DE2237448A1

DE2237448A1 - METHOD OF DETERMINING SOUND VELOCITY FROM A SERIES OF SEISMIC LINES

Info

Publication number: DE2237448A1
Application number: DE19722237448
Authority: DE
Inventors: William Harold Ruehle
Original assignee: Mobil Oil AS
Current assignee: Mobil Oil AS
Priority date: 1971-07-29
Filing date: 1972-07-29
Publication date: 1973-02-08
Also published as: IT963515B; FR2147329A1; MY7500078A; FR2147329B1; GB1363383A

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2237448DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2237448 DR. M. KÖHLER DIPUNG. C GERNHARDTDR. M. KÖHLER DIPUNG. C GERNHARDT MÖNCHEN HAMBURGMÖNCHEN HAMBURG

8000 MÖNCHEN 2,8000 MONKS 2,

MATHUDENSTRASSE 12MATHUDENSTRASSE 12

28. Juli 1972 W. 41 1o9/72 Zi/ÜlJuly 28, 1972 W. 41 1o9 / 72 Zi / Ül

Mobil Oil Corporation New York (Vereinigte Staaten von Amerika)Mobil Oil Corporation New York (United States of America)

Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit aus einer Reihe von . seismischen LinienMethod for determining the speed of sound from a number of. seismic lines

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit aus einer Reihe, von seismischen Linien und betrifft insbesondere ein zweistufiges Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit. The invention relates to a method for determining the speed of sound from a series, of seismic lines and relates in particular to a two-stage method for determining the speed of sound.

Bei seismischen Untersuchungen wird die Messung der Schallgeschwindigkeit im allgemeinen als der Hauptpara- ■ meter bei der Verarbeitung und Auslegung von ßeismogrammen betrachtet. Die Bestimmung der Schallgeschwindigkeitseigenschaften der Erde aus Seismogrammen ist im "Seismic Velocities from Surface Measurements", C.H. Dix, Geophysics, Band 2o, Seiten 68 bis 86, 1955 beschrieben. Ira allgemeinen wird die Schallgeschwindigkeit aus Seismogrammen mit Hilfe der nachfolgenden Beziehung beet immt:In seismic surveys, the measurement of the speed of sound is generally considered to be the main parameter meter is considered in the processing and interpretation of icesismograms. The determination of the sound velocity properties of the earth from seismograms is in the "Seismic Velocities from Surface Measurements ", C.H. Dix, Geophysics, Volume 20, pages 68-86, 1955. Ira general is the speed of sound from seismograms beet immt with the help of the following relationship:

09BBB/ 101809BBB / 1018

Die Symbole in der obigen Gleichung haben folgende Bedeutung: t ist die Reflexionszeit auf einem Seismogramm über eine vom Schusspunkt ausgehende Strecke Xj,, V » die Schallgeschwlndigkeitschara-kteristik, Tq = die Zeitverschiebung Null und At = die Neigung zwischen den gemeinsamen Rflexionspunkten an der unterirdischen Grenzschicht, an welcher die Reflexion entsteht.The symbols in the above equation have the following meanings: t is the reflection time on a seismogram over a distance Xj ,, V »die starting from the firing point Sound velocity characteristics, Tq = the time shift Zero and At = the slope between the common Reflection points at the subterranean boundary layer, at which the reflection arises.

Eine Art der Feldtechnik, die eine Reihe von Linien hervorbringt, bei welchen die Reflexionszeiten der oben angegebenen Beziehung folgen, wird im allgemeinen als seismische Untersuchung mit einem gemeinsamen Tiefenpunkt oder einem gemeinsamen Reflexionspunkt bezeichnet.A type of field technique that produces a series of lines in which the reflection times are as above given relationship is generally called a seismic survey with a common depth point or a common reflection point.

Gem äss der Erfindung wird ein Punktschätzer verwendet, um eine erste Schätzung oder Angabe der Reflexionszeit, der Schallgeschwindigkeit, der Neigung und der Amplitude zu erhalten. Die Daten werden bei der Zeit und innerhalb eines Bereiches der Geschwindigkeiten wieder verarbeitet, welc he auf die Geschwindigkeit gemittelt werden, die aus der ersten Schätzung hervorgehen. Ein Fensterdetektor wird in der zweiten Stufe verwendet, um die Schätzung der Geschwindigkeit zu verbessern.According to the invention, a point estimator is used to make a first estimate or indication of the reflection time, the speed of sound, the slope and the amplitude. The data is on time and within of a range of speeds which are averaged over the speed resulting from the first estimate. A window detector is used in the second stage to estimate the speed to improve.

Die erste Stufe der Bestimmung vermindert die Zeit . und den Geschwindigkeitsbereich und hat den Vorteil, einer hohen Geschwindigkeit und einer guten Zeitauflösung. Die zweite Stufe der Schätzung enthält die guten Eigenschaften des Signal-/Lärmverhältnisses des Fensters, das bei den Reflexionszeiten geschätzt und bei den Geschwindigkeiten gemittelt wurde, die aus der ersten Schätzung hervorgingen.The first stage of determination reduces the time. and the speed range and has the advantage of being one high speed and good time resolution. The second level of the estimate contains the good properties the signal / noise ratio of the window, which is estimated at the reflection times and at the speeds that emerged from the first estimate was averaged.

Geraäss eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung wird die Schichtneigung durch ein lineeres Absuchen der AmplitudenAccording to another aspect of the invention the layer inclination by a linear search of the amplitudes

209886/ 1018209886/1018

in der ersten Stufe der Schätzung bestimmt. Diese N.eigungen werden in der /Fensterschatzung der zweiten Stufe verwendet.determined in the first stage of the estimation. These inclinations are included in the / window evaluation of the second stage used.

, Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. In der Zeichnung zeigen:, Further features and advantages of the invention are apparent the following description. In the drawing show:

Fig. 1 eine Reihe von seismischen LinienFigure 1 shows a series of seismic lines

Fig. 2A und 2B Fliessbilder zur Erläuterung der Durchs führung des Verfahrens auf einem Universaldigitalrechner FIGS. 2A and 2B are flow charts for explaining the throughput Execution of the process on a universal digital computer

Fig. 3 den Ausgang aus einer Zwischenstufe im Verfahren ■3 shows the output from an intermediate stage in the process ■

Fig. 4 eine Reihe von Amplitudenlinien, jeweils eine für jeden gemeinsamen ReflexionspunktsatzFigure 4 is a series of amplitude lines, one at a time for each common reflection point set

.Fig. 5 eine Reihe von seismischen Linien bei der Fensterschätzung und.Fig. 5 a series of seismic lines at the Window estimation and

Fig. 6 eine Darstellung der Signalstärke6 shows an illustration of the signal strength

In Fig. 1 ist eine Reihe von Seismogrammen S^, S^.... S.....S dargestellt. Diese Seismogramme werden üblicher-' weise digital dargestellt, so dass die Werte bei periodischen Zeitproben die Reflexionen der seismischen Energie darstellen. Die Zeitprob en sind auf der Linie S durch die in senkrechtem Abstand liegenden Punkte dargestellt. Die seismische Energie entsteht durch eine Vielzahl von in Abstand liegenden Schusspunkten und wird von den unterirdischen Grenzflächen reflektiert. Die Abszisse in Fig. 1 stellt den horizontalen Abstand längs einer Untersuchungslinie dar. Die Quellen der seismischen Energie und dieIn Fig. 1 a series of seismograms S ^, S ^ .... S ..... S shown. These seismograms are more common- ' wisely represented digitally, so that the values for periodic time samples reflect the reflections of the seismic energy represent. The time samples are shown on the line S by the vertically spaced points. The seismic energy is created by a multitude of spaced firing points and is taken from the underground Boundaries reflected. The abscissa in FIG. 1 represents the horizontal distance along an examination line The sources of seismic energy and the

2 Ü U 8 H 6 / 1 0 1 82 Ü U 8 H 6/1 0 1 8

Dektoren zur Anzeige der reflektierten seismischen Energie werden längs der Untersuchungslinie in Abstand angeordnet. In Fig. 1 ist X,. der horizontale Abstand des die Linie S^ aufzeichnenden Detektors, X. der horizontale Abstand des 4ie Linie S. aufzeichnenden Seismometers usw.Detectors for displaying the reflected seismic energy are spaced along the examination line. In Fig. 1, X,. the horizontal distance of the line S ^ the recording detector, X. the horizontal distance of the seismometer recording the line S. etc.

Die Zeitverschiebungen Null für diese Reihe von Linien sind theoretische Zeiten für die Reflexionen einer Linie direkt unterhalb des Schusspunktes an der Stelle X_. Die Zeitverschiebungen Null Tq/j und' Tq^ wurden in Pig. 1 angegeben. Wenn die Neigung nicht beachtet wird, können die Zeiten der Reflexionen über diese Reihe von Linien ausgedrückt werden durch:The zero time shifts for this series of lines are theoretical times for the reflections of a line directly below the shot point at point X_. The time offsets zero Tq / j and 'Tq ^ have been found in Pig. 1 specified. If the slope is not observed, the times of reflections can be expressed on this series of lines are made by:

2L- - 2Τ_Λ ΔΤ2L- - 2Τ _Λ ΔΤ

Die Symbole der obigen Gleichung hoben folgende Bedeutung: Tq ist die Zeitverschiebung Null, T ist die Zeit der Reflexion an einer bestimmten Linie, X ist der horizontale Abstand dieser Linie und/dT ist die Zeitverschiebung der Reflexion an dieser Linie. Die Reflexionszeiten über die Reihe der Linien lassen sich durch eine Hyperbel darstellen, deren Form von der Geschwindigkeit der Erde abhängt. In Fig. 1 wurden zwei Hyperbeln über die Reihe der Linien eingezeichnet, um die erwartete Ankunftszeit einer bestimmten Reflexion für zwei verschiedene, angenommene Werte der Geschwindigkeit V,. und V2 zu zeigen. < *The symbols in the above equation have the following meanings: Tq is the time shift zero, T is the time of Reflection on a given line, X is the horizontal distance of that line and / dT is the time shift of the Reflection on this line. The reflection times over the row of lines can be represented by a hyperbola, whose shape depends on the speed of the earth. In Fig. 1, two hyperbolas were over the series of lines plotted to the expected arrival time of a given reflection for two different, assumed values the speed V ,. and V2 to show. < *

Das Fliessbild der ersten Stufe dieses Verfahrens ist in Fig. 2 A gezeigt. Die Eingänge in dieses System umfassen Reihen von Linien mit einem gemeinsamen Reflexionspunkt, wobei jede Reihe die Linien S. bis S aufweist. Als Eingänge werden dem System auch dio Grenzen dec? Bereiches der erwarteten Geschwindigkeiten eingegeben, wobei der Bereich durch die Grenzen V^ und Vp bestimmt ist.The flow diagram of the first stage of this process is shown in FIG. 2A. The inputs to this system include Rows of lines with a common reflection point, each row having lines S. to S. The system also uses dio limits dec? Range of expected speeds entered, where the area is determined by the limits V ^ and Vp.

2 Ü U IUi Ii / 1 0 1 82 Ü U IUi Ii / 1 0 1 8

Ein weiterer Eingang in das System ist die Schwelle α» mit welcher die Signalstärke der Reflexionen verglichen wird, um festzustellen, ob eine Reflexion längs einer bestimmten Laufzeitkurve vorhanden ist.Another entry into the system is the threshold α » with which the signal strength of the reflections is compared to determine whether a reflection is along a certain maturity curve is available.

