На сегодняшний день в области разведки новых месторождений сформирована устойчивая парадигма перехода к пропущенным залежам, а также разведки месторождений
с трудноизвлекаемыми запасами (ТРиЗ). Отмечаются предложения по вводу в классификацию «труднооткрываемых запасов» (ТРоЗ) (Лозин Е.В.). Кроме того, даже для крупных месторождений актуальна проблема доразведки в области коллекторов с ухудшенными фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС).
В комплексе все вышесказанное приводит к необходимости научно-методического развития подходов и алгоритмов в области сейсмического изучения среды как одного из основных методов поиска и разведки залежей углеводородов. Фактически к результатам обработки геолого-геофизических данных предъявляются очень высокие требования, как к точности структурных построений, так и к качеству сохранения динамических параметров сейсмического поля.

Методики обработки и интерпретации сейсмических данных всегда опираются на некие описательные модели структуры данных и физических процессов, в рамках которых ищутся решения. При этом множество факторов различной природы, влияющих на особенности волнового поля и получаемые решения, остаются за скобками. Например, насколько реальные аномалии верхней части разреза (ВЧР) в конкретном регионе описываются моделью статики, насколько такая статика искажает волновое поле с точки зрения кинематики и какие структурные искажения
в целевой части разреза это за собой повлечет? Насколько корректно влияние ВЧР компенсируется коэффициентами и фильтрами, определяемыми моделью поверхностно-согласованных условий,
и какие динамические искажения будут иметь место в целевой части разреза? Какое влияние
на динамику поля оказывает фоновое поглощение в среде и возможно ли его скомпенсировать? Какие динамические погрешности возникают при конкретных номинальных параметрах геометрии системы наблюдений?
Здесь отмечается ключевая проблема сейсморазведки как метода — обеспечение верификации результатов применения той или иной технологии. В первую очередь это обусловлено невозможностью получения исчерпывающей экспериментальной выборки данных (скважинная информация). Логичным выходом из такой ситуации является использование модельных данных, которые позволяют контролировать ход выполнения обработки и интерпретации за счет известной модели среды в каждой точке.

Авторы данной работы убеждены, что задачи моделирования должны быть неотъемлемой частью процесса промышленной обработки геолого-геофизических данных. Все регионы, в которых производятся сейсморазведочные работы, имеют свои специфические геологические принципы строения, в соответствии с которыми могут быть сформированы обобщенные цифровые модели месторождений. Именно на этих моделях можно проводить моделирование волновых полей и определить базовые возможности обработки, оценить точность реконструкции целевых горизонтов, динамические погрешности мигрированного поля и возможности их компенсации и пр.
Минимальным результатом проведения стандартного графа обработки данных на модельном материале служит фактическая погрешность кинематических и динамических параметров в условиях, приближенных к условиям формирования реальных сейсмических полей. И уже на этом этапе возможны выводы о том, чему можно верить на результате обработки реальных данных, чему нет, и какие работы по интерпретации целесообразно планировать. Важная особенность моделирования состоит в том, что оно осуществляется целенаправленно для решения конкретных интерпретационных задач, причем именно в тех предположениях, в которых производится интерпретация. Некоторые результаты подобных исследований демонстрировались ранее и заслуживают пристального внимания, однако в настоящей статье речь пойдет о технологиях обработки данных сейсморазведки, использующих моделирование как составную часть применяемых процедур.

В целом очевидно, что модельные поля, полученные определенным образом, целесообразно использовать для повышения качества и точности самой обработки, смещая акцент с изучения реальной возможной точности сейсморазведки в сторону анализа искажений, вносимых в процессе обработки данных, и их коррекции. Одним из примеров таких процедур является «Эталонирование», когда моделируется поле с заведомо отсутствующей зависимостью амплитуд от удалений. Такое поле подвергается тем же процедурам, что и реальное (например, регуляризации и/или миграции), и анализируется на предмет появившейся зависимости амплитуд от удалений. Если таковая имеется, по модельному полю рассчитывается корректирующий фильтр и затем применяется к реальным данным. Подробнее процедура эталонирования будет описана ниже.

Данная работа была выполнена в рамках совместного проекта ООО «Сейсмотек»
и ООО «РН-БашНИПИнефть» по моделированию и анализу волновых полей с целью оптимизации графа обработки данных СРР на территории РБ. Сам проект можно разделить на две принципиальные части. Цель первой — оценка возможности корректного учета ВЧР при обработке данных сейсморазведки с принятием во внимание геологических особенностей строения
на территории Республики Башкортостан (РБ) и определение оптимальных параметров геометрии системы наблюдений для достижения нужного качества глубинных построений [1]. Целью второй части проекта являлась, непосредственно, верификация специальных методик учета/компенсации аномалиеобразующих объектов верхней части разреза (АОО ВЧР) [2].
Не останавливаясь детально на приемах и подходах построения модели, которые освещались
ранее [1, 2], отметим, что модель строилась как отражение типового строения платформенной части РБ и включает в себя основные виды и типы АОО ВЧР, а также наиболее распространенные типы ловушек УВ.

