Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ актуальных проблем скважинной сейсморазведки 12
1.1 Результаты исследований по актуальным проблемам обработки и интерпретации материалов ВСП 12
1.2 Анализ методик полевых работ 23
1.3 Выводы 26
2 Разработка способов повышения точности расчета скоростных характеристик геологического разреза по данным ВСП 27
2.1 Способ определения времени первого вступления прямой волны при ВСП 28
2.2 Способ расчета фазового годографа 33
2.3 Способ расчета пластовых скоростей 40
2.4 Способ моделирования волновых полей ВСП на основе комбинированной скоростной характеристики геологического разреза 44
2.5 Выводы 50
3 Корректирующая и частотная фильтрация данных ВСП 52
3.1 Способ корректирующей фильтрации для решения геологических задач на основе анализа динамических параметров сейсмических волн 52
3.2 Алгоритм и программа расчета фильтров для частотной селекции сейсмических данных 58
3.3 Выводы 69
4 Результаты исследований по обоснованию системы наблюдения методом ВСП 70
4.1 Исследование влияния шага наблюдений на качество выделения полезных волн 70
4.2 Использование математического моделирования волновых полей ВСП и НВСП для обоснования систем наблюдения 88
4.3 Выводы 98
5 Применение разработанных способов обработки и интерпретации данных ВСП для мониторинга месторождений 100
5.1 Методика наблюдений и обработки данных 100
5.2 Физические предпосылки решения задачи, способы анализа совокупности серийных наблюдений НВСП и принципы их интерпретации 105
5.3 Сравнительный анализ временных разрезов НВСП и результаты интерпретации волновых реакций 108
5.4 Выводы 119
Заключение 121
Библиографический список использованной литературы
- Анализ методик полевых работ
- Способ расчета фазового годографа
- Алгоритм и программа расчета фильтров для частотной селекции сейсмических данных
- Использование математического моделирования волновых полей ВСП и НВСП для обоснования систем наблюдения
Введение к работе
Психологическая профессия в настоящее время является перспективной, динамично развивающейся и все более востребованной во всех сферах жизни общества: образовании, медицине, бизнесе, политике и т.д. Превращение профессии психолога в массовую, увеличение количества вузов, осуществляющих подготовку по данной специальности ставит вопрос о повышении качества профессионального обучения будущих психологов.
Решение задачи повышения качества подготовки специалистов-психологов осложнено рядом обстоятельств: отсутствием общепризнанной теоретической основы, объединяющей психологическую науку; несформиро-ванностью единой методологической базы подготовки психологов; наличием большого количества неравноценных школ и направлений психологической практики, предъявляющих зачастую противоречивые требования к личностному развитию и профессиональному росту психолога. Перечисленные обстоятельства не позволяют высшим учебным заведениям вооружить своих выпускников знаниями и умениями, обеспечивающими их востребованность и конкурентоспособность на рынке профессиональных услуг.
Будущий специалист должен обладать профессиональной мобильностью, способностью оперативно реагировать на постоянно возникающие изменения в научной и практической деятельности. В этом плане исключительное значение приобретает подготовка специалистов, владеющих интегральной методологией профессиональной деятельности и способных к профессиональному саморазвитию и самодвижению. Анализ системы профессиональной подготовки психологов в вузах показал несоответствие образовательных моделей современным требованиям, предъявляемым к профессионалу.
Подготовка специалистов, способных работать в условиях нового общества, с более высокими экономическими, технологическими, информаци-
онными и экологическими стандартами возможна в рамках личностно-развивающей парадигмы. Вместе с тем, личностно-развивающая парадигма образования, несмотря на ее общепризнанность, часто имеет декларативный характер, оставаясь лишь позитивным вектором развития системы высшего образования. Переход от декларирования к воплощению идей личностно-развивающего образования возможен только при наличии реальных моделей и программ организации учебного процесса с учетом специфики осваиваемой профессии.
Специфическими характеристиками профессиональной деятельности психолога являются ее ярко выраженная субъект-субъектная направленность и необходимость ценностного отношения к субъективной реальности другого человека. Главным инструментом профессиональной деятельности психолога является его личность, что инициирует непрерывный личностно-профессиональный рост и требует высокого уровня саморегуляции и самостоятельности.
