close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Garotta Grander. Nekotorye trebovaniya k registracii PS-voln

код для вставкиСкачать
Arbeit macht frei
1
Некоторые требования к регистрации PS-волн
R.J. Garotta
P.Y. Grander
Аннотация
Преимущество сочетания данных продольных и обменных PS-волн полностью
обеспечивается в том случае, когда окончательные разрезы дают сходное разрешение на уровне объекта поиска. В достижении этого сходства возможны
проблемы, особенно на некоторых глубинах, обусловленные различиями в распространении P- и PS-волн. Некоторые из дополнительных проблем, сопряженных с PS-волнами, исследованы и в приняты во внимание. В основном, они касаются согласования трехкомпонентных сейсмоприемников, освещения объекта поиска и пространственной выборки ОГТ.
Цель данной статьи заключается в том, чтобы показать некоторые основные
различия в распространении P- и PS-волн, проанализировать их влияние на
ожидаемые результаты PS-волн, и их значение для оптимальной регистрации
PS-волн. Предметами исследования являются: отражательная способность Pи PS-волн, явление преобразования P-волны в S-волну, эффекты поглощения
P и S-волн и относительная статика поперечных волн. Особого внимания могут
потребовать такие пункты как источник продольных волн (для сухопутных или
морских работ), кратность и группа трехкомпонентных сейсмоприемников.
Введение
Если специфика обработки данных PS-волн стала предметом многочисленных
исследований, обычно считается, что объединенная регистрация P- и PS-волн
может быть выполнена путем замены вертикального сейсмоприемника обычной
расстановки трехкомпонентными сейсмоприемниками. Естественно, был выполнен ряд исследований с целью компенсации асимметрии PS-волн, касающейся, в основном, пространственной выборки глубинных точек (Vermeer,
1999), освещения объекта поиска (Gaiser, 1999), и согласования трехкомпонентных сейсмоприемников (Meunier, 1998; Thomsen, 1999). Указана также необходимая изотропия полевых точек наблюдения, если ожидается азимутальная анизотропия.
Однако, согласно наблюдениям, результаты PS-волн часто ухудшаются с глубиной быстрее, чем результаты P-волн, что является препятствием для исследования объектов на некоторых глубинах. В частности, обращение сейсмических данных, которое дает скорости P- и S-волн, плотности или какое-либо другое упругое свойство путем сочетания данных P- и PS-волн, полностью реализуется только в том случае, когда два вида волн демонстрируют одинаковую
разрешающую способность.
Сопоставление коэффициентов отражения и амплитуд P- и PSволн
Arbeit macht frei
2
В пределах изменения выноса, при которых происходит суммирование данных
МОВ, соблюдаются следующие условия:
• Коэффициент отражения при нормальном падении равен нулю для PSволн и чаще всего принимает максимальное значение для P-волн.
• Коэффициенты отражения P- и PS-волн обычно эквивалентны при углах
падения, близких к 30 градусам, что не сильно отличается от максимального сохраненного угла.
На разрезе ОГТ, ожидаемая
амплитуда пропорциональна
площади, ограниченной кривой отражательной способности и предельным выносом.
На практике, пределы выноса,
которые сохраняются для обработки данных P- или PSволн, совпадают для данного
объекта поиска. На рис.1 показана самая общая ситуация,
когда окончательная амплитуда сигнала, ожидаемая для
PS-волн, составляет лишь 5060% от максимальной амплитуды P-волн.
Рис.1 Отражательная способность P- и PS-волн в
зависимости от выноса
Ожидаемые амплитуды пропорциональны площадям, определяемым кривыми отражательной способности и предельным значением выноса, используемым для суммирования.
Преобразование P-волн в S-волны
Этот существенный шаг распространения обменных волн касается амплитудно-частотного спектра падающей волны. Иллюстрацией явления могут
служить данные ВСП, для которых мы будем наблюдать амплитудночастотные спектры падающих P-волн или восходящих обменных PS-волн.
На рис.2a, фрагменты вертикальной и горизонтальной составляющих ВСП
четко демонстрируют падающие P-волны и восходящие PS-волны. На
рис.2b представлены фрагменты данных, сохраненных для расчета спектров. Спектры P- и PS-волн не совпадают, поскольку последовательности
коэффициентов отражения P- и PS-волн различаются, но их основные компоненты одинаковы.
Смещение длин волн после преобразования
Arbeit macht frei
3
Для данной частотной составляющей f, длина падающей волны определяется как Vp/f, а длина обменной волны – Vs/f. После полного пробега, скорость
обменной PS-волны Vps имеет следующий вид:
2/Vps = 1/Vp + 1/Vs
(1)
а длина волны в данных PS-волн равняется Vps/f. Наконец, составляющая
длины первоначальной P-волны смещается на шкале длин волн согласно
коэффициенту Vps/Vp (ΔW на рис.3a). Когда Vp/Vs = 3, смещение длины
волны равняется октаве.
На рис.3a дается сравнение областей P и PS в координатах 1/λ - амплитуда,
с учетом пониженной средней отражательной способности PS-волн (ΔR) и
смещения длины волны вследствие преобразования P/S (ΔW).
Эффекты поглощения
Эффект поглощения можно выразить уравнением:
A = A0 exp(-πZf/QV)
(2)
которое означает, что для данной длины волны при двух различных глубинах Z1 и Z2 имеет место равенство:
A2/A1 = exp[-π/λQ(Z2-Z1)]
(3)
а для двух различных длин волн:
A2/A1 = exp[-πZ/Q(1/λ2-1/λ1)]
(4)
Величины добротности для P- и S-волн (Qp и Qs), в общем случае, различаются.
