Report 2 / 1973 - ASP -Allgemeines Seismisches Programm


PRAKLA-SEISMOS Report 2 / 1973

ASP -Allgemeines Seismisches Programm

von H. Rist Von Mund zu Mund, von Ort zu Ort Geht ein geheimnisvolles Wort. Auf einmal ist es großE;i Mode Und vielbesprochene Methode, Das neue ASP-System. Wie machts das Leben uns bequem! Ob Stapelgeschwindigkeit, Dip, Kohärenz, Für uns beginnt jetzt ein neuer Lenz; Denn ASP, im Fall eines Falles, Berechnet vollautomatisch alles. Doch nun von der "Poesie" zur Prosa über eines der wichtigsten Themen, die bisher in unserer Zeitschrift behandelt wurden: Mit dem ASP-Programm werden seismische Messungen analysiert. Es arbeitet statistisch unter Berücksichtigung eines jeden gemessenen Amplitudenwertes einer jeden seismischen Spur. Die Amplitudenwerte zeitlich benachbarter Sampel gehen in das Analysenergebnis mit ein.			ASP -Advanced Seismic Program The ASP-program is used to analyse seismic survey data. It operates statistically by taking into account each recorded amplitude value of each seismic trace. Results of the ASP-analysis Three seismic parameters are analysed: 1. Stacking velocity 2. Dip 3. Coherence = reflection quality. How the ASP program operates From the analysis results of all the previous seismic traces an estimate is made on the expected values of the next trace. The seismic trace is compared by a cross correlation process with the estimated trace values (reference trace). The magnitude of the maximum of the cross correlation function is read and one obtains the time shift of the maximum as compared to the expected time value. This shift can be due to a change of dip, ΔD, or of the moveout, ΔMO, but can also be caused by superimposed noise.
Ergebnisse der ASP-Analyse Es werden drei seismische Parameter analysiert: 1. Stapelgeschwindigkeit, 2. Neigung, 3. Kohärenz = Reflexionsqualität. Arbeitsweise des ASP-Programmes Aus den Analysenergebnissen aller vorhergehenden seismischen Spuren wird das zu erwartende Aussehen der zu bearbeitenden Spur vorhergesagt. Durch Kreuzkorrelation wird die seismische Spur mit der vorhergesagten Spur (Referenzspur) verglichen. Der Kreuzkorrelationsfunktion entnimmt man die Größe des Maximums, die - normiert -, den Wert der Kohärenz ergibt. Als zweites entnimmt man ihr die zeitliche Verschiebung dieses Maximums gegenüber der erwarteten Zeit. Diese Verschiebung kann von einer Änderung der Neigung, ΔD, oder des Move out, ΔMO, herrühren oder aber auch durch überlagerten Noise verursacht sein. Durch einen schrittweisen Rechenvorgang, der die Abhängigkeiten von der Laufzeit und dem Schußpunkt-Geophonabstand berücksichtigt, wird die gemessene Verschiebung in ΔD, ΔMO und einen Noise-Anteil aufgeteilt. Die errechneten Werte für ΔD werden zum " Aufdatieren" der Neigungen, und nach entsprechender Umrechnung die Werte für ΔMO zum " Aufdatieren" der Stapelgeschwindigkeiten verwendet. Das Aufdatieren ist eine spezielle Methode der mathematischen Statistik, durch die nun zu jedem Untergrundspunkt eine optimale Ergebnisspur für diese 3 genannten Größen bereitgestellt wird, d. h., daß nun für jedes Sampel einer jeden Spur der bearbeiteten Sektion optimale Werte für diese 3 Größen vorhanden sind. Die gewonnenen Analysenergebnisse lassen sich ebenso wie eine seismische Sektion abspielen. Die Abbildungen 1 bis 4 zeigen dies für ein Beispiel, das zwar bereits an anderer Stelle verwendet wurde, das wir aber auch in dieser Abhandlung bringen, weil es eine Vielzahl an seismisch interessanten Problemen enthält. Stapelung mit ASP-Geschwindigkeiten Vergleiche haben gezeigt, daß eine Stapelung mit automatischen dynamischen Korrekturen im allgemeinen einer mit konventionellen Verfahren durchgeführten Stapelung gleichwertig ist wie die Abbildungen 5 und 6 zeigen. Eine Verbesserung des Stapelergebnisses ist gegenüber den qualifizierten konventionellen Methoden nicht zu erwarten. Abgeleitete Geschwindigkeitsarten Der besondere Wert des ASP-Systems liegt in der automatischen Ermittlung seismischer Geschwindigkeiten direkt aus den gemessenen Daten und in deren Darstellung. Am Anfang des Profils wird dem Programm eine Geschwindigkeitsverteilung als Anfangswert vorgegeben. Die Erfahrung hat gezeigt, daß nach ungefähr 24 Spuren bereits verläßliche Werte für die Stapelgeschwindigkeiten erhalten werden, auch wenn die eingegebenen Anfangswerte um 10% oder mehr von den tatsächlichen Geschwindigkeiten abweichen. Natürlich hängt die Genauigkeit der errechneten Ergebnisse wesentlich von dem Angebot an Reflexionen in den zu bearbeitenden Messungen ab. Die bei der ASP-Analyse aus dem Move-out errechneten Stapelgeschwindigkeiten können für die dynamische Korrektur bei der Stapelung benutzt werden. Sie eignen sich jedoch nur bei söhliger Lagerung für die Tiefenumrechnung, weil sie von der Horizontneigung, der Krümmung und der Brechung im Hangendgebirge beeinflußt sind.			