BR102015008634A2

BR102015008634A2 - métodos e sistemas para separar campos de onda utilizando dados de campo de onda de pressão

Info

Publication number: BR102015008634A2
Application number: BR102015008634A
Authority: BR
Inventors: Endrias Getashew Asgedom; Okwudili Orji; Walter Söllner
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2015-12-15
Also published as: US9791580B2; BR102015008634B1; NO20150455A1; AU2015201786B9; AU2015201786A1; SG10201502984PA; US20150301210A1; AU2015201786B2; NO346771B1; MX352693B; MX2015004857A

Abstract

resumo patente de invenção: "métodos e sistemas para separar campos de onda utilizando dados de campo de onda de pressão". essa descrição é direcionada aos métodos e sistemas de separação de campo de onda. em um aspecto, os métodos e sistemas computam um campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado com base em um campo de onda de pressão medida e conhecimento da superfície livre quando o campo de onda de pressão foi medido. o campo de onda de pressão medido é utilizado para computar um perfil de superfície livre congelada aproximado. o perfil de superfície livre congelada aproximado e o campo de onda de pressão medido são utilizados para computar um campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado. o campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado e o campo de onda de pressão medido podem ser utilizados para computar campos de onda de pressão ascendente e descendente separados, ou de velocidade de partícula vertical.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTO- DOS E SISTEMAS PARA SEPARAR CAMPOS DE ONDA UTILI- ZANDO DADOS DE CAMPO DE ONDA DE PRESSÃO".

Referência Cruzada a Pedido Relacionado [001] Esse pedido reivindica os benefícios do pedido provisório No. 61/981.166 de 17 de abril de 2014.

Fundamentos [002] Recentemente, a indústria de petróleo tem investido pesa- damente no desenvolvimento de técnicas de pesquisa marinha aper- feiçoadas e métodos de processamento de dados sísmicos a fim de aumentar a resolução e a precisão de imagens sísmicas de formações subterrâneas. Pesquisas marinhas iluminam uma formação subterrâ- nea localizada sob um corpo de água com sinais acústicos produzidos por uma ou mais fontes sísmicas submersas. Os sinais acústicos per- correm descendentemente através da água e para dentro da formação subterrânea. Em interfaces entre diferentes tipos de rocha ou sedimen- to da formação subterrânea uma parte da energia de sinal acústico pode ser refratada, uma parte pode ser transmitida e uma parte pode ser refletida de volta na direção da superfície de formação e para den- tro do corpo de água. Uma pesquisa marinha típica é realizada com uma embarcação de pesquisa que passa através da formação subter- rânea iluminada enquanto reboca as estruturas tipo cabo alongadas chamadas cordões. Os cordões podem ser equipados com um número de sensores de movimento de partícula e pressão duplos, localizados no mesmo lugar que detectam os campos de onda de movimento de partícula vertical e pressão, respectivamente, associados com os si- nais acústicos refletidos de volta para dentro da água a partir da for- mação subterrânea. Os sensores de pressão geram dados sísmicos que representam o campo de onda de pressão e os sensores de mo- vimento de partícula geram dados sísmicos que representam o campo de onda de movimento de partícula vertical. A embarcação de pesqui- sa recebe e registra os dados sísmicos gerados pelos sensores. [003] Um campo de onda que percorre ascendentemente a partir da formação subterrânea e é detectado pelos sensores de movimento de pressão ou partícula é chamado de campo de onda ascendente, que sozinho pode ser utilizado para computar uma imagem sísmica da formação subterrânea. No entanto, a superfície da água age como um refletor acústico quase perfeito. Como resultado disso, os sensores também detectam um campo de onda descendente criado pelo reflexo do campo de onda ascendente a partir da superfície da água. O cam- po de onda descendente é essencialmente um campo de onda ascen- dente com um retardo de tempo que corresponde à quantidade de tempo que leva para os sinais acústicos percorrerem além dos cor- dões para a superfície da água e de volta para os cordões. O campo de onda descendente combina com o campo de onda ascendente, re- sultando em dados sísmicos gravados contaminados com energia de campo de onda descendente indesejável que cria efeitos "fantasma" nas imagens sísmicas da formação subterrânea computada a partir dos dados sísmicos. As técnicas de processamento de dados sísmicos típicas utilizam campo de onda de pressão e campo de onda de movi- mento de particular vertical para separar os campos de onda de pres- são e de movimento de partícula vertical em campos de onda ascen- dente e descendente. O campo de onda ascendente pode ser utilizado para computar uma imagem de uma formação subterrânea sem os efeitos fantasma causados pelo campo de onda descendente.

