NO319270B1 - Fremgangsmate for a utlede overflaterelatert reflektivitetskart fra to-sensor seismiske data - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen relateres til fagområdet marin seismisk undersøkelse og, mer spesielt, til en fremgangsmåte der det benyttes tosensors seismiske produksjonsdata for å bestemme havbunnsreflektiviteten på en måte som samsvarer med overflaten, og som betyr å bestemme de forskjellige verdiene ved forskjellige posisjoner.

I marine seismiske undersøkelser blir et seismisk under-søkelsesfartøy utstyrt med i det minste en energikilde og i det minste en mottaker for å lage seismiske profiler av en undervannsformasjon. Operasjonen med å ta profiler blir ofte referert til som «avfyring» (eng: shooting) eller å utføre «skudd» på grunn av faktumet at eksplosive anordninger vanligvis har blitt benyttet i mange år som energikilde. En energikilde er konstruert for å produsere kompresjonsbølger som trenger gjennom vannet og inn i undervannsformasjonene. Mens kompresjonsbølgen trenger ned i, eller brer seg, gjennom undergrunnsformasjonene møter de overganger mellom forma-sjoner, vanligvis referert til som formasjonslag, eller lag, og reflektert tilbake gjennom jorden og vannet til en mottaker. Mottakeren konverterer typisk de detekterte bølgene over til elektriske signaler som senere blir behandlet til et bilde som tilfører informasjon om strukturen til undervannsformasjonene.

I dag er en av de mest vanlige marine energikildene en luftkanon som utløser luft under svært høyt trykk inn i vannet. Den utløste luften former en energipuls som inneholder frekvenser innenfor det seismiske området. En annen marin energikilde som hyppig blir benyttet er en marin vibrator. Marine vibratorer omfatter typisk en pneumatisk eller hydraulisk aktuator som får et akustisk stempel til å vibrere i et område av valgte frekvenser.

Akkurat som forskjellige energikilder kan bli benyttet for å generere akustiske bølger i marine utførelser kan forskjellige mottakere bli benyttet for å detektere reflekterte akustiske bølger. Hydrofoner er de mottagerne som er mest vanlig å benytte i marin seismisk prospektering. Hydrofonene omformer trykkbølger over i elektriske signaler som blir benyttet i analog eller digital behandling. Den vanligste typen av hydrofon inkluderer et piezoelektrisk element som omformer fysiske signaler, slik som trykk, over til elektriske signaler. Hydrofoner blir vanligvis montert på en lang streamerkabel som blir tauet bak undersøkelsesskipet og ved en dybde på et titalls meter.

Alternativt kan en i marine seismiske undersøkelser benytte forskjellige typer av mottagere som detekterer forskjellige egenskaper til miljøet. For eksempel i seismiske målinger med tosensors bunnkabel, der en kombinasjon av trykksensitive sensorer, som hydrofoner, og partikkelhastighetssensorer, slik som geofoner, blir plassert på havbunnen. Geofoner blir typisk benyttet i landoperasjoner hvor metallpåler forankrer geofonene til grunnen for å vedlikeholde samsvaret mellom geofonens bevegelse og grunnens bevegelse. Men i marine utførelser er en forankring av geofonene vanskelig. Det er derfor typisk at sylindriske slingrebøylegeofoner derfor blir tilknyttet bunnkabelen. Etter at kabelen er plassert fra det seismiske skipet ligger geofonene i kontakt med havbunnen der de faller. Slingrebøylemekanismen på innsiden av sylinderen orienterer geofonelementet vertikalt for riktig operasjon. Det er typisk at flere kilometer av bunnkabel blir plassert i et planlagt mønster slik som i en enslig linje eller i flere hovedsakelig parallelle linjer.

Bruken av bunnkabler er spesielt effektivt for innhenting av full tredimensjonal dekning av områder som er for grunne eller har for mye hindringer at innsamling av seismiske data med en tauet streamerkabel vanskeliggjøres. I tillegg til at bunnkabelteknikken tillater tilgang til områder der tauet streamerkabel blir forhindret, oppstår uønskede «spøkelses»-refleksjoner fra overgangen mellom luft og vann, sammen med etterfølgende ekkoer, for hver primære refleksjonsbølge. Tidsforsinkelsen mellom det primære signalet og spøkelsesrefleksjonen er større med bunnkabelmetoden enn med metoden med tauet streamerkabel siden detektorene er plassert lenger vekk fra overgangen mellom luft og vann, ved unntak for grunt vann.