Die ersten beiden aufgezeigten Stufen werden verwendet, um die Berechnung der Laufzeitkurven an einer bestimmten Probe (Sample) auf der letzten Linie einzuleiten. Wie bei 2o gezeigt ist, dient die Zeitverschiebung AS bis zur Aussenlinie S zur Berechnung der Geschwin-The first two stages shown are used to initiate the calculation of the transit time curves for a specific sample on the last line. As shown at 2o, the time shift AS to the outer line S is used to calculate the speed

digkeit V₂. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, tritt diese Zeitverschiebung &T am Punkt 21 auf der Linie S ein. Dies bedeutet, dass die Laufzeitkurve nicht auf eine Probe der Aussenlinie S- fällt. Das Programm wählt das Δ Τ aus, das der Probe bei 22 in Fig. 1 en1q? rieht. Die Auswahl von diesemβT, das auf die Probe 22 fällt, ist im Fliessbild bei 23 gezeigt· Wenn dieses ^T verwendet wird, kann die tatsächliche Geschwindigkeit für diese Laufzeitkurve berechnet werden. Das A- G? kann sodann für jede andere Linie S^ ... S^ ... S .. berechnet werden. Dies macht eine Laufzeitkurve deutlich:age V ₂ . As shown in FIG. 1, this time shift & T occurs at point 21 on line S. This means that the transit time curve does not fall on a sample of the outer line S-. The program selects the Δ Τ which the sample at 22 in Fig. 1 en1q? richt. The selection of this βT that falls on sample 22 is shown in the flow diagram at 23. Using this ^ T, the actual velocity for this time-of-flight curve can be calculated. The AG? can then be calculated for every other line S ^ ... S ^ ... S ... A runtime curve makes this clear:

ΛΤ² = £- - 2T ΔΤΛΤ ² = £ - - 2T ΔΤ

Es werden dann andere Laufzeitkurven für andere Proben auf der Linie S berechnet. So können beispielsweise die Laufzeitkurven berechnet werden, welche S bei denThere will then be other runtime curves for other samples calculated on line S. For example, the runtime curves can be calculated, which S for the

⁷ η ⁷ η

Zeitproben 24, 25 usw. schneiden. Die Berechnungen dieser Laufzeitkurven sind im Fliessbild bei 26 gezeigt. Wie bei 27 dargestellt, wird die Berechnung der Laufzeitkurven für Geschwindigkeiten im Bereich von V^ bis V₂ wiederholt. Es kann beispielsweise 1oo Laufzeitkurven in der Index-Reihe geben.Cut time samples 24, 25, etc. The calculations of these runtime curves are shown in the flow diagram at 26. As shown at 27, the calculation of the travel time curves is repeated _{for speeds in the range from V ^ to V 2.} For example, there can be 100 runtime curves in the index series.

Für diese Index-Reihe der Laufzeitkurven wird dio Ge-For this index series of the maturity curves, the

2 0 ^f J Ü b 6 / 1 0 1 82 0 ^f J Ü b 6/1 0 1 8

schwindigkeit bei jeder Kurve für verschiedene, wiederholte Zeitverschiebungen Null berechnet, wie dies bei 28 gezeigt ist. Dies bedeutet, dess die gleiche Krümmung AT aufrecht erhalten wird, aber Tq grosser ist. Die Geschwindigkeit ist daher kleine*. Diese Methode erlaubt, dass .eine Index-Reihe für eine Signalaufzeichnung bei jeder Aufzeichnung auf einmal oder höchstens bei einer begrenzten Anzahl von Wiederholungen berechnet werden kann.speed is calculated for each curve for different, repeated time shifts zero, as in 28 is shown. This means that the same curvature AT is maintained, but Tq is greater. the Speed is therefore small *. This method allows .an index series for one signal recording with each recording at once or at most with one limited number of repetitions can be calculated.

Es ist wahrscheinlich nicht möglich, die gleiche Index-Reihe der Laufzeitkurven über die gesamte Länge der Aufzeichnungen zu verwenden. Der Bereich der Geschwindigkeiten wird sich bei jeder Zeitprobe ändern. Es wird beispielsweise angenommen, dass der Bereich für die Zeitverschiebung Null T₁ den Wert V₁ .■ 3657,6 m (12 ooo Puss) pro Sekunde Vo - 1524,0 m (5ooo Puss) pro Sekunde hatte. Pur die Zeitverschiebung Null ¹H^ kann der Bereich zwischen 1448,1 m (4751 Puss) bis 2827 m (9275 Fuss) pro Sekunde schwanken. Bei einer etwas späteren Aufzeichnungszeit kann der Bereich der Geschwindigkeiten bei der Index-Reibe den tatsächlichen Bereich der in diesem Gebiet erwarteten Geschwindigkeiten nicht umfassen. Die Laufzeitkurven müssen daher an diesem Punkt nachgerechnet werden. Es ist möglich, dass drei oder mehr Index-Reihen der Laufzeitkurven über die gesamte Aufzeichnungslänge verwendet werden können, In der Praxis wird eine Index-Reihe alle 25 Proben berechnet, so dass eine a priori-Geschwindigkeit V(t) mit einer kleinen Anzahl von.Laufzeitkurven erzielt werden kann.It is probably not possible to use the same index series of the runtime curves over the entire length of the recordings. The range of speeds will change with each time trial. It is assumed for example, that the area of the value V ₁ ■ 3657.6 m (12 ooo puss) per second Vo for the time shift T zero ₁ - had 1524.0 m (5ooo puss) per second.. The range can vary between 1448.1 m (4751 feet) to 2827 m (9275 feet) per second, purely with a time shift of zero ¹ H ^. At a slightly later recording time, the range of speeds for the index grater may not include the actual range of speeds expected in this area. The runtime curves must therefore be recalculated at this point. It is possible that three or more index series of the runtime curves can be used over the entire recording length. In practice, one index series is calculated every 25 samples, so that an a priori speed V (t) with a small number of .Runtime curves can be achieved.

Die Reflexionen in den Linien werden längs der gekrümmten Kurven der Index-Reihe angezeigt. Eine besondere Signal-Aufzeichnungstechnik, die verwendet werden kann, liegt darin, dass die Proben einer jeden Linie längs einer der gekrümmten Kurven zusammengezählt werden. Wie aus Pig. 1 hervorgeht, wird die Summe aus den Werten'bei der Probenzeit 29 auf der ersten Linie, bei der Probenzeit 8uf derThe reflections in the lines are shown along the curved curves of the index series. A special signal recording technology, that can be used is that the samples of each line along one of the curved curves are added together. Like from Pig. 1 is shown, the sum of the values' at the rehearsal time 29 on the first line, at rehearsal time 8uf the

20 9 88Ü/101820 9 88Ü / 1018

zweiten Linie, bei der Probenzeit 31 auf der i-ten Reihe, bei der Probenzeit 24 auf der η-ten Reihe und aus den Werten bei der Probenzeit bei Zwischenlinien gebildet, die durch diese Laufzeitkurve bestimmt sind. Diese Summe zeigt die Signalstärke der Reflexionen längs dieser Kurve an. Eine ähnliche Summe wird längs einer jeden Kurve in der Index-Reihe gebildet. Diese Summierung der Linien längs der Laufzeitkurven ist in Fig. 2 A bei 33 gezeigt.second line, at rehearsal time 31 on the ith row, at the sample time 24 on the η-th row and from the values at the sample time at intermediate lines that go through this runtime curve are determined. This sum indicates the signal strength of the reflections along this curve. A similar sum is taken along each curve in the Index series formed. This summation of the lines along the travel time curves is shown at 33 in FIG. 2A.

Die Summen werden verglichen, um die Laufzeitkurve mit der grössten Reflexionssignalstärke zu bestimmen. Die Schallgeschwindigkeit der auf diese Weise bestimmten Laufzeitkurve wird zu diesem Zeitpunkt als Schallgeschwindigkeit gewählt. Daraufhin wird bestimmt, ob eine tatsächliche Reflexion bei dieser Aufzeichnungszeit vorliegt. Dies wird dadurch festgestellt, dass die Summe mit der Sclwelle α verglichen wird. Das Absuchen der Summen, welche α überschreiten,' wird im Fließbild bei 34 gezeigt. Wenn die Summe die Schwelle α übersteigt, wird die Geschwindigkeit zusammen mit der Zeit T gespeichert. Ebenso wird die horizontale Lage X des gemeinsamen Reflexionspunktes gespeichert. Die Speicherungsstufe ist bei 35 dargestellt.The sums are compared in order to determine the time-of-flight curve with the greatest reflection signal strength. The speed of sound of the transit time curve determined in this way is called the speed of sound at this point in time chosen. It is then determined whether an actual There is reflection at this recording time. This is determined by the fact that the sum with the Sclwelle α is compared. Searching for sums which exceed α is shown at 34 in the flow diagram. If the sum exceeds the threshold α, the speed is stored together with the time T. Likewise will the horizontal position X of the common reflection point is stored. The storage stage is shown at 35.

Ein Teil einer Aufzeichnung, welche auf die gespeicherten Werte zurückgeht, ist in Fig. 3 bei 35 gezeigt. Die Aufzeichnungsstufe ist im Fliessbild bei 36 gezeigt. Bei dieser Aufzeichnung ist die Abszisse der horizontale Abstand zwischen, den Reihen der gemeinsamen Reflexionspunkte und die Ordinate die Aufzeichnungszeit. Bei der .Aufzeichnungszeit t^ ist die Geschwindigkeit von 1493 m (49oo Fuss) pro Sekunde für die Reihe der gemeinsamen Reflexionspunkte rechts ausseri aufgetragen. Bei der Zeit to ist die Geschwindigkeit von 1432,6 m (47oo Fuss) pro Sekunde für diese gemeinsame Reflexionspunktreihe (CDP-Reihe) aufgetragen. Bei der Zeit t^ ist die Geschwindigkeit von 1463 m (48oo Fuss) pro Sekunde für diese gemeinsame Reflexionspunktreilie obge-A portion of a record which is based on the stored values is shown in FIG. 3 at 35. The recording level is shown in the flow diagram at 36. In this recording, the abscissa is the horizontal distance between, the rows of common reflection points and the ordinate is the recording time. At the .recording time t ^ is the speed of 1493 m (49oo feet) per second for the series of common reflection points applied to the right outside. At the time to is the speed of 1432.6 m (47oo feet) per second for this common reflection point row (CDP row). At time t ^ the speed of 1463 m (48oo feet) is per second for this common line of reflection points

2 0 OXf Hü/ 101 82 0 OXf Hü / 101 8

tragen.wear.

Pur die nächste gemeinsame Reflexionspunktreihe nach links ist die Geschwindigkeit von 1463 m (48oo Puss) pro Sekunde bei der Zeit t^, die Geschwindigkeit von 1432,6 m (47oo Puss) pro Sekunde bei der Zeit tp und die Geschwindigkeit von 1463 m (48oo Puss) pro Sekunde bei der Zeit t, abgetragen.Pur the next common row of reflection points after on the left is the speed of 1463 m (48oo puss) per second at time t ^, the speed of 1432.6 m (47oo puss) per second at the time tp and the speed of 1463 m (48oo puss) per second at time t.

Die oben beschriebenen Schritte sind die erste Stufe der Aufzeichnung. Die Aufzeichnung der oben beschriebenen Art längs der Laufzeitkurven wird im allgemeinen als Puktschätztechnik bezeichnet. Diese Technik hat den Vorteil einer hohen Geschwindigkeit und sehr genauen Schätzungen bei den Zeiten T der Reflexionen.The steps described above are the first stage of recording. The record of the above The type along the time-of-flight curves is generally referred to as the point estimation technique. This technique has the advantage a high speed and very accurate estimates of the times T of the reflections.

Die Schritte der ersten Stufe der Schätzung sind in einer Patentanmeldung*) der Anmelderin aus dem Jahre 1969 genauer beschrieben. Die Amplitude jeder der Summen der Linien für jede gemeinsame Reflexionspunk^reihe wird gespeichert. Es gibt eine Amplitudenlinie für jede gemeinsame Reflexionspunktreihe. Pig. 4 ist eine analoge Darstellung einer Reihe von Amplitudenlinien. Die Speicherung der Amplitudenlinien ist im Pliessbild der Pig. 2 A bei 37 gezeigt. Diese Amplitudenlinien werden längs einer jeden einer Vielzahl von Neigungskurven linear abgesucht. In Pig. 4 wurden die Neigungskurven mit 0,1,2,3,4 und 5 Sekunden gezeigt. Dieses Absuchen umfasst einen Signalaufzeich~ nungsvorgang längs einer jeden dieser Neigungskurven. Ein einfaches Summieren der Amplitudenlinien längs einer jeden Neigungskurve ist beispielsweise ein Signalaufzeichnungsvorgang. Wie aus Pig. 4 zu ersehen ist, erzeugt die Neigungskurve mit 3 Sekunden die grösste Summe. Dies ist die bestimmte Neigung der unterirdischen Grenzfläche für die Reflexion bei der Zeit ^Tpjj_iSm. ^Es wird in ähnlicher V/eise weiter abgesucht, um die Neigung bei anderen aufgezeich-The steps of the first stage of the estimation are described in more detail in a patent application *) by the applicant from 1969. The amplitude of each of the sums of the lines for each common row of reflection points is stored. There is an amplitude line for each common reflection point row. Pig. 4 is an analog representation of a series of amplitude lines. The storage of the amplitude lines is the Pig in the Pliess picture. 2A shown at 37. These lines of amplitude are linearly searched along each of a plurality of slope curves. In Pig. 4, the slope curves were shown at 0, 1, 2, 3, 4 and 5 seconds. This searching includes a signal recording process along each of these slope curves. A simple summation of the amplitude lines along each slope curve is, for example, a signal recording process. Like from Pig. 4 can be seen, the slope curve generates the largest sum with 3 seconds. This is m the particular inclination of the subsurface interface for the reflectance at the time ^T PJJ _iS. ^It is further searched in a similar V / else, aufgezeich- to the inclination at other

⁺) US Serial Ko. 068 784 ⁺ ) US Serial Ko. 068 784

2098 8 6/10182098 8 6/1018

neten Reflexionszeiten zu bestimmen. Das Absuchen längsverschiedener Neigungskurven ist im Fliessbild bei 38 gezeigt. - ■to determine the reflection times. Searching along different lines Slope curves are shown at 38 in the flow diagram. - ■

Die Ausgänge aus der ersten Stufe des Verarbeitungsverfahrens sind die Reflexionszeiten ö?_n, die Geschwindigkeiten V und die Neigungen D · Wenn angenommen wird, dass M Reflexionen, vorliegen, sind diese Ausgänge ^Tpj_R3_TJ ^TSECOND *·Γ^ΤΜ' ⁷FIRST' ⁷SEGOlTD ■*· ^VM^? -⁰I¹IRST, -⁰SECOED***The outputs from the first stage of the processing procedure are the reflection times ö? _n , the velocities V and the inclinations D · Assuming that M reflections are present, these outputs are ^T pj _R 3 _T J ^T SECOND * · Γ ^Τ Μ ' ⁷ FIRST' ⁷ SEGOlTD ■ * · ^V M ^? - ⁰ I ¹ IRST, - ⁰ SECOED ***

Auch die gemeinsamen Reflexionspunktreihen der Linien werden in die zweite Stufe eingegeben. Eine. Reihe dieser Linien ist in analoger «Form in Pig. 5 dargestellt. Die zweite Stufe der Schätzung ist dem Verfahren, ähnlich, das in der US Anmeldung 57 254 vom. 22. Juli 197o beschrieben ist.The common reflection point rows of the lines are also entered in the second stage. One. Series of these Lines is in "analog" form in Pig. 5 shown. the second stage estimation is similar to the method described in US application 57,254, dated. Described 22 July 197o is.

Ein Fenster einer seismischen Linie wird bei verschiedenen,vorgegebenen Werten der Laufzeit ausgewählt. Bei der Laufzeit ^-nj^gip wird ein seismisches Fenster zwischen den Punkten 39 und 4o gewählt. (Fig. 5)·A window of a seismic line is selected at various predetermined values of the transit time. In the Term ^ -nj ^ gip will create a seismic window between the Points 39 and 4o were chosen. (Fig. 5)

Das Fenster, das bei den restlichen Linien in der Folge gewählt wird, wird durch eine angenommene Geschwindigkeit V^, bestimmt.The window chosen for the remaining lines in the sequence is given by an assumed speed V ^, determined.

Die mit t bezeichnete, entsprechende Laufzeit bei den restlichen Linien wird in der nachfolgend beschriebenen Weise berechnet. Die Fenster bei diesen Linien, werden gewählt. Es wird beispielsweise das Fenster zwischen den Punkten 41 und 42 für die Linie 24 gewählt. Das Signal in diesen Fenstern wird aufgezeichnet. Viele Aufzeichnungstechniken sind für die Erfindung geeignet und deren Verwendung liegt innerhalb des Umfanges der Erfindung. Die Signalaufzeichnung ist beispielsweise in "Statistical Theory of Signal Detection", Carl V/. Hellstrom, Pergammon Press, 1961) beschrieben. Die besondere Form der hier beschriobe-The corresponding running time, denoted by t, for the remaining lines is calculated in the manner described below. The windows at these lines are selected. For example, the window between points 41 and 42 for line 24 is selected. The signal recording is carried out in these windows. Many recording techniques are suitable for the invention and their use is within the scope of the invention. the Signal recording is for example in "Statistical Theory of Signal Detection", Carl V /. Hellstrom, Pergammon Press, 1961). The special shape of the

. 209886/1018. 209886/1018

2237U82237U8

nen Aufzeichnung ist eine Nullverschiebung-Querbeziehung (zero lag cross correlation) zwischen den gewählten Fenstern. Im allgemeinen wird eine Funktion aufgezeichnet, die eine Auss^age über das Vorhandensein eines Signals macht. In dßv Querbeziehungstechnik (cross-correlation technique) wird die Signalstärke aufgezeichnet.The record is a zero lag cross correlation between the selected windows. In general, a function is recorded that makes a statement about the presence of a signal. In DSSV cross relation technique (cross-correlation technique), the signal strength is recorded.

Es wird nun ein anderer Wert für die Geschwindigkeit Vp angenommen und der gleiche Vorgang ausgeführt. Die Fenster aus jeder Linie werden gewählt, wobei die Auswahl durch die Grenzen der Kurven 43 und 44 gezeigt ist. Die Signalstärke aller dieser Fenster wird aufgezeichnet. Das Absuchen geht weiter durch alle Werte der Geschwindigkeit in einem vorgegebenen Bereia-Ίι. Es wird beispielsweise ein Wert für die Geschwindigkeit V, angenommen und die Fenster innerhalb der Grenzen der Kurven 45 und 46 gewählt. Die Signalstärke dieser Fenster wird aufgezeichnet und gespeichert.Another value is now assumed for the speed Vp and the same process is carried out. the Windows from each line are selected, the selection being shown by the boundaries of curves 43 and 44. The signal strength of all these windows is recorded. The search continues through all values of the speed in a given Bereia-Ίι. For example it will a value for the speed V, assumed and the windows within the limits of curves 45 and 46 selected. The signal strength of these windows is recorded and saved.

Die Signalstärke wird ein Maximum für den richtigen Wert der angenommenen Geschwindigkeit. Dies geht am besten aus Fig. 6 hervor, in welcher eine Aufzeichnung der Sipjnalstärke als einer Funktion der angenommenen Geschwindigkeit für die Zeit T». . dargestellt ist. Die Spitze der Signolstärke zeigt die Geschwindigkeit für das seismische Ereignis an.The signal strength becomes a maximum for the correct value of the assumed speed. This works best from Fig. 6, in which a plot of the Sipjnal strength as a function of the assumed speed for the time T ». . is shown. The peak of the strength of the sign indicates the speed for the seismic event.

Die Geschwindigkeit wird mit einem Fensterschätzer bei den Zeiten T_first> T_secoD(3 ...*„ abgesucht. Die Geschwindigkeiten werden in einem Bereich abgesucht, der auf die Geschwindigkeit gemittelt ist, die in der ersten Stufe der Aufzeichnung bestimmt wurde.The speed is searched with a window estimator at the times T _first> T _{secoD (3} ... * ". The speeds are searched in a range that is averaged over the speed that was determined in the first stage of the recording.

Wenn der Bereich der abgesuchten Geschwindigkeiten und die Geschwindigkeitszunahmen in Abhängigkeit von der besonderen Art der zu verarbeitenden Seismogramme unter-If the range of speeds searched and the speed increases depending on the special type of seismograms to be processed

209Ü86/ 1018209Ü86 / 1018

schiedliche Werte annehmen, erhält man ein Beispiel für geeignete Werte wie folgt. Ein Geschwindigkeitsbereich zwischen 1524 m (5ooo Fuss) und 2987 m (98oo Fuss) pro Sekunde wurde mit einem Geschwindigkeitsintervall von 60 m (2oo Fuss) pro Sekunde abgesucht.assume different values, an example of suitable values is obtained as follows. A speed range between 1,524 m (5,000 feet) and 2987 m (98,000 feet) per second was searched at a rate of 60 m (200 feet) per second.

2 U U B ;j-K /1018 2 UUB; jK / 1018

Die Länge des ausgewählten Fensters sollte der erwarteten Länge einer kleinen seismischen Welle im Seismogramm entsprechen. Im allgemeinen ist ein Fenster mit ^iner Länge von 4o Millisekunden geeignet.The length of the selected window should be the expected length of a small seismic wave on the seismogram correspond. In general, a window with a length of 40 milliseconds is suitable.

Die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nun anhand des Fließbildes in Fig. 2B näher beschrieben werden.The second stage of the method according to the invention can now be described in more detail with reference to the flow diagram in FIG. 2B will.

Wie bei 47 gezeigt, wird die Laufzeit t für jede der Linien in der Folge berechnet. Es wird angenommen, daß die Laufzeit für die erste Linie die Größe von ^FIRST kat. Für jede der anderen Linien läßt sich die Laufzeit ausdrücken durch:As shown at 47, the travel time t is calculated for each of the lines in the sequence. It is believed, that the running time for the first line is the size of ^ FIRST kat. For each of the other lines, the Express the running time by:

2 ^Xn2 ^X n

t - (T₀ ■ + «t - (T ₀ ■ + «

xn °v ²
^VFIRST xn ° v ²
^V FIRST

ΔΤ zeigt die Neigung zwischen den Reihen der Linien der gemeinsamen Reflexionspunkte und wird innerhalb einer jeden Folge oder Flucht der Linien der gemeinsamen Reflexionspunkte festgehalten, wenn t für die Linien in dieser Folge oder Flucht berechnet werden, Zur Berechnung der Laufzeit für die zweite Linie ist der Wert für X in der obigen Gleichung der horizontale Abstand zwischen dem Schußpunkt und dem Seismometer, durch welchen die zweite Linie erhalten wurde. Eine ähnliche Aufzeichnung wird für die Laufzeit t für jede Linie gemacht.ΔΤ shows the slope between the rows of lines the common reflection points and is within each sequence or flight of the lines of the common Reflection points recorded when t for the lines in this sequence or flight are calculated, to calculate the transit time for the second line is the value for X in the above equation is the horizontal distance between the shot point and the seismometer, by which the second line was obtained. A similar record is made for the running time t for each Line made.

Wie bei 48 gezeigt, wird dann ein Fenster einer vorgegebenen Länge aus jedem Seismogramm ausgewählt.As shown at 48, a window of a predetermined length is then selected from each seismogram.

209886/1018209886/1018

Diese !Fenster aus den entsprechenden Linien werden bei der Aufzeichnung der Nullverschiebe-Querbeziehung-' Signalstärke zwischen den linien verwendet, wie bei 49 ,gezeigt. Obgleich eine· derartige Beziehungsaufzeichnung eine besonders gute Technik zum Aufzeichnen eines Signals bei Anwesenheit von Lärm ist, können auch andere Signalaufzeichnungstechniken verwendet werden. Die Amplituden_cder Fenster könnten auch Probe für Probe addiert werden, um einen dem Signal entsprechenden Ausgang zu bilden.These windows of the corresponding lines are used in the recording of the zero offset cross relationship signal strength between the lines, as shown at 49. While such relationship recording is a particularly good technique for recording a signal in the presence of noise, other signal recording techniques can also be used. The amplitudes _{c of} the windows could also be added sample by sample in order to form an output corresponding to the signal.

Bei der Querbeziehungstechnik wird jede Probe im Fenster mit der entsprechenden Probe in all den anderen Fenstern multipliziert, worauf die Produkte summiert werden. Diese Art der Querbeziehung unterscheidet sich von der herkömmlichen Art der bei seismischen Verfahren verwendeten Querbeziehung dadurch,' daß es keine Zeitverschiebung der entsprechenden Eingänge gibt. Dies bedeutet, daß eine geradeaus gerichtete Multiplikation Punkt für Punkt der Proben in jedem Fenster vorliegt. Für jede Geschwindigkeit gibt es beim Absuchen der Geschwindigkeit zu summierende 1/2 L (L-1) Querbeziehungsprodukte, wobei I die Anzahl der linien ist. Wenn L den Wert von 24 hat, wie dies bei dem betrachteten Beispiel der Fall ist, beträgt die Gesamtzahl der Querbeziehungsprodukte 276.In the cross-referencing technique, each sample in the window is related to the corresponding sample in all of the others Windows, whereupon the products are summed up. This type of cross-relationship is different from the conventional type of cross-reference used in seismic procedures in that there is no time shift of the corresponding inputs. This means that a straightforward multiplication Point by point of the samples is present in each window. For each speed there are 1/2 L (L-1) cross-relation products to be summed up when searching the speed, where I is the number of lines. When L has the value of 24, as is the case with the one under consideration Example is the case, the total number of cross-relationship products is 276.

Der errechnete Wert der Signalstärke wird gespeichert, wie dies in Fig. 1 bei 5o gezeigt ist.The calculated value of the signal strength is stored, as shown in FIG. 1 at 5o.

Daraufhin wird der Wert der Geschwindigkeit vei¹-stärkt, wie dies bei 51 gezeigt ist. Die Schritte 47 bis 5o werden für den neuen verstärkten Wert der Geschwindigkeit durchgeführt. Diese Schritte werden fürThe value of the speed is then increased vei ¹ , as shown at 51. Steps 47 to 5o are carried out for the new increased value of the speed. These steps are for

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jeden wiederholten bzw. iterierten V/ert der Geschwindigkeit in einem Bereich durchgeführt, der auf V-n-regm ge-' mittelt ist. Wie bei 52 gezeigt, bestimmt das Maximum ,der Signalstärke die Geschwindigkeit des seismischen Ereignisses. Die so bestimmte Geschwindigkeit wird mit ^NEU b^eze'i^cnne*· Wi^e ^^ei 53 gezeigt ist, wird dieser Wert ν.™, zusammen mit der Zeit der Reflexion V^, der Neigung der Reflexion Dj, und der Amplitude. der Reflexion AjT gespeichert. Dann wird die Laufzeit T auf ^SECOND ^{ernönl; un<}* alle Schritte 47 bis 53 werden wieder für die zweite Reflexion durchgeführt, die von der ersten Stufe des Verfahrens aufgezeichnet wurde. Dies wird für jede der M aufgezeichneten Reflexionen wiederholt.every repeated or iterated V / ert of the velocity is carried out in a range which is averaged on Vn-regm. As shown at 52, the maximum signal strength determines the rate of the seismic event. The speed thus determined is shown with ^ NEW b ^eze 'i ^cnne * · Wi ^e ^ ^e i 53, this value becomes ν. ™, together with the time of the reflection V ^, the inclination of the reflection Dj, and the amplitude. the reflection AjT saved. Then the running time T is set to ^ SECOND ^{ernönl; un <} * all steps 47 through 53 are performed again for the second reflection recorded by the first stage of the process. This is repeated for each of the M recorded reflections.

Es ist ein Avesentlicher Teil des Verfahrens, daß die im Verfahrensschritt 47 berechneten Laufzeiten t die Neigung beinhalten, die in der ersten Stufe gesetzt wurde. Aus diesem Grund werden gute Geschwindigkeitsschätzungen in der zweiten Stufe bei der Anwesenheit der Neigung erreicht. Diese Verbesserung führt auch zu besseren Ergebnissen hinsichtlich des Verhältnisses von kleinem Signal zu Lärm. Bei der Berechnung der Werte von t für jede Linie wird eine zusätzliche Komponente hinzugefügt. Diese zusätzliche Komponente ist der berechnete Wert der Zeitverschiebung von der Reihe der gemeinsamen Reflexionspunkte⁺zur Reihe der gemeinsamen Reflexionspunkte für den V/ert der Neigung, die in der ersten Stufe durch Schätzung bestimmt wurde.It is an essential part of the method that the running times t calculated in method step 47 contain the slope that was set in the first stage. For this reason, good speed estimates are obtained in the second stage in the presence of the incline. This improvement also leads to better results in terms of the small signal to noise ratio. When calculating the values of t for each line, an additional component is added. This additional component is the calculated value of the time shift from the series of common reflection points ⁺ to the series of common reflection points for the value of the slope, which was estimated in the first stage.

Wenn die Reihen der gemeinsamen Reflexionspunkte verarbeitet werden, werden die Laufzeiten ΐ_χ in der folgenden V/eise bestimmt:When the series of common reflection points are processed, the transit times ΐ _{χ are determined} in the following way:

_{2 X}2 1/2 _{2 X} 2 1/2

'•"CDI»- Reihe 20Ü8öti/1018'• "CDI" - series 20Ü8öti / 1018

Aufgrund der vorhergehenden Beschreibung ist ein geübter Programmierer in der Lage, einen Universal-Digitalcomputer zu programmieren, um das Verfahren auszuführen. Obgleich viele Universal-Digitaleomputer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind, ist es zweckmäßig, ein Computersystem zu verwenden, daß von der Control Data Corporation "mit der Modellbezeichnung 6 6oo geliefert wird. Dieses Computersystern ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens "besonders geeignet.Based on the previous description, a An experienced programmer will be able to use a general-purpose digital computer program to carry out the procedure. Although many universal digital computers to carry out of the method according to the invention are suitable, it is expedient to use a computer system that from Control Data Corporation "with the model name 6 6oo is delivered. This computer system is for the implementation of the method according to the invention "particularly suitable.

Gemäß der Erfindung wird also "bei seismischen Untersuchungen eine erste Stufenpeilung "bei' den seismischen Linien mit einem Punktschätzer durchgeführt, um die Heflexionszeiten genau zu bestimmen und eine gute Schätzung der Schallgeschwindigkeit zu erzielen. Es wird eine zweite Stufenteilung für eine genauere Bestimmung der Schallgeschwindigkeit mit einem Fensterschätzer "bei jeder der in der ersten Stufe bestimmten Reflexionszeiten und innerhalb eines G-eschwindigkeitsbe-; reiches durchgeführt, der auf die Schallgeschwindigkeit gemittelt ist, die in der ersten Stufenteilung bestimmt wurde.According to the invention, "in seismic investigations a first step bearing "performed on the seismic lines with a point estimator to determine the flexion times exactly and a good one Estimate the speed of sound. There will be a second graduation for a more precise determination the speed of sound with a window estimator "for each of those determined in the first stage Reflection times and within a speed limit; rich carried out, which is averaged on the speed of sound, which is determined in the first stage division became.

Im vorstehenden wurde eine besondere Ausführungs-' form der Erfindung beschrieben. Es sind jedoch verschiedene Abwandlungsformen für den Durchschnittsfachmann möglich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.A particular embodiment of the invention has been described above. However, they are different Modifications are possible for those of ordinary skill in the art without departing from the scope of the invention.

20983Ü/101820983Ü / 1018

Claims

(1. ^ Procedure for determining the speed of sound from a series of seismic lines that represent the reflections of seismic energy that generated by a plurality of spaced sources and reflected from a subterranean interface was characterized in that a first step bearing of the seismic lines with a point estimator is carried out to determine the reflection times and the speed of sound properties of an underground Interface to "determine, and that a second step bearing for the speed of sound mj.t a window estimator at the reflection time determined in the first graduation and within a speed range which is averaged on the speed of sound · that in the first step bearing was determined, and that the first step bearing ^; and the second step bearing in an automated computer system be performed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the first step bearing storing the amplitudes of the lines in the first step bearing certain reflection times and the search of the amplitudes includes long different slope curves to the Determine the slope of the subsurface interfaces, each of which produces the recorded reflections.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the second step bearing with the in the first step bearing determined inclination carried out will.

20aHüü/101820aHüü / 1018

4. The method according to any one of claims 1 to 3, da-. characterized in that in the first step bearing '

a) the reflections in the lines along the runtime curves are recorded for different iterated Uull shift times and

b) the speed is calculated for each time-of-flight curve along which a reflection is recorded became,

and that in the second stage

c) for each Hull shift time for which a reflection one window is selected for each line, one for each window Length of time that is the expected length of a small seismic line in the seismic lines comes close j

d) the presence of a seismic signal in the windows recorded across the lines where the windows have time shifts from line to line equal to the assumed value correspond to the .speed, and

e) the assumed value of the velocity is selected for the largest seismic signal that was recorded in the previous step.

5. The method according to claim 4, characterized in that the value assumed in method step d) the speed in the specified range of the process step b) calculated speed.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that

20ÜÖÖÜ / 1018

f) the amplitude of the lines along each time-of-flight curve for which a reflection was recorded and that

'g) the amplitude along various slope curves seek to determine the slope of the reflections at each of the zero time shifts, for which a reflection was recorded.

7. The method according to claim 6, characterized in that the time of the shifts from line to line of process step d) both the inclination determined in process step g) and the assumed inclination Value corresponds to the speed.

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