Descrição dos Desenhos [004] As figuras 1A e 1B ilustram vistas em elevação lateral e su- perior, respectivamente, de um sistema de aquisição de dados sísmi- cos ilustrativo. [005] A figura 2 ilustra uma vista em elevação lateral de um sis- tema de aquisição de dados sísmicos com uma vista amplificada de um receptor. [006] A figura 3 ilustra percursos de raio ilustrativos que repre- sentam os percursos de um sinal acústico que percorre de uma fonte para dentro de uma formação subterrânea. [007] A figura 4 ilustra uma representação de um gather de dispa- ro comum sintético composto de traços ilustrativos. [008] A figura 5 ilustra uma vista expandida ilustrativa de um ga- ther sintético composto de 38 traços. [009] As figuras 6A a 6C ilustram uma visão geral de como o campo de onda de pressão medido pode ser separado em campos de onda de pressão ascendente e descendente. [0010] A figura 7 ilustra uma vista em elevação lateral de um cor- dão localizado em um corpo de água abaixo de uma superfície livre congelada. [0011] A figura 8 ilustra um cordão, uma superfície livre congelada, e uma série ilustrativa de profundidades de teste. [0012] A figura 9 ilustra um exemplo de campos de onda de pres- são extrapolada para frente e para trás em uma profundidade de teste. [0013] A figura 10 ilustra uma série de gathers extrapolados de avanço e gathers extrapolados de retrocesso para uma série de pro- fundidades de teste. [0014] A figura 11 ilustra gathers de diferença computados a partir de pares de gathers extrapolados de avanço e retrocesso ilustrados na figura 10. [0015] As figuras 12A a 12C ilustram um cálculo ilustrativo de uma diferença de energia máxima para uma série de janelas de tempo. [0016] A figura 13 ilustra as janelas de tempo aplicadas aos ga- thers de diferença associados com diferentes profundidades de teste. [0017] A figura 14 ilustra uma vista em elevação lateral de um con- junto de pontos acima dos receptores que aproximam uma superfície livre congelada. [0018] A figura 15 ilustra um cálculo ilustrativo de diferenças de amplitude para duas janelas de tempo separadas. [0019] A figura 16A ilustra uma vista em elevação lateral de um cordão, uma superfície livre congelada, e um perfil de superfície livre congelada aproximado. [0020] A figura 16B ilustra uma representação de uma parte es- tendida do perfil de superfície livre congelada ilustrada na figura 16A. [0021] A figura 17 ilustra uma representação dos parâmetros de reflexo de campo de onda de superfície livre congelada. [0022] As figuras 18A e 18B ilustram vistas em elevação lateral ilustrativas de uma profundidade fonte com relação à profundidade do cordão. [0023] A figura 19 ilustra um segmento de um cordão localizado sob um perfil de superfície livre congelada aproximado. [0024] A figura 20 ilustra um diagrama de controle de fluxo de um método que computa os campos de onda separados dos campos de onda de pressão medidos. [0025] A figura 21 ilustra um diagrama de controle de fluxo da roti- na de "computar diferença de energia máxima" chamada bloco 2010 da figura 20. [0026] A figura 22 ilustra um diagrama de controle de fluxo da roti- na "separação de campo de onda" chamado no bloco 2015 da figura 20. [0027] A figura 23 ilustra um diagrama de controle de fluxo da roti- na "computar campo de onda de velocidade de partícula vertical" cha- mado no bloco 2209 da figura 23. [0028] As figuras 24A e 24B ilustram diagramas de controle de flu- xo de um método que computa campos de onda separados de campos de onda de pressão medida. [0029] A figura 25 ilustra um exemplo de um sistema de computa- dor programado para executar métodos eficientes de computação de campos de onda de velocidade de partícula vertical aproximados. [0030] As figuras 26A e 26B ilustram resultados de simulação no cálculo de uma aproximação de uma superfície livre congelada.

Descrição Detalhada [0031] Essa descrição é direcionada a métodos e a sistemas que realizam a separação de campo de onda. Os métodos e sistemas computam um campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado com base em um campo de onda de pressão medida e conhecimento de uma superfície livre quando o campo de onda de pressão foi medido. O campo de onda de pressão medido é utilizado para computar um perfil de superfície livre congelada aproximado da superfície livre. O perfil de superfície livre congelada aproximado e o campo de onda de pressão medida são utilizados para computar um campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado. O campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado e o campo de onda de pressão medido podem ser utilizados para compu- tar campos de onda de pressão ascendente e descendente separados ou campos de onda de velocidade de partícula vertical. O campo de onda de pressão ascendente ou o campo de onda de velocidade de partícula vertical pode, por sua vez, ser utilizado para computar as imagens sísmicas com uma resolução significativamente maior e uma penetração de sinal maior do que as imagens sísmicas computadas com os dados sísmicos contaminados com o campo de onda descen- dente. A remoção dos efeitos do campo de onda descendente pode reduzir o ruído indesejado durante a pesquisa marinha ou o monitora- mento de produção de reservatório. [0032] As figuras 1A e 1B ilustram vistas em elevação lateral e su- perior, respectivamente, de um sistema de aquisição de dados sísmi- cos ilustrativos composto de uma embarcação de pesquisa 102 rebo- cando uma fonte 104 e seis cordões separados 106-111 sob uma su- perfície livre 112 de um corpo de água. O corpo de água pode ser, por exemplo, um oceano, um mar, um lago ou um rio ou qualquer parte do mesmo. Nesse exemplo, cada cordão é fixado em uma extremidade à embarcação de pesquisa 102 através de um cabo de transmissão de dados de cordão. Os cordões ilustrados 106-111 formam uma superfí- cie de aquisição de dados horizontal plana com relação à superfície livre 112. No entanto, na prática, a superfície de aquisição de dados pode variar suavemente, exemplo, devido a correntes marítimas ativas e condições climáticas. Em outras palavras, apesar de os cordões 106-111 serem ilustrados nas figuras 1A e 1B e figuras subsequentes como retos e substancialmente paralelos à superfície livre 112, na prá- tica, os cordões rebocados podem ondular como resultado das condi- ções dinâmicas do corpo de água no qual os cordões são submersos.

Uma superfície de aquisição de dados não está limitada a possuir uma orientação horizontal plana com relação à superfície livre 112. Os cor- dões podem ser rebocados em profundidades que angulam a superfí- cie de aquisição de dados com relação à superfície livre 112 ou um ou mais dos cordões pode ser rebocado em profundidades diferentes.

Uma superfície de aquisição de dados não está limitada a seis cordões como ilustrado na figura 1B. Na prática, o número de cordões utiliza- dos para formar uma superfície de aquisição de dados pode variar de um cordão até 20 ou mais cordões. Na prática, o número de fontes se- lecionado para gerar energia acústica pode variar de uma fonte a três ou mais fontes e as fontes podem ser rebocadas em grupos por uma ou mais embarcações de pesquisa. [0033] A figura 1A inclui um plano xz 114 e a figura 1B inclui um plano xy 116 do mesmo sistema de coordenadas Cartesianas pos- suindo três eixos geométricos de coordenadas espaciais ortogonais, rotuladas x, y e z. O sistema de coordenadas é utilizado para especifi- car as orientações e localizações de coordenadas dentro do corpo de água. A direção x especifica a posição de um ponto em uma direção paralela ao comprimento dos cordões (ou uma parte especificada quando o comprimento dos cordões é curvado) e é referida como dire- ção "em linha". A direção y especifica a posição de um ponto em uma direção perpendicular ao eixo geométrico x e substancialmente parale- lo à superfície livre 112 e é referida como direção de "linha cruzada". A direção z especifica a posição de um ponto perpendicular ao plano xy (isto é, perpendicular à superfície livre 112) com a direção z positiva apontando para baixo e para longe da superfície livre 112. Os cordões 106-111 são geralmente cabos longos contendo linhas de transmissão de energia e dados que conectam os receptores representados por retângulos sombreados 118 espaçados ao longo do comprimento de cada cordão a um sistema de aquisição de dados sísmicos e dispositi- vos de armazenamento de dados localizados a bordo da embarcação de pesquisa 102. [0034] A profundidade do cordão abaixo da superfície livre 112 pode ser estimada em vários locais ao longo dos cordões utilizando dispositivos de medição de profundidade fixados aos cordões. Por exemplo, os dispositivos de medição de profundidade podem medir a pressão hidrostática ou utilizar medições de distância acústica. Os dis- positivos de medição de profundidade podem ser integrados aos con- troladores de profundidade, tal como paravanes ou pipas de água que controlam e mantêm a profundidade e posição dos cordões à medida que os cordões são rebocados através do corpo de água. Os dispositi- vos de medição de profundidade são tipicamente localizados em inter- valos (por exemplo, em intervalos de cerca de 300 metros em algumas implementações) ao longo de cada cordão. Nota-se que em outras im- plementações, boias podem ser fixadas aos cordões e utilizadas para ajudar a manter a orientação e profundidade dos cordões abaixo da superfície livre 112. [0035] A figura 1A ilustra uma vista transversal da embarcação de pesquisa 102 rebocando a fonte 104 acima de uma formação subter- rânea 120. A curva 122 representa uma superfície superior da forma- ção subterrânea 120 localizada no fundo do corpo de água. A forma- ção subterrânea 120 é composta de várias camadas subterrâneas de sedimento e rocha. Curvas 124, 126 e 128 representam interfaces en- tre as camadas subterrâneas de diferentes composições. Uma região sombreada 130, unida ao topo por uma curva 132 e no fundo por uma curva 134, representa um depósito de hidrocarbonetos subterrâneo, a profundidade e coordenadas de posição do qual podem ser determi- nadas, pelo menos em parte, pela análise de dados sísmicos coleta- dos durante uma pesquisa marinha. À medida que a embarcação de pesquisa 102 move através da formação subterrânea 120, a fonte 104 é ativada para produzir um sinal acústico (frequentemente referido como um "disparo") em intervalos espaciais e/ou temporais. Em outras implementações, a fonte 104 pode ser rebocada por uma embarcação de pesquisa e os cordões podem ser rebocados por uma embarcação de pesquisa diferente. A fonte 104 pode ser uma pistola de ar, um vi- brador marinho, ou composta de um conjunto de pistolas de ar e/ou vibradores marinhos. A figura 1A ilustra um sinal acústico expandindo para fora a partir da fonte 104 como um campo de onda de pressão 136 representado por semicírculos de raio crescente centralizado na fonte 104. As frentes de onda de expansão externa a partir das fontes podem ser tridimensionais (por exemplo, esféricas), mas são ilustradas em vista transversal de plano vertical na figura 1A. A parte de expan- são externa e descendente do campo de onda de pressão 136 é cha- mada de "campo de onda primário", que em algum momento alcança a superfície da formação 122, onde o ponto do campo de onda primário é parcialmente refletido a partir da superfície da formação 122 e refra- tado parcialmente para baixo e para dentro da formação subterrânea 120, se tornando ondas elásticas dentro da formação subterrânea 120.

Em outras palavras, no corpo de água, o sinal acústico é composto de ondas de pressão por compressão, ou ondas P, enquanto na formação subterrânea 120, as ondas incluem ambas as ondas P e ondas trans- versais, ou ondas S. Dentro da formação subterrânea 120, em interfa- ces entre diferentes tipos de materiais ou em descontinuidades na densidade ou em um ou mais dos vários outros parâmetros ou carac- terísticas físicas, ondas de propagação descendente podem ser parci- almente refletidas e parcialmente refratadas. Como resultado disso, cada ponto da superfície da formação 122 e cada ponto uma das inter- faces 124, 126 e 128 podem ser considerados um refletor que se torna uma fonte de ponto secundário em potencial de onde a energia de on- da acústica e elástica, respectivamente, pode emanar para cima na direção dos receptores 118 em resposta ao sinal acústico gerado pela fonte 104. Como ilustrado na figura 1A, as ondas secundárias de am- plitude significativa podem ser geralmente emitidas a partir de pontos em ou perto da superfície da formação 122, tal como o ponto 138, e dos pontos em ou muito perto das interfaces na formação subterrânea 120, tal como os pontos 140 e 142. As ondas secundárias de expan- são ascendente emitidas a partir da formação subterrânea 120 são coletivamente chamadas de "campo de onda secundário". [0036] As ondas secundárias que compõem o campo de onda se- cundário podem ser geralmente emitidas em momentos diferentes dentro de uma faixa de tempo seguindo o sinal acústico inicial. Um ponto na superfície da formação 122, tal como o ponto 138, pode re- ceber um distúrbio de pressão do campo de onda primário mais rapi- damente do que um ponto dentro da formação subterrânea 120, tal como os pontos 140 e 142. De forma similar, um ponto na superfície de formação 122 diretamente sob a fonte 104 pode receber o distúrbio de pressão mais cedo do que um ponto de localização mais distante na superfície da formação 122. Dessa forma, os momentos nos quais as ondas secundárias ou de ordem superior são emitidas a partir de vários pontos dentro da formação subterrânea 120 podem ser relacio- nados com a distância, no espaço tridimensional, dos pontos da fonte ativada. [0037] Ondas acústicas e elásticas, no entanto, podem percorrer em velocidades diferentes dentro dos materiais diferentes além de dentro do mesmo material sob pressões diferentes. Portanto, os tem- pos de percurso do campo de onda primário e campo de onda secun- dário emitido em resposta ao campo de onda primário podem ser fun- ções da distância a partir da fonte 104 além de materiais e caracterís- ticas físicas dos materiais através dos quais os campos de onda per- correm. Adicionalmente, as frentes de onda de expansão secundária podem ser alteradas à medida que as frentes de onda cruzam as inter- faces e à medida que a velocidade de som varia no meio atravessado pelas ondas. A sobreposição das ondas emitidas de dentro da forma- ção subterrânea 120 em resposta ao campo de onda primário pode ser um campo de onda geralmente complicado que inclui a informação sobre formatos, tamanhos e características de material da formação subterrânea 120, incluindo a informação sobre os formatos, os tama- nhos e as localizações de várias características de reflexo dentro da formação subterrânea 120 de interesse para geofísicos de exploração. [0038] Cada receptor 118 pode compreender um sensor de pres- são que detecta variações na pressão da água com o tempo. A figura 2 ilustra uma vista em elevação lateral do sistema de aquisição de da- dos sísmicos com uma vista amplificada 202 do receptor 118. Nesse exemplo, a vista amplificada 202 revela que o receptor 118 compreen- de um sensor de pressão 204. Os sensores de pressão 204 podem ser, por exemplo, hidrofones. Cada sensor de pressão 204 pode medir mudanças na pressão hidrostática não direcionais com o tempo e po- de produzir dados de campo de onda de pressão denotados por, p(£r, t) xr = (xr, yr, zr) , onde representa as