Procese principale din Fluxul de Prelucrare

1. Incarcarea datelor primare de teren

Este prima operatie care se face in cadrul fluxului de prelucrare si consta in citirea rolelor de teren, primite de la operatorul statiei seimice. Statiile seimice aflate acum in dotare sunt de fapt sisteme telemetrice multicanal, care permit inregistrarea datelor seismice pe support magnetic in format numeric, demultiplexat. Benzile magnetice sunt de tip cartridge 3480 si 3490, cu inscriere in format SEG D, cod 8058.

Referitor la o inregistrare de teren avem urmatorii parametrii specifici:

- identificator = numar de fila

- tip de inregistrare: test aparatura, proba de zgomot, fila buna (inregistrare utila pe profil)

- numar de canale ( utile, auxiliare)

- rata de esantionare

- lungime de inregistrare

In prezentarea de pe CD-ROM exista cateva diapozitive care arata modul cum sunt dispuse filele pe o banda magnetica si ce tipuri de header insotesc fiecare inregistrare pentru a fi identificata.

Iata cativa din parametrii de achizitie pe care ii regasim in header-ul traselor seismice ( unii chiar de la citirea datelor primare, altii adaugati prin incarcarea geometriei) si corespondenta lor sub sistemul de prelucrare ProMAX:

Identificare / Descriere Header ProMAX

- numar de fila  FFID

- Punct de impuscare SOU_SLOC

- Receptor SRF_SLOC

- tipul dispozitivului de inregistrare pattern

- primul pichet activ STATION1

- ultimul pichet activ chan = nchans

- numarul de canale utile NCHANS

- Pozitia receptorilor pe profil  REC_X, REC_Y

(in dispozitivul de inregistrare (CHAN, OFFSET

- cota Elevation

- pozitia Punctului de impuscare SOU_X, SOU_Y

in raport cu linia de receptie skid, offset lateral

- adancimea sondei  DEPTH

- timp vertical UPHOLE

- linia de sonde S_LINE (la inregistrari 3D)

- linia de receptie R_LINE (la inregistrari 3D)

In prezentarea Flux_Prel_3D.ppt sunt date cateva exemple de parametrizare a procesului de citire SEG-D Input, pentru statiile I/O si Sercel, pentru a putea extrage din header-ul traselor primare toate informatiile pre-existente ( atentie la Remap SEG D main / trace header values ?).

2. Pregatirea geometriei, verificarea si incarcarea in header-ul traselor

Pe langa informatiile pre-existente in header-ul traselor seismice primare, pentru pregatirea geometriei avem nevoie de date suplimentare legate de parametrii de achizitie si de pozitionarea in spatiu a inregistrarilor, respectiv de jurnalul de operator si de datelel topo (cote, coordonate).

Acestea se copiaza in computer si se pot importa in tabelele deschise cu ajutorul procesului 2D Land Geometry Spreadsheet*. Tabelele pot fi vizualizate si in prezentarea de pe CD-ROM, care contine si diverse imagini din baza de date, care se creeaza automat la finalizarea procesului legat de pregatirea geometriei.

Graficele din baza de date ne permit sa verificam corectitudinea parametrilor introdusi in tabelele de geometrie si parcurgerea comparativa, cu atentie, a tuturor graficelor legate de parametrii de achizitie este obligatorie.

Numai dupa verificarea informatiilor din baza de date se poate incarca geometria in header-ul traselor seismice, cu procesul Inline Header Load, urmat de o re-verificare, fie automata cu procesul Receiver Spread Checking* (doar daca avem determinate valorile din ruperi cu First Break Picking), fie « manuala » prin vizualizarea in Screen Display a pozitiei steguletului ce marcheaza pozitia Punctului de impuscare pentru fiecare seismograma. 

Corectii de timp ce se aplica datelor seismice in fluxul de prelucrare

1. Corectiile statice

Corectiile statice sunt corectii de timp ce se aplica seismogramelor, dupa verificarea geometriei, cu scopul de a indeparta influenta reliefului din timpul de parcurs masurat pe fiecare inregistrare de teren. Variatia cotei de la un punct la altul in lungul unui profil seismic, pe care se dispun sursele si receptorii, determina existenta unor diferente de drum ale razelor seismice dinspre si catre aceste puncte, diferente de drum traduse in diferente de timp care impiedica tratarea identica

a traselor seismice. Prin corectiile statice se elimina aceste diferente de timp si trasele seismice, raportate la un plan de referinta unic, devin acum "egale" din acest punct de vedere.

Pentru a determina valorile pentru aceste corectii statice este necesar sa se cunoasca structura sectiunii de nivelment: relieful, succesiunea stratelor din zona de alteratie, respectiv grosimea si viteza acestora, cota planului de referinta si viteza de inlocuire ( din roca vie). De asemenea, pentru determinarea corectiilor de sonda este necesar sa se cunoasca valorile de timp vertical inregistrate pentru fiecare seismograma in parte. Interpretarea sectiunii de nivelment se poate realiza pe baza informatiilor din microseismocarotaje sau din profile scurte de refractie.

Dandu-se o trasa seismica, a carei pozitie in suprafata se raporteaza la jumatatea distantei dintre sursa si receptorul la care s-a inregistrat, corectia statica corespunzatoare (C_M) se calculeaza prin insumarea a doua valori distincte: o corectie pentru sursa (C_S) si o corectie pentru receptor (C_R):

C_M = C_S + C _R

In functie de pozitia sursei si a receptorului in raport cu planul de referinaa si cu suprafata de separatie strat alteratie / roca vie, exista mai multe moduri de calcul pentru corectiile statice. Folosind imaginea sectiunii de nivelment din figura urmatoare, cu reprezentarea catorva situatii intalnite in lucrarile de achizitie( M - M ), se pot deduce formulele de calcul pentru corectiile statice: 

	CM1 = CS1 + CR1 CS1 = Tv + h1S/v1 + h2S/v2 + e CR1 = hoR/vo + h1R/v1 + h2R/v2

CM3 = CS3 + CR3 CS3 = Tv  - h2S/v2 CR3 = hoR/vo + h1R/v1 - h2R/v2

CM2 = CS 2+ CR2 CS2 = Tv  - h2S/v2 CR2= hoR/vo + h1R/v1

			CM5 = CS5 + CR5 CS5 = Tv  h1S/v h S/v CR5 = hoR/vo + h1R/v1 -( hoR+h1R)/v2
	CM4 = CS 4+ CR4 CS4 = Tv  - h2S/v2 CR4 = hoR/vo + h1R/v1 - h2R/v2

Dupa cum se poate observa, in aceasta metoda de calcul a corectiilor statice avem nevoie de valorile explicite care descriu sectiunea de nivelment (grosimi, viteze), determinate prin masuratori auxiliare ( MSC-uri, profil ZVM-uri). Corectiile obtinute se numesc "corectii de utilizator" si se aplica din exterior, independent de inregistrarile seismice propriu-zise.

Exista insa si o metoda legata de inregistrarile de teren, aplicata in calculul automat al corectiilor statice, si care foloseste valorile primelor sosiri ("timpii din ruperi") de pe fiecare seismograma in parte. Hodografii undelor refractate, determinati pe primele sosiri, contin informatii despre zona de alteratie si suprafata de refractie de la nivelul rocii vii. Astfel se pot obtine grosimile si vitezele necesare calcularii corectiilor statice, numite in acest caz "corectii statice din refractii". Principiul metodei de calcul este redat prescurtat in continuare:

In Fluxul de prelucrare aplicat cu sistemul ProMAX corectiile statice de baza se calculeaza pe baza primelor ruperi, determinate automat pe seismogramele cu geometrie prin procesul First Break Picking, rezultand un fisier ce se poate vizualiza grafic in baza de date, pick0000. 

Aceste valori se folosesc in procesul Refraction Statics*, care determina niste corectii pentru surse si pentru receptori, salvate in fisierele SDRM000, respectiv RDRM000. Dupa verificarea acestora in baza de date, se aplica seismogramelor prin procesul Apply Refraction Statics.

2. Corectia dinamica

Corectia dinamica anuleaza intarzierea cauzata de separatia sursa-receptor.