Если включить сильное поглощение поперечных волн верхней частью разреза,
средняя величина Qs может быть меньше, чем Qp. Однако на рис.3 эти величины
для упрощения приняты эквивалентными.
Эффект поглощения проиллюстрирован на рис.3a после распространения на относительно короткое расстояние (область малых глубин). Область PS-волн, вследствие их меньших длин, более подвержена влиянию поглощения, нежели область Pволн; разность выражается величиной ΔA (рис.3a).
Arbeit macht frei
4
Рис.3a Зоны, заполненные точками, показывают энергию, оставшуюся в P- и PS-волнах после распространения на небольшую глубину. ΔR – разность коэффициентов отражения P- и PS-волн; ΔA является результатом смещения длины волны.
На рис.3b длина пробега увеличилась, и эффект поглощения
существенно уменьшил область
PS-волн, оставшуюся выше уровня помех. Переход от рис.3a к
рис.3b соответствует весьма общему случаю, который наблюдается при сопоставлении результатов P- и PS-волн: пока PSволны обладают достаточной
энергией (условия ВЧР), соответствующий им разрез демонстрирует меньшие длины волн и
большую детальность, нежели
разрез P-волн. При увеличении
времени распространения, характеристики проникновения PSволн ухудшаются быстрее, чем
для P-волн.
Рис.3b Энергия P- и PS-волн после распространения на
большую глубину. Область PS-волн уменьшается быстрее, чем область P-волн
Относительная статика поперечных волн
Поскольку в верхней части разреза
поперечные волны обладают более
высокой разрешающей способностью, группы сейсмоприемников,
предназначенные для регистрации
продольных волн, могут оказаться
слишком длинными для оптималь-
Arbeit macht frei
Рис.4a Разрезы ОГТ P- и PS-волн
Рис.4b Фрагменты верхней части разреза P- и
PS-волн (вверху) и его глубинной части (внизу)
демонстрируют более высокую разрешающую
способность в ВЧР и пониженную проникающую
способность PS-волн.
5
ной регистрации восходящих поперечных волн. В результате, высокочастотная
составляющая
PSсигнала ослабляется, о чем свидетельствует величина ΔF на рис.5a.
На рис.5b приведен пример ситуации, когда относительная статика в
группе сейсмоприемников искажает
данные PS-волн (составляющая X) в
большей степени, чем данные Pволн (составляющая Z). Различия
очевидны, несмотря на то, что временной масштаб соответствует составляющей X и уменьшен для
обеспечения одинакового представления глубин для P- и PS-волн.
Рис.4a и 4b показывают пример такой ситуации.
Компенсация особенностей
PS-волн параметрами
регистрации
ƒ
ƒ
Рис.5a В дополнение к отражательной способности и эффектам поглощения (ΔR и ΔA), на PSволны влияет относительная статика поперечных
вол в пределах группы сейсмоприемников
Пониженную
отражательную способность (ΔR) можно компенсировать, увеличивая кратность наблюдений или мощность источника.
Сдвиг длины волны требует
тщательного контроля низкочастотной составляющей
источника. При использовании вибраторов на суше,
необходимо обращать внимание на эффективное
прохождение
(effective
transmission) низких и весьма низких частот. При проведении морских работ может возникнуть сходная
проблема. На рис.7a представлен
амплитудночастотный спектр типичного
источника для морских работ, который можно считать
Arbeit macht frei
Рис.5b Фрагменты данных P- и PS-волн в одном и том же диапазоне глубин, демонстрирующие относительную статику между сейсмоприемниками для поперечных волн.
ƒ
6
удовлетворительным
для
регистрации P-волн. При
переходе к PS-волнам, следует использовать шкалу
длин волн для сравнения их
диапазонов, которые обеспечивает источник в отношении
Pи
PS-волн
(рис.7b). Вполне очевидно,
что в результате явления
преобразования,
составляющие PS-волн с большей
длиной, становятся слабее.
Фильтрующее действие группы сейсмоприемников можно уменьшить,
укорачивая группу.
Рис.6 Диаграмма в координатах амплитудачастота, показывающая кратность полевых наблюдений, которая необходима для получения
характеристик проникновения PS-волн, сходных с
характеристиками проникновения P-волн
Рис.7a Амплитудно-частотный спектр типичного
источника для морских работ.
Проблемы, относящиеся к обработке
Очевидно, что оптимальная регистрация недостаточна для того, чтобы
иметь дело с любой проблемой, связанной с распространением PS-волн.
Например, проблемы разделения поперечных волн и длинноволновой
статики должны решаться с помощью
методик обработки, которые в настоящее время далеки от совершенства.
Рис.7b Шкала длин волн, используемая для сравнения пределов изменения P- и PS-волн в предположении, что Vp = 2.5 км/с, Vp/Vs = 2 или 3.
Длинные составляющие PS-волн слабее, чем у Pволн
Arbeit macht frei
7
Заключение
Необходимость усовершенствования методик регистрации и обработки данных
вытекает из особенностей преобразования и распространения PS-волн. В первую очередь, следует учитывать требования к регистрации с целью оптимизации разрешающей способности P- и PS-волн и, следовательно, полного использования преимуществ сочетания их данных.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
793 Кб
Теги
trebovania, grandes, registraciju, garotta, nekotorykh, voln
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа