Введение к работе
"'
„ ' ' і А к дуальность п d о б л е м ы. По мере развития :се#рмичеоких методов перед ними ставятся все более сложные задачи^ увеличение глубинности исследований и повышение их разрешающей способности.
С этой целью создается многоволновая сейсмика, совершенствуются системы наблюдений и разрабатываются методы интерпретации кинематических и динамических особенностей волновых пот й. Из-за сложности решения обратных задач сейсморазведки существующие технологии обработки данных являются многоэтапным. В некоторых из ниг насчитывается до десятка этапов. На каждом из них решается (не всегда оптимально) какая-то определенная задача в режиме человек-машина. Многоэтапнссть и. неоптимальность (особенно при выявлении и учете длиннопериодной сгатики) являются главными недостатками существующих систем обработки сейсмических данных. Увеличивающиеся объемы геофізических работ и необходимость решать более сложные задачи требует поиска принципиально новых подходов к процессу обработки и интерпретации сейсмических данных, которые позволили бы максимально автоматизировать его, увеличить оперативность и точность обработки. Опыт показал, что повышение уровня автоматизации возможно на основе создания алгоритмов с элементами адаптации. В результате разработки и исследования этого направления автором в начале 70-х годов получены первые работающие в производственном 'режиме методы автоматического дросяеяивания волн и коррекция ста- ' тики. В дальнейшем это направление было поддержано другими лссле-дователями, и в настоящее врс м актуальность и перспективность адаптивного направления практически ни у кого не вызьпзает сомнения.
Цель и задачи работы. Целью работы было развитие адаптивного направления для обработки и интерпретации сейсмических данных. Для этого предстояло решит, следующие задачи:
выбрать математические модели сред и разработать математический аппарат, позволяющий последовательно (адаптивно) уточнять параметры среды по данным сейсмических методов;
создать новые методы адаптивного прослеживания волн;
на этой основе создать пакеты программ адаптивного прослеживания волн и уточнение параметров среды;
исследовать ьффективность методов оценки параметров среды на реальных данных.
О с н о ; н н е защищаемые положен и я.
-
На основании проведенного анаиизг. большого числа обратных задач сейсморазведки для повышения достоверности результатов разработан и исследован итерационно-статис іческий (адаптивный) метод решения обратных задач, который сводится к прогнозу и уточнении п раметров по невязка (разности между фактическими и прогнозными значениями данных, по которым решается обратная задача), в соответствии с локальным критерием максимума правдоподобия и к повторению (итерированию) уточнения по в^й сист.де уравнении да тех пор, пока средняя квадрагическая невязка на предыдущей и последующей итерациях не будет отличаться на шлу» величину. Исследования попалали, что кетод не накапливает ошибок округления и позволяет риать системы с большим числом неизвестных ЦСГ-IGі ) и уравнений (10 -10 ). Метод послузшл основой -для решения конкретных задач прослеживания волн и уточнения параметров модели средн.
-
Для формирования зтадона сигнала отраженной волны, необходимого для оптимального его выделения и прослеживания на последующих трассах, предлагается последовательное4 адаптивное его уточ-ї нио, по tesps выделения реализаций волны на очередных тгассах, с учетом соотношения сигнал-помеха, оцениваемого по коэффициенту коррелят реализации, волны с эталоном ее, сформировавшимся к данному моменту. Д?ч повышена" помехоустойчивости формирования общего эталона вводится совокупность оталснов, каздый из которых соответствует одной сейсмограмме ОТБ или СП, и направ-Л.П.ШЙ отбор их («"элекция) по мере перехода от сеЯсыограмаэ к сейсмограмме.
-
Разработан и исследован адаптивный метод уточнения кинематических параметров модели среды по годографам многократных наблюдений МОВ, В основе его лежит прогноз значений параметров на дискретна-статистической модели и их уточнение о критерию максимума правдоподобия с учетом оценок точности времен прихода волны и оценок погрешностей уточняемы* параметров. Для адекват-
ного учета задержки луча в больших неоднородностях ВЧР, появилась необходимость уточнения модели годографа СП', путем ввода в него кинематической составляющей статических поправок, которая в реальных условиях может достигать 20 % от основной поправки. Статистическая постановка задачи, адаптивный метод ее решения и адекватная модель годографа создам предпосылки для решения проблемы длинноперяодной статики.
-
Конструктивные особенности разработанных адаптивных методов позволяют объединить прослагивяние отраженных волн, определение времен их прихода и уточнение по ним кинематических параметров ыоделя среды в едином процессе. Последовательное уточнение параметров модели отраженной волны и модели среды способствуют правильному прослеживанию волн, что,в свою очередь,предопределяет повышение достоверности уточнения моделей. Использование совместного прослеживания нескольких волн позволяет построить процесс таким образом, чтобы первоначально прослеживались доминирующие волны,а затем, после уточнения параметров ВЧР, более слабые,-имеющие налов отношение сигнал-помеха.
-
G, эмулирована общая схема (методика) создгчня и исследса-ния адаптивных методов решения обратных задач сейсморазведк. . Она требует от разработчика ответов на вопросы, которых при обычных подходах он никогда бы себе не поставил. К ним относятся поиск путей оценки погрешностей данных и начальных приближений параметрор. Методика проиллюстрирована на задаче уточнения параметра модели ВЧР по прямым и головным волкам, регистрируемым в перв'~с вступлениях и на обратной одномерной кинематической задаче сейсмологии.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые результаты.
