Giảm nhiễu hệ thống thu nổ địa chấn

Phương pháp truyền thống để giảm thiểu loại nhiễu này là sử dụng lát cắt tần số 3D Kx-Ky, bộ lọc nhiễu chặn tần trên miền số sóng áp dụng cho các lớp vector trước cộng (Offset Vector Tile - OVT) và tài liệu địa chấn sau cộng. Tuy nhiên, phương pháp này có thể còn nhiễu mà bộ lọc không xử lý được hết. Nguyên nhân do bất kỳ sự gián đoạn nào trong biên độ địa chấn đều được minh giải như đứt gãy và hệ thống nứt nẻ. Xử lý giảm thiểu nhiễu thu nổ địa chấn footprint là quá trình loại bỏ các gián đoạn biên độ mà vẫn bảo toàn các tín hiệu liên quan đến địa chất. Bài báo mô phỏng quy trình xử lý nối tiếp để loại bỏ hoàn toàn nhiễu thu nổ địa chấn footprint mà không ảnh hưởng đến biên độ ban đầu.

1. Giới thiệu

Có nhiều loại nhiễu giao thoa trong tài liệu địa chấn như: ảnh hưởng của nguồn nổ, nhiễu bề mặt tuyến tính (sóng liên kết, sóng mặt, tán xạ ngược) và nhiễu thu nổ địa chấn footprint. Nhiễu thu nổ địa chấn footprint được xác định dưới dạng ô lưới thẳng trên lát cắt thời gian 3D, phản chiếu hình dạng tuyến thu nổ hoặc bất kỳ dị thường pha hay dị thường biên độ nào liên quan chặt chẽ với hình dạng tuyến thu nổ mà không liên quan đến địa chất bên dưới bề mặt.

Về cơ bản, nhiễu thu nổ địa chấn footprint có 2 loại chính: (i) do thông số thu nổ (khoảng cách nguồn nổ và máy thu lớn) gây ra; (ii) từ chuỗi xử lý dữ liệu. Các doanh nghiệp đôi khi do nguồn kinh phí eo hẹp nên phải thiết kế tuyến thu nổ với khoảng cách xa; vì nếu mật độ điểm nổ cao, mạng lưới điểm thu dày sẽ có chi phí rất lớn. Tuy nhiên, khoảng cách giữa nguồn nổ và máy thu quá thưa sẽ tạo ra các biến đổi định kỳ về không gian tại khu vực có bội địa chấn, trong phân bố khoảng dịch chuyển và phương vị gây ảnh hưởng đến tính định kỳ không gian của tỷ số tín hiệu và nhiễu, giữa biên độ với độ nhạy khoảng cách và các lỗi dịch chuyển thông thường.

Phương pháp đánh giá loại bỏ nhiễu thu nổ địa chấn footprint trên tài liệu xử lý địa chấn truyền thống thường thông qua quan sát các lát cắt thời gian và các mặt cắt địa chấn thẳng đứng. Thông thường, phương pháp này không đủ chính xác để vừa đảm bảo giảm nhiễu vừa bảo toàn các biên độ gốc. Cần áp dụng các phương pháp luận chi tiết và nâng cao hơn, trong trường hợp này là thông qua kiểm tra trên miền thời gian cũng như miền tần số, số sóng của xung chuẩn đồng thời xử lý các thuộc tính địa chấn như sự liên tục (coherency), sự bất liên tục (variance), độ cong (curvature), độ dốc và pha. Các tài liệu thuộc tính variance được sử dụng rộng rãi để xác định các đứt gãy bằng cách làm nổi bật sự bất liên tục giữa các mạch địa chấn liền kề trong tài liệu địa chấn, do đó các nhiễu thu nổ địa chấn footprint nên được loại bỏ trước khi trích xuất các thuộc tính địa chấn. Ngoài ra, quá trình loại bỏ nhiễu thu nổ địa chấn footprint nên được tiến hành trong quy trình xử lý biến đổi thời gian, nơi chỉ cửa sổ thời gian bị ảnh hưởng mới được xử lý.

