Сейсмическая когерентность при флуктуациях временных задержек сигнала

Abstract

Одним из основных сейсмических атрибутов, которые широко применяют для выявления и изучения латеральных изменений геологической среды, таких как выклинивания, разрывные нарушения, трещиноватые зоны и похоронены палеорусла, является когерентность сейсмических изображений. Предложен новый метод расчета этого популярного сейсмического атрибута, основанный на обобщенной математической модели сейсмического изображения. Модель допускает произвольное варьирование не только амплитуд сигнала и дисперсий шума, но и остаточных временных задержек сигнала в пределах скользящего вдоль изображения пространственно-временного окна, в котором рассчитывают когерентность. Под остаточными временными задержками понимаются флуктуации времен прихода сигнала после вычета тренда, аппроксимируется полиномами первого или второго порядка. Описаны итерационный алгоритм оптимизированного оценивания параметров обобщенной математической модели сейсмического изображения, необходимых для нового метода расчета когерентности. Алгоритм использует детерминированную регуляризацию. Предложенный метод испытан и сопоставлен с одним из традиционных аналогов на модельных материалах. Кроме того, новую меру когерентности успешно использовано при изучении трещиноватых зон угленосных толщ в Донецком бассейне и одного из газовых месторождений в Днепровско-Донецкой впадине.

Одним з основних сейсмічних атрибутів, які широко застосовують для виявлення і вивчення латеральних змін геологічного середовища, таких як виклинювання, розривні порушення, тріщинуваті зони і поховані палеорусла, є когерентність сейсмічних зображень. Запропоновано новий метод розрахунку цього популярного сейсмічного атрибута, що ґрунтується на узагальненій математичній моделі сейсмічного зображення. Модель допускає довільне варіювання не тільки амплітуд сигналу і дисперсій шуму, а й залишкових часових затримок сигналу в межах ковзного уздовж зображення просторово-часового вікна, в якому розраховують когерентність. Під залишковими часовими затримками розуміються флуктуації часів приходу сигналу після вирахування тренду, що апроксимується поліномами першого або другого порядку. Описано ітераційний алгоритм оптимізованого оцінювання параметрів узагальненої математичної моделі сейсмічного зображення, потрібних для нового методу розрахунку когерентності. Алгоритм використовує детерміновану регуляризацію. Запропонований метод випробуваний і зіставлений з одним з традиційних аналогів на модельних матеріалах. Крім того, нову міру когерентності успішно використано під час вивчення тріщинуватих зон вугленосних товщ у Донецькому басейні і одного з газових родовищ у Дніпровсько-Донецькій западині.

One of the main seismic attributes widely used to identify and study lateral changes in the geological environment, such as pinch-outs, faults, fractured zones, and buried paleochannels, is the coherence of seismic images. In the article, a new method for calculation of this popular seismic attribute is proposed. It is based on a generalized mathematical model of the seismic image. The model allows for arbitrary variations of not only signal amplitudes and noise variances, but also residual signal time delays within a space-time window that slides along the image and wherein the coherence calculation is performed. The residual time delays are fluctuations in the arrival times of the signal after subtracting the trend approximated by first- or second-order polynomials. An iterative algorithm for an optimized estimation of the parameters of the generalized mathematical model of the seismic image, which are necessary for the new method of calculating coherence, is described. The algorithm uses deterministic regularization. The proposed method is tested and compared with one of the traditional analogs on synthetic data. Moreover, the new coherence measure has been successfully used in the study of fractured zones in coal-bearing strata of the Donetsk basin and in the study of a gas field in the Dnieper-Donets depression.