- Впервые разработан и исследован итерационно-статистический (адаптивный) метод уточнения параметров модели, в основе которого положен прогноз параметров и их коррекция по невязкз с использованием критерия максимума правдоподобия. Метод может применяться для решения систем алгебраических уравнений, возии-каюцих в обратных задачах геофизики. Он не накапливает ошибок округления и позволяет решать системы с большим числом неизвестных и уравнений.
Впервые разработан метод адаптивного прослеживания отраженных волн, включающий в себя субоптимальные процедуры выдаде-ниг волн, оценки их параметров и формирование плавноменяющейся модели волны с защитой ее от искажений со стороны сильных помех.
впервые создан итерационно-статистический (адаптивный) метод решения обратной кинематической задачи по уточненной математической модели годографа ОГГ,
На основе совместного использования методов адаптивного прослеживания волн и адаптивного уточнения параметров модели срзды созданы качественно новые алгоритмы уточнения параметров модели среды способствует более правильному прослеживанию, что, в свою очередь, предопределяет правильное уточнение модели.
Сформулирована общая методика создания и исследования адат "явных способов решения обратных задач сейсморазведки.
Разработанный метод и методика его реализации могут бьггь рекомендованы для решения большого числа обратных задач сейсморазведки и других геофизических методов, в том числе для комплексной интерпретации.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследова-н и й.
На основании адашмвных методов прослеживания волн были построены алгоритмы автоматической коррекции статики. Эти разработки вошли в первые комплексы цифровой обработки (начало 70-х годов) и широко использовались при обработке сейсмических данных на ВЦ Главтюменьгеологии, Сахалина. В Красноярском крае (Енисейгеофизика) использовались алгоритмы прослеживания волн по дискретным сейсмическим наблюдениям (сейсмическим зондированиям МОВ).
На основе использования методики адаптивного уточнения параметров и адаптивного прослеживания волн создан пакет программ адаптивного уточнения параметров среды (Ддапта). Пакет (вариант iiXM-б) в течение двух пет использовался на ВЦ Главтюменьгеологии. С его применением обработано более 60 ті яч сейсмограмм. За счет уменьшения затрат машинного времен., получен фактический экономический эффект в сумме 231 'ыс.руб. Разработка отменена медалью ВДНХ.
- На этой же основе создан пакет програми адаптивного прослеживания прямих и головных волн (А.В.Антоненко, В.Л.Кочнев) для оценки статических поправок, который используется в настоящее время в экспедициях Красноярского края. Экономический эффект от внедрения разработки по предварительным расчетам составляет 70 тыс.руб.
Апробация, работы. Основные полонення и ре
зультаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзных се
ло ЦИ*РО|>оН Ofi,W.uTKfc lt —
минарах и школаЗОГКоторые проходили в Москве, Baity, Коканде, Тюмени, Ханты-Мансийске, Красноярске, а также на чколах по нате-цатическоцу моделировали» в геофизике и по методам решения некорректных задач, проводившихся в Новосибирске, Красноярске, Самарканде. Всего за период с 1971 г. таких выступлении было 17. Кроме этого автор выступал в Институте геологии и геофизики СО АН СССР, ВЦ СО АН СССР, ВгіИИГеофизике, МИНХиГП, ЦГЭ №Ш, ЛГУ, Институте геофизики АН УССР, Главтшекьгеояогии, ОГО Ямал-геофязика, ДГО Енисейгеофяэика и во тогях других научных и производственны}: организациях, где занимаются разработкой и применением современных методов интерпретации -ейсмических Данных.
Л и ч ый зклад авт о р а в решение проблемы. Диссертация отражает результаты исследований, начатых автором в ЗапСибНИГШ в' 1970 г. и завершенных на ВЦ СО АН СССР (г.Крэ-чоярск) в период! с IS82 по 1968 г.г. Личный вклад автира заключается в разработке и исследованы адаптивных методов интерпретации сейсмических данных. Автор руководил и принимал непосредственное участие в создания комплексов, пакетов прикладных программ обработки и интерпретации сейсмических данных. На различных стадиях в работе принимали участие: Г.А. Устюжанин, А.В.Антоненко, М.Г.Дгтфуллик, Н.Б.Пішоварова, Т.А. Тушко. В исследовании и внедрении разработанных нами адаптивных пакетов и программ были заняты Г.М.Чемякина, В.Г.Виткиозский, Р.С.Скагина, В.Н.Драцкий, К.А.Ознобихина, В.Л.Сметанин, А.А.Го-релин, В.П.Епов и др. Постояннуо поддерлку и помощь в данной работе автор получал со стороны С.В.Гольдина, Л.Г.Цибу-ина, И.И. Нестерова, А.К.Урупова, В.Н.ІСмакова, Л.М.Волкова, В.й.Шурьпмна, А.С.Алексеева, В.Г.Дулова, Ю.И.Шокина, А.М.Федотова, В.Г.Оибга-
туллинаи многих других.
Автор выражает искреннюю благодарность веем, кто прямо или косвенно помог ему в продвижении работы по адаптивному направлению.
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 40 печатных работ, в том числе одна монография.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из вве .ения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы J66 страниц, шлючая 65 рисунков н 33 таблицы. Список литературы вклшает 219 наименований.