под профилем. Миграция 2D переносит отражения только вдоль профиля, поэтому риф «появится» не на своём месте; надёжно его покажет только съёмка 3D.
6
Что сильнее исказит статическую поправку пункта приёма: ошибка в 5 м его альтитуды или ошибка в 5 м мощности ЗМС? Скорость в ЗМС 450 м/с, под ней — 2000 м/с.
Жауабын көрсету
Ошибка альтитуды меняет столб пород под ЗМС: $5/2000 = 2{,}5$ мс. Ошибка мощности ЗМС заставляет считать 5 м со скоростью 450 м/с вместо 2000 м/с: $5/450 - 5/2000 = 11{,}1 - 2{,}5 = 8{,}6$ мс — примерно в 3,4 раза больше. Поэтому мощность и скорость ЗМС измеряют специально — микросейсмокаротажем и по первым вступлениям.

Жаңартылған: 19 октября 2026 г.