Pe un profil seismic aceste puncte nu se afla in coincidenta, pe verticala corespunzatoare punctului comun de adancime de pe limita reflectatoare (CDP). Din acest motiv, razele seismice asociate traselor care constituie colectia de CDP comun au o diferenta de drum de parcurs introdusa de pozitionarea diferita surse-receptori, pozitionare ceruta si aplicata in timpul achizitiei de acoperire multipla. Valorile de timp care exprima durata propagarii undelor pe aceste diferente de drum reprezinta corectia dinamica si aplicarea acesteia elimina diferentele de timp de care vorbeam si aduce toate sursele si toti receptorii dintr-o colectie CDP pe aceeasi verticala.

t(_X) = timpul corectat NMO

t(₀₎ = timpul de reflexie la offset zero

x = offset-ul sursa-receptor

v = viteza de insumare la nivelulu respectiv

F = inclinarea limitei reflectatoare

Corectia dinamica descrisa de functiile de mai sus este o hiperbola (simetrica in cazul limitelor orizontale si asimetrica in cazul limitelor inclinate) si corespunde unui mediu omogen si izotrop. In realitate, in medii anizotrope si pentru dispozitive de inregistrare foarte lungi, corectia dinamica nu mai este descrisa corect de o functie hiperbolica. Astfel s-au introdus doua metode pentru calcularea / aplicarea corectiei dinamice nehiperbolice:

- corectii pentru offset lung

- corectii de anizotropie

care de fapt adauga la ecuatia din medii omogene si izotrope doi termeni noi.

Corectia de offset lung consta in adaugarea unui al treilea termen la ecuatia de mai sus, termen calculat prin una din metodele: Al-Chalabi, Castle sau Tsvankin & Thomsen.

Pentru situatia unui mediu anizotrop se poate folosi ecuatia determinata prin metoda Harlan, in cazul unui offset apropiat, sau prin metoda Tsvankin & Thomsen, in cazul unui offset departat.

Viteza folosita pentru calcularea corectiilor dinamice se obtine prin interpolarea liniara a functiilor de viteza (v,t), determinate prin analizele de viteza la diferite CDP_uri. La capetele profilului, corectia se calculeaza cu prima, respectiv ultima functie de viteza determinata.

Corectiile de offset lung si de anizotropie sunt necesare daca anumiti hodografi pot fi orizontalizati pana la un offset aproximativ egal cu adancimea reflectorului asociat, dar pentru un offset mai mare hodografii pastreaza o curbura remanenta. Bineinteles ca se poate obtine o orizontalizare fortata si aplicand ecuatia NMO cu doi termeni, dar o asemenea supracorectare depinde de geologia zonei respective.

In procesul de aplicare a corectiei dinamice se tine cont si de alungirea formei de unda a semnalului la distante mari de sursa de generare. De obicei se accepta trasele cu o deformare de pana la 30%, desi acest lucru este un artificiu de nedorit pentru corectia dinamica. Este totusi inevitabil, atata timp cat pentru orizonturi putin adanci, la offset mare, trasa seismica se intinde prea mult si, pastrata ca atare, ar degrada suma finala, distorsionand continutul in frecventa pentru limitele superioare.

Corectiile dinamice (NMO) se aplica pe colectii de CDP si determina orizontalizarea hodografilor. Daca apare situatia unor deviatii ale hodografilor de la o forma de hiperbola normala, se impune aplicarea unor termeni suplimentari de corectare a ecuatiei NMO si acestia se determina dupa caz: pentru strate cu inclinari mari, pentru inregistrari cu offset lung sau pentru medii anizotrope.

Prin aplicarea corectiilor dinamice se creaza posibilitatea separarii undelor multiple care insotesc reflexiile reale, prin faptul ca la aceeasi viteza de corectare NMO, undele multiple pastreaza o curbura remanenta, cu atat mai pronuntata cu cat trasele au offset mai departat. Astfel multiplele se pot recunoaste si, in masura in care este posibil, se pot atenua prin alegerea cat mai corecta a unor viteze de insumare care sa favorizeze undele reale.

Aplicarea efectiva a corectiilor NMO se face dupa terminarea analizelor de viteza, folosind astfel cele mai bune determinari ale vitezei de insumare. Procesul corespunzator este Normal Moveout Correction si de obicei se include in secventa de insumare a traselor.

Corectii statice reziduale

Corectiile statice indeparteaza o parte importanta din distorsiunile de timp de parcurs ale datelor seismice, datorate reliefului. Oricum ele nu au efect prea mare in cazul unor variatii rapide de cota, in cazul unor modificari bruste ale suprafetei limitei strat alteratie / roca vie sau in cazul unor variatii laterale semnificative ale vitezei din stratul de alteratie.

Distorsiunile care raman in datele seismice, dupa aplicarea corectiilor statice de baza, sunt cauzate de complexitatea structurala din adancime, dar mai ales de existenta neregularitatilor din zona superficiala.

Pentru a inlatura aceste distorsiuni se aplica, eventual in mai multe randuri, corectiile statice reziduale. Acestea se calculeaza pornind de la o sectiune seismica de timp, declarata model, pe care se aleg unu-doua orizonturi mai puternice, continui si astfel usor corelabile. In raport cu acestea, pastrate fixe, se masoara prin diferite metode matematice iterative ( Gauss-Seidel, Max Power Autostatics) abaterile diverselor limite seismice corelabile, fata de sectiunea-model. Valorile obtinute sunt corectiile statice reziduale care se aplica traselor seismice cu scopul de a imbunatatii aspectul sectiunii de timp.

Pentru o suma QC nu este obligatorie calcularea si aplicarea corectiilor reziduale.

4. Analize de frecventa. Filtrari

Metoda clasica de prospectiune seismica este metoda seismicii de reflexie, care utilizeaza pentru descifrarea structurii mediului geologic undele longitudinale (P), refractate pe limitele de separatie din subsol, transmise prin succesiunea de strate geologice si reflectate spre suprafata, unde sunt inregistrate ca semnale seismice. Acest semnal seismic este o compunere a semnalului util, purtator de mesaj despre caracteristicile mediului traversat, cu toate influentele perturbatoare cauzate de mediul geologic si de aparatura de inregistrare, la care se adauga zgomotul prezent in mediul ambiant in momentul efectuarii achizitiei datelor primare.

Partea din semnalul seismic total ( raspunsul inregistrat pe banda magnetica) care se atribuie influentei stricte a limitelor geologice se numeste prescurtat semnal util si poate fi recunoscut prin urmatoarele caracteristici tehnice:

- domeniul de frecventa

- domeniul de amplitudine

- rata de descrestere a amplitudinii cu timpul si cu distanta fata de sursa

Semnalele utile au banda de frecventa cuprinsa in general intre 8-12 Hz si 60-80 Hz, cu o amplitudine peste nivelul zgomotului ambiant. Se caracterizeaza prin coerenta formei de unda de la o trasa la alta si prin viteze aparente masurate pe hodografi de peste 3000-5000 m/s ( ca valori minime, in cazurile cele mai defavorabile).

Procesele ce permit asemenea analize sunt Interactiv Spectral Analysis si F-K Analysis.

Cu ajutorul acestor analize se pot determina caracteristicile filtrelor ce trebuie aplicate seismogramelor pentru a imbunatati raportul semnal/zgomot. Conditia principala de care trebuie sa tinem seama este sa atenuam cat mai mult zgomotul fara a afecta prea mult semnalul util. Procesele principale de filtrare utilizate sunt Bandpass Filter si F-K Filter, descrise pe scurt in prezentarea Microsoft PowerPoint Flux_Prel_2D.ppt.

5. Deconvolutia

Deconvolutia este un proces care determina cresterea rezolutiei temporale a datelor seismice, prin comprimarea formei de unda, uneori reusind chiar sa asigure, la insumare, atenuarea unei mari parti din energia multiplelor.

Pentru a intelege mai bine cum actioneaza deconvolutia asupra semnalului seismic, trebuie pornit de la propagarea undelor prin mediul geologic, descrierea fenomenelor care au loc si analizarea modificarilor suferite de semnal la trecerea sa prin intreg lantul de elemente filtrante, de la sursa de generare pana la inscrierea pe banda magnetica.

Se stie ca pamantul este alcatuit dintr-o succesiune de strate, cu proprietati fizice si litologice distincte. Din punct de vedere seismic, fiecare strat se defineste printr-o impedanta acustica, respectiv produsul dintre densitatea si viteza sa de interval. Contrastul de impedanta acustica intre doua strate vecine determina marimea coeficientului de reflexie al limitei de separatie, raspunzator mai departe de aparitia reflexiilor pe inregistrarile seismice de teren. O asemenea inregistrare se numeste seismograma si ea reprezinta de fapt convolutia dintre impulsul de raspuns al pamantului si forma de unda a semnalului seismic. Forma de unda a semnalului seismic are mai multe componente, care includ semnatura sursei, filtrul la inregistrare, reflexiiile pe suprafetele din adancime si raspunsul geofonului.

Raspunsul pamantului, care contine toate reflexiile primare si toate multiplele posibile, ar putea fi inregistrat direct, daca unda generata ar fi un spike. Astfel, in mod ideal, deconvolutia ar trebui sa comprime toate componenetele semnalului generat si sa elimine multiplele, pastrand in trasa seismica doar reflectivitatea pamantului.

Se introduc mai multe concepte, utile in tratarea problemei deconvolutiei:

- Modelul de convolutie. Acesta descrie structura subsolului, presupusa cunoscuta, cu caracteristicile sale geometrice si seismo-geologice. Este folosit la determinarea formei de unda a raspunsului seismic obtinut la receptie, dupa ce un impuls unitar generat de o sursa traverseaza acest model. In prelucrarile standard se porneste de la modele mai simple, care aplica anumite aproximari, cu scopul de a usura descrierea matematica a fenomenelor fizice care au loc.

Astfel se presupune ca variatia densitatii pe directie verticala este mai mica decat variatia vitezei si din aceasta cauza impedanta acustica (rv) se trateaza ca fiind dependenta in primul rand de viteza. Considerand gradientul vertical al densitatii ca avand acelasi semn cu gradientul vitezei, rezulta ca functia impedanta acustica derivata doar din functia viteza trebuie corectata cu un factor de scala.

In modelul de de convolutie simplificat stratele se considera orizontale si cu viteza de interval constanta, fara variatie laterala ( strate omogene si izotrope).

Referitor la sursa, semnalul generat de aceasta se presupune a fi un impuls, care da nastere in mediul de propagare unor unde compresionale (longitudinale, P), cu front de unda plan si cu incidenta normala pe limitele reflectatoare. Se neglijeaza efectul de schimbare progresiva a formei de unda generate de sursa, in timp si adancime, si se considera ca sursa emite unde stationare.

Traversand mediul geologic, semnalul seismic culege de la fiecare limita mesajul despre reflectivitatea acesteia, sub forma unui impuls limitat in timp, trasa seismica rezultata fiind tratata pe baza principiului superpozitiei, ca o suma de impulsuri.

- Filtrul invers. Teoretic, un filtru invers, convoluat cu semnalul seismic inregistrat, il transforma pe acesta din urma intr-un spike. Aplicat unei seismograme, filtrul invers ar trebui sa genereze raspunsul pamantului, respectiv succesiunea coeficientilor de reflexie.

Limitari:

- filtrarea inversa nu se poate realiza in mod ideal

- nu se cunoaste filtrul direct

- mediul absoarbe frecventele inalte

- aparatura electronica nu poate inregistra frecventa zero

- spectrul de la intrarea filtrului nu este un impuls teoretic, deci spectrul acestuia difera de spectrul unui impuls

Aproximatia fundamentala, in cazul obisnuit in care nu cunoastem semnatura sursei (explozii in gauri de sonda), este semnalul de faza minima, care considera ca cea mai mare parte a energiei semnalului generat de sursa este concentrata in prima sa parte. Daca trasa seismica ar fi un spike, atunci rezolutia obtinuta in urma aplicarii deconvolutiei ar fi perfecta. In practica, din cauza zgomotului si a aproximarilor aplicate (faza minima, etc.) deconvolutia spiking nu da mereu rezultatele dorite. Filtrul invers aplicat se calculeaza prin metoda celor mai mici patrate.

- Filtrul optim - Wiener. Acesta este un filtru care permite transformarea trasei seismice in orice forma de unda dorita, putand fi proiectat sa obtina un spike. Spre deosebire de filtrul invers obisnuit, filtrul Wiener este un filtru optim in sensul celor mai mici patrate care ofera posibilitatea unui control al gradului de comprimare intr-un spike printr-o eroare de predictie.

Deconvolutia in sistemul de prelucrare ProMAX se poate aplica in mod obisnuit cu unul din procesele Spiking/Predictive Decon sau Surface Consistent Decon.