ReferenzspurenAbb.1Reference Traces KohärenzprofilAbb.2Coherence Section NeigungsprofilAbb.3Dip Section An iterative computational process (wh ich takes into account the dependence on ta-time and shot point-geophone spacing) subdivides the measured shift into ΔD, ΔMO and noise portions. The computed values for ΔDMO are used for "updating" the dip and the stacking velocity.
Isolinienprofil der Stapelgeschwindigkeiten Abb.4 Isoline Section of Stacking Velocities			Isolinienprofil der Ortsgeschwindigkeiten Abb.7 Isoline Section of Instaneous Velocities
Konventionelle Stapelung Abb.5Conventional Stack Stapelung mit automatischen Abb. 6 dynamischen Korrekturen nach ASP Stack with Automatie Dynamic Corrections with ASP Graphische Darstellung der Intervallgeschwindigkeiten Graphie Presentation of Interval VelocitiesAbb. 8 Die Kenntnis der Neigungen erlaubt jedoch die Berücksichtigung dieses Einflusses durch das Rechenprogramm, so daß man mit guter Näherung die RMS-Geschwindigkeiten erhält. Aus den RMS-Geschwindigkeiten werden durch das Programm Orts-oder Augenblicksgeschwindigkeiten abgeleitet. Nach der Formel von Dix und Krey wird unter Berücksichtigung des Einflusses der Brechung über ein kleines Zeitfenster von z. B. 200 ms die Intervallgeschwindigkeit bestimmt und der Fenstermitte zugeordnet. Das Fenster gleitet Sampie für Sampie über die ganze Länge der Geschwindigkeitsspur, so daß an jeder Stelle ein Wert für die Ortsgeschwindigkeit erhalten wird. Die errechneten Werte für eine Spur entsprechen dem Ergebnis eines Geschwindigkeitslogs in einer Tiefbohrung in ausgeglichener Form (Abbildung 7). Nach dem gleichen Prinzip wie die Ortsgeschwindigkeiten werden von dem Programm aus den RMS-Geschwindigkeiten seismische Intervallgeschwindigkeiten berechnet. Dabei werden nicht gleitende Zeitfenster konstanter Länge verwendet, sondern Intervalle, deren Grenzen den geologischen Schichtgrenzen, d. h. dem Verlauf der Reflexionshorizonte folgen. Die Intervallgrenzen müssen entsprechend der geologischen Lagerung immer wieder neu spezifiziert werden. In Abbildung 8 ist für unser Beispiel eine Sektion mit Intervallgeschwindigkeiten dargestellt. Für jedes Intervall ist die obere und die untere Grenze markiert. An verschiedenen Stellen fällt die Untergrenze eines Intervalls mit der Obergrenze des nächsttieferen Intervalls zusammen. Das Auflösungsvermögen dieser Darstellungsart liegt bei 25 m/s. Die Kenntnis der Intervallgeschwindigkeiten ist bei den seismisch-geologischen Interpretationen für die stratigraphische Einordnung und für die Zuordnung von Horizonten über Störungen hinweg von Bedeutung. Dies gilt vor allem dann, wenn noch keine Aufschlußbohrungen vorhanden sind. Weiterführende Prozesse Die durch das ASP-Programm erschlossenen Möglichkeiten erschöpfen sich nicht in der Berechnung und Darstellung der besprochenen Geschwindigkeitsarten, wenn auch darin vorerst der Hauptzweck des Verfahrens gesehen werden muß. So läßt sich beispielsweise, ausgehend von der Stapelung, eine Migration mit auf Band gespeicherten RMS-Geschwindigkeiten sehr einfach und präzise durchführen. Die Abbildung 9 zeigt eine Migration mit aus der ASPAnalyse gewonnenen Geschwindigkeiten. Es ist beabsichtigt, die Kenntnis der Neigung der Horizonte für eine Qualitätsverbesserung bei der Migration durch eine entsprechende Gewichtung auszunutzen. Als eine weitere Möglichkeit bietet sich die Tiefendarstellung an, die unter Benutzung der Ortsgeschwindigkeiten ein sehr genaues Abbild des geologischen Untergrundes liefert wie das Beispiel in Abbildung 10 zeigt. Eine Erweiterung des ASP-Programms auf seine dreidimensionale Anwendung wird bereits entwickelt.			