Bài báo nghiên cứu 2 khảo sát địa chấn 3D (1 khảo sát được thực hiện trên bờ và 1 khảo sát thực hiện ở ngoài khơi Abu Dhabi - UAE) có hệ thống tuyến thu nổ thưa, tài liệu địa chấn đã tái xử lý nhiều lần, tuy nhiên vẫn chưa loại bỏ hết nhiễu footprint. Việc thử nghiệm thành công quy trình xử lý nâng cao đã tạo ra một bộ tài liệu chịu ít sự ảnh hưởng của nhiễu thu nổ địa chấn footprint với biên độ gốc được đảm bảo. Điều này gần như kết thúc việc lặp lại quá trình tái xử lý nhiễu, từ đó thiết lập một quy trình xử lý phù hợp cho những khảo sát thăm dò địa chấn tương tự.

Hình 1. (a) Mạng lưới thu nổ trực giao; (b) Nhiễu footprint dưới dạng các sọc biên độ thẳng đứng gây ra bởi mạng lưới thu nổ thưa, quan sát tại lát cắt thời gian 50ms trên khối địa chấn 3D (a)

Hình 2. (a) Mặt cắt địa chấn dọc thấy được sự biến thiên nhiễu thu nổ footprint bước sóng ngắn tại phần tài liệu nông, gây ra bởi mạng lưới thu nổ thưa trên bề mặt (mũi tên vàng); (b) Một mặt cắt địa chấn khác cho thấy nhiễu dạng đan chéo tại phần sâu hơn gây ra bởi quá trình xử lý tín hiệu giả; (c) Các xung nhọn có chu kỳ tại lát cắt thời gian 100ms trên miền số sóng Kx -Ky

Hình 3. Lát cắt thời gian tại 1600ms cho thấy dạng lưới bao phủ phần trên các sự kiện địa chấn quan trọng do quá trình xử lý tài liệu địa chấn dẫn đến giả tín hiệu

Hình 4. (a) Lát cắt thời gian tại 100ms cho thấy tín hiệu và nhiễu trong miền số sóng trước khi thực hiện FKF3D; (b) Sau khi thực hiện FKF3D, các xung nhọn có chu kỳ (mũi tên trắng) đã được giảm thiểu

Bảng 1. Quy trình xử lý nối tiếp được đề xuất:

1. Lát cắt tần số 3D FKxKy trong bộ lọc chặn tần trên miền số sóng

- Nhiễu footprint theo chu kỳ trong miền số sóng, trong khi địa chất không có tính chu kỳ;

- Bộ lọc loại bỏ các xung nhọn nhiễu footprint.

2. Khử sọc địa thống kê

- Loại bỏ các ảnh hưởng hình ảnh dạng lưới và các vùng rìa của diện thu nổ;

- Trong lát cắt thời gian biên độ trung bình, chỉnh sửa dị thường biên độ và tài liệu đầu vào được lặp lại bằng cách tính toán giá trị biên độ để loại bỏ các tín hiệu giả dạng lưới.

3. Bộ lọc điểm giữa 3D (3D Median Filter)

- Bộ lọc loại bỏ nhiễu footprint dư còn sót lại trên các khối tài liệu thuộc tính địa chấn liên kết;

- Giảm thiểu nhiễu khi đuôi biên độ lớn, nhiễu dạng đan chéo và lặp có chu kỳ.

4. Làm trắng hóa phổ phục vụ công tác minh giải cấu trúc nếu cần

- Loại bỏ sự xuất hiện của các nhiễu thu nổ footprint;

- Cải thiện tỷ lệ tín hiệu/nhiễu bằng cách lọc khoảng tần số thấp bước sóng ngắn.

5. Kiểm soát chất lượng là bắt buộc

- Thành lập bản đồ các tầng và xây dựng các thuộc tính địa chấn để xác minh khả năng loại bỏ các tín hiệu thu nổ giả;

- Tăng cường người dùng kiểm soát để quá trình đạt kết quả mong muốn.

