ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 Москва, 2006
6444 Шифр научной
специальности
 
7425 На соискание
степени
 дтн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Колесов Сергей Васильевич
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Потапов О. А

6165 Официальные оппоненты
Николаев А. В
Алёшин А. С
Козлов Е. А

6255
дтн

4662
дфмн
дфмн
дтн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.

Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

5778 Таблиц
5760 Иллюстраций

Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
Москва
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета

2151 Полное наименование организации

2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации

2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Исследование и разработка способов повышения разрешающей способности вибрационной сейсморазведки
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
АКТУАЛЬНОСТЬ  
Вибросейсмические работы в настоящее время составляют до 40% (за ру‑бежом эта доля больше) от общих объемов сейсмических работ на нефть и газ. В последние годы вибросейсмический  
метод широко применяется при поисках и разведке и других полезных ископаемых, а также при региональных работах. По сейсмической эффективности и стоимости работ вибрационная  
сейсморазведка уступает взрывной, но такие ее особенности, как безопасность, эко‑логическая чистота, помехоустойчивость и довольно широкие возможности управления спектром  
посылаемого сигнала обеспечивают её широкое примене‑ние и постоянное развитие. Некоторое время назад были распространены и другие невзрывные источники  различные импульсные  
и кодоимпульсные, но за небольшим исключением (имеются в виду источники типа Енисей) они не вы‑держали конкуренции с гидравлическими вибраторами. Причины  низкочастот‑ный  
и недостаточно широкий спектр  возбуждаемого импульса. Появление мощных вибраторов и компьютеризованных телеметрических сейсмостанций с большим динамическим диапазоном регистрации  
(130дБ и бо‑лее) позволяют заметно увеличить разрешающую способность вибрационной сейсморазведки, однако возможности улучшения качества сейсмических мате‑ралов здесь далеко  
не исчерпаны. В определенном смысле современная полевая техника и аппаратура расслабляют геофизиков в их желании совершенство‑вать методику полевых работ, а требования повышения  
производительности и технологичности приводят зачастую к стандартизации полевой методики в це‑лых регионах. При этом основные надежды на улучшение качества результатов возлагаются  
на обработку, эффективность которой в последние десятилетия значительно возросла, хотя совершенно ясно, что недоделанное в поле не испра‑вишь при обработке. В последнее время  
повысились требования к временной и динамической разрешенности, а также надежности получаемых вибросейсмических данных, что обусловлено необходимостью картирования малоамплитудных  
и сложнопо‑строенных объектов, поисками неструктурных ловушек углеводородов и оцен‑кой физических и коллекторских свойств пластов. Все это требует заметного повышения качества  
получаемых сейсмических разрезов. Иначе говоря необходим переход к высокоразрешающей сейсморазведке (ВРС), а конкретно  к высоко‑разрешающей вибрационной сейсморазведке (ВРВС).  
Решение данных задач требует модернизации технических средств, совершенствования известных и разработки новых способов проведения полевых работ, а также развитию обработки,  
что в совокупности позволяло бы с наибольшей эффективностью решать поставленную геологическую задачу в конкретных сейсмогеологических усло‑виях. Этому и посвящена данная работа.  
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является, теоретическое обоснование, разработка и экспериментальное опробование новых технических средств, полевых методик, алгоритмов, программ и приемов обработки,  
направленных на повышение вре‑менной и динамической разрешенности данных вибрационной сейсморазведки на стадиях полевых работ и обработки полученных результатов.  
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ  