coordenadas Cartesianas do Ζψ· receptor e t representa o tempo. A profundidade de cada receptor 118 pode ser estimada a partir de medições de profundidade obtidas a partir dos dispositivos de medição de profundidade localizados ao lon- go de cordões. [0039] Os dados sísmicos incluem dados gerados pelos recepto- res 118 quando da detecção de mudanças de pressão hidrostática com o tempo. Os cordões 106-111, os receptores 118 e a embarcação de pesquisa 102 podem incluir partes eletrônicas de sensor e instala- ções de processamento de dados que permitem que os dados sísmi- cos gerados por cada receptor 118 sejam correlacionados com o tem- po e a localização de cada ativação de fonte, posições absolutas na superfície livre 112, e posições tridimensionais absolutas com relação a um sistema de coordenadas tridimensionais arbitrário. Os dados sísmicos podem ser armazenados nos receptores 118 e/ou podem ser enviados ao longo de cordões e cabos de transmissão de dados para a embarcação de pesquisa 102, onde os dados podem ser armazena- dos eletronicamente ou magneticamente em dispositivos de armaze- namento de dados localizados a bordo da embarcação de pesquisa 102. Os dados sísmicos gerados pelos receptores 118 podem repre- sentar mudanças de pressão no campo de onda secundário emitidas a partir da formação subterrânea 120. [0040] Pelo menos uma parte do campo de onda secundário emi- tido a partir da formação subterrânea 120 pode se propagar ascenden- temente na direção da superfície livre 112, formando um campo de onda ascendente. Na figura 2, a seta direcional 206 representa a dire- ção de um campo de onda ascendente no local do receptor 118 e se- tas tracejadas 210 e 212 representam um campo de onda descenden- te produzido pelo reflexo do campo de onda ascendente a partir da superfície livre 112 antes de alcançar o receptor 118. Em outras pala- P(\'r, t) vras, os dados de campo de onda de pressão medidos pelos receptores 118 é constituído de um componente de campo de onda de pressão ascendente e um componente de campo de onda de pressão descendente. O campo de onda descendente contamina os dados sísmicos e cria entalhes no domínio espectral dos dados sísmicos. [0041] Cada receptor 118 pode gerar um sinal elétrico ou ótico que codifica os dados sísmicos, que podem ser gravados em um dispositi- vo de armazenamento de dados físicos que pode ser localizado no re- ceptor, em componentes ao longo do cordão, ou a bordo da embarca- ção de pesquisa. Os dados sísmicos são geralmente uma série tempo- ral de valores medidos consecutivamente, chamados de amplitudes, separados em tempo por uma taxa de amostra. Os dados sísmicos de série temporal medidos por um receptor são chamados de "traço", que podem consistir em milhares de amostras de tempo de amplitudes co- letadas em uma taxa de amostragem de cerca de 1 a 5 ms. Um traço é geralmente um registro de uma resposta de formação subterrânea à energia acústica que passa de uma fonte ativada, para dentro da for- mação subterrânea onde a energia acústica refletida é detectada por um receptor como descrito acima. Um traço gerado por um sensor de pressão são dados de campo de onda de pressão que podem ser re- presentados como um conjunto de amplitudes de pressão dependen- tes de tempo denotado por: (1) [0042] onde ré um traço inteiro positivo, receptor ou índice de ca- nal; [0043] j é um índice de amostra de tempo; [0044] J é o número de amostras de tempo; e or(t;) [0045] é a amplitude de pressão do traço r na amostra de tempo tj. [0046] Cada traço também inclui um cabeçalho de traço, não re- presentado na equação (1) que identifica o receptor específico que ge- rou o traço, coordenadas GPS do receptor, e pode incluir taxa de amostra de tempo e número de amostras. [0047] Como explicado acima, o campo de onda secundário tipi- camente chega primeiro nos receptores localizados mais perto das fontes. A distância das fontes para um receptor é chamada de "desvio de fonte-receptor" ou simplesmente "desvio", que cria um retardo no tempo de chegada de um campo de onda secundário a partir de uma interface dentro da formação subterrânea. Um desvio maior geralmen- te resulta em um retardo de tempo de chega maior. Vários conjuntos de traços são coletados para formar estruturas de dados sísmicos chamados "gathers" que podem ser processados adicionalmente utili- zando-se várias técnicas de processamento de dados sísmicos a fim de extrair a informação sobre a estrutura da formação subterrânea. [0048] A figura 3 ilustra percursos de raio ilustrativos que repre- sentam um sinal acústico 300 que percorre da fonte 104 para dentro da formação subterrânea 120. Os raios de linha tracejada, tais como os raios 302, representam a energia acústica refletida a partir da su- perfície de formação 122 para os receptores 118 localizados ao longo do cordão 108, e raios de linha sólida, tais como os raios 304, repre- sentam a energia acústica refletida a partir de uma interface 124 para os receptores 118 localizados ao longo do cordão 108. Note-se que por motivos de simplicidade de ilustração apenas alguns percursos de raio são representados, e percursos de raio que se estendem para in- terfaces mais profundas não são ilustrados. Cada receptor 118 mede mudanças de pressão resultando da energia acústica refletida a partir da formação subterrânea 120. Os dados de campo de onda de pres- p(xr, t) são gerados em cada receptor 118, , onde o subscrito do recep- tor r é igual a 1,2, 3, 4, e 5, são gravados no tempo como traços sepa- rados em um ou mais dispositivos de armazenamento de dados como descrito acima com referência à equação (1). No exemplo da figura 3, a coleção de traços gerada pelos cinco receptores 118 localizados ao longo do cordão 108 para uma única ativação da fonte 104 podem ser coletados para formar uma estrutura de dados sísmicos chamada "ga- ther de disparo comum". Os traços gerados pelos receptores 118 loca- lizados ao longo de cada um dos seis cordões 108, ilustrados na figura 1B, para a mesma ativação da fonte 104 podem ser coletados para formar seis gathers de disparo comum separados. [0049] A figura 4 ilustra uma representação de um gather de dispa- ro comum sintético composto de traços ilustrativos 401 a 405 dos da- dos de campo de onda de pressão gravados pelos cinco receptores localizados ao longo do cordão 108 ilustrado na figura 3. O eixo geo- métrico vertical 430 representa o tempo e o eixo geométrico horizontal 432 representa os números de traço. Os traços são dispostos de modo que o traço 401 represente os dados sísmicos gerados pelo receptor 118 localizado mais próximo da fonte 104 e o traço 405 representa os dados sísmicos gerados pelo receptor 118 localizados mais distantes (ao longo do comprimento do cordão) da fonte 104. Nesse exemplo, os traços 401 a 405 representam a variação na amplitude dos dados sís- micos gravados pelos cinco receptores 118. Os traços ilustrativos in- cluem ondaleta ou pulsos 406 a 410 e 411 a 415 representados por picos coloridos de preto que representam o campo de onda ascenden- te medido pelos sensores de pressão 204. Os intervalos de tempo ao longo dos traços 401 a 406 a partir do eixo geométrico de número de traço 432 (isto é, tempo zero) para as ondaletas 406 a 410 represen- tam o tempo de percurso de ida e volta da saída de energia acústica da fonte 104 para a superfície de formação 122 e para os receptores 118 localizados ao longo do cordão 108, e as ondaletas 411 a 415 re- presentam o tempo de percurso de ida e volta mais longo da saída de energia acústica da fonte 104 para a interface 124 e para os mesmos receptores 118 localizados ao longo do cordão 108. As amplitudes dos picos ou passagens das ondaletas 406 a 410 e 411 a 415 indicam a magnitude da energia acústica refletida gravada pelos receptores 118. [0050] Os tempos de chegada da energia acústica no receptor aumentam com o desvio entre fonte e receptor crescente. As ondaleta geradas por uma superfície de formação e um reflexo de interface