To basisfremgangsmåter har blitt foreslått for å eliminere spøkelsesrefleksjonene. Den første fremgangsmåten omfatter å registrere signalene fra detektorer ved forskjellige dybder og så utføre en bølgefeltseparasjon. Den andre, og operasjonelt en mer rett-frem metode, utnytter ved siden av hverandre liggende par av trykk- og hastighetsdetektorer, som for eksempel i US-patent 2,757,356; «Method and Apparatus for Canceling Reverberations in Water Layers», tilhørende Hagarty. Denne andre fremgangsmåten drar nytte av det faktum at trykk- og hastighetsdetektorer generer signaler som har den samme polariteten for oppoverbredte bølger men av motsatt polaritet for nedoverbredte bølger, som for spøkelses-ref leks j onene . Dette indikerer at de to signalene kan bli passende skalert og summert for å eliminere de uønskede ekkoene tilknyttet hver refleksjon. I frekvensplanet uttrykker denne sammenhengen seg i det komplementære amplitudespekteret til de to sensorene. Når signalene blir passende summert er resultatet et glatt amplitudespekter.

US-patent 4,979,150, tilhørende foreliggende medoppfinner Barr, som er overdratt til søkeren av den foreliggende oppfinnelsen, med tittelen «Method for attenuation of Water-Column Reverberations» beskriver en fremgangsmåte med tosensors bunnkabel for undertrykking av de uønskede ekkoene i vannsøylen, som er tilknyttet hvert refleksjonssignal i de seismiske dataene, ved å kombinere trykk og hastighetssignaler registrert ved hver registreringsstasjon. En passende kombinasjon av trykk og hastighetssignalene, for å fjerne komponenten til signalet som representerer energi som er fanget i vannlaget, kan bare bli utført etter en skalering av hastighetssignalet med en skaleringsfaktor S gitt av:

der R er reflektiviteten til havbunnen. Dermed krever skaleringsfaktoren en bestemmelse av havbunnens reflektivitet, som er avhengig av den akustiske impedansen til bunnmaterialet. Siden den akustiske impedansen til havbunnsmaterialet, og derfor havbunnsreflektiviteten, kan varierer mellom forskjellige kilde- og mottakerposisjoner kan også skaleringsfaktoren forventes å variere ved forskjellige posisjoner. Et «over-flatetetthets»-kart av havbunnsreflektiviteter gir de forskjellige verdiene ved forskjellige posisjoner.

Tidligere har en kalibreringsundersøkelse blitt benyttet for å estimere reflektiviteten R'til havbunnen. I tosensors-operasjonen beskrevet over, er et estimat av havbunns-ref lektiviteten gjort ved å samle separat referanseinforraa-sjon, generert ved å skyte en mindre seismisk kilde rett over mottagerne. Innsamlingen av disse dataene krever tilleggstid og koster mer enn datainnsamlingsfasen til undersøkelsen.

US-patent 5,396,472 og US-patent 5,524,100, som begge tilhører den foreliggende medoppfinneren Paffenholz, og som er overdratt til samme søker som den foreliggende oppfinnelsen, med tittelen «Method for Deriving Water Bottom Reflectivity in Dual Sensor Seismic Surveys», beskriver en metode som tillater bestemmelse av havbunnsreflektiviteten direkte fra produksjonen av tosensors seismiske data, i stedet fra tilleggsdata gjennom kalibreringen, og beskriver fordelen ved bruk av denne metoden i forhold til tidligere kjent teknikk. Fordelene inkluderer å utlede reflektiviteten til havbunnen fra produksjonen av data uten å være avhengig av forholdstallet til de første avbruddene og uten å bli påvirket av avkortede første signaler. En tredje fordel fremkommer ved å tilføre en fremgangsmåte for å kombinere kurve-data for å eliminere «pegleg»-refleksjoner (det engelske uttrykket «pegleg» forklares under). Men mens fremgangsmåten som er benyttet i Paffenholz-patentet anerkjenner eksistensen av kilde- og mottakerrefleksjoner, er det antatt at relevante parametere, havbunnsreflektiviteten og vanndybden, er like ved kilde- og mottakerposisjonene. Dette gjelder ikke for et overflatetetthetskart av reflektiviteter.