Расчет волнового поля выполнялся как в лучевом приближении, так и на основе послойного применения операторов переноса волнового поля в заданном угловом диапазоне [2]. В результате сопоставления модельных данных, полученных в рамках лучевого и волнового моделирований, было установлено, что различия в кинематике отраженных волн незначительны. Однако различия в динамике оказываются гораздо более существенными. Волновое моделирование в данном проекте выполнялось на основе интегральных операторов продолжения волновых полей [5]. Такое моделирование оперирует не лучами, а фронтами волн, что позволяет учитывать дифракционные эффекты на криволинейных границах и получать гладкие вариации амплитуд отраженных волн.
Численные эксперименты, приведенные в cnfnmt [5], показывают, что способ моделирования обеспечивает высокую точность воспроизведения динамических параметров и при этом обладает рядом существенных преимуществ по отношению к сеточным алгоритмам.

Идеологически методика расчета волнового поля методом переноса поля интегральными операторами представляет собой вариант метода конечных элементов — когда к данным, заданным на краях некоторых областей (границах слоев), применяются относительно простые интегральные операторы переноса с использованием специальных весовых функций, определяющих динамические параметры переносимого поля для последующей волновой трансформации — прохождения или отражения от границы разрыва упругих параметров среды. Сами динамические параметры, определяющие весовые функции, для такого оператора переноса рассчитываются на различных угловых элементах посредством решения системы векторных уравнений для заданной плоской однородной волны (или неоднородной — тогда выполняется аналитическое продолжение решения в комплексную область) на непрерывность смещений/напряжений на границе разрыва. Неупругие эффекты в операторах переноса определяются моделью линейного частотно-зависимого поглощения специальным минимально-фазовым фильтром, характеризующим поглощение в конкретном слое. Для последующей оценки качества работы процедур обработки волновые поля моделировались как с учетом неупругих эффектов,
так и без их учета.
Пример модельных сейсмограмм показан на рисунке 1.

Видно, что волны, сформированные в верхней части разреза, очень интенсивные и маскируют полезные отражения. Подавление столь интенсивных помех — традиционная, но от этого не менее простая задача.

Искажения динамики, обусловленные подавлением волн-помех, — одна из причин, затрудняющих получение данных, пригодных для интерпретации. На практике определить, насколько корректно получилось восстановить соотношение амплитуд по площади, как говорилось ранее,
не представляется возможным, однако в данной работе у нас такая возможность обеспечивается
за счет наличия эталонных волновых полей. Таким образом, общая логика исследований заключалась в выполнении полного цикла обработки с применением стандартных процедур интерпретационного контроля и дальнейшим сопоставлением результата с эталоном. После этого состав процедур в графе варьировался с целью получения результата, наиболее приближенного
к эталону.
В целом был применен граф обработки, направленный на компенсацию искажений динамики
и подавление помех на данных до миграции. Помимо стандартно применяемых процедур обработки, в состав графа была добавлена оригинальная процедура подавления низкоскоростных волн-помех WFT3D-VF (Wave Field Transformation 3D-Velocity Filtering) [6]. Она, по сравнению
с классической «чисткой» в Radon-области по кросс-спредам, позволила извлечь из зоны интреференции полезные отраженные волны. Сравнение различных вариантов скоростной фильтрации представлено на рисунке 2.

Отдельно стоит отметить вопросы коррекции эффектов частотно-зависимого поглощения. Результаты оценивания параметров поглощения показали, что истинные значения (оцененные
по данным без помех) ниже, чем оцененные по полю с помехами, но при обработке реальных данных мы опираемся на наблюдаемые изменения спектральных характеристик. Поэтому
было принято решение использовать оцененные (завышенные) значения параметра. Последствия такого рода погрешностей можно оценить только на финальных этапах обработки (после миграции и постмиграционной обработки) и интерпретации.
Следующий вполне обычный инструмент обработчика для подготовки данных к миграции — регуляризация. Его недостаток: снижение пространственной разрешенности, причем в динамических параметрах в первую очередь. Не останавливаясь детально на результатах, отметим лишь наличие положительного эффекта от применения процедуры.
После выполнения «сигнальной» обработки была восстановлена каркасная глубинно-скоростная модель, в которой выполнялась миграция Кирхгофа и атрибутная миграция для получения угловых разверток [3].

Несмотря на предпринятые усилия по восстановлению соотношений амплитуд при обработке, в результате динамического анализа сейсмического изображения и разверток общей глубинной точки было отмечено существенное искажение динамических характеристик полученного поля от контрольных модельных данных, рассчитанных по исходной модели упругих параметров (рис. 3).

Основными факторами, обуславливающими эти искажения, по всей видимости, являются:

• недостаточная пространственная дискретность данных, которая вкупе с оптическими свойствами ГСМ приводит к некорректной компенсации геометрического расхождения волнового поля в процессе миграции Кирхгофа даже регуляризированных данных;
• существенный уровень фона помех от аномалиеобразующих объектов ВЧР, который остался после сигнальной обработки. Следует отметить, что данные низкоскоростные помехи не представляется возможным корректным образом нивелировать на сейсмограммах до миграции без динамических искажений полезного сигнала отраженных волн от целевых структур;
• существенный уровень параметров поглощения в верхней части исходной глубинной модели, что приводит к нарушению фоновых трендов поведения амплитуд по латерали.

