Автореферат (1100337), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Истинная модель(слева) и результат сглаживающей инверсии (справа).Для 3D моделирования синтетические данные, рассчитанныеметодом объёмных интегральных уравнений (автор реализации–А.А.Петров) обращались в пакете Otze как в 2D, так и в 3D варианте.Истинная модель представляла собой вмещающую горизонтально11слоистую среду, в общих чертах повторяющую строение средней частивала Шатского (Чёрное море): глинисто-песчаная олигоцен-четвертичнаятолща, подстилаемая карбонатными и карбонатно-терригеннымипородами от эоцена до верхней юры. Целевые объекты моделировалисьтрёхмерными вставками 3x3x0,1 км.
Подобная модель сложна дляэлектроразведки из-за резкого скачка УЭС во вмещающей среде.Установлено, что двумерная инверсия трёхмерных данных не позволяет вданных условиях восстановить разрез с приемлемой точностью. Основнойрезультат получен при трёхмерной инверсии. Ниже приведен один изрезультатов 3D инверсии, при котором поиск был ограничен интерваломглубин, соответствующему второму и третьему слоям вмещающей среды.В результате инверсии геометрия аномальных объектов былаудовлетворительно восстановлена (рис. 3).Рисунок 3. Один из результатов 3D инверсии.
Прямая и обратная задачи трёхмерные. Чёрная линия – истинное положение тел.Резюмируется, что, несмотря на сниженную разрешающуюспособность данных из-за вынужденного снижения частоты возбуждения,обсуждаемые измерения, выполняемые на нескольких частотах, содержатдостаточно информации для построения УЭС разреза на мелководье и,таким образом, доказывается защищаемое положение 1.Глава 3 посвящена обработке полевых данных. В разделе 3.1приведены основные результаты изучения шумов. Изучение спектральнойи вероятностной структуры шумов было выполнено на полевых данных,записанных в разные годы в акваториях Чёрного, Каспийского, Азовского,Баренцева, Северного морей и побережья Калифорнии. Рольпромышленных шумов незначительна.
Основными шумами являются:12шумы аппаратуры; магнитотеллурические (МТ) шумы; волновая помеха.При глубине моря более 1 км точность измерений определяетсяаппаратными шумами и точностью навигационных данных. Когда глубинаморя составляет менее 1 км, основную роль играют МТ шум. При глубинеморя менее нескольких десятков метров резко возрастает уровеньволновой помехи. Основные виды шумов продемонстрированы на рис.
4,где приведена оценка спектральной плотности G разности потенциаловU , записанные на различных глубинах.Z = 5.4 mZ = 9.2 mZ = 9.6 mZ = 78.0 mZ = 123.0 mZ = 150.0 mZ = 218.0 mamp. noise-310-4PSD, V/sqrt(Hz)10Рисунок 4. Спектральнаяплотность шума,записанного на различныхглубинах.-510-610-71010-310-2-110010Frequency, Hz121010На мелководье в диапазоне 0.1-1 Гц доминирует некогерентнаясоставляющая, обусловленная волновой помехой.
Выше и ниже этогодиапазона доминирует когерентный МТ шум. Шумы аппаратуры иэлектродов существенно ниже внешних шумов во всём диапазоне глубин.Была выполнена серия расчётов, в которых исследовалисьвероятностные свойства шума при разных глубинах моря (Маловичко,2008). Эмпирическая гистограмма аппроксимировалась нормальнымраспределением.Дляэтогорешаласьзадачамаксимальногоправдоподобия:L(m) 2 m max ,(1)где L(m) - функция правдоподобия, m E , - вектор параметровраспределения (математическое ожидание и СКО), ( 2 ) - плотностьраспределения хи-квадрат.
Оценки находили итерационно методомНьютона-Рафсона. В глубоком море (h>500 м) распределение шумаприближается к нормальному, удовлетворяя формальным критериямсогласия, таким как критерий хи-квадрат, при уровнях значимости α>0.95,13что согласуется с (Behrens, 2005). При малых глубинах моря законраспределения шума значительно отличается от нормального.Установлено, что отклонение формы распределения от нормальноговозникает не за счёт большого количества резко выделяющихся отсчётов,а из-за низкочастотных помех, которые приводят к сильной корреляциисоседних отчётов. В результате робастные методы обработки зачастую неприводят к качественному улучшению результатов. В то же времявысокий уровень внешних помех снижает требования к точностиизмерительной аппаратуры.В разделе 3.2 исследуется шумовой порог, достижимый в результатеобработки данных.
Используя полученные в предыдущем разделеспектральные оценки, шумовой порог был оценен величиной 10 15 В Ам 2 для глубин моря более 100 м (нормировано на длину приёмника иисточника). Указано, что при глубинах менее 30-50 м фактическийшумовой порог обычно составляет 10 13 В Ам 2 .В разделе 3.3 описан алгоритм обработки первичных данных.Алгоритм включает вычисление амплитуд сигнала на несколькихфиксированных частотах по отрезкам исходного временного ряда, оценкуошибки, нормализацию на ток. Длина отрезков выбирается так, чтобы сучётом скорости судна она была равна длине питающей линии. На малыхразносах длина отрезков уменьшается. Из каждого отрезка удаляетсятренд.
Перед выполнением дискретного преобразования Фурье (ДПФ)сигнал сворачивается с окном для уменьшения растекания спектра. Быловыбрано 3-членное окно Блэкмэна-Харисса (Harris, 1978), котороеобеспечиваетсильноеподавлениемаксимальногобоковогоРисунок 5. Обработанные кривые геометрических зондирований вдольодного из профилей на частоте 0,0625 Гц (вал Шатского, Чёрное море).14лепестка(-67dB), приемлемую ширину главного лепестка (эффективнаяширина 1,71 ), затухание уровня боковых лепестков (-6дБ/октава), а такжепростое замкнутое выражение для генерации его коэффициентов. Окноуменьшает влияние концевых интервалов на результаты оценивания,поэтому отрезки выбираются с перекрытием 50%.
Для выбранного окнакоэффициент корреляции при перекрытии 50% составляет 9,6%, поэтомурезультаты обработки соседних окон можно считать статистическинезависимыми. Для подавления выбросов к временному ряду итерационноприменяются робастные веса. Для этого на каждой итерации вычисляетсяДФП от взвешенного ряда:yw y w ( y y) ,(2)где y w - взвешенный временной ряд, y -сумма ряда Фурье, коэффициентыкоторого получены на предыдущей итерации, w - веса. Для генерациивесов использованы идеи, развитые в работе (Chave and Thomson, 2004)применительно к обработке магнитотеллурических данных.
На первомэтапе итерационно вычисляются веса Хьюбера (Хьюбер, 1984) и параметрмасштаба, что обеспечивает устойчивое определение стартового значения.На втором этапе параметр масштаба фиксируется и к невязке итерационноприменяются режекторные веса.Проблема оценки неопределённости результатов обработкиосложнена существенной нестационарностью изучаемого процесса иналичием его единственной реализации. Рассмотрены различные подходык решению этой задачи (Behrens, 2005; Zach and Frenkel, 2010; Myer et al.,2012; и др.).
На основании анализа реальных данных делается вывод, чтолучшее практическое решение основано на анализе распределенияразности повторных наблюдений с учётом изменяющейся геометриисистемы аналогично (Myer et al., 2012).Разработанный алгоритм успешно использовался для обработкиполевых данных, полученных в Каспийском и Чёрном морях в 20082011 гг. Типичный шумовой порог на частоте 0,0625 Гц составляет10В⁄(А ∙ м ), что позволяет уверенно регистрировать сигнал доразносов 10 км (рис. 5).Приведённые результаты и опыт практического использованияразработанного графа показывают, что он эффективен для обработкисигналов мелководных геометрических зондирований и учитываетспецифику данных, что доказывает защищаемое положение 2.15Глава 4 посвящена изучению возможности метода для решенияпрактических нефтегазопоисковых задач на примере тестовых работ,выполненных на месторождении им.
В. Филановского (Каспийское море).В разделе 4.1 приведено физико-географическое описание объекта.Месторождение представляет собой складку размерами 40x4 км(Бочкарёв и др., 2010). MZ-KZ осадочный чехол сложен преимущественнотерригенно-осадочными породами за исключением толщи эоценверхнемеловых ( − P ) карбонатов мощностью ок. 300 м. УЭС поразрезу составляет в среднем 1-3 Омм, повышаясь в− P карбонатах до5 Омм.
Из четырёх залежей УВ на каротаже ясно проявлена наиболеекрупная газонефтяная залежь в породах неокома, фиксируемая скачкамиУЭС до 100-200 Омм. Глубина воды на участке составила от 6 до 16 м.В разделе 4.2 приводиться описание методики и аппаратурывыполнения работ. Глубина воды на участке составила от 6 до 16 м. Длинапрофиля - 26,5 км, общее количество точек, на которых были записаныкондиционные данные – 62.В разделе 4.3 анализируются первичные данные и описываютсяпроцедуры обработки. Обработка выполнена на пяти частотах – 1/16Гц,3/16Гц, 5/16Гц, 7/16Гц и 9/16 Гц. Основным источников шума на частотах3/16, 5/16 Гц и 7/16 служила волновая помеха.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
