Giáo trình thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí Chương 4 Xử lý số liệu địa chấn

Xử lý số liệu địa chấn

Chương 4

Xử lý số liệu địa chấn

Xử lý số liệu địa chấn là quá trình áp dụng hệ thống thiết bị máy tính và các chương trình phần mềm nhằm khai thác và biến đổi thông tin nhận được từ băng địa chấn để có kết quả các lát cắt, bản đồ địa chấn phản ánh đặc điểm môi trường và đối tượng cần nghiên cứu

Quá trình xử lý số liệu bao gồm các nhiệm vụ như hiệu chỉnh bất

đồng nhất phần trên lát cắt (hiệu chỉnh tĩnh), hiệu chỉnh khoảng cách thu nổ (hiệu chỉnh động), lọc tín hiệu, cộng sóng điểm sâu chung, xác

định tốc độ, hiệu chỉnh dịch chuyển địa chấn Quá trình xử lý số liệu

địa chấn phải đạt được mục đích tăng tỷ số năng lượng tín hiệu so với nhiễu và tăng độ phân giải thời gian Đây là vấn đề rất phức tạp, đòi hỏi

sự phát triển các thiết bị xử lý và hệ thống chương trình phần mềm

Để hình dung khối lượng tài liệu cần tính toán, chúng ta giả sử rằng mỗi tín hiệu địa chấn được mã hoá thành một “từ” gồm 18 bit, bước rời rạc hoá là 2ms, khối lượng thông tin chứa trên một băng địa chấn có 48 mạch dài 6sec là 6ì18ì500ì48 = 2,5.106 bit Khối lượng các phép tính số học và logic cần phải thực hiện khi xử lý theo tổ hợp các chương trình ở mức độ phức tạp trung bình là 103 -104 phép tính cho một ”từ” địa chấn Như vậy để

xử lý một băng địa chấn cần thực hiện khoảng 108-109 phép tính Để nghiên cứu 1km tuyến địa chấn phải dùng đến 10-20 băng địa chấn, số lượng tính toán cần sử dụng để xử lý số liệu địa chấn là rất lớn

Trên cơ sở như vậy, các trung tâm xử lý cần có các loại máy tính tốc

độ nhanh (>104 - 105 phép tính/sec), tổ hợp các thiết bị ngoài (thiết bị vào -

ra, máy in, khối nhớ ngoài), có hệ thống chương trình phần mềm phát triển,

có sơ đồ xử lý tốt và cán bộ trình độ cao

4.1 Hệ thống thiết bị (phần cứng)

Các trung tâm xử lý thường gồm các thiết bị như máy tính điện tử, máy tính chuyên dụng, các thiết bị vào và ra Tất cả các thiết bị này tạo thành phần cứng của các trung tâm xử lý (hình 4.1)

Hệ thống máy tính

Công nghệ xử lý số liệu địa chấn đòi hỏi khối lượng tính toán rất lớn nên các trung tâm xử lý đều phải dùng các hệ thông máy tính lớn như Cray, Vax, IBM SP2, NEC Các dàn siêu máy tính này kết hợp nhiều CPU để có thể xử lý song hành một chu trình xử lý Để giải phóng máy tính điện tử

tin chứa trong băng địa chấn

vào máy tính và chuyển kết

địa chấn trên các băng từ tương tự vào máy tính, cần sử dụng thiết bị

"vào" đặc biệt Ngoài hệ thống đọc tín hiệu, thiết bị này còn có bộ dịch mã ”tương tự - số” và bộ tạo khuôn để biến số các tín hiệu tương tự và sắp xếp các thông tin phù hợp với khuôn của máy tính

Thiết bị "ra" chuyên dụng cho phép đưa ra các kết quả xử lý và in

trên ảnh hoặc trên các bản vẽ có thể quan sát bằng mắt thường một cách

dễ dàng Các máy vẽ và máy chụp hình địa chấn thường gồm bộ nhớ

độ ghi gồm 800, 1600, 3200 và 6250bpi Các loại băng từ 3480, 3490 và gần đây các loại băng từ 3590 và DLT được sử dụng rộng rãi vì dung lượng lớn và tốc độ đọc- ghi nhanh

Đĩa từ

Đĩa từ có tốc độ truy cập nhanh gấp nhiều lần so với các loại băng

từ Tuy nhiên chúng có dung lượng hạn chế hơn Công nghệ đĩa từ phát triễn nhanh chóng, góp phần thúc đẩy sự phát triễn của công nghệ xử lý

4.2 Hệ thống chương trình (phần mềm) và các giai đoạn xử lý

Hệ thống chương trình xử lý là tập hợp các chương trình xử lý trong

bộ chương trình Xu thế chung của các trung tâm xử lý là sử dụng các phần mềm xử lý thông dụng và viết bổ sung thêm các chương trình đặc biệt Quá trình xử lý số liệu được phân thành giai đoạn tiền xử lý và xử lý

Giai đoạn tiền xử lý: là giai đoạn chuẩn bị số liệu cho quá trình xử lý,

đưa các băng địa chấn thực địa vào băng từ của máy tính Kết thúc giai

đoạn này toàn bộ số liệu cần xử lý được sắp xếp trong bộ nhớ theo thứ tự cần thiết để có thể tiến hành các quá trình xử lý tiếp theo Quá trình tiền xử

lý thường được tiến hành bằng các thiết bị chuyên dụng không liên quan với máy xử lý trung tâm

Giai đoạn xử lý

Để xử lý các tài liệu địa chấn phản xạ, cần phải sử dụng nhiều chương trình khác nhau nhằm thực hiện chức năng như lọc các loại nhiễu, tiến hành các hiệu chỉnh như hiệu chỉnh tĩnh (hiệu chỉnh mức độ uốn lượn của tuyến, sự thay đổi của đới tốc độ nhỏ, chiều sâu nguồn, chiều sâu hoặc

độ cao đặt máy thu), hiệu chỉnh động (hiệu chỉnh sự thay đổi khoảng cách thu - nổ, hiệu chỉnh dịch chuyển địa chấn (đưa điểm phản xạ sóng về đúng

vị trí thực của nó) Quá trình xử lý bảo đảm cho lát cắt địa chấn phù hợp nhất với đặc điểm của lát cắt địa chất Các chương trình tham gia vào quá trình xử lý được sắp xếp theo một trình tự nhất định được gọi là chuỗi xử

lý (qui trình xử lý)

- Chuỗi xử lý chuẩn:

Là chuỗi xử lý được sử dụng để xử lý tất cả các tài liệu thuộc vùng nghiên cứu nhằm giải quyết nhiệm vụ địa chất đặt ra ở mức độ bình thường với đặc điểm địa chấn - địa chất có mức độ phức tạp trung bình Trong chuỗi xử lý chuẩn thường nghiên cứu các đặc trưng động học của trường sóng phản xạ để thu được lát cắt thời gian (hoặc lát cắt chiều sâu)

- Chuỗi xử lý đặc biệt:

Chuỗi xử lý được sử dụng để xử lý có chọn lọc những tài liệu trên những tuyến hoặc những đoạn tuyến quan trọng nhằm chính xác hoá và khai thác thêm các thông tin địa chấn - địa chất hoặc những phần quan trọng nhất và phức tạp nhất của đối tượng địa chất Trong chuỗi xử lý đặc biệt thường sử dụng những thuật toán và chương trình phức tạp nhất nhằm khai thác thêm các thông tin về đặc trưng động lực của trường sóng như hình dạng, biên độ, phổ tần số

4.3 các phép biến đổi trong xử lý số liệu địa chấn

ích và nhiễu) để có các kết quả thể hiện trên lát cắt địa chấn chỉ chứa các tín hiệu có ích và loại bỏ các loại nhiễu

Cơ sở quá trình biến đổi là coi một quá trình phức tạp là tổng của các quá trình có dạng đơn giản nh− dạng sin điều hoà hoặc dạng hàm vuông góc

Để biến đổi một hàm phức tạp thành một hàm khác theo ý muốn, cần phân tích hàm này thành tổng của các hàm đơn giản và sử dụng các phép biến đổi thích hợp để và biến đổi các hàm đơn giản đó, kết quả sẽ có hàm mong muốn Hiện nay trong thăm dò địa chấn có thể sử dụng các phép biến đổi tín hiệu khác nhau nh− phép tích chập, biến đổi Fourier, biến đổi Z

a Phép tích chập (convolution)

Phép tích chập thực hiện quá trình biến đổi tín hiệu khi coi một hàm phức tạp là tổng các thành phần có dạng hàm vuông góc Giả sử gọi hàm cần biến đổi ở lối vào là x(t), hàm đ−ợc biến đổi theo mong muốn ở lối ra là y(t),

đặc tr−ng của quá trình biến đổi là g(t), các tính toán cho thấy:

ττ

τ g t d x

Hình 4.2 Thí dụ minh hoạ quá trình tích chập

b Phép biến đổi Fourier

Phép biến đổi Fourier thực hiện quá trình biến đổi tín hiệu khi coi hàm phức tạp là tổng các hàm sin điều hoà có tần số khác nhau từ thấp đến cao Trên hình 4.3 minh hoạ một hàm phức tạp và các hàm điều hoà thành

phần có tần số khác nhau Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng một hàm biến đổi trong miền thời gian chẳng hạn như một mạch địa chấn có dạng f(t) có thể biểu diễn qua miền tần số dưới dạng F(ω) Như vậy nếu biết dạng hàm f(t) thì có thể xác định phổ tần số F(ω) và ngược lại

Điều này cho thấy nếu sử dụng một phép biến đổi để làm thay đổi thành phần phổ trong miền tần số thì có thể biến đổi hàm tương ứng trong miền thời gian để trở thành một hàm khác theo ý muốn

Mối quan hệ giữa hàm f(t) và phổ tần số F(ω) được xác định bởi công thức biến đổi Fourier :

Từ mối quan hệ này,

các kết quả nghiên cứu đã

một số thí dụ về mối quan

hệ giữa hàm thời gian và

quả nghiên cứu cho thấy

phép biến đổi Fourier là

4.4 lọc sóng địa chấn

Trong thăm dò địa chấn, các thông tin thu nhận được không chỉ có sóng có ích mà còn bao gồm các loại nhiễu khác nhau Để nâng cao chất lượng tài liệu cần phải tách biệt và tăng cường sóng có ích đồng thời loại trừ các loại nhiễu Nói cách khác là phải tăng độ phân giải biên độ (tăng biên độ sóng có ích so với nhiễu) và tăng độ phân giải về thời gian (tách biệt rõ sóng có ích trên lát cắt thời gian) Để giải quyết nhiệm vụ này cần tiến hành quá trình lọc sóng với các bộ lọc một mạch hoặc bộ lọc nhiều mạch Lọc một mạch dựa vào sự khác biệt về tần số của các loại sóng khác nhau cùng đến một điểm thu, cơ sở để thiết kế các bộ lọc là sử dụng biến đổi Fourier Lọc nhiều mạch dựa vào sự khác nhau về hướng sóng

đến các máy thu thể hiện qua tốc độ biểu kiến, cơ sở lọc nhiều mạch là cộng sóng theo các quy luật khác nhau

Quá trình lọc sóng có thể tiến hành trong quá trình thu nổ hoặc trong

xử lý số liệu Trong quá trình thu nổ có thể sử dụng các bộ lọc một mạch như các bộ lọc tần số cao, bộ lọc tần thấp, lọc dải tần số hoặc các hệ giao thoa như ghép nhóm nguồn nổ, ghép nhóm máy thu, hỗn hợp sóng Trong quá trình xử lý số liệu có thể sử dụng các bộ lọc một mạch như các bộ lọc phát hiện, bộ lọc phục hồi, bộ lọc nén hoặc lọc nhiều mạch như cộng

ĐSC, dịch chuyển địa chấn

Để bảo toàn sóng có ích và hạn chế tối đa phông nhiễu cần sử dụng các bộ lọc tối ưu bảo đảm cho sóng địa chấn sau khi lọc ít sai khác nhất so với tín hiệu có ích mong muốn Cơ sở để thiết kế các bộ lọc tối

ưu này dựa vào phương trình Wiener bảo đảm giữa tín hiệu được lọc và tín hiệu có ích mong muốn có sai số bình phương trung bình nhỏ nhất Bộ lọc này được gọi là bộ lọc Wiener

Trong quá trình lọc, để tăng biên độ sóng có ích cần nén những thành phần phổ của nhiễu, muốn vậy phải thu hẹp dải phổ của sóng có ích để tách biệt với phổ của nhiễu Tuy nhiên việc giảm bề rộng của phổ tín hiệu dẫn tới tăng chiều dài xung, điều này làm giảm độ phân giải về

thời gian Như vậy, khả năng phân giải về biên độ và phân giải về thời gian có các đòi hỏi ngược nhau và cần phải tìm ra giải pháp thoả đáng Trong những điều kiện cụ thể, tuỳ vào tương quan về biên độ giữa tín hiệu có ích và nhiễu mà sử dụng các tiêu chuẩn tối ưu khác nhau

- Trường hợp tín hiệu rất yếu so với nhiễu thì cần tập trung tăng độ phân giải biên độ để phát hiện ra tín hiệu có ích mặc dù có thể giảm độ phân giải thời gian Khi đó tiêu chuẩn tối ưu của bộ lọc là phải đạt giá trị cực đại của tỉ số cường độ tín hiệu so với nhiễu Bộ lọc được xây dựng trên cơ

sở tiêu chuẩn tối ưu đó gọi là bộ lọc “phát hiện tối ưu”

- Trường hợp tín hiệu mạnh hơn nhiễu thì cần ưu tiên tăng độ phân giải về thời gian mặc dù có thể giảm khả năng phân giải về biên độ Tiêu chuẩn đặt ra là sau khi lọc bề rộng của xung là hẹp nhất Bộ lọc này được gọi là “bộ lọc nén xung” Bộ lọc tăng khả năng phân giải về thời gian này còn gọi là “bộ lọc ngược” vì đặc trưng tần số của chúng gần như ngược với phổ tín hiệu Thí dụ so sánh lát cắt địa chấn trước và sau khi sử dụng bộ lọc ngược được minh hoạ trên hình 4.5

Đối với một số loại nhiễu như sóng nổ lặp, sóng vệ tinh, sóng lặp từ

đáy biển thường xuất hiện tiếp theo sóng có ích và làm cho dạng xung kéo dài Từ dạng tín hiệu đã biết có thể dự báo dạng nhiễu xuất hiện tiếp theo

và triệt tiêu chúng bằng “bộ lọc ngược tiên đoán”

Hình 4.5 So sánh lát cắt địa chấn trước (a) và sau (b) khi sử dụng lọc ngược

Đặc điểm thay đổi phức tạp của môi trường địa chất và sự không ổn

định của điều kiện thu nổ làm cho hình dạng các xung dao động địa chấn liên hệ với một sóng nhất định dọc tuyến quan sát không đồng đều Điều này làm cho việc theo dõi chúng phức tạp và giảm hiệu quả cộng sóng Để tạo ra các mạch địa chấn có dạng xung đồng đều, cần dùng “bộ lọc chỉnh dạng” Bộ lọc này được xây dựng theo tiêu chuẩn là xung địa chấn sau khi lọc có hình dạng gần giống nhất so với một xung chuẩn Các bộ lọc trên

được xây dựng để đạt được các xung địa chấn ở lối ra theo tiêu chẩn mong muốn nên được gọi là các bộ lọc tối ưu

4.4.2 Lọc nhiều mạch

Lọc sóng nhiều mạch là một hệ thống cộng sóng, cho phép cộng dao động của các sóng đến các điểm quan sát trên tuyến với các hướng sóng đến khác nhau nhằm tăng cường sóng có ích so với nhiễu Lọc sóng nhiều mạch có thể thực hiện bằng công tác thực địa (ghép nhóm máy thu, hỗn hợp sóng, thu sóng chỉnh hướng ) hoặc bằng quá trình xử lý số liệu (cộng sóng điểm sâu chung, dịch chuyển địa chấn )

Các sóng có ích và nhiễu có tốc độ khác nhau nên hướng sóng đến máy thu cũng sẽ khác nhau Nếu xác định được quy luật tốc độ của sóng có ích thì khi cộng sóng đúng theo quy luật tốc độ ấy sẽ cho phép tăng tỷ số biên độ sóng có ích so với các loại nhiễu khác (có quy luật tốc độ khác với sóng có ích)

Mặt khác khi cộng sóng trên nhiều mạch còn cho phép tăng hiệu ứng thống kê để hạn chế các loại nhiễu ngẫu nhiên

có địa hình phức tạp đất liền, Khi

đo địa chấn biển, cần hiệu chỉnh

chiều sâu đặt nguồn phát và chiều

sâu cáp thu

Trên hình 4.6 mô tả hình ảnh

hiệu chỉnh tĩnh khi khảo sát trên

đất liền Giả sử phát sóng tại điểm

O và thu sóng tại C Lớp đất đá bở

rời gần mặt đất (lớp này được gọi là

Hình 4.6 Hiệu chỉnh tĩnh trên đất liền

chỉnh để đưa các điểm nổ và thu về trên cùng mức chuẩn Gọi ∆tn và ∆tt là lượng hiệu chỉnh thời gian tại điểm nổ và điểm thu Giá trị hiệu chỉnh tĩnh

được tính là:

∆t = ∆tn + ∆ttVì điểm nổ nằm dưới đáy lớp tốc độ nhỏ nên cần hiệu chỉnh điểm nổ:

n

n n

v

h t

t t

v

h v

h t

2 1

∆+

=

∆

Trong đó: ht là bề dày lớp tốc độ nhỏ tại điểm thu, ∆ht là khoảng cách

từ đáy lớp tốc độ nhỏ đến mặt mức, v1t và v2t là tốc độ truyền sóng của lớp tốc độ nhỏ và của lớp đất đá phía dưới tại điểm thu

Để tính hiệu chỉnh tĩnh, ngoài địa hình tuyến khảo sát cần biết đặc

điểm truyền sóng của môi trường sát mặt đất Với mục đích này cần khảo sát lớp tốc độ nhỏ bằng phương pháp vi địa chấn giếng khoan Trong đó, chiều dày và tốc độ truyền sóng của lớp tốc độ nhỏ được xác định dựa vào kết quả đo thời gian truyền sóng dọc thành giếng khoan Các dao động sóng

được tạo ra bằng cách nổ các kíp mìn dọc thành giếng khoan với khoảng cách giữa các điểm nổ khoảng 1 - 2m Dao động sóng được thu nhận bằng 3

- 5 máy thu đặt trên mặt đất, cách miệng giếng khoan từ vài mét đến vài chục mét Các tham số của trạm địa chấn được điều chỉnh để ghi rõ sóng

đầu tiên xuất hiện ở điểm đặt máy thu

Phương pháp vi địa chấn giếng khoan cho phép nghiên cứu lớp tốc độ nhỏ một cách tin cậy Tuy nhiên trong phương pháp ĐSC còn sử dụng các

số liệu đo thời gian truyền sóng từ điểm nổ tới miệng giếng khoan gọi là thời gian thẳng đứng

Thời gian thẳng đứng được ghi nhận nhờ máy thu “thẳng đứng” cắm

ở miệng giếng khoan nổ Tín hiệu từ máy thu được ghi trên mạch thẳng

đứng của băng địa chấn Dựa vào thời gian thẳng đứng xác định được, tính hiệu chỉnh tĩnh theo công thức:

n n t

t td

v

h v

h t

t

2 2

Vì địa hình tuyến khảo sát, chiều sâu nổ mìn, thời gian thẳng đứng, tốc độ chưa xác định được một cách tỉ mỉ, nên hiệu chỉnh sơ bộ chưa thật chính xác Để khắc phục tình trạng trên, sau khi hiệu chỉnh tĩnh sơ bộ cần tinh chỉnh hiệu chỉnh tĩnh Qúa trình tinh chỉnh hiệu chỉnh tĩnh được tiến hành trên máy tính bằng các chương trình khác nhau và được thực hiện theo nguyên tắc quay vòng nhiều lần nhằm nâng cao độ chính xác của quá trình tinh chỉnh Để xác định sai số của phép hiệu chỉnh sơ bộ, cần thống kê các thông tin của băng địa chấn thu nhận được dọc tuyến quan sát

Hình 4.7 So sánh lát cắt địa chấn trước(a) và sau hiệu chỉnh tĩnh(b)

Trên hình 4.7 nêu một thí dụ so sánh lát cắt địa chấn trước và sau hiệu chỉnh tĩnh, rõ ràng các mặt ranh giới trên lát cắt địa chấn sau hiệu chỉnh tĩnh được thể hiện rõ ràng hơn

4.6 Hiệu chỉnh động và phân tích tốc độ

4.6.1 Hiệu chỉnh động.

Trong quá trình thu sóng, thời gian truyền sóng đến các máy thu có khoảng cách tới nguồn nổ khác nhau sẽ khác nhau Máy thu đặt càng xa nguồn nổ thì quãng đường truyền sóng càng lớn và thời gian ghi nhận sóng cũng tăng lên, điều này được thể hiện trên biểu đồ thời khoảng có dạng hypebol Như vậy có sự khác biệt giữa thời gian truyền sóng t(x) khi máy thu đặt xa nguồn nổ một khoảng x so với thời gian t0 sóng truyền theo tia pháp tuyến đến máy thu đặt trùng với điểm nổ Sự sai khác thời gian này là: ∆t = t(x) - t0

Để tiến hành cộng đồng pha các dao động trên biểu đồ thời khoảng cần tiến hành hiệu chỉnh động Đây là quá trình hiệu chỉnh ảnh hưởng của

sự thay đổi khoảng cách thu – nổ nhằm đưa các điểm thu ở các vị trí khác nhau về trùng với điểm nổ Thực chất của hiệu chỉnh động là hiệu chỉnh thời gian để biến đổi các trục đồng pha (BĐTK) có dạng hypecbon của các sóng phản xạ có ích t(x) về đường thẳng t = t0 = const Nếu hiệu chỉnh

đúng thì sóng phản xạ từ cùng một mặt ranh giới trên các mạch khác nhau sẽ được cộng đồng pha, biên độ sau khi cộng lớn hơn hẳn so với các loại nhiễu khác và việc xác định vị trí các ranh giới phản xạ sẽ rõ ràng và

có chất lượng tốt hơn nhiều

Giả sử môi trường có n lớp với các mặt ranh giới phản xạ R1, R2, Rn Trong hệ toạ độ (t,x) ta có n biểu đồ thời khoảng Các BĐTK này có thời gian t0 tương ứng là t01, t02, t03, t0i t0n Tốc độ truyền sóng tương ứng với các mặt ranh giới này là v(t01), v(t02), v(t03), v(t0i), v(t0n) (hình 4.8)

a Mô hình môi trường và biểu đồ thời khoảng, b Đồ thị ∆t =f(t 0 )

Giả sử thời gian t0i tương ứng với chiều sâu mặt ranh giới hi Như vậy, trên lát cắt thời gian, sự liên kết các pha tương ứng với t0i(x) sẽ phản

ánh mặt ranh giới Ri, với mối quan hệ:

2

)( 0i 0i

i

t t v

Tại điểm quan sát S(x), thời gian sóng phản xạ từ mặt ranh giới Ri là

xt

t

i 0 2

2 2

i 0

Lượng hiệu chỉnh động ∆ti(x) được tính là:

i i i

t v

x t

x

0 2

2 2

0

) ( )

∆

Từ công thức trên, nếu biết qui luật tốc độ tăng dần theo chiều sâu

v(t0) thì hoàn toàn có thể xác định qui luật ∆t(t0) giảm dần theo qui luật hàm số mũ Do lượng hiệu chỉnh ∆t thay đổi theo thời gian t0 nên có tên gọi

là hiệu chỉnh động

ứng với t0i nhất định, lượng hiệu chỉnh động tăng dần theo khoảng

cách gần như theo qui luật parabol: 2

(t

t

x

i i

đại (hình 4.9d)

Để phân tích hiệu quả hiệu chỉnh động ta xét thí dụ trên hình 4.10 Với 3 giá trị tốc độ khác nhau sẽ cho kết quả cộng khác nhau Chỉ khi chọn giá trị tốc độ đúng (tương ứng với đường số 2) mới bảo đảm cộng đồng pha, mạch tổng đạt giá trị cực đại Khi chọn giá trị tốc độ không đúng (nhỏ hơn giá trị thực tương ứng đường số 1, hoặc lớn hơn giá trị thực, tương ứng với

đường số 3) đều cộng không đồng pha và kết quả cho giá trị biên độ nhỏ

Hình 4 9 Hiệu chỉnh động và cộng sóng “điểm sâu chung”

a Sơ đồ tia; b Biểu đồ thời khoảng điểm sâu chung, c Biểu đồ thời

khoảng sau hiệu chỉnh động; d Mạch tổng sau khi cộng

Hình 4.10 Xác định phổ tốc độ

4.6.2 Phân tích tốc độ

Trong quá trình hiệu chỉnh động nếu giá trị tốc độ v(t0i) được chọn

đúng thì việc xác định ∆t0i sẽ chính xác và kết quả cộng các mạch đồng pha

sẽ cho biên độ cực đại Ngược lại nếu tốc độ được chọn (vch) lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị thực vi thì BĐTK không được nắn thẳng và biên độ của mạch cộng giảm đi Việc xác định qui luật tốc độ v(t0) có ý nghĩa rất quan trọng không chỉ nhằm nâng cao hiệu quả hiệu chỉnh động mà còn cần thiết

để chuyển lát cắt thời gian thành lát cắt chiều sâu

Để xác định quy luật tốc độ, có thể dùng các phương pháp khác nhau như quét tốc độ không đổi hoặc cộng parabol

Đây là cơ sở cho các phương pháp xác định quy luật tốc độ

Trong phương pháp quét tốc độ, cần tiến hành cộng sóng điểm sâu chung những đoạn tuyến nhất định Qúa trình cộng sóng được tiến hành lặp lại nhiều lần với các giá trị tốc độ khác nhau để thu được tập hợp nhiều mặt cắt thời gian Trong đó mỗi mặt cắt ứng với những giá trị hiệu chỉnh động

được tính với một tốc độ không đổi nhất định

Vì mỗi giá trị tốc độ được chọn chỉ phù hợp với một sóng phản xạ nhất định, nên chỉ có sóng này được cộng đồng pha và biên độ đạt cực đại Các giá trị tốc độ được chọn không phù hợp thì sóng được cộng không đồng pha và biên độ yếu Vì tốc độ truyền sóng phản xạ tăng dần theo chiều sâu nên khi quan sát các mặt cắt thời gian lần lượt từ tốc độ nhỏ đến tốc độ lớn, chúng ta sẽ thấy các sóng phản xạ nông mờ dần, còn các sóng phản xạ sâu

rõ dần lên Phân tích các trục đồng pha xuất hiện trên các mặt cắt ở các thời

điểm t0 khác nhau sẽ chọn ra được quy luật tốc độ vĐSC (t0) phù hợp để chạy các chương trình hiệu chỉnh động

Hình ảnh so sánh các lát cắt với giá trị tốc độ khác nhau được minh hoạ trên hình 4.11 Kết quả phân tích tốc độ được minh hoạ trên hình 4.12

Ngoài việc chọn quy luật tốc độ vĐSC (t0), quét tốc độ còn cho phép phát hiện các sóng nhiễu trên băng ghi Sóng nhiễu phản xạ nhiều lần xuất hiện đồng thời với sóng phản xạ một lần song do liên quan đến các mặt ranh giới nằm ở nông hơn nên tốc độ nhỏ hơn so với sóng phản xạ

một lần Vì vậy việc xuất hiện các dị thường biên độ với tốc độ nhỏ hơn

so với quy luật trên lát cắt phản ảnh sự tồn tại của nhiễu này (hình 4.12.)