Анализ специфики данной профессии и практики подготовки психологов в вузе позволяет сделать вывод о значительных расхождениях требований к специалисту и сложившейся образовательной ситуации. Указанное расхождение обусловливает необходимость инновационных изменений в подготовке психолога, магистральным направлением которой должно стать содействие развитию субъектных качеств личности студента.
Идея субъектности личности в современной психологической науке рассматривается как возможное теоретическое основание объединения ее различных школ и направлений (К.А.Абульханова-Славская, А.В.Брушлинский, В.Т.Кудрявцев, В.А.Татенко). Парадигма субъектности, заданная в отечественной психологии С.Л.Рубинштейном, предполагает рассмотрение человека в единстве его деятельных, активных и созерцательно-этических характеристик. Положения об активности и самодетерминации субъекта получили широкое распространение и стали основой многочислен-
ных теоретических и экспериментальных исследований. В современной психологической науке малоизученными остаются вопросы, связанные с созерцательными, рефлексивными и этическими характеристиками субъекта. Вместе с тем, субъектная направленность психологической профессии іребует ориентации на развитие в первую очередь именно этих субъектных параметров личности психолога.
В этой связи разработка проблемы субъектности приобретает не только теоретическое, но и практическое значение для определения концептуальной основы подготовки психологов, обеспечивающей возможность конструирования моделей субъектно-развивающего характера и создание на их базе программ психологического обеспечения образовательного процесса вуза.
Развитие субъектности студентов-психологов предполагает, помимо указанных характеристик (высокое нравственное развитие, рефлексивность, активность и т.д.) сформирован ность позиции субъекта учебно-профессиональной деятельности. Такая позиция определяется наличием высокого уровня осознанности целей обучения, саморегуляции и самостоятельности. Несмотря на то, что самостоятельность является важнейшим параметром субъектности личности и даже отождествляется с ней (А.К.Осницкий), данный феномен недостаточно изучен в психологической науке. Актуальность исследования самостоятельности возрастает в связи с тем, что она является необходимым условием освоения форм и методов самостоятельной учебной деятельности, обладающей существенным субъектно-развивающим потенциалом.
Несмотря на то обстоятельство, что в образовательном процессе вузов значительное количество времени отводится на самостоятельную работу, наблюдается недооценка самостоятельной учебной деятельности и преобладание репродуктивной направленности, характеризующейся снижением возможностей проявления креативности и самостоятельности субъектов обучения.
Психологическое обеспечение организации самостоятельной учебной деятельности в первую очередь должно иметь место при создании моделей подготовки специалистов различного профиля. Особое внимание должно быть уделено будущим психологам в связи с субъектными характеристиками профессиональной деятельности, содержательными особенностями психологических дисциплин и спецификой предмета психологической науки в целом.
В этой связи проблема исследования сформулирована следующим образом: какова специфика организации самостоятельной учебной деятельности студентов-психологов, способствующая развитию их субъектности. Решение этой проблемы составляет цель исследования.
Объектом исследования является развитие субъектности личности студентов-психологов, а его предметом - влияние самостоятельной учебной деятельности на развитие субъектности личности студентов-психологов.
В соответствии с целью, объектом и предметом исследования был выдвинут ряд предположений, выступивших в качестве гипотез исследования:
Психологическая профессия предъявляет повышенные требования к субъектным характеристикам специалиста.
Профессиональное образование психолога должно быть направлено на создание условий, способствующих развитию субъектности личности студентов.
Развитие субъектных параметров личности студентов-психологов динамизируется в процессе освоения ими форм и методов самостоятельной учебной деятельности.
Содействие студенту-психологу в развитии его субъектности требует разработки комплексной модели психологического обеспечения организации самостоятельной учебной деятельности.
Для доказательства выдвинутых гипотез были поставлены следующие задачи исследования:
проанализировать теоретические и эмпирические работы, отражающие систему взглядов отечественных исследователей на субъектность и субъектные параметры личности, а также работы, в которых исследуются вопросы личностно-профессионального развития студентов и формирования позиции субъекта учебной деятельности, специфические особенности психологической профессии и развития самостоятельности студентов в ходе овладения ими форм и методов самостоятельной работы;
определить содержательное наполнение понятия субъектности, выделить основные подходы к ее изучению и конкретизировать субъектные параметры личности;
дать характеристику феномена самостоятельности как значимого параметра субъектности;
выделить и описать субъектные характеристики психологической профессии;
осуществить психологический анализ форм и методов самостоятельной учебной деятельности студентов;
изучить взаимосвязь уровня развития субъектности студентов-психологов и уровня самостоятельной организации учебной деятельности;
выявить специфику самостоятельной учебной деятельности студентов-психологов, определяемую особенностями психологической профессии;
определить основные направления содействия развитию субъектности студентов-психологов и разработать модель организации самостоятельной учебной деятельности на психологических факультетах.
Методологическими и теоретическими предпосылками исследования явились: концептуальные положения о субъекте деятельности и субъекте жизни, о характеристиках субъектности личности (Б.Г.Ананьев, С.Л.Рубинштейн, К.А.Абульханова-Славская, А.В.Брушлинский, Б.С.Братусь, О.А.Конопкин, Е.А.Климов, В.Т.Кудрявцев, Б.Ф.Ломов, А.К.Осницкий,
В.А.Петровский, В.И.Слободчиков, В.А.Татенко, А.Ш.Тхостов,
В.Д.Шадриков и др.); идеи о возможностях содействия развитию личности и ее субъектности в образовательном процессе вуза (Б.Г.Ананьев, АИ.Донцов, И.Б.Котова, Е.И.Шиянов и др.) и о самостоятельности как субъектном свойстве личности (С.Л.Рубинштейн, П.П.Блонский, А.В.Брушлинский, Л.А.Ростовецкая, АА.Смирнов, Н.А.Менчинская, Д.Б.Богоявленская и др.); принципы организации самостоятельной учебной деятельности и самостоятельной работы студентов (К.К.Платонов, АК.Осницкий, И.АЗимняя, С.В.Бобрышев, ГА.Шабанов и др.); представления об особенностях психологической профессии (АИ.Донцов, Е.Е.Саиогова, Н.И.Исаева, Н.Н.Обозов и др.); закономерности построения психологических практик (И.В.Дубровина, Л.А.Петровская, Ю.Н.Емельянов, В.В.Петрусинский, С.В.Недбаева, Е.В.Сидоренко и др.).
Организация и этапы исследования. Исследование проводилось в период с 1999 по 2002 гг.:
подготовительный этап (1999-2000) включал в себя определение концептуального замысла диссертационного исследования, формулирование целей и задач, выдвижение гипотез; изучение научной литературы по проблеме и пилотажное исследование;
констатирующий этап (2000-2001) был связан с выбором методов и подбором методик научного исследования; с изучением состояния проблемы в высших учебных заведениях, с организацией и проведением экспериментального исследования;
аналитический этап (2001-2002.) включал в себя обработку и анализ экспериментальных данных, а также конструирование модели организации самостоятельной работы студентов-психологов;
заключительный этап (2002) был связан с внедрением результатов исследования и оформлением рукописи диссертации.
База исследования и контингент исиытуемыж: студенты 1 — 5-х курсов социально-психологического факультета Калмыцкого филиала Московского открытого социального университета (КаФМОСУ) и студенты 1-4-х курсов отделения психологии гуманитарного факультета Ростовского Института управления, бизнеса и права (ИУБИП). В исследовании приняли участие 138 студентов.
Методы и источники исследования. Для решения исследовательских задач были использованы следующие методы: сравнительно-сопоставительный анализ психологической литературы по изучаемой проблеме; методы сбора и интерпретации теоретического и фактологического материала; невключенное наблюдение, индивидуальные беседы, тест самоактуализирующейся личности САМОАЛ, методика личностного дифференциала (ЛД), методика исследования локуса контроля Дж.Роттера, проективная методики "Четыре картины" и "Интервью с самим собой", методы математической статистики, метод психологического моделирования.
Источниками для проведения исследования стали труды отечественных ученых, посвященные проблемам субъектности и субъектных параметров личности, вопросам личностно-профессионального развития студентов и формирования позиции субъекта учебной деятельности, специфическим особенностям психологической профессии, а также развитию самостоятельности студентов в ходе овладения ими формами и методами самостоятельной учебной деятельности; учебники и учебные пособия по педагогической психологии, психологии личности, педагогике, психологии мышления, деятельности и т.д.; монографии ведущих отечественных психологов, авторефераты, докторские и кандидатские диссертации по исследуемой проблеме, материалы всероссийских и региональных конференций по психологии.
Научная новизна исследования состоит в том, что в диссертации дан анализ различных подходов отечественных исследователей к проблеме субъектности как специфического качества личности, обеспечивающего особый
способ взаимодействия человека с миром; обоснована необходимость развития субъектности психолога на этапе обучения в вузе; осуществлен психологический анализ субъектно-развивающего потенциала самостоятельной учебной деятельности студентов; определены основные направления содействия развитию субъектности студентов-психологов; разработана и теоретически аріументирована модель орі^анизации самостоятельной учебной деятельности на психологических факультетах.
Теоретическая значимость работы состоит в том, что проведенный теоретический анализ расширяет и углубляет современные представления о субъекте психической активности и субъектных параметрах личности. В работе выявлены малоизученные аспекты и компоненты субъектности, предпринята попытка выделения уровней развития субъектности личности; поставлен вопрос о месте самостоятельности в системе субъектных параметров личности; систематизированы субъектные характеристики психологической профессии.
Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные результаты непосредственно связаны с задачами совершенствования профессиональной подготовки психологов на этапе обучения в вузе. Выявленный в ходе теоретического и экспериментального исследования субъект-но-развивающий потенциал самостоятельной учебной деятельности позволил сконструировать модель ее организации, предоставляющую новые возможности на пути повышения качества учебного процесса на психологических факультетах. Методики, отобранные в ходе диссертационного исследования представляют собой готовый диагностический инструментарий для исследования субъектных параметров личности студента и степени освоения ими форм и методов самостоятельной учебной деятельности. Разработанная программа тренинговых занятий может быть использована практическими психологами и преподавателями психологии в качестве методического пособия по развитию самостоятельности студентов в процессе учебной деятельности.
Достоверность результатов обеспечивается методологаческой обоснованностью исходных позиций; многообразием используемых методов, адекватных целям и задачам исследования; содержательным анализом факторов, полученных при использовании диагностических процедур; достаточным объемом экспериментальной выборки; применением методов математической статистики.
Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты исследования докладывались и получили позитивную оценку на П-й Всероссийской научно-практической конференции "Психологическое знание — база развивающего образования1' (Пятигорск, 1999), межрегиональной научно-практической конференции "Развитие личности как стратегия гуманизации образования" (Ставрополь, 2002), Всероссийской научно-практической конференции "Развивающаяся личность в системе высшего образования России" (Ростов-на-Дону, 2002); на заседаниях кафедры психологии КаФ МОСУ; на методических семинарах кафедры психологии личности ИУБИП; использовались в работе социально-психологического факультета КаФМОСУ (г. Элиста).
Результаты проведенного исследования позволяют сформулировать основные положения, выносимые на защиту:
Субъектная направленность психологической профессии, обусловленная спецификой психологического знания, субъект-субъектным характером взаимодействия и ценностным отношением к субъективной реальности другого человека, определяет содействие развитию субъектности студента-психолога как магистральное направление его профессиональной подготовки.
Субъектность личности характеризуется высоким уровнем развития таких параметров, как активность, инициативность, самодетерминация, осознанность, рефлексивность, наличие этических и эстетических ценностей, саморегуляция, саморазвитие. В качестве интегральной характеристики субъектности выступает продуктивная и творческая самостоятельность.
Уровень развития самостоятельности студента проявляется в процессе самостоятельной учебной деятельности и является индикатором развития его субъектности.
Субъектно-развивающий потенциал самостоятельной учебной деятельности в наибольшей мере проявляется при наличии комплексной модели ее организации, построенной на основе психологического анализа форм и методов самостоятельной работы и учитывающей специфику психологической профессии.
Модель организации самостоятельной учебной деятельности в рамках самостоятельной работы студентов-психологов включает в себя два направления: создание психолого-педагогических условий оптимизации самостоятельной работы студентов (экспертиза проірамм психологических дисциплин, анализ информационных ресурсов и создание электронных библиотек, цикл методических семинаров кафедры психологии) и программу психологического содействия развитию субъектности студентов в рамках специально организованного цикла тренинговых занятий.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3-х
глав, заключения, списка использованной литературы. Объем основного тек
ста диссертации составляет 175 страниц, содержит 6 таблиц, 3 диаграммы и 9
приложений. Список использованной литературы содержит 244 источника, из
них 2 - на иностранном языке. у
Анализ методик полевых работ
Другим весьма важным параметром системы наблюдений является шаг наблюдения или интервал между точками регистрации по скважине. До сих пор для определения интервала между точками регистрации волнового поля в скважине используется правило [27-28], заимствованное из наземной сейсморазведки [41]. Правило это заключается в том, чтобы интервал между точками регистрации обеспечивал сдвиг между фазами волны, отраженной от маркирующего горизонта на записях, полученных в соседних точках, не превышающий четверти видимого периода колебаний. Как показала практика, данный подход часто не приемлем при работах методом вертикального сейсмического профилирования ввиду особенностей волнового поля, регистрируемого внутри среды. Рекомендован он для применения еще в 60-е - 70-е годы [41], когда еще не четко сформировались представления о задачах, какие предстоит решать этим методом и, соответственно, не было четких требований к исходному материалу. Особенности материалов вертикального профилирования, как отмечалось выше, связаны со сложностью волнового поля, содержащего волны различной природы и типа и, соответственно, различающимися не только по частотам, но и по кажущимся скоростям. При разделении волн на записях такого волнового поля, да еще зарегистрированного при больших интервалах между точками наблюдения, практически невозможно выделение полезных волн в широком частотном диапазоне, поскольку спектр их «забивается» пространственными зеркальными частотами. В этом случае не удастся выделить полезные волны без искажения их динамических параметров в широком частотном диапазоне. При интерпретации динамических атрибутов таких материалов снижается детальность и достоверность геологических результатов. Внимание к вопросу определения интервала между точками наблюдения при работах методом вертикального сейсмического профилирования уделялось и в публикациях зарубежных авторов. В частности, Маті J.L., и Coppens F предложили. [98, стр.42] интервал между точками наблюдения определять в зависимости от максимальной частоты регистрации (или наблюдения) и минимальной скорости в исследуемом разрезе. В такой методике определения интервала между точками наблюдения используется только одна характеристика изучаемого геологического разреза - скорость, и без учета его слоистости этого недостаточно для выбора такого интервала между точками наблюдения, который бы гарантировал получение данных в широком частотном и динамическом диапазонах. Таким образом, на данный момент отсутствует теоретическое решение этого весьма важного вопроса, и поиск такого решения остается весьма актуальной задачей.
Особенно высокие требования к качеству первичного материала и результатам его обработки предъявляются при решении таких тонких задач как, например, контроль за разработкой залежей и месторождений нефти и газа. Решение этих задачи [10,22,23,25] основано на выявлении различий в записях волновых полей, обусловленных изменением свойств коллекторов и их флюидонасыщения в результате извлечения нефтепродуктов и проникновением законтурных или нагнетаемых вод. При решении этой задачи важнейшим требованием к методике работ является сохранение стабильности условий возбуждения и приема упругих колебаний, с целью исключения различий исходных полей, регистрируемых при первом и последующих наблюдениях, вызванных не постоянством условий возбуждения и приема упругих колебаний при сохранении различий, вызванных техногенными факторами. Однако, практически достичь полной идентичности условий возбуждения и приема колебаний весьма сложно, так как наблюдения разнесены во времени иногда на несколько месяцев и могут выполняться при разных погодных условиях и в разные времена года. Естественно, это приведет к некоторым изменениям физических характеристик поверхностного слоя и, соответственно, условий возбуждения колебаний и вследствие этого могут появиться различия в записях, полученных при повторных наблюдениях. Таким образом, отличие волновых полей, зарегистрированных при первом и повторных наблюдениях, вызывается двумя факторами, один из которых - техногенный, который необходимо выявить в процессе обработки данных, а второй - обусловленный изменением условий возбуждения и приема колебаний необходимо исключить при соответствующей обработке данных, максимально сохраняя эффект на волновом поле от первого фактора. В настоящее время существуют способы обработки сейсмических данных, исключающее влияние нестабильности условий возбуждения и приема колебаний основанные на применении фильтров, минимизирующих среднеквадратичную разницу между записями [49,51,81]. Очевидно, такой подход исключает любое различие между записями и не может обеспечить сохранение разницы между ними, обусловленной влиянием техногенных факторов и являющимся предметом изучения. Для решения задачи мониторинга нефтегазовых месторождений пока не разработана методика обработки данных, которая бы выборочно исключала только один фактор, вызывающий различия записей волновых полей, не сглаживая влияние различий в записях, вызванных изучаемым фактором. Разработка такой методики остается весьма актуальной задачей. Успех решения в значительной мере определятся возможностью соответствующих программных средств обработки данных в обеспечении точности выделения отраженных волн и анализа и интерпретации их динамических параметров.
Способ расчета фазового годографа
Необходимость разработки этого способа вызвана тем, что часто первое вступление прямой волны на записях волнового поля осложнено различного рода помехами, и определить момент ее вступления с необходимой точностью не представляется возможным. Особенно это актуально, как будет показано ниже, когда при наблюдениях методом ВСП возбуждение колебаний осуществляется виброисточниками. Поэтому на практике соответственно вместо годографа первых вступлений визуально определяется положение на временной оси экстремума первой (и или второй, или той и другой, в зависимости от уровня помех на записи) фазы колебаний. Мы, в отличие от этого, для определения фазового годографа предлагаем использовать записи трасс после интерполяции, выполненной описанным выше способом. За фазовый годограф принимается время, на котором расположен экстремум первой фазы. При этом, для более точного определения на временной оси координаты экстремума, вычисляется уравнение параболы, проходящей через три точки этой фазы. Одна из точек соответствует положению экстремума, найденного выше описанным способом, а две другие выбираются соответственно по обе стороны от него. И теперь за уточненное значение фазового годографа принимается временная координата Тф вершины этой параболы: Тд =Ti+j-()/4At) + k-(y4At), где] принимает значения 0, 1,2, 3; -1 к 1;
Для контроля точности и исключения возможных грубых ошибок по этим же данным и таким же образом определяется годограф по второй фазе. В случае отсутствия ошибок разница между годографами должна быть постоянной. В точках, где расхождения между годографами будут иметь различные значения, необходимо анализировать причину этого явления, чтобы более обоснованно отдать предпочтение одному из них. Возможно, это связано с тем, что на одном из анализируемых полупериодов заметны искажения, вызванные интерференцией с другими волнами, что и приводит к непостоянной разнице между годографами.
Отметим два важных этапа, которые рекомендуется выполнять при определении годографа.
Во-первых, данные ВСП, по которым определяется годограф, предварительно должны быть обработаны процедурой, подавляющей поле восходящих волн. Эта процедура подавляет волны - помехи (в данном случае они представляются полем восходящих волн), которые в результате интерференции с прямой волной, существенно изменяют ее форму и, соответственно, снижают точность определения истинного положения экстремума волны на временной оси.
Во-вторых, данные ВСП, по которым определяется годограф, должны быть приведены к единому частотному составу, например, профильтрованы полосовым фильтром. Необходимость выполнения этой процедуры вызвана тем, что в верхней части разреза частотный спектр сейсмических волн обогащен высокочастотными составляющими, распространяющимися с более высокой скоростью, чем низкочастотные составляющие. С глубиной высокочастотные составляющие в спектре волны поглощаются более интенсивно, чем низкочастотные и поэтому вблизи забоя запись не содержит высоких частот. Скорость распространения волны при этом будет определяться низкочастотными составляющими, распространяющимися с меньшей скоростью, чем высокочастотные составляющие. Из этого следует, что определение скорости распространения волны в геологическом разрезе по различным ее частотным составляющим не отражает однозначного распределения скоростей в разрезе. Поэтому мы рекомендуем перед определением годографа прямой волны осуществлять фильтрацию данных полосовым фильтром, частотные параметры которого следует определять по записям, зарегистрированным вблизи забоя исследуемой скважины. В этом случае амплитудный частотный спектр прямой волны будет приведен к единому диапазону по всему стволу скважины и соответственно время прихода волны в точку регистрации будет определяться по одним и тем же составляющим спектра. Этим будет исключено влияние дисперсии волн на точность определения времени первого вступления волны или положения экстремума ее фазы.
Алгоритм и программа расчета фильтров для частотной селекции сейсмических данных
Цифровая фильтрация является одной из основных математических процедур, применяемой при обработке информации о волновых процессах. Одно из важных требований, которому должна удовлетворять эта процедура, является свойство линейности выполняемых преобразований, т.е. фильтрации. Это свойство обеспечивает сохранение формы выделяемых сигналов. Обычно процедуру фильтрации сейсмических данных принято выполнять в два этапа. На первом этапе рассчитывается импульсная характеристика фильтра. Для обеспечения линейности преобразования в целом, фазовая характеристика такого фильтра должна быть нулевой или (с учетом задержки) — линейной. Второй этап представляет собой непосредственно процесс фильтрации, который реализуется на основе решения широко известного интеграла свертки [26,36-38,40] и поэтому здесь эта процедура не рассматривается. Основное внимание уделено лишь вопросам расчета импульсных характеристик линейных цифровых фильтров.
Частотная характеристика фильтра f0(t) [26, 36-39,63,74,86,99,101-105], пропускающего все частоты без искажения от 0 до границы сос, задается в виде прямоугольника F(coc) высотой h=l и шириной от - сос до сос и соответственно его частотная характеристика определяется как результат обратного преобразования Фурье этой частотной характеристики, 1 їде \cd Q)r F(co) = \ c [0 їде \a\ coc тогда 2 J. m Функция f0(t) является непрерывной и определена в интервале -оо t оо.
Для реализации процедуры фильтрации в цифровой форме образуется ограниченная последовательность f(tK) значений функции f0(t) в равноотстоящих точках tk =k At, где к принимает целые значения от - п до п, At -шаг дискретности, определяемый по теореме Котельникова 2п At = —, где Ї1 - граничная частота в спектре обрабатываемой информации.
В принципе f(tk) может непосредственно использоваться в качестве импульсной реакции цифрового НЧ - фильтра. Однако ее спектральная характеристика F(a m) в областях пропускания и подавления осложнена паразитными колебаниями (колебания Гиббса) уровень которых достаточно высок ( около -20дБ). Основные способы борьбы с этими колебаниями базируются на применении сглаживающих функций g(tk), повышающих равномерность частотной характеристики в полосе пропускания и увеличивающих глубину подавления паразитных составляющих спектра за пределами этой полосы. Приведем некоторые виды сглаживающих функций: L(tk) = cos як At I (N At) - сигма-множитель Ланцоша. G(tk) = Уг (1+cos як At I (N At)) - функция Ханна. H(tk) = 0,54 + 0,46 cos 7ik At I (N At) - функция Хемминга. Здесь N- число отсчетов импульсной характеристики фильтра; к- изменяется от -N/2 до N/2. В этом случае импульсная характеристика такого фильтра будет иметь следующий вид: sm(27tfckto)-g{tk) к 27tfckAt
Из опубликованных работ [97,100] известно, что применение сглаживающих функций уменьшает крутизну спада частотной характеристики цифрового фильтра. Известно также, что увеличением длительности импульсной характеристики можно повысить крутизну спада частотной характеристики фильтра. При этом амплитуда паразитных колебаний практически будет оставаться на одном и том же уровне, который обеспечивает только соответствующая сглаживающая функция.
Общим недостатком таких частотных фильтров является недостаточная глубина подавления помех вне области пропускания. Обычно применяемые фильтры обеспечивают уровень подавления -40 - -60 дБ. В то время как регистрирующая аппаратура обеспечивает получение информации в динамическом диапазоне до 140дБ. Т.е. такие фильтры не могут качественно выделять слабые полезные сигналы.
Аналогичные характеристиками обладают и фильтры для частотной селекции, импульсные характеристики которых рассчитываются по программам, имеющимся в пакетах иностранных фирм, в частности Geovecteur.
С целью повышения точности выделения полезных сигналов в более широком динамическом диапазоне автором разработан новый алгоритм расчета импульсных характеристик цифровых фильтров с улучшенными характеристиками, без применения сглаживающих функций. Основой для разработки алгоритма послужил способ, описанный в [13]. По данному алгоритму составлена программа для персонального компьютера и включена в комплекс обрабатывающих программ [4]. Этот алгоритм позволяет рассчитывать импульсные характеристики частотных фильтров с высокой равномерностью частотной характеристики в полосе пропускания и желаемой глубиной подавления составляющих помех вне этой полосы. При этом не происходит уменьшения крутизны спада частотной характеристики.
Использование математического моделирования волновых полей ВСП и НВСП для обоснования систем наблюдения
Потенциальные возможности метода послужили основой для постановки перед ним ряда новых, более сложных геолого - геофизических задач. Условно эти задачи можно разделить на две группы. В одну из них следует включить задачи по изучению структурного строения около скважинного пространства, в другую - задачи по изучению физических свойств пород и на этой основе литолого - стратиграфическое расчленение разреза, оценки коллекторских свойств и насыщенности пород. Успешное решение этих задач можно обеспечить только с использованием всех характеристик волн -кинематических, динамических и поляризационных. Для получения достоверных оценок этих характеристик необходимо использовать данные, зарегистрированные не только качественной аппаратурой с соответствующими техническими параметрами, но и при соблюдении технологии работ и обоснованной системы наблюдений для конкретной решаемой задачи. Очевидно, что технология и система наблюдений не может быть универсальной для различных геологических условий. Здесь мы не будем рассматривать вопросы технологии полевых работ методом вертикального сейсмического профилирования, а покажем только влияние системы наблюдений при производстве работ на качество получаемой сейсмической информации и пригодность ее для решения некоторых кинематических и динамических задач. Наши исследования проводились в основном на материалах ВСП, полученных в скважинах Западной Сибири.
В результате проведенных исследований нами установлено, что одним из недостатков системы наблюдений, которая обычно применяется в этом регионе практически всеми организациями, является необоснованно большое удаление пункта возбуждения от устья исследуемой скважины. Почти во всех случаях координаты пункта возбуждения задаются Заказчиком на основе не всегда глубоких представлений о физических возможностях метода и технических характеристиках используемой аппаратуры, ориентируясь лишь на желания охватить большую протяженность исследуемого участка. Это приводит к тому, что зарегистрированное волновое поле часто не содержит информации, необходимой для решения поставленных задач. Это отчетливо показывает пример записи реального волнового поля НВСП (рис. 4.10 и 4.11), зарегистрированного в одной из скважин Западной Сибири.
Согласно геологическому заданию, установленному Заказчиком, наблюдения в скважине проводились при возбуждении колебаний в пунктах, удаленных от устья исследуемой скважины на различные расстояния. На рис. 4.10 приведена запись вертикальной компоненты волнового поля при удалении пункта возбуждения от устья скважины на 1450м. В этом случае на записи волнового поля отчетливо видно, что полезные отраженные волны, которые должны образоваться на геологических границах в верхней части разреза, практически отсутствуют. Очевидно, что здесь отраженные волны не могут появиться, поскольку на этом интервале не видно даже и прямой волны, распространяющейся непосредственно в точку приема от пункта возбуждения и являющейся источником образования отраженных волн. По нашему предположению, при таком удалении пункта возбуждения и регистрации колебании в этом интервале глубин прямая волна практически скользит вдоль геологических границ, не образуя отраженных волн.
Этот вывод убедительно подтверждается и анализом результатов моделирования волнового поля, запись которого приведена на рис.4.12 для аналогичных условий наблюдения. На этой записи видно, что прямая волна в первом пласте (в верхней части разреза) приходит в точку регистрации позднее, чем волна, отраженная от подошвы второго пласта. Здесь следует отметить, что алгоритм используемой программы предназначен для расчета по заданной скоростной характеристики разреза только кинематической модели волнового поля, поскольку для решения задачи проектирования системы наблюдения методом ВСП нет особой необходимости учитывать изменения динамических параметров волн. То есть при расчете волнового поля не учитывались такие факторы как расхождение, поглощение энергии при распространении в геологической среде, а так же угол подхода волны в точку регистрации и др. Поэтому необходимо иметь в виду, что амплитуды всех волн на записях рассчитанной волновой картины не соответствуют реальным значениям. И кажущиеся большими амплитуды прямой волны на самом деле близки к нулю потому, что приходят к датчику почти горизонтально со стороны наименьшей (близкой к нулю) его чувствительности. Это необходимо учитывать при анализе волновой картины. И поскольку прямая волна приходит позднее некоторых волн отраженных от ниже лежащих границ, о чем иллюстрирует рис.4.12, на записях реальной волновой картины вследствие ее весьма малой интенсивности она не может быть обнаружена. В общем, на основе моделирования удалось установить, что данный материал, полученный при удаленном на 1450м от устья скважины пункте возбуждения, не пригоден для изучения структурного плана в интервале глубин от 0 до 350м. В тоже время этот материал вполне допустимо использовать для изучения структурного строения геологического разреза на более глубоких интервалах глубин (более 350м).
Далее рассмотрим еще один пример записей волнового поля, зарегистрированного в этой же скважине от источника колебаний, удаленного от ее устья на еще большее расстояние - 2000м. Вид волнового поля для этого случая изображен рис 4.11. Из этого рисунка видно, что еще больший интервал глубин в верхней части разреза (интервал глубин от 0м и почти до 1000м) не содержит прямых и соответственно отраженных волн, которые могли бы образоваться на границах в этом интервале глубин. При этом в еще большем интервале глубин отсутствует необходимая информация и соответственно возможности изучения геологического строения разреза.