1. Исследование и разработка способов выбора параметров оптимальных свип  сигналов и способов их реализации в полевых условиях, а также разработка новых полевых методик для  
технологии ВРВС.   
2. Разработка аппаратуры для контроля сейсмических характеристик вибрато‑ров и алгоритмических решений для блоков управления вибраторами.   
3. Разработка и исследование специфических алгоритмов, программ и спосо‑бов обработки вибросейсмических материалов на разных стадиях  от корреляции виброграмм до получения  
временных разрезов и дальнейшего их использо‑вания при интерпретации.   
4. Разработка технологии высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки (ВРВС), включающей общую идеологию, аппаратурно ‑ методическое и алгоритмическое обеспечение полевых  
работ и обработки полученных материалов.   
НАУЧНАЯ НОВИЗНА  
1. Автором показано, что параметры свипов, определяющие разрешенность сейсмической записи, взаимосвязаны, вследствие чего независимый перебор их значений на блоках управления  
при опытных работах не правомерен. Предложен способ выбора оптимальных параметров свипов, базирующийся на анализе нор‑мированных спектров мощности свип ‑ сигналов и спектров  
коррелограмм.   
2. Впервые показано, что спектр мощности оптимального свип ‑ сигнала про‑порционален обратному фильтру, вычисленному по коррелограмме, полученной с линейным (ЛЧМ) свипом,  
с последующей коррекцией, учитывающей исходное значение отношения сигнал/помеха и требуемое.   
3. Разработан новый способ выбора при опытных работах оптимальных пара‑метров наиболее распространенных нелинейных свипов, основанный на предва‑рительном определении оптимальной  
скорости частотной развертки на низких частотах, последующей посылке серии нелинейно частотно модулированных (НЧМ) свипов для определения оптимальной крутизны нарастания спектральных  
амплитуд свипов, выбираемых с целью получения нужных значений от‑ношения сигнал/помехи, и дальнейшем уточнении всех остальных параметров.   
4. Впервые разработаны алгоритмы кусочно  нелинейных частотных развёр‑ток (КИН  свип, СПЛАЙН ‑ свип), позволяющие оптимизировать работу вибра‑тора и уменьшить корреляционные  
шумы при реализации свип  сигналов с произвольно заданным спектром; разработаны алгоритмы составных функциональ‑ных свипов (ПАРАДОКТ, ПАРАЛОГ), исправляющие недостатки обычных  
функциональных НЧМ свипов, связанные с низкими частотами.  
5. Разработан новый способ МИКСИСВИП ‑ подавления специфических ква‑зигармонических помех ("звона" на коррелограммах), появляющихся при опре‑деленных условиях в результате  
использования нелинейных свипов и ограничивающих применение последних.   
6. Предложены новые полевые методики, использующие комбинирование свипов с непересекающимися частотными и (или) временными диапазонами, а также комплексирование параметров  
методики с экстраполяцией и интерполяцией спектра записи при обработке, ‑ позволяющая повысить разрешающую способность вибрационной сейсморазведки.   
7. Разработаны новые способы обратной фильтрации вибросейсмических дан‑ных, полученных с различными комбинированными, встречными и ортого‑нальными частотными развертками,  
позволяющие значительно уменьшить фон шумов корреляционных преобразований этих данных.  
8. Разработан комплекс программ ФИЛМЕМ, использующий максимально эн‑тропийную экстраполяцию спектра сейсмической записи; высокая эффектив‑ность его использования для повышения  
качества сейсмических материалов показана как для окончательных временных разрезов, так и в графе обработки для улучшения работы процедур вычитания волн ‑ помех со скоростями,  
близкими к полезным волнам, коррекции статических поправок, а также программ динамической обработки.   
9. Показано повышение надежности прямого прогноза углеводородов в тонко‑слоистых коллекторах с помощью AVO при использовании высокоразрешающей сейсморазведки.   
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ  
1. Выбор оптимальных параметров свипов должен производиться на основа‑нии анализа нормированных спектров мощности свип ‑ сигналов и спектров коррелограмм с учётом взаимной  
зависимости параметров, определяющих раз‑решенность сейсмической записи. Спектр мощности оптимального свип ‑ сигна‑ла пропорционален обратному фильтру, вычисленному по коррелограмме,  
полученной с ЛЧМ ‑ свипом, с последующей коррекцией, учитывающей исходное значение отношения сигнал/помеха и требуемое.  
2. Предложенные кусочно  нелинейные частотные развертки оптимизируют работу вибратора при отработке оптимального свип  сигнала; составные свип  сигналы исправляют недостатки  
стандартных нелинейных свипов, связанные с сокращением их частотного диапазона со стороны низких частот.   
3. Разработанный автором способ МИКСИСВИП дает возможность избавиться от специфических квазигармонических помех ("звона"), появляющихся в опре‑деленных условиях на коррелограммах  
при работе с нелинейными свипами. Этот, а также другие новые способы вибрационной сейсморазведки, использую‑щие комбинирование свипов с непересекающимися частотными или временными  
диапазонами, комплексирование параметров полевой методики с экстрапо‑ляцией и интерполяцией спектра записи при обработке, позволяют повысить раз‑решающую способность вибросейсморазведки  
и увеличить производительность.  
4. Разработанные автором способы обратной фильтрации дают заметный эф‑фект повышения качества вибросейсмических данных. Это комплекс программ ФИЛМЕМ, применяемый как к окончательным  
временным разрезам, так и для улучшения работы процедур вычитания волн‑помех, коррекции статических по‑правок и программ динамической обработки, и программа ФИЛКРО  для уменьшения  
фона шумов корреляционных преобразований данных, полученных с комбинированными, встречными и ортогональными частотными развертками.   
5. Технология высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки (ВРВС), основанная на комплексировании ‑ общей идеологии ВРВС и адаптации параметров методики к меняющимся  сейсмогеологическим  
условиям,   
‑ аппаратуры и методики оперативного контроля сейсмических параметров вибрационного источника,  
‑ способов выбора и расчета оптимальных параметров методики,   
‑ новых полевых методик вибросейсмических работ,  
‑ способов обработки, включающих новые специфические процедуры,  
‑ обеспечивает получение сейсмических разрезов повышенной разрешенности.   
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ  
1. Выводы и рекомендации для практики  
1.1. Важнейший резерв повышения разрешающей способности вибраци‑онной сейсморазведки ‑ повсеместное внедрение нелинейно частотно модулиро‑ванных свипов в практику полевых  
работ. Для этого разработана теория, спосо‑бы расчета и реализации различных НЧМ свипов, пригодные для использова‑ния с любыми существующими блоками управления вибраторами.   
1.2. Подход к выбору оптимальных параметров вибросейсморазведки "от спектра" меняет планирование опытных работ и предъявляет другие требования к блокам управления вибраторами  
(БУСВ) и математическому обеспечению ме‑тодики. В диссертации даны предложения и технические решения для разработ‑ки новых БУСВ.  
1.3. Выбор параметров функционального свипа заданного вида должен ба‑зироваться на аппроксимации оптимального спектра вибросейсмического сигна‑ла спектром этого функционального  
свипа; возможности такой аппроксимации расширяются за счет предложенных в работе кусочно  нелинейных и со‑ставных свипов с ограниченным набором задаваемых параметров. По сравнению  
с применяющимися в производстве, эти свипы имеют улучшенные характе‑ристики на низких частотах.  
1.4. Предложен и неоднократно применен на практике способ определения оптимальных параметров НЧМ свипов (логарифмических, децибел ‑на ‑октаву и других), основанный на целенаправленном  
подборе их установочных и реальных параметров с учётом взаимной зависимости этих параметров.  
1.5. Разработан и опробован на моделях алгоритм способа МИКСИСВИП, дающего возможность уменьшить влияние аддитивных шумов на коррелограм‑му и избавиться от высокочастотного  
звона.  
1.6. Предложен и опробован способ вибрационной сейсморазведки МОГТ, при котором для определения априорных статических поправок в качестве ис‑точника используют одиночный вибратор,  
работающий в импульсном режиме, а регистрацию сейсмических колебаний производят на рабочей косе ОГТ.   