De karakteristiske trekk ved en fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse er angitt i det nedenfor fremsatte selvstendige patentkrav 1. Ytterligere trekk ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å bestemme overflatetetthet for havbunns-ref lektiviteter ved å benytte tosensors seismiske produksjonsdata. (Production Dual Sensor Seismic Data). Trykksignaler og hastighetssignaler blir kombinerte for å generere kombinerte signaler der signalkomponenter som representerer nedoverbredte energibølger hovedsakelig har blitt fjernet. Trykk- og hastighetssignalene samsvarer til seismiske bølger generert ved kildeposisjonene n i et vannlag og detektert av ved siden av hverandre liggende (sideliggende) trykk- og hastighetsmottagere ved mottakerposisjonene m i vannlaget. De kombinerte signalene samsvarer til hvert par av kildeposisjonen n og mottakerposisjonen m. De kombinerte signalene blir transformert fra tidsplanet til frekvensplanet for å generere transformerte signaler. En kilde-«pegleg»-term og en mottaker-pegleg-term blir beregnet for hvert transformerte signal, noe som genererer filtrerte signaler. De filtrerte signalene blir utsatt for en optimeringsalgoritme som bruker de samsvarende kilde- og mottaker-pegleg-termene for å bestemme de mulige forskjellige verdiene for havbunns-ref lektiviteten Rn og Rm for hver av kildeposisjonene n og mottakerposisjonene m, respektivt.

En bedre forståelse av fordelene til den foreliggende oppfinnelsen kan fås fra den medfølgende detaljerte beskrivelsen og tegnede figurer, hvor: Fig. 1 er en illustrasjon av apparat benyttet i en operasjon med havbunnskabel; Fig. 2 er en illustrasjon av sekvensene til pegleg-refleksjonene for kilde og mottager; Fig. 3 er et flytskjema av den foretrukne implementasjonen til den foreliggende oppfinnelse med bruk av det inverse og delte «Backus»-filteret; Fig. 4 er et flytskjema til den alternative implementasjonen til den foreliggende oppfinnelsen med bruk av en spektral dekomponering i kilde- og mottager-komponenter; og Fig. 5 er et flytskjema av den alternative implementasjonen til den foreliggende oppfinnelsen for eliminasjon av de flertallige pegleg-sekvenser. Figur 1 illustrerer et foretrukket system for marin seismisk undersøkelse, med generelt henvisning 100. Systemet 100 omfatter et seismisk fartøy 102 som er tilpasset for å taue en seismisk energikilde 104 gjennom vann 106. Den seismiske energikilden 104 er en akustisk energikilde eller en oppstil-ling av slike kilder. En akustisk energikilde 104 som blir foretrukket til bruk med systemet 100 er en luftkanon, konstruert og drevet på kjent måte innen faget. Systemet 100 omfatter også et mottakerfartøy 108 som foretrukket er opp-ankret i vannet 106. Mottakerfartøyet 108 plasserer en eller flere kabler 110 på havbunnen 112, og mottar signaler fra kablene 110. Kablene 110 bærer i det minste en mottaker 114 hver, men inkluderer normalt et flertall av mottagere 114.

Mottagerne 114 inkluderer hydrofoner for deteksjon av vanntrykk og geofoner for deteksjon av havbunnspartikkel-hastighet. Mer spesielt er hydrofonene og geofonene i kablene 110 arrangert slik at hver hydrofon har i det minste en slingrebøyle-opphengt geofon plassert ved siden av den, når kablene 110 er plassert på havbunnen 112. Elektriske signaler blir sendt til et registreringssystem på mottakerfartøyet 108 fra hydrofonene og geofonene. Undersøkelsesfartøyet 102 avfyrer kilden 104 ved forhåndsbestemte posisjoner mens signalene fra hydrofonene og geofonene blir registrert. Signalene blir registrert av et flerkanals seismisk registreringssystem (ikke vist) som selektivt forsterker, behandler og registrerer tidsvarierende elektriske signaler på magnetisk tape. Det er fordelaktig at det seismiske registre-ringssystemet også digitaliserer de mottatte signalene for å muliggjøre signalanalyse. Fagfolk vil anerkjenne at ethvert av et flertall av seismiske registreringssystemer kan bli benyttet.

I henhold til en foretrukket praksis blir kablene 110 og deres assosierte mottakere 114, som bærer hydrofoner og geofoner, plassert på havbunnen 112. Avfyringen for produksjon skjer mens undersøkelsesfartøyet 102 beveger seg i konstant fart langs et sett av parallelle linjer, eller skår, rettvinklet på kablene 110. Etter at undersøkelsesfartøyet 102 er ferdig med linjen henter mottakerfartøyet 108, eller et annet passende fartøy, inn kablene 110 og plasserer kablene 110 tilbake i linjer adskilt fra, men parallelle til, de tidligere kabelposisjonene. Med en gang kablene er plassert avfyrer undersøkelsesfartøyet 102 et nytt sveip.

Under datainnsamlingen brer seismiske bølger, generert av kilden 104, seg nedover slik det er indikert av strålene 120. Disse primære bølgene blir reflektert fra overganger mellom jordlag, slik som overgangen 122 mellom jordlagene 124 og 126, i undervannsformasjonen 128. De reflekterte bølgene brer seg oppover, slik det blir illustrert av strålene 130. Hydrofonene og geofonene som utgjør mottakerne 114 detekterer de reflekterte bølgene 130. Mottakerne 114 genererer elektriske signaler som representerer trykk og partikkel-hastighetsendringer i det seismiske bølgefeltet, og sender disse genererte elektriske signalene tilbake til under-søkelsesf artøyet 108 via kabelen 110. Det seismiske registre-ringssystemet i undersøkelsesfartøyet 108 registrerer disse elektriske signalene slik at de etterpå kan bli behandlet for å kartlegge undervannsformasjonen 128.

Mottakerne 114 detekterer både reflekterte bølger av interesse og uønskede ekkobølger som er støy. Ekkobølger er seismiske bølger som reflekteres fra vann/luft overgangen ved overflaten 116 til vannet en eller flere ganger før de til slutt brer seg nedover i vannet 106 for å påvirke mottakerne 114. Et eksempel av ekkobølger blir illustrert av strålene 132 i figur 1. Pegleg-refleksjonsbølger inneholder i det minste en refleksjon fra en overgang 122 mellom lag i tillegg til ekko mellom vannoverflaten 116 og havbunnen 112. Ordenen til pegleg-termen består av antallet refleksjoner fra overganger mellom lag.

Figur 2 illustrerer tre eksempler på første ordens sekvenser av pegleg-refleksjoner. En første ordens sekvens av pegleg-refleksjoner blir definert over som en seismisk bølge som når undergrunnsovergangen 222 en gang i tillegg til vann-innstengte ekko. I det første eksempelet i figur 2 brer den nedoverbredte bølgen 240 seg fra den seismiske energikilden 204 nedover gjennom vannlaget 206 og formasjonslaget 224 inntil den reflekterer opp fra overgangen 222, som danner enn undergrunns reflektor. Den oppoverbredte bølgen 242 brer seg så oppover og tilbake gjennom laget 224 og vannlaget 206 til vannoverflaten 216. Så reflekteres bølgen gjennom vannlaget 206 mellom vannoverflaten 216 og den marine bunnen 212 inntil den når mottakerparet 214. Dette første eksempelet blir kalt en «mottaker-pegleg-ekkosekvens» siden refleksjonene i vannlaget 206 oppstår nær mottakerposisjonen 214. I det andre eksempelet i figur 2 reflekteres den nedoverbredte bølgen seg fra den seismiske energikilden 204 gjennom vannlaget 206 inntil den nedoverbredte bølgen 244 brer seg gjennom vannlaget 206 og formasjonen 224 og blir reflektert fra overgangen 222. Så brer den oppoverbredte bølgen 24 6 seg tilbake gjennom formasjonen 224 og vannlaget 206 til vannoverflaten 216. Der reflekteres bølgen igjen gjennom vannlaget 206 mellom vannoverflaten 216 og den marine havbunnen 212 inntil den når mottakerparet 214. Det andre eksempelet er en regulær første ordens sekvens av pegleg-refleksjoner. I det tredje eksempelet i figur 2 reflekteres bølgen fra den seismiske energikilden 204 først gjennom vannlaget 206 mellom vannoverflaten 216 og den marine havbunnen 212. Så brer den nedoverbredte bølgen 24 8 seg gjennom vannlaget 206 og formasjonen 224 inntil den når overgangen 222. Der reflekteres bølgen og den oppoverbredte bølgen 250 passerer gjennom formasjonen 224 til mottakerparet 214. Dette tredje eksempelet blir kalt en «kilde-pegleg-ekkosekvens» siden refleksjonene i vannlaget 206 skjer nær kildeposisjonen 204.

Den foreliggende oppfinnelsen er en fremgangsmåte for å bestemme reflektiviteter til havbunnen i tilfeller hvor vanndybden og havbunnsreflektiviteten er forskjellige ved kilde- og mottakerposisjonene. US-Paffenholz-patentene nr. 5,396,472 og 5,524,100 viser at om trykk- og hastighets-sensorene er plassert på havbunnen kan de første ordens pegleg-refleksjonssekvensene, P(Z) og V(Z), for trykk- og hastighetssekvensene, respektivt, bli uttrykt som

hvor

2S = forsinkelsesoperanden for en toveis reise i

vannlaget ved kildeposisjonen,

ZR = forsinkelsesoperanden for en toveis reise i

vannlaget ved mottakerposisjonen,

Rs = Reflektiviteten til havbunnen ved kildeposisjonen,

RR = Reflektiviteten til havbunnen ved

mottakerposisjonen, og

jS = Jordens reflektivitetssekvens og kildekrusning (liten bølge, eng; Wavelet).

Summering av trykk- og hastighetssignalene gir bare den oppoverbredte energien, Up(Z), og eliminerer dermed «spøkelsessignalet» til mottakeren som følger:

Termen:

representerer pegleg-refleksjonssekvensen ved kildeposisjonen og termen: representerer pegleg-refleksjonssekvensen ved mottakerposisj onen. Produkttermen: er «den delte Backus»-operanden. Den regulære Backus-operanden, eller filteret;

har blitt delt i en kildeterm og en mottakerterm i den delte Backus-operanden fra ligning (2). Denne oppdelingen tillater at havbunnsreflektiviteter ved både kilde- og mottakerposisjoner kan bli beregnet ved optimeringsprosedyrer. Beregning av havbunnsreflektivitetene ved både kilde- og mottakerposisjonene for hvert mulig kilde- og mottakerpar leder til et overflaterelatert kart av havbunns-ref lektiviteter .

Pegleg-kilde- og mottaker-sekvensene kan bli fjernet ved å multiplisere det oppoverbredte signalet Up(Z) i ligning (1) med det inverse Backus-filteret:

Fjerning av pegleg-kilde- og mottaker-sekvensene i ligning (1) minimaliserer den totale energien i det oppoverbredte signalet. Dermed oversettes bestemmelsen av reflektiviteter til havbunnen ved kilde- og mottakerposisjonene til et søk etter verdiene Rs og RR som resulterer i den minimale signal-effekten etter multiplikasjon med det inverse delte Backus-filteret. Siden det mulige løsningsrommet er begrenset til havbunnsreflektivitetverdier mellom -0,9 og +0,9 er et uttømmende søk muliggjort. I et uttømmende søk blir en serie av verdier valgt som systematisk dekker området i det mulige løsningsrommet, slik som verdier som dekker området ved likt adskilte inkrementeringer.

Den foretrukne inkrementeringen til fremgangsmåten omfatter den følgende sekvensen:

Figur 3 illustrerer et flytskjema som representerer en foretrukket fremgangsmåte for å bestemme de overflaterelaterte havbunnsreflektivitetene ved forskjellige kilde- og mottakerposisjoner. Den foretrukne fremgangsmåten som er illustrert har hovedhenvisningen 300. Først blir et seismisk signal generert ved kildeposisjonen S i blokk 302. Så, i blokkene 304 og 306, fremkommer trykksignalet fra hydrofonen som en datakurve (P-kurve) og hastighetssignalet fra en geofon som en datakurve (V-kurve), som et resultat av det seismiske signalet fra blokk 302, ved en mottakerposisjon R. Så, i blokkene 308 og 310, blir en tidsluke, eller tidsvindu, tilført både trykksignalet fra blokk 304 og hastighetssignalet fra blokk 306, noe som genererer et trykklukesignal og et hastighetslukesignal, respektivt. Det blir foretrukket at tidsluken, ved telling fra det første bruddet som skjer hos hvert signal, er i området 0,8 til 2,0 sekunder. Så, i blokk 312, blir trykklukesignalet fra blokk 308 og hastig-hetslukesignalet fra blokk 310 summert for å generere et summert signal som representerer det oppoverbredte energisignalet, slik det er beskrevet i ligning (1). Så, i blokk 314, blir det summerte signalet fra blokk 312 transformert fra tidsplanet til frekvensplanet, foretrukket ved å bruke en Fouriertransformering av det summerte signalet, noe som genererer et transformert signal. Så, i blokkene 316 og 318, blir verdier av havbunnsreflektiviteter ved kildeposisjonen, Rs, og havbunnsreflektiviteter ved mottakerposisjonen valgt, foretrukket fra en serie av verdier som definerer et uttømmende søk innen det mulige området av reflektivitetsverdier. I blokk 320 blir det inverse delte Backus-filteret (l+ZsRs) (1+ZRRR) fra ligning (3) beregnet for de valgte reflektivitetsverdiene Rs og RR for havbunnen fra blokkene 316 og 318, respektivt, og for forsinkelsesoperandene Zs og ZR for den toveis reisetiden i vannlaget ved kilde- og mottakerposisj onene, respektivt. I blokk 322 blir det inverse delte Backus-filteret fra blokk 320 multiplisert med det transformerte signalet for å generere et filtrert signal.

