Выбор первого перерыва

В сейсмологии — это обнаружение или обнаружение начальных поступлений преломленных сигналов из всех сигналов , сбор первого всплеска полученных массивами приемников и созданных в результате генерации определенного исходного сигнала. Это также называется сбором по первому вступлению или обнаружением первого вступления. Первоначальный сбор может осуществляться автоматически, вручную или в сочетании обоих способов. С развитием информатики и масштабами сейсмических исследований часто отдается предпочтение автоматическому выбору.

Значение

Пикировки первых вступлений, связанные с преломленными временами вступления, используются в схеме инверсии для исследования приповерхностной зоны низких скоростей и последующего определения статических поправок.Статическая коррекция — это коррекция, применяемая к геофизическим данным, особенно к сейсмическим данным, для компенсации влияния приповерхностных неровностей, различий в высоте снимков и геофонов или любого приложения для коррекции положения источника и приемников.

История выбора первого перерыва

Гельчинский и Штивельман (1983) использовали корреляционные свойства сигналов и применили статистический критерий для оценки времени первых вступлений.

Коппенс (1985) рассчитали соотношение энергий сейсмограммы двух окон и использовали его для различения сигнала и шума.

Майкл Д. МакКормарк и др. (1993) представили метод нейронной сети обратного распространения ошибки (BNN). Нейронная сеть , которая редактирует сейсмические данные или выбирает первые вступления, была обучена пользователями, которые просто выбирали и представляли сети примеры редактирования трасс или выбора преломлений. Затем сеть итеративно меняет внутренние веса, пока не сможет точно воспроизвести примеры, предоставленные пользователями.

Фабио Боскетти и др. ) представили фрактальный ( 1996 алгоритм , который обнаруживает наличие сигнала путем анализа изменения фрактальной размерности вдоль трассы. Этот метод работает, когда отношение сигнал/шум невелико, но он работает значительно медленно.

Метод прямой корреляции был предложен Джозефом и др. (1999), который был разработан для использования в сигналах с высоким временным разрешением и низким уровнем шума, полученных в лаборатории. в этом методе служит наибольшее значение коэффициента корреляции Пирсона между участками наблюдаемых сигналов вблизи начала импульса Критерием определения времени и в соответствующей опорной точке.

Цзуолинь Чен и др. (2005) представили многооконный алгоритм для обнаружения первого нарушения. В этом методе использовались три движущихся окна, и необходимо вычислить средние абсолютные амплитуды в каждом окне, затем отношения, основанные на средних значениях окон, обеспечивают стандарты для дифференциации сигналов от нежелательного шума.

Вонг и др. (2009) представили метод соотношения STA/LTA. Этот метод аналогичен методу Коппенса. алгоритм. Разница заключается в том, что вместо расчета соотношения энергия сейсмограммы двух окон в алгоритме Коппенса.

Методы автоматического выбора первого перерыва

Метод соотношения STA/LTA

Источник:

Этот метод аналогичен алгоритму Коппенса (1985). Разница заключается в том, что вместо расчета соотношения энергия сейсмограммы двух окон в алгоритме Коппенса. Численную производную отношения можно определить как:

${\begin{aligned}&d_{i}=r_{i+1}-r_{i},i=1,2,...(n-1)\\\end{aligned}}$

где r _i+1 представляет собой соотношение STA/LTA в индексе времени i+1 , а r _i представляет собой соотношение STA/LTA в индексе времени i . Для незашумленных сейсмограмм максимальное значение числовой производной отношения STA/LTA близко ко времени первого вступления.

Вонг и др. (2009) модифицировали алгоритм метода отношения энергий, назвав этот метод модифицированным соотношением энергий. В этом методе они определяют соотношение энергии как:

${\begin{aligned}&er_{i}=\sum _{j=i}^{i+ne}x_{j}^{2}/\sum _{j=i-ne}^{i}x_{j}^{2}\\\end{aligned}}$

где x _i — временной ряд, представляющий сейсмограмму с временным индексом i=1, 2... N. и числом точек в энергетическом окне ne . Тогда модифицированное энергетическое соотношение определяется как

${\begin{aligned}&er3_{i}=(abs(x_{i})^{*}er_{i})^{3}\\\end{aligned}}$

Пик модифицированного энергетического отношения er3i очень близок ко времени первых вступлений на сейсмограммах без шумов.

Многооконный метод

Источник:

Этот метод требует расчета средних значений абсолютных амплитуд по сейсмической трассе, используя три скользящих временных окна до и после каждого момента времени (выборки).

Когда мгновенная абсолютная амплитуда превышает автоматически регулируемый порог, коэффициенты, основанные на средних значениях окон за предыдущие временные выборки, обеспечивают стандарты для дифференциации сигналов от нежелательного шума.

Многооконный автоматический детектор P-фазы работает во временной области. Он включает в себя процедуры определения временных окон, стандартов, соответствующих пороговых значений и коррекции формы сигнала .

1. Средние значения абсолютных амплитуд в окнах BTA (среднее значение до срока), ATA (среднее значение после срока) и DTA (среднее значение отсроченного срока) соответственно определяются следующим образом:

${\begin{aligned}&{\overline {BTA(t)}}=\sum _{i=1}^{m}{\frac {|u(t-i)|}{m}}\\&{\overline {ATA(t)}}=\sum _{i=1}^{n}{\frac {|u(t+j)|}{n}}\\&{\overline {DTA(t)}}=\sum _{j=1}^{q}{\frac {|u(t+j+d)|}{q}}\\&R_{2}(t)={\frac {\overline {ATA(t)}}{\overline {BTA(t)}}}\\&R_{3}(t)={\frac {\overline {DTA(t)}}{\overline {BTA(t)}}}\\\end{aligned}}$

Стандарты R ₂ (t) и R ₃ (t) используются для дискриминации высокоамплитудных кратковременных и длительных шумов.

2. Пороги определяются как

${\begin{aligned}&H_{1}(t)=E_{m}(t-p)+\alpha E_{sd}(t-p)\\\end{aligned}}$

где E _m — среднее значение, а E _sd — стандартное отклонение ; p — количество сдвинутых выборок; α представляет собой коэффициент для регулировки высоты первого порога и принимается равным 3. Из этого уравнения очевидно, что H ₁ (t) автоматически регулируется с изменением фонового шума.

3. H ₁ (t) определяется выше, чем большинство ранее существовавших уровней шума, а мгновенная абсолютная амплитуда в момент времени запуска выше, чем H ₁ (t) в соответствии с конфигурацией первого вступления события, реальной время начала должно быть раньше, чем момент времени триггера. Чтобы компенсировать это позднее время начала, следует использовать коррекцию формы волны. высоту абсолютной амплитуды и репрезентативный градиент Для импульсивного первого вступления для выполнения коррекции можно использовать в точке запуска.

Доступный код

Potash SU — это пакет, включающий коды в стиле Seismic Unix , разработанный Balazs Nemeth. Он предоставляет подпрограмму, называемую простым окном выбора первого вступительного сигнала. На рисунке показаны сейсмические изображения до и после применения подпрограммы.

Правый — до выбора первого брейка, левый — после первого брейка.

Будущая тенденция темы

Методы пикировки: автоматический пикинг первых вступлений сыграл важную роль в обработке сейсмических данных и напрямую влияет на качество сейсмических разрезов. Из-за увеличения объема сейсмических исследований необходимы более эффективные и быстрые методы выбора первых вступлений, при этом предпочтительными являются параллельные методы.

Применение обнаружения первого прорыва: Традиционно геофизики используют первые прорывы для статической коррекции. Сигнал первого прорыва также можно использовать в качестве данных наблюдения для сопоставления с историей.