Для коррекции искажений динамических параметров был выполнен ряд направленных на это процедур: медианная фильтрация глубинных сейсмограмм общей точки изображения, «эталонирование», балансировка амплитуд и когерентная фильтрация, выполненная по частичным угловым суммам, полученным способом атрибутной миграции [3]. Также предприняты меры для снятия трендовых искажений с опорой на скважинные данные. Отметим, что каждая из этих процедур положительно влияет на поведение динамических характеристик, однако, как показала данная работа, этого недостаточно, поэтому далее выполнялась необходимая, по нашему мнению, процедура обработки глубинных сейсмограмм после миграции — эталонирование сейсмограмм [2]. Это важная процедура оценки и при необходимости — компенсации динамических искажений амплитуд, наведенных непосредственно миграцией (и регуляризацией). Эти искажения обусловлены номинальной геометрией наблюдения, поскольку условия формирования изображения, определяемые оптическими свойствами миграционного оператора и локальной кинематической структурой сейсмического поля в области касания годографов оператора и самого поля, на низких и средних частотах для каждой целевой глубинной точки могли иметь собственные асимптотические частотные характеристики компенсации, на высоких же частотах пространственная дискретность данных совместно с локальным масштабом первых зон Френеля могла определять собственные динамические искажения амплитуды.

Для выполнения данной процедуры на этапе обработки глубинных сейсмограмм по восстановленной эффективной скоростной модели среды, в предположении близости оптических свойств эффективной модели среды и реальной модели среды, по опорным горизонтам производилось специальное моделирование сейсмических данных на исходную геометрию наблюдений. Важной особенностью 3D-моделирования для последующего эталонирования является фиксация «единичной» динамики — т.е. моделируется поле с учетом факторов геометрического расхождения, волновых эффектов, не обусловленных асимптотическим приближением стационарной фазы, номинальной криволинейностью границы и волнового фронта на апертурах первых зон Френеля, но с коэффициентами прохождения/отражения, равными единице. Далее это поле подвергается процедуре регуляризации — аналогично обрабатываемому исходному полю сейсмических данных. По регуляризованному полю эталонных регуляризированных сейсмограмм производится миграция. Полученные глубинные сейсмограммы будем называть эталоном.
Если на опорных границах на эталонном изображении не «единица», то данное искажение амплитуды необходимо также компенсировать и на обработанных глубинных сейсмограммах.
Результат применения эталонирования представлен на рисунке 4.

На графиках амплитуд видно, что применение процедуры эталонирования приводит
к положительной коррекции зависимости амплитуд от удаления.
После эталонирования для подавления нерегулярных, некоррелируемых шумов, остатков помехи — преломленной волны на глубинных сейсмограммах, а также шумов следов расстановки на глубинных сейсмограммах — были сформированы кубы равных углов падения-отражения, каждый из которых проходил граф подавления некоррелируемых шумов по отдельности.
Комплексный результат постмиграционной обработки представлен на рисунке 5.

Поскольку динамика целевых отражающих горизонтов была существенно осложнена наличием поглощения в зоне ВЧР, в целом низкочастотный латеральный тренд поведения амплитуд отражения в целевой части был существенно искажен. Исходя из геологического предположения выдержанности общей энергии отраженных волн в широком вертикальном окне вдоль реперных горизонтов, была выполнена процедура нормировки пространственно-низкочастотного тренда — на уровень постоянной энергии, сохранив при этом локальные вариации энергии амплитуд на скользящих базах.
Карты амплитуд вдоль горизонта кровли терригенной толщи нижнего карбона (Uk) до постмиграционной обработки, после нее и эталонная карта показаны на рисунке 6.

Несмотря на то, что визуально результаты коррекции динамических искажений выглядят вполне удовлетворительными, количественные характеристики показывают, что погрешности остались существенными. Насколько они существенны и как согласуются с целевыми для разведки областями, определяют на этапе инверсий.
Можно ли уменьшить искажения параметров, оставшиеся в результате применения вышеозначенных процедур? Наверное, можно, однако способы в каждом конкретном случае будут подбираться индивидуально. Основные трудности с восстановлением динамики в рамках данного проекта сконцентрированы в области компенсации частотно-зависимого поглощения. Поэтому стоит разрабатывать и применять новые способы оценивания и компенсации поглощения как до миграции, так и в ходе нее. Помимо этого, стоит искать новые способы контроля динамики в процессе обработки.
В данной работе обсуждались в основном традиционные методы, за исключением эталонирования. Авторы надеются, что и оно вскоре станет весьма традиционным приемом в обработке данных сейсморазведки, ведь сложно не признавать его эффективность. Однако заметим, что смоделированные данные являются отличным полигоном для отработки новых приемов и методик обработки, а также для сопоставления различных подходов к решению задач и обоснованной оптимизации технологий.