Hình 4.11 So sánh các lát cắt với giá trị tốc độ khác nhau

t(s)

v(m/s)

b Quy luật tốc độ; c Biên độ sau khi cộng sóng

4.7 Dịch chuyển địa chấn

Trong thăm dò địa chấn, độ sâu được tính theo tia sóng thẳng góc với mặt ranh giới phản xạ, tuy nhiên điểm phản xạ lại được biểu diễn trên lát cắt theo phương thẳng đứng Trong trường hợp mặt phản xạ nằm ngang thì việc xác định vị trí mặt phản xạ là chính xác, song nếu ranh giới nằm nghiêng thì vị trí mặt phản xạ xác định theo phương thẳng đứng sẽ sai lệch

so với vị trí thực Ngoài ra trong những điều kiện phức tạp còn nhiều yếu tố khác nữa cũng có ảnh hưởng làm”dịch chuyển” vị trí các ranh giới thực trên lát cắt

Hiện tượng dịch chuyển địa chấn dẫn đến việc xác định sai lệch về hình dạng, vị trí các mặt ranh giới phản xạ, thậm chí còn làm xuất hiện những cấu tạo giả trong những vùng có cấu trúc địa chất phức tạp Do đó cần phải hiệu chỉnh để loại bỏ hiện tượng dịch chuyển địa chấn này Việc hiệu chỉnh nhằm chuyển vị trí các yếu tố phản xạ về vị trí thực được gọi tắt

là “dịch chuyển địa chấn”

Dịch chuyển địa chấn là bước xử lý quan trọng trong mỗi chu trình

xử lý Dịch chuyển địa chấn không những đưa các yếu tố phản xạ về vị trí thực mà còn có tác dụng tích luỹ tín hiệu và là một bộ lọc nhiễu nhiều mạch Trong điều kiện địa chất phức tạp, qui luật vận tốc biến đổi nhanh theo chiều ngang và chiều đứng, việc lựa chọn phương pháp dịch chuyển hiệu quả đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng mặt cắt địa chấn Dịch chuyển địa chấn đòi hỏi khối lượng tính toán lớn Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính đã thúc đẩy sự phát triển nhanh của công nghệ dịch chuyển địa chấn

Để làm sáng tỏ vấn đề này có thể xét mô hình trên hình 4.13 Giả

sử trong lát cắt có một mặt ranh giới nằm nghiêng với góc θ, nếu phát

sóng tại 2 vị trí A và B trên mặt quan sát thì tương ứng với yếu tố phản xạ CD trên mặt ranh giới (hình 4.13a) Tuy nhiên kết quả ghi được theo chiều thẳng đứng sẽ phản ánh trên lát cắt vị trí mặt ranh giới C’D’ có độ nghiêng θ nhỏ hơn độ nghiêng thực của ranh giới (hình 4.13b)

Hình 4.13 Sự sai lệch vị trí mặt ranh giới trên lát cắt

do ảnh hưởng mặt ranh giới nghiêng

Ta xét mối quan hệ giữa các điểm C’,D’ trên lát cắt và toạ độ các

Có thể xác định góc θ theo: sin θ = v(t01- t02)/2AB

Thay thể giá trị góc θ vào công thức trên, ta có toạ độ điểm C (x,z) là:

C( v²t01∆t/2AB,

2

01 1 2

Dịch chuyển địa chấn đòi hỏi khối lượng tính toán lớn nên mặc dù hiện tượng dịch chuyển và các thuật toán hiệu chỉnh dịch chuyển đã được