de energia acústica são coletivamente chamadas de uma "onda refletida" ou simplesmente "reflexo" que, nesse exemplo, rastreia uma curva de formato parabólico. Por exemplo, a curva 416 representa a distribuição de ondaletas 406 a 410 refletidas a partir da superfície de formação 122, que são chamadas de "onda refletida de superfície de formação" e a curva 418 representa a distribuição das ondaletas 411 a 415 a par- tir da interface 124, que são chamadas de uma "onda refletida de inter- face" ou "reflexo de interface". [0051] A figura 5 ilustra uma vista expandida ilustrativa de um ga- ther sintético composto de 38 traços. Cada traço, tal como o traço 502, varia em amplitude com o tempo e representa a energia acústica refle- tida a partir da superfície de formação e cinco interfaces diferentes dentro da formação subterrânea como medido por um sensor de pres- são. Na vista expandida, ondaletas que correspondem ao reflexo da mesma superfície de formação ou interface da formação subterrânea aparecem acorrentadas juntas ou sobrepostas. Por exemplo, ondale- tas 504 com o tempo de trânsito mais curto representam um reflexo de superfície de formação, e ondaletas 506 representam uma onda refle- tida de interface emanando a partir de uma interface logo abaixo da superfície de formação. As ondas refletidas 508 a 511 representam reflexos das interfaces localizadas mais profundamente dentro da for- mação subterrânea. [0052] Os gathers sintéticos ilustrados nas figuras 4 e 5 represen- tam casos ideais nos quais os reflexos acústicos das características de uma formação subterrânea são medidos diretamente pelos receptores.

Mas, na prática, os dados sísmicos coletados tipicamente nas pesqui- sas marinhas reais gravam outros tipos de reflexos de energia acústica que contaminam os dados sísmicos. Por exemplo, dados sísmicos ob- tidos a partir de uma pesquisa marinha registram o campo de onda ascendente espalhado diretamente a partir de uma formação subterrâ- nea e o campo de onda descendente refletido a partir da superfície livre descrito acima com referência à figura 2. O campo de onda des- cendente é essencialmente um campo de onda ascendente com retar- do de tempo. O campo de onda descendente interfere com o campo de onda ascendente pelo cancelamento de frequências (isto é, criação de entalhes) no espectro de frequência dos dados sísmicos e cria efei- tos "fantasma" nas imagens sísmicas geradas a partir dos dados sís- micos. O campo de onda ascendente pode ser separado do campo de onda descendente quando o campo de onda de velocidade de partícu- la vertical da energia acústica refletido a partir das características da formação subterrânea é conhecido. Métodos e sistemas descritos ago- ra computam um campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado com base em um campo de onda de pressão medida e o formato da superfície livre no momento em que o campo de onda de pressão é medido. O campo de onda de velocidade de partícula verti- cal aproximado e o campo de onda de pressão medido podem então ser utilizados para computar campos de onda ascendente e descen- dente separados. [0053] As figuras 6A a 6C fornecem uma visão geral de como o campo de onda de pressão medido pode ser separado em campos de onda de pressão ascendente e descendente sem um campo de onda de velocidade de partícula vertical medido. Na figura 6A, o gather de disparo comum sintético 600 representa uma parte de um campo de onda de pressão medido por um número de receptores, tal como os receptores localizados ao longo de um cordão, depois da ativação de uma fonte. Por motivos de simplicidade, o gather 600 ilustra apenas os componentes de campo de onda de pressão ascendente e descenden- te do campo de onda de pressão. As curvas sólidas representam o campo de onda de pressão ascendente e as curvas tracejadas repre- sentam o campo de onda de pressão descendente. Por exemplo, a curva sólida 606 representa as variações de pressão criadas por um reflexo de superfície de