Det neste er at det filtrerte signalet fra blokk 322 utsettes for en optimeringsalgoritme for å bestemme verdiene til Rs og RR. En foretrukket fremgangsmåte for optimering er å minima-lisere effekten av det filtrerte signalet fra blokk 322. I blokk 324 blir effekten av det filtrerte signalet beregnet innenfor et valgt frekvensbånd. Frekvensbåndet er foretrukket å ligge i området fra 15 til 80 Hertz. I blokk 326 blir verdiene til Rs og Rr bestemt som igjen minimaliserer den totale effekten av det filtrerte signalet i det valgte frekvensbåndet fra blokk 324. I blokk 328 blir verdiene til Rs og Rr lagret for den nåværende kildeposisjonen S og mottakerposisjonen R. Så går programlogikken tilbake for å lese kurvene for den nese kombinasjonen av kildeposisjon S og mottakerposisjon R. Etter at kurvene for alle parene av kilde- og mottakerposisjoner er behandlet, i blokkene 330 og 332, tas gjennomsnittet av alle verdiene av havbunns-ref lektiviteter Rs og RR for hver kildeposisjon S og hver mottakerposisjon R.

En alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelsen benytter en overflaterelatert spektral dekomposisjon av kurvespektrene i kilde- og mottakerkomponenter. De dekomponerte spektrene blir så analysert for å estimere havbunnsreflektivitetene ved de samsvarende kilde- og mottakerposisjonene. Spekteret av en seismisk kurve generert av en kilde ved posisjonen n og registrert av en hydrofon ved posisjonen m kan i frekvensplanet skrives som produktet:

hvor

Zn = forsinkelsesoperanden for en toveis reise i

vannlaget ved kildeposisjonen n,

Zm = forsinkelsesoperanden for en toveis reise i

vannlaget ved mottakerposisjonen m,

Rn = Reflektiviteten til havbunnen ved kildelposisjonen

n,

Rm = Reflektiviteten til havbunnen ved mottakerposisjonen

m, og

B( f) = Jordens reflektivitetssekvens og kildekrusning (liten bølge, eng; Wavelet).

Her gir

kildens pegleg-reflektsjonssekvens ved posisjonen n, gir mottakers pegleg-refleksjonssekvens ved posisjonen m, og

gir spøkelsesrefleksjonen til trykket.

På lignende vis kan spektrene til hver geofonkurve registrert ved posisjonen m bli skrevet som:

gir spøkelsesrefleksjonen til hastigheten.

Summering av trykk- og hastighetskurvene gir det oppoverbredte bølgefeltet som kan bli uttrykt som:

Det følgende uttrykket vil bli utført for de oppoverbredte bølgefeltene, men er ikke begrenset til det.

Hensikten er å trekke ut kildens og mottagerens pegleg-term fra det oppoverbredte bølgefeltet. La NR være antallet av mottakerposisjoner og Ns være antallet av kildeposisjoner, eller skudd. Det er en ligning for hver kurve som representerer et par av kilde og mottaker, derfor er antallet av ligninger produktet NR<*>NS. Det er NR ukjente verdier for reflektiviteten Rm, slik at det totale antallet av ukjente er summen NR+NS. Dermed er antallet av ligninger generelt større enn antallet av ukjente, slik at settet av ligninger kan bli løst med en «minste kvadrat»-måte.

Om den naturlige logaritmen blir tatt antar ligningene formen:

Enhver av etablerte algoritmer innen faget lineær algebra, slik som Gauss-Seidel metoden, kan bli benyttet for å dekomponere spektrene til ligning (4) i kilde- og mottaker-termer. Det er typisk at bare amplitudespekteret blir tatt hensyn til i en slik operasjon og at fasetermen blir ignorert.

Med en gang amplitudespekteret fra ligning (4) er dekomponert i kilde- og mottakerkomponenter må havbunnsreflektivitetene bli trukket ut fra kilde- og mottakerspektrumene, respektivt. La forsinkelsesoperandene Zn og Zm for den toveis reisetiden i vannlaget ved kildeposisjonen n og mottakerposisjonen m, respektivt, være gitt av:

co = 2nf,

Tn = toveis reisetid ved kildeposisjonen n, og

im = toveis reisetid ved mottakerposisjonen m.

Da er kildekomponenten til det komplekse spekter gitt av

og mottakerkomponenten til det komplekse spekteret gitt ved Derfor er kildens amplitudespekter gitt av og mottakerens amplitudespekter gitt av

Reflektivitetene Rm og Rn til havbunnen kan så bli trukket Ut ved å bestemme verdiene som optimalt passer de dekomponerte spektra til ligningene (5) og (6) med en «minste kvadrat»-metode.

Figur 4 illustrerer et flytskjema som representerer den alternative utførelsen i å bestemme overflaterelaterte reflektiviteter for havbunnen ved forskjellige kilde- og mottakerposisjoner. Den alternative utførelsen som er illustrert har generelt henvisningen 400. Først, i blokk 402, blir seismiske bølger generert ved N$ kildeposisjoner n. Så, i blokkene 404 og 406, blir de seismiske bølgene fra blokk 402 detektert ved NR mottakerposisjoner m av sideliggende par av hydrofoner og geofoner, som genererer samsvarende trykk-og hastighetssignaler, respektivt. Så, i blokk 408, blir parene av trykk- og hastighetssignaler fra blokkene 404 og 406 summert ved hver mottakerposisjon m for å generere summerte signaler for alle kilde- og mottakerkombinasjoner. Så, i blokk 410, transformeres de summerte signalene fra blokk 4 08 fra tidsplanet til frekvensplanet, foretrukket ved å utføre en Fouriertransform på de summerte signalene, noe som genererer transformerte signaler. I blokk 412 blir de transformerte signalene fra blokk 410 dekomponert i kilde og mottakerkomponenter. Så, i blokk 414, blir de Ns havbunns-ref lektivitetene RN ved kildeposisjon n og de Nr havbunns-ref lektivitetene Rm ved mottakerposisjon m trekt ut fra kilde- og mottakerkomponentene fra blokk 412 gjennom en optimeringsprosess. Til slutt, og i blokkene 416 og 418, tas gjennomsnittet av verdiene for havbunnreflektivitetene Rn og Rm fra blokk 414 for hver kildeposisjon n og hver mottakerposisjon m.

En foretrukket og alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelsen for å estimere havbunnsreflektivitetene fra de seismiske produksjonsdataene på en overflaterelatert måte har blitt beskrevet. Dette tillater genererting av et reflektivi-tetskart over havbunnen i undersøkelsesområdet som etter-følgende kan benyttes for å eliminere kildens og mottakerens vannkolonneekko ved deterministisk dekonvolvering.

Analysene som følger ligning (1) over indikerer en fremgangsmåte for å undertrykke multiple pegleg-sekvenser. Denne fremgangsmåten blir vist i flytskjemaet i figur 5. Fremgangsmåten som blir illustrert har den generelle henvisningen 500. Først, i blokk 502, blir en seismisk bølge generert ved en kildeposisjon S. Så, i blokkene 504 og 506, blir vanntrykket og vannhastigheten som samsvarer til den seismiske bølgen i blokk 502 detektert ved mottakerposisjon R. I blokk 508 summeres trykk- og hastighetssignalene fra blokkene 504 og 506 for å generere et summert signal som representerer det oppoverbredte energisignalet, slik det er beskrevet i ligning (1). I blokk 510 transformeres det summerte signalet fra blokk 508 fra tidsplanet til frekvensplanet, foretrukket ved å utføre en Fouriertransform på det summerte signalet, noe som genererer et transformert signal. I blokkene 512 og 514 blir verdier av havbunnsreflektiviteten Rs ved kildeposisjonene S og havbunnsreflektiviteten RR ved mottakerposisjonen R bestemt gjennom passende midler. I blokk 516 blir det inverse delte Backus-filteret (l+ZsRs) (1+ZRRR) beregnet for de beregnede havbunnsreflektivitetsverdiene Rs og RR fra blokkene 512 og 514, respektivt, og fra forsinkelsesoperandene Zs og ZR for den toveis reisetiden i vannlaget ved kilde- og mottakerposisjonene, respektivt. Så, i blokk 518, blir det inverse delte Backus-filteret fra blokk 516 multiplisert med det transformerte signalet fra blokk 510, noe som genererer et filtrert signal. Til sist, og i blokk 520, transformert det filtrerte signalet fra blokk 518 fra frekvensplanet til tidsplanet, foretrukket ved å utføre en invers Fouriertransform på det filtrerte signalet.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for å bestemme reflektiviteter til havbunnen fra tosensors seismiske data, som omfatter stegene: å kombinere trykksignaler og hastighetssignaler for å generere kombinerte signaler, hvor nevnte kombinerte signaler har signalkomponenter der representasjon av nedoverbredt energi hovedsakelig er fjernet, hvor nevnte trykk- og hastighetssignaler samsvarer til seismiske bølger generert ved hver av i det minste en kildeposisjon n i et vannlag og detektert av ved siden av hverandre liggende trykk- og hastighetsmottakere ved hver av i det minste en mottakerposisj on m i nevnte vannlag, hvor nevnte kombinerte signaler samsvarer til hvert par av kildeposisjonen n og mottakerposisjonen n; og å transformere nevnte kombinerte signaler fra tidsplanet til frekvensplanet for å generere transformerte signaler, karakterisert ved følgende trinn: å beregne en kilde-pegleg-term og en mottaker-pegleg-term for hver av nevnte transformerte signaler for å generere filtrerte signaler; og å utføre en optimeringsalgoritme på nevnte filtrerte signaler for å bestemme nevnte reflektivitetsverdier Rn og Rm for havbunnen for nevnte kildeposisjon n og hver nevnte mottakerposisjon m, respektivt.