2. Các loại nhiễu thu nổ địa chấn footprint

Nhiễu gây ra bởi hệ thống tuyến thu nổ thưa xuất hiện trên lát cắt thời gian dưới dạng những dải biên độ dọc, như hình ảnh phản chiếu góc dốc lớn của nhiễu footprint dạng đan chéo (Hình 2b).

Nhìn chung, việc giảm nhiễu thu nổ địa chấn footprint trong miền không gian - thời gian là rất khó do đặc tính biến đổi theo thời gian yêu cầu phương pháp xử lý nhiễu và miền xử lý, mà tại đó có thể dễ dàng phân biệt tín hiệu và nhiễu.

Về cơ bản, nhiễu footprint xuất hiện dưới dạng các xung nhọn có chu kỳ, như một loại nhiễu rò rỉ trên phổ biên độ lát cắt thời gian của đồ thị Kx-Ky (Hình 2c) tại các khu vực địa chất không mang tính chu kỳ.

Trong nghiên cứu này, tài liệu tốt từ hệ thống thu nổ dạng lưới đã cho thấy hình ảnh đáng chú ý trên các lát cắt thời gian, nguyên nhân bởi sự ghi lặp của các OVT gần kề trong quá trình sắp xếp OVT sau khi tiến hành dịch chuyển trước cộng trên bộ tài liệu này (Hình 3).

3. Quy trình xử lý nối tiếp

Nhìn chung, xử lý nhiễu là quá trình lặp đi lặp lại, cần xác định được miền xử lý phù hợp mà ở đó có thể dễ dàng phân biệt tín hiệu và nhiễu. Vì nhiễu thu nổ địa chấn footprint là loại nhiễu trội trên tài liệu địa chấn sau cộng nên việc kiểm tra dấu hiệu nhiễu trong các miền khác nhau rất quan trọng nhằm thiết lập quy trình xử lý thích hợp để loại bỏ các tín hiệu giả.

Quy trình nối tiếp để giảm thiểu nhiễu được áp dụng không chỉ dựa vào các bộ lọc nhiễu đơn lẻ như mặt cắt tần số hay bộ lọc nhiễu chặn tần trên miền số sóng. Phương pháp xử lý nối tiếp trong nghiên cứu này chứng minh được hiệu quả trong việc loại bỏ hoàn toàn các nhiễu thu nổ địa chấn footprint mặc dù đã được tái xử lý nhiều lần. Các bước của quy trình được minh họa ở Bảng 1.

3.1. Mặt cắt tần số 3D FK K trong bộ lọc nhiễu chặn tần trên miền số sóng

Từ giữa những năm 80 của thế kỷ trước đến nay đã có rất nhiều phương pháp lọc nhiễu thu nổ địa chấn footprint đơn kênh được công bố:

- Bộ lọc nhiễu chặn tần Kx-Ky hướng bởi hình học cho tài liệu thu nổ địa chấn từ hệ thống tuyến không trực giao bằng cách tính toán độ tương quan của chu kỳ nhiễu trên sự phân bố theo chu kỳ của các khoảng cách thực trước cộng và thiết kế các ma trận tuần hoàn nhiễu và bộ lọc nhiễu phù hợp;

- Một bộ lọc nhiễu hình ảnh đặc trưng F-xy sử dụng một phương thức ngăn chặn nhiễu không mới với kỹ thuật địa vật lý được gọi là“giảm bậc ma trận” hay sự giảm đột ngột quá trình phân tích giá trị dị thường. Phương pháp này được sử dụng để lọc phổ ma trận, giảm nhiễu nhiều lần, phân tích vận tốc, loại bỏ nhiễu thu nổ địa chấn footprint và các ứng dụng khác.

- Theo mặt cắt thời gian phân tích giá trị dị thường (TSVD), có thể giảm các nhiễu thu nổ địa chấn footprint và nhiễu ngẫu nhiên chỉ bằng một bước duy nhất.

- Một mặt cắt tần số 3D FKxKy từ bộ lọc nhiễu chặn tần trên miền số sóng (FKF3D) với các nhiễu có chu kỳ không gian dưới dạng hàm Kx-Ky biến thiên trong miền số sóng, tại đây các tín hiệu Kx-Ky có thể được phân tách rõ ràng.

Bộ lọc nhiễu FKF3D khi đó có thể làm giảm năng lượng ở các đỉnh trước khi chuyển đổi trở lại miền không gian - thời gian (t, x, y). Kết quả đem lại hình ảnh không có nhiễu. Mặc dù bộ lọc nhiễu tự động phát hiện vị trí các xung nhọn nhiễu thu nổ địa chấn footprint nhưng vẫn cần thêm một bộ lọc nhiễu tiêu chuẩn xác định chu kỳ đột biến nếu nhiễu footprint cố định.

Về cơ bản, bộ lọc nhiễu là một hàm tỷ lệ, dữ liệu được xử lý trong cửa sổ thời gian với giá trị của mức giảm thiểu nhiễu như một ứng dụng biến đổi thời gian. Độ rộng cửa sổ chặn tần được ứng dụng có thể kiểm soát cường độ của bộ lọc nhiễu dựa trên mức độ phức tạp của nhiễu. Biểu đồ cơ bản để kiểm soát chất lượng của bộ lọc nhiễu là lát cắt thời gian trong miền số sóng (Hình 4a). Ngoài ra, các biểu đồ này cũng có thể xác định khoảng thời gian để thiết kế bộ lọc nhiễu chính xác. Các mặt cắt thời gian trong miền số sóng cho phép khuếch đại các xung nhọn nhiễu footprint có chu kỳ để phân tách với tín hiệu mà các giá trị Kx-Ky tiệm cận về 0, do đó cho phép hạn chế nhiễu footprint trong khi vẫn giữ được tín hiệu. Các mặt cắt này sẽ tách biệt các xung nhọn nhiễu footprint có chu kỳ, nhiễu có thể được triệt tiêu hoàn toàn và chỉ giữ lại tínhiệu với giá trị K -K = 0 (Hình 4b). Sự khác biệt giữa các mặt cắt địa chấn sau cộng trước và sau khi áp dụng bộ lọc nhiễu FKF3D chứng tỏ tín hiệu gốc được bảo toàn và nhiễu thu nổ footprint được loại bỏ (Hình 5c).

Hình 5. Mặt cắt địa chấn thẳng đứng: (a) Trước khi lọc FKF3D; (b) Sau khi lọc FKF3D; (c) Khác biệt mặt cắt địa chấn trước và sau khi lọc FKF3D hiển thị các biến đổi nhiễu thu nổ mà không bị rò rỉ tín hiệu

Hình 6. Biên độ bình phương trung bình (RMS) tính toán bản đồ giá trị của toàn bộ khảo sát địa chấn 3D trong khoảng biên độ từ 0,6444 - 1,627

Hình 7. Bản đồ giá trị biên độ RMS: (a) Tài liệu địa chấn cũ; (b) Kết quả cuối cùng khi các tín hiệu giả được loại bỏ rõ rệt

Hình 8. Lát cắt thời gian tại 1300ms trên khối thuộc tính địa chấn coherency 3D: (a) Sau khi áp dụng phương pháp khử sọc địa thống kê; (b) Sau khi áp dụng bộ lọc điểm giữa 3D hiển thị chi tiết các vết nứt (mũi tên đen)

Hình 9. Hàm tương quan tự động: (a) Phần địa chấn thẳng đứng của tài liệu gốc; (b) Sau khi áp dụng bộ lọc điểm giữa; (c) Sau khi áp dụng quy trình làm trắng hóa phổ thể hiện phản xạ vùng nước nông bị chặn và sóng nhỏ bị nén

Hình 10. Lát cắt thời gian tại 300ms trên khối địa chấn 3D thông thường: (a) Sau khi áp dụng bộ lọc điểm giữa; (b) Sau khi áp dụng phương pháp làm trắng hóa phổ xử lý nối tiếp với bộ lọc điểm giữa cho thấy tài liệu hoàn toàn không lẫn nhiễu thu nổ (mũi tên vàng)

Hình 11. (a) Hình ảnh phân bố số bội trong diện tích khảo sát 3D OBC; (b) Phổ trung bình Kx-Ky của các xung nhọn nhiễu thu nổ footprint có thể được minh giải

Hình 12. Hình ảnh một loạt lát cắt thời gian tại 1600ms sau các bước khác nhau của quy trình xử lý nối tiếp: (a) Tài liệu địa chấn cũ; (b) Sau khi áp dụng FKF3D; (c) Sau khi khử sọc địa thống kê; (d) Sau khi áp dụng bộ lọc điểm giữa minh chứng cho việc loại bỏ nhiễu thành công và nâng cao độ phân giải địa chấn

Hình 13. Mặt cắt địa chấn thẳng đứng: (a) Tài liệu địa chấn cũ; (b) Kết quả quá trình xử lý nối tiếp có dữ liệu không nhiễu tập trung và xác định đứt gãy tốt hơn (mũi tên)

Hình 14. Phân bổ khoảng cách dải phổ K -K mô tả nhiễu thu nổ footprint và 12 máy thu với 6 dòng cuộn (mũi tên vàng); có những xung nhiễu thu nổ mạnh

Hình 15. Mặt cắt địa chấn thẳng đứng: (a) Tài liệu địa chấn cũ; (b) Kết quả từ phương pháp xử lý nối tiếp, hoàn toàn không có nhiễu với dải tần có độ phân giải cao hơn tại mọi thời điểm

3.2. Khử sọc địa thống kê

Dạng đơn giản nhất của các bộ lọc nhiễu thu nổ địa chấn footprint hoạt động khi nhiễu bao hàm các xung nhọn trên miền số sóng thay vì ở dạng lưới. Trong xử lý tài liệu địa chấn có thể gặp một số lỗi xử lý không phân tách được nhiễu và tín hiệu thực. Do đó yêu cầu một phương pháp loại bỏ được nhiễu ghi đè dạng lưới. Mô hình không gian tĩnh cho phép các phương pháp khử sọc địa thống kê hoạt động hiệu quả với các tín hiệu giả dạng lưới. Biểu đồ Gringarten và Deutsch đưa ra được sử dụng rộng rãi để định lượng độ biến thiên không gian mức độ ảnh hưởng nhiễu thu nổ địa chấn footprint và phải có quy trình kiểm soát chất lượng chi tiết trước khi thực hiện thuật toán bổ sung khử sọc 3D và 4D.

Hiện nay trong các quy trình xử lý nhiễu tiên tiến, giai thừa Kriging được áp dụng rộng rãi. Các kỹ thuật Kriging ban đầu được sử dụng để phân tách các bản đồ giá trị biên độ bình phương trung bình (Root Mean Square - RMS) 3D thành các thành phần gồm các dải tần thấp (địa chất) và các dải tần cao (tín hiệu thu nổ giả) và nhiễu ngẫu nhiên. Sau đó, các bộ lọc Kriging mô phỏng không gian sẽ làm giảm các nhiễu thu nổ footprint và các mẫu nhiễu dạng lưới không liên quan khác. Sử dụng mô hình hóa giai thừa Kriging, việc khử sọc địa thống kê được thực hiện bằng cách cho chạy quy trình xử lý tài liệu sau khi áp dụng bộ lọc nhiễu chặn tần 3D FKxKy theo hướng như sau:

- Tính toán bản đồ biên độ trung bình với cửa sổ thời gian 200ms và tạo các lát cắt thời gian cho mỗi cửa sổ.

- Chỉnh sửa và làm trơn các lát cắt biên độ trên miền thời gian này được thực hiện bằng cách áp dụng trộn biên độ theo phương ngang trước khi áp dụng các bộ lọc hay làm trơn. Sau đó, các bộ lọc làm trơn được áp dụng trên những lát cắt thời gian với kích thước toán tử không gian (v) được tính toán theo công thức:

V = (npoints - 1)/2 × 2 + 1 với npoint = diam/vinc + 0,5

Trong đó:

diam: đường kính của cửa sổ bộ lọc nhiễu cho lát cắt thời gian;

vinc: khoảng cách theo hướng tuyến ngang/tuyến dọc tương ứng.

Kích thước toán tử gồm 31 điểm trên tuyến ngang và 11 điểm trên tuyến dọc được sử dụng cùng 5 mạch ghi địa chấn chỉ áp dụng để bù bội của các kích thước toán tử khác ở phần rìa nhằm tránh ảnh hưởng tới biên độ.

- Tính toán giá trị biên độ trên các lát cắt thời gian này bằng cách chia các lát cắt thời gian sau khi chỉnh sửa và làm trơn sang các lát cắt thô chưa áp dụng bộ lọc nhiễu.

- Nhân mỗi mẫu dữ liệu từ mỗi mạch ghi tài liệu địa chấn trong mỗi lát cắt thời gian với giá trị biên độ đã tính toán để tạo ra tài liệu địa chấn không chứa tín hiệu giả.

Để xác minh kết quả khử sọc địa thống kê, cần phân tách bản đồ biên độ RMS ở khoảng cửa sổ 1500 - 1700ms, trong đó bản đồ biên độ RMS của tài liệu địa chấn cũ cho thấy mẫu lưới được tạo ra qua quá trình xử lý tín hiệu giả (Hình 7a). Khoảng giá trị biên độ được tính toán từ 0,64 - 1,62, có giá trị trung bình ≈ 1, vì vậy các giá trị bị ảnh hưởng mạnh bởi hiệu ứng nhiễu footprint và không tương quan với biên độ tín hiệu và/hoặc nhiễu (Hình 6) và kết quả biên độ RMS cuối cùng của quy trình xử lý nối tiếp cho thấy các sọc biên độ dạng lưới đã được loại bỏ đáng kể (Hình 7b).

3.3. Bộ lọc 3D median

Bộ lọc 3D median rất hữu ích cho việc giảm các loại nhiễu ngẫu nhiên có mật độ xác suất đuôi lớn và các tín hiệu có dạng lặp chu kỳ. Ngoài ra, bộ lọc 3D median cũng được sử dụng để giảm các trường sóng tương đồng, có nhiều ưu điểm hơn phương pháp lọc dựa trên giá trị trung bình như ngăn ngừa tác nhân ngoại vi và bảo toàn các rìa tín hiệu. Sau khi khử sọc địa thống kê, bộ lọc 3D median thời gian và không gian đã được thử nghiệm để loại bỏ nhiễu dư ngẫu nhiên và nhiễu đan chéo còn sót lại. Tài liệu được lọc bằng bộ lọc 3D median của nửa chiều dài mạch ghi địa chấn trên cả tuyến dọc và tuyến ngang. Đối với mỗi mẫu trong chiều dài cửa sổ thời gian và không gian, mạch ghi địa chấn đầu ra được xây dựng từ việc lấy mẫu điểm giữa của các mẫu xung quanh. Bộ lọc 3D median đã làm giảm nhiễu sót lại tại lát cắt thời gian 1300ms của tài liệu thuộc tính địa chấn coherency 3D (sự liên tục), việc xác định các đứt gãy cũng được cải thiện rõ ràng (Hình 8).

Hình 16. Hình ảnh 3D mặt cắt địa chấn thẳng đứng và lát cắt thời gian tại các mức mục tiêu sau các bước xử lý nối tiếp: (a) Tài liệu địa chấn cũ; (b) Sau khi áp dụng FKF3D; (c) Sau khi áp dụng kỹ thuật khử sọc địa thống kê; (d) Sau khi ứng dụng bộ lọc điểm giữa minh họa việc loại bỏ nhiễu thành công và nâng cao độ phân giải tài liệu địa chấn đặc biệt

3.4. Làm trắng hóa phổ biến thể thời gian 3D

Làm trắng hóa phổ theo thời gian bao gồm việc truyền tài liệu đầu vào thông qua các bộ lọc nhiễu băng thông hẹp và xác định tốc độ suy giảm cho từng dải tần số, nhờ đó mà phổ biên độ của tài liệu đầu ra sẽ được làm trắng. Làm trắng hóa phổ theo thời gian là một loại kỹ thuật giải chập (deconvolution) nén xung chuẩn, từ đó làm giảm rung các thùy bên (Hình 9c), đồng thời loại bỏ nhiễu thu nổ địa chấn footprint dư như biểu hiện trên lát cắt thời gian nông hơn 300ms (Hình 10b). Trong nghiên cứu này, các tài liệu địa chấn 3D OBC cũ có dải tần thấp chiếm ưu thế và xử lý làm trắng hóa phổ đã giảm những dải tần thấp đồng thời mở rộng độ rộng dải tần về phía dải tần cao hơn. Tuy làm trắng hóa phổ không bảo toàn được biên độ trong quá trình xử lý nhưng lại phù hợp với quá trình minh giải cấu trúc. Làm trắng hóa phổ không được áp dụng cho tài liệu 3D trên bờ mà sử dụng cho khối địa chấn để xác định mô hình đặc tính vỉa chứa trên địa chấn, trong đó điều kiện tiên quyết là bảo toàn xử lý biên độ.

Hình 17. Lát cắt thời gian tại 1400ms trên khối tài liệu địa chấn thuộc tính liên tục: (a) Lượt dịch chuyển cuối cùng của tài liệu địa chấn cũ; (b) Kết quả của quy trình xử lý nối tiếp hiển thị rõ nét các đứt gãy

4. Giảm nhiễu hệ thống thu nổ địa chấn trong tài liệu địa chấn 3D trên đất liền và ngoài khơi Abu Dhabi

4.1 Tài liệu địa chấn 3D ngoài khơi

Phương pháp địa chấn thường xuyên được sử dụng ngoài khơi Abu Dhabi (UAE) là phương pháp thu nổ 3D sử dụng hệ thống thu nổ đáy biển (Ocean Bottom Cable

- OBC) tại khu vực nước nông nơi có các giàn và các trang thiết bị khai thác, do đó không thể kéo cáp thu địa chấn 3D từ hệ thống thu nổ thông thường.

Bộ tài liệu OBC 3D ngoài khơi được thu nổ sử dụng mạng lưới thu nổ trực giao với khoảng cách nguồn nổ là 400m, khoảng cách dòng thu là 225m. Do khảo sát bằng hệ thống tuyến thu nổ thưa, đã quan sát thấy sự biến đổi các dải phân bố các điểm bội (Hình 11a) bởi nhiễu thu nổ địa chấn footprint mạnh (Hình 11b) tăng lên do các ống cuộn đa dòng (Vermeer, 2012). Thêm vào đó, tài liệu từ các mẫu không đối xứng với kích thước lưới 12,5 x 9,875m, tạo ra lượng lớn nhiễu thu nổ địa chấn footprint và xử lý tín hiệu giả đã được sử dụng cho tài liệu cuối cùng. Nhiễu thu nổ địa chấn footprint được phát hiện không chỉ trong vùng nước nông mà còn xuất hiện sâu hơn trong tài liệu.

Có 3 loại giả tín hiệu thu nổ trong bộ tài liệu này. Vấn đề lớn nhất là xử lý dữ liệu bị thiết lập, chia lưới, lỗi giả tín hiệu. Tín hiệu giả này đã được loại bỏ hoàn toàn bằng cách thực hiện các quy trình xử lý nối tiếp. Bộ lọc 3D median trong quy trình xử lý nối tiếp đặc biệt hiệu quả và đã loại bỏ được nhiễu dạng lưới như thể hiện trên lát cắt thời gian 2200ms (Hình 12). Các bước xử lý nối tiếp cải thiện đáng kể chất lượng tài liệu địa chấn từ công tác xử lý nhiễu dư. Áp dụng làm trắng hóa phổ vào cuối quy trình xử lý là biện pháp cải thiện độ phân giải trên cả miền không gian và thời gian rõ ràng nhất thông qua các dấu hiệu địa chấn tương phản cao như các đứt gãy hay các phản xạ địa chấn (Hình 13).

4.2. Tài liệu địa chấn 3D trên đất liền

Trường hợp thực tế thứ hai là khảo sát 3D đất liền với 30 bội, hệ thống tuyến thu nổ trực giao, với dải đầu thu dài 300m và khoảng cách nguồn nổ 550m, cùng 12 dải đầu thu trên diện thu nổ với 6 dòng cuộn. Khoảng cách dòng thưa dẫn tới phân bổ khoảng cách không đồng nhất, biến thiên khoảng cách theo chu kỳ không gian, gây ra xung nhiễu thu nổ footprint đáng kể trên miền số sóng (Hình 14).

Khoảng cách điểm thu thưa dẫn đến tạo nhiễu ảnh gương, gây ảnh hưởng đến quá trình xử lý đa kênh như dịch chuyển và tạo ra các nhiễu giả tín hiệu dạng đan chéo. Tài liệu địa chấn cũ cho thấy sự lan rộng của nhiễu như giả tín hiệu liên tục hay nhiễu rời rạc, thậm chí cả hai (Hình 15a). Sau khi áp dụng xử lý nối tiếp, tài liệu địa chấn thu được gần như loại bỏ được nhiễu hoàn toàn (Hình 15b).

Phương pháp xử lý nối tiếp đã nâng cao chất lượng tài liệu địa chấn từ việc loại bỏ nhiễu dư (biến động bước sóng ngắn và liên kết dạng đan chéo), khử sọc biên độ và cải tiến tính liên tục không gian, cùng với việc xác minh các đứt gãy và đặc tính địa tầng hiệu quả hơn.

5. Kết luận

Bài báo đề xuất các phương pháp tối ưu cho quy trình xử lý tài liệu địa chấn sau cộng, góp phần nâng cao chất lượng tài liệu địa chấn và giúp công tác minh giải chính xác hơn. Việc kiểm soát chất lượng cần phải tăng cường để tối ưu hóa quy trình làm việc phù hợp thông qua kiểm tra dữ liệu đa miền, ở các thông số khác nhau. Phương pháp xử lý nối tiếp giảm thiểu nhiễu thu nổ địa chấn footprint đã giải quyết được các vấn đề về nhiễu footprint trong tài liệu cũ, nâng cao chất lượng tài liệu địa chấn... Kết quả cho thấy chi tiết cấu trúc mới, chỉ ra các thuộc tính địa chấn của đứt gãy, nứt nẻ và minh giải cấu trúc tuyến tính với độ chính xác cao (Hình 17). Đây là cơ sở để thực hiện các giải pháp tối ưu giếng, xác định quỹ đạo giếng khoan và giảm thiểu các rủi ro trong quá trình khoan.

Công nghệ xử lý nối tiếp đề xuất trong nghiên cứu này là một bước tiến trong việc loại bỏ nhiễu thu nổ địa chấn footprint mà vẫn bảo toàn tín hiệu. Phương pháp xử lý nối tiếp sau cộng giúp xử lý hiệu quả các xung nhiễu footprint thông thường và các dạng giả tín hiệu khác (nhiễu dốc đứng đan chéo, dạng lưới…) do quá trình xử lý gây ra.

pvn.vn