Updating is a special method in mathematical statistics by which optimal values are obtained for the 3 quantities mentioned above. After processing, the optimal values are available for every sampie of every trace of the section. The analysis results so obtained can be displayed in the same way as a conventional seismic section. Figures 1 to 4 show an example which, although already used previously, is demonstrated once again in this paper as it contains several seismically interesting features. Stacking with ASP-velocities Comparisons have shown that stacking with automatic dynamic corrections is generally equivalent to stacking carried out with conventional means, as is seen in fig. 5 and 6. A drastic improvement in the stacking results as compared to qualified conventional stacking is not to be expected. Derived velocities The particular merit of the ASP-system lies in the automatie determination of seismic velocities obtained directly from the survey data, and in the possibility of obtaining derived quantities, such as interval velocities, instantaneous velo.cities, etc. An initial approximate velocity distribution is fed into the program at the beginning of the line. Experience has indicated that reliable stacking velocities are already obtained after about 24 traces even if the initially assumed values deviate from the actual velocities by as much as 10% (or more). Of course the accuracy of the calculated results depends considerably on the quality (and quantity) of the seismic field traces used. The stacking velocities obtained by the ASP-analysis are useable for dynamic corrections in the stacking process. For depth calculations they are only valid in the case of horizontal layering, as they are influenced by the dip and the curvature of the hanging wall (and by refraction). Knowledge of the dip, however, permits the approximate inversion of the influence of dip so that approximate RMSvelocities can be obtained. Migriertes ZeitenprofilAbb.9Migrated Time Seetion Migriertes TiefenprofilAbb.10Migrated Depth Seetion Loeal or instantaneous veloeities are deriv'ed from the RMS-velocities. According to the equation given by Dix and Krey the interval velocity is determined over a sm all time-gate, of i. e. 200 ms and assigned to the centre of the time-gate, taking into account refraction. The timegate slides past the whole length of the velocity trace, sampie after sampie, so that at each point a local velocity value is obtained (fig. 7). From the RMS-velocities the seismie interval velocities are calculated according to the same principle as used for the local-velocities. With the determination of interval velocities from RMS-velocities we are using, however, discrete time gates. The gate limits are specified according to the assumed geological stratification. A section with interval velocities for our example is represented in fig. 8. An upper and lower boundary is marked for each interval. At several pi aces the lower boundary of an interval coincides with the upper boundary of the next-Iower interval. The resolution lies at 25 m/s in this kind of presentation. A knowledge of the interval velocities is of importance in the seismic-geologic interpretation for the stratigraphic classification of intervals, and their correlation across faults. This is especially valid in areas where there are no wells. Other proeesses and forthcoming processes The possibilities which have become available by the ASP-program are not exhausted in the calculation and representation of the different velocities discussed, although this must be considered to be, as we mentioned already, its main purpose at present. For example proceeding from a stack, amigration with RMS-velocities from the analysis can very simply and precisely be carried out. Fig. 9 shows such amigration obtained from ASPvelocities. It is intended to utilize weights obtained from the knowledge of the dip for an improvement of the migration process. A further possibility is the depth presentation which by utilizing local velocities affords a very accurate image of the geological stratification, as can be seen in fig. 10. An extention of the ASP-program to three-dimensional application is at present being developed.