2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at nevnte beregningssteg omfatter stegene: å beregne de inverse delte Backus-filtrene (1+ZSRS) (1+ZrRr) i frekvensplanet for hver av nevnte transformerte signaler, hvor Rn og Rm er havbunnsreflektiviteter ved hver nevnte kildeposisjon n og hver nevnte mottakerposisjon m, respektivt, og Zn og Zm er Z-transformer av forsinkelses-filteret for den toveis reisetiden i nevnte vannlag ved hver nevnte kildeposisjon n og hver nevnte mottakerposisjon m, respektivt; og å multiplisere hver av nevnte transformerte signaler med nevnte samsvarende inverse delte Backus-filtre for å generere nevnte filtrerte signaler.

3. Fremgangsmåte i følge krav 2, hvor nevnte steg med utføring av en optimeringsalgoritme er karakterisert ved følgende trinn: å ta kvadratet av amplitudene i frekvensspekteret av hvert nevnte filtrerte signal for å generere kvadratsignaler; å summere nevnte kvadratsignaler for å generere effekter; å gjenta nevnte beregnings-, multiplikasjons-, kvadrerings- og summeringssteg ved å benytte forskjellige verdier for nevnte havbunnsreflektiviteter Rn og Rm; og å bestemme verdiene for nevnte havbunnsreflektiviteter Rn og Rm som gir den laveste verdien for nevnte effekt.

4. Fremgangsmåte i følge krav 3, karakterisert ved at nevnte steg med bestemmelse av lavest verdi blir oppnådd ved bruk av et uttømmende søk.

5. Fremgangsmåte i følge krav 3, karakterisert ved at summeringssteget blir utført innenfor et begrenset frekvensbånd.

6. Fremgangsmåte i følge krav 5, karakterisert ved at nevnte frekvensbånd ligger i området fra 15 til 80 Hertz.

7. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter stegene: å ta gjennomsnittet av nevnte bestemte verdier Rn for nevnte havbunnsreflektiviteter ved hver kildeposisjon n; og å ta gjennomsnittet av nevnte bestemte verdier Rm for nevnte havbunnsreflektiviteter ved hver mottakerposisjon m.

8. Fremgangsmåte i følge krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter stegene: å benytte nevnte gjennomsnittsreflektiviteter for havbunnen for å generere et overflaterelatert kart av havbunns-ref lektiviteter .

9. Fremgangsmåte i følge krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter stegene: å tilføre en tidsluke til hvert nevnte trykksignal for å generere trykksignalene for kombinasjon; og å tilføre nevnte tidsluke til hvert nevnte hastighetssignal for å generere hastighetssignalene for kombinasj on.

10. Fremgangsmåte i følge krav 9, karakterisert ved at den videre omfatter stegene: å bestemme et tidspunkt for første brudd i hvert av nevnte trykksignal; å bestemme et tidspunkt for første brudd i hvert av nevnte hastighetssignal; og å plassere nevnte tidsluke etter nevnte tidspunkter.

11. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at nevnte tidsluke ligger i området fra 0,8 til 2,5 sekunder etter nevnte tidspunkter.

12. Fremgangsmåten i følge krav 1, hvor nevnte beregningssteg er karakterisert ved at det omfatter steget med å spektralt dekomponere nevnte transformerte signaler over i kilde- og mottaker-pegleg-termer for å generere nevnte filtrerte signaler.

13. Fremgangsmåten i følge krav 12, hvor nevnte spektrale dekomponeringssteg er karakterisert ved at det omfatter stegene: å representere nevnte transformerte signaler som produkter av kilde-pegleg, mottaker-pegleg, trykkspøkelser, hastighetsspøkelser, formasjonsreflektivitetssekvenser og krusninger (wavelet); å ta logaritmen av nevnte produktsignaler for å generere representative signaler; og å utføre Gauss-Seidel-metoden på nevnte representative signaler for å finne løsningen for kilde- og mottaker-pegleg-termene på en minstekvadrat-måte.