1.7. Разработаны новые способы вибросейсморазведки, использующие комбинирование ЛЧМ и НЧМ свипов со стыкующимися, пересекающимися (но сдвинутыми по времени) и непересекающимися  
частотными диапазонами. В по‑следнем варианте восстановление незадействованных участков спектра осу‑ществляется с помощью программы РЕСПЕК, основанной на алгоритме ФИЛ‑МЕМ.  
Использование этих способов целесообразно в определенных сейсмогео‑логических условиях, а также при ограниченных технических возможностях вибросейсмической партии.   
1.8. Комплекс программ ФИЛМЕМ целесообразно использовать на разных стадиях обработки вибросейсмических данных. На результатах обработки ре‑альных материалов показаны различные  
возможности ФИЛМЕМ.  
2.Реализация в производстве   
2.1. Методика полевых работ. Опробована и доказала свою эффектив‑ность разработанная автором технология высокоразрешающей вибрационной сейсморазведки. В результате проведенных  
под методическим руководством ав‑тора демонстрационных работ в Синь‑Цзяне (КНР) в 1996г. был получен высо‑коразрешённый разрез с диапазоном частот 10‑100Гц с последующим расширением  
спектра до 130Гц на временах до 3с. В демонстрационных и контрактных работах (1995г.  1997г ‑ КНР, про‑винции Хэйлунцзянь и Хэнань) с применением элементов защищаемой техноло‑гии,  
но с взрывным возбуждением, были получены высокоразрешенные разрезы с рабочей полосой частот 10  114Гц (времена до 3.2с) и 12  160Гц (‑ до 2,3с). Технология ВРВС с использованием  
НЧМ свипов с успехом применялась в разных регионах Росси и за рубежом. Во всех случаях получены сейсмические материалы повышенной разрешённости и новая геологическая информация.  
Та‑ковы работы ГЭПР под г.Актюбинском (с приставками для ОМНИ‑ свипов к вибраторам СВ 5‑150), Севергеофизики и Нарьян‑Марсейсморазведки в Большеземельской тундре (2003г),  
в Эфиопии (комбинирование ЛЧМ‑свипов). С 2000г. при работах Татнефтегеофизики в республике Коми использу‑ются НЧМ ‑свипы, спланированные автором, позволяющие получать сейсмиче‑ские  
материалы, по качеству близкие к взрывному возбуждению.  
2.2. Обработка. Обработка окончательных временных разрезов по Запад‑ной Сибири, Казахстану, Калмыкии, Узбекистану, Удмуртии, Якутии, Туркме‑нии, Китаю (Синь‑Цзян, Цайдамская  
впадина и др.) и  ГДР комплексом про‑грамм ФИЛМЕМ позволила заметно (обычно в 1.5 раза, а иногда ‑ вдвое) повы‑сить их временную и динамическую разрешенность, а также получить  
новую геологическую информацию. Использование ФИЛМЕМ в графе обработки позволило получить новую геологическую информацию по материалам Пакистана, Эфиопии, Саратовского Поволжья  
2.3. Алгоритмическое и программное обеспечение. Созданы рабочие версии программ ФИЛМЕМ (ПК), ВЕСКОР ‑ весовой корреляции, РЕСПЕК. Разработан пакеты программ ВЫБОР (для анализа  
и выбора характеристик группирования), РАПАНС ‑ для выбора оптимальных параметров функциональ‑ных НЧМ свипов, РЕВЕНС ‑ для выбора оптимальных параметров свипов про‑извольного  
вида. Один из алгоритмов пакета РЕВЕНС послужил основой разра‑ботки ВИБКОР (НФФ ВНИИГеофизики).  
2.4. Аппаратура. Создан прибор "ВИБРОТЕСТЕР" для контроля сейсми‑ческих характеристик гидравлических вибраторов и импульсных  невзрывных источников. В полевых условиях с помощью  
ВИБРОТЕСТЕРа была проведена диагностика вибраторов в ряде сейсмических партий ГЭПР, Оренбургской, Аст‑раханской, Прикаспийской геофизических экспедиций и в тресте Запприкас‑пийгеофизика.  
Разработана концепция построения новых блоков управления вибратора‑ми и созданы на уровне технических решений алгоритмы МИКСИ‑ свипа, кусочно  нелинейных и составных НЧМ свипов.  
2.5. Методические указания и рекомендации. Разработки автора вошли в "Методические указания по высокоразрешающей сейсморазведке" Мингео СССР, НПО "Нефтегеофизика", Миннефтепром  
СССР, ЦГЭ, М. 1988г.; в "Мето‑дические указания по работам с модернизированными вибраторами СВ 5‑150"(ВНИИГеофизика, М.,1987 г.); в Методические рекомендации к технической  
инструкции по наземной сейсморазведке при проведении работ на нефть и газ, МПР РФ 2002г.; в Рекомендации по сейсморазведке МПР РФ (2005г.).
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово