Введение к работе
Актуальность темы. Однім из перопектлжг:>; направленій развития сейсморазведки является прогноз лптг^ипгп геологического разреза на основе динамической обработ/ш -л и;:"ерпретацки регистрируемых волновых полей.
Динамическая обработка сейсмических ^пнькх основана на теории обратных динамических задач сеиимшш vА.С.Алексеев, 1962), которая в свою очередь опирается на теорию обратных задач для струни и связанных с цими задач обшткого квантового рассеяния. Практические методы решения обратных динамических задач применительно к реальным сейсмическим данным находятся в стадии разработки и вызывают большой интерес, что подтверждается значительным количеством публикаций последнего десяти- -летия по данному вопросу - не менее четверти статей по сейсморазведке в геофизических журналах США (Ковалев, Потапов, 1985).
Наиболее изученной и, следовательно, близкой к практическое разрешению является одномерная обратная динамическая задача ели задача обращения, заішочакжаяся в определении функция акустической жесткости У (t: ) > 0 по заданному на поверхности вертикально неоднородного полупространства решению U 0( ~t ) задачи:
\tu + [In Tcofa^u = \tu, oit<- (І)
U(-c,th -о. t> и, =f(t) ,(f(t)=o при t U(o,t)=U0(t) , 3j где У (т )= _p ( t ) v/ ( t ) - произведение ПЛОТНОСТИ f it ) среды на скорость распространения волны u(t),a т = т ( z )= =^-—7 есть время пробега волны вдоль луча, fit)- заданное напряжение, действующее на полупространство т. > о, u \х , t) - смещение частиц среда. Первый (не совсем строгий в математическом смысле) алгоритм численного решения задачи обращения был предложен Г.Кюнет-цом (1961). Позже А.С.Алексеевым (1967) был сделан более строгий подход к решению задачи (1)-(3), сформулированной в терминах обращения конечно-разностных схем для волнового уравнения. На практическом решении этой задачи и основан предлагаемый ме- тод динамической обработки морских сейсмоакустических данных. Первый наиболее существенный шаг к практическому решению задачи обращения с попыткой опробывания численного алгоритма на реальном материале был сделан Алексеевым А. С. и Добринским В.И. (1975). Однако, экспериментальные погрешности, на которые было указано позже (Алексеев и др., 1978), и неустойчивость алгоритма по отношению к классу реальных помех не позволили авторам считать полученные практические результаты удовлетворительными, поэтому упор в работе был сделан на доказательство теоремы о существовании, единственности и устойчивости решения обратной задачи (1)-(3). Дальнейшее развитие задача нашла в многочисленных работах зарубежных авторов. В прикладном отношении наиболее значительных результатов добились Bamberger et «.(1982), oedenbury et at. (1983), WQgker«tae.(I983), Гогоненков Г.Н. (1987). Однако, в этих и некоторых других работах проводится обращение данных метода ОГТ, что некорректно в рамках принятой одномерной модели нормального падения плоских волн, в особенности при сейсморазведке на мелководье и суше, поэтому в отсутствие априорной информации количественные оценки акустических жест-костей, как правило, не состоятельны. Таким образом, для получения устойчивого решения в отсутствие априорной информации задача обращения одномерных данных нуждается как в теоретических исследованиях при наличии помех, близких к реальным, так и в экспериментальных с максимальным соблюдением условий выбираемых математических моделей. Цель работы - создание метода определения акустических жесткостей глубоководных осадков на основе практического решения задачи обращения одномерных сейсмоакустических данных. Основные задачи исследований: На основе теоретического анализа и численного исследования существующих методов обращения одномерных данных получить устойчивое решение задачи обращения и определить требования к экспериментальному материалу. Создать аппаратные, технические и программные средства для цифровой регистрации и предварительной обработки морских сейсмоакустических данных. Провести экспериментальные исследования и опробовать алго- ритм обработки полученных данных для проверки теоретических результатов и практического решения задачи определения акустических жесткостей глубоководных осадков. Научная новизна. Получено более точное и устойчивое решение задачи обращения путем дополнения и изменения предложенного ранее численного алгоритма. Проведенные по одномерной схеме наблюдении экспериментальные сейсмоакустические зондирования глубоководных осадков и последующая обработка полученных данных (с учетом изменений, внесенных в алгоритм) показали, что устойчивое решение задачи обращения одномерных сейсмоакустических данных может быть получено с удовлетворительной степенью точности в отсутствие априорной информации о разрезе. Практическая ценность. Созданный метод сейсмоакустических зондирований доведен до практического использования и позволяет определять значения акустической жесткости глубоководных осадков с удовлетворительной точностью без априорной информации о разрезе при минимальных материальных затратах. Реализация работы. Разработанный пакет программ по численному моделированию задачи обращения внедрен в ДТЭ ГлавКГУ "Укргеология". Созданный в ШГиГ ДВО АН СССР измерительно-вычислительный комплекс используется для цифровой регистрации и экспресс-обработки сейсмоакустических данных на борту судна. Созданное глубоководное приемное устройство внедрено в трест ДМНГ ПО "Союзморгео" в качестве датчика дальней зоны для изучения формы импульсов от различных источников упругих колебаний, применяемых при работах методом ОРТ. Метод сейсмоакустических зондирований предполагается использовать в ШГиГ ДВО АН СССР в дополнение к методу непрерывного сейсмопрофилирова-ния (НСП). Личный вклад. Автором диссертации проведен теоретический анализ и создан пакет программ численного моделирования задачи обращения одномерных сейсмических данных. Диссертант является соавтором создания сейсмоакустического измерительно-вычислительного комплекса и глубоководного приемного устройства. Эксперименты по изучению формы импульса и сейсмоакустические зондирования проведены при личном участии автора в экспедициях на НИС "Морской геофизик" з 1968 г. Весь экспериментальный ма- , териал обработан диссертант ш. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на конференциях молодых ученых и специалистов ИМГиГ и ВЦ ДВО АН СССР (1986-89 гг.), на семинарах в ИТиГ ДВО, ИГиГ СО АН СССР и НИИФ ЛГУ, на.2-ой Тихоокеанской школе по геологии и геофизике (1985 г.), на школе-семинаре по цифровой сейсморазведке (г.Львов, 1989 г. и г.Душанбе, 1990), на международном симпозиуме,,по геолого-геофизическому картированию Тихого океана (1989 г.*"). Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы 101 стр. машинописного текста и 43 стр. рисунков. Список литературы содержит 130 наименовании. Приложения состоят из 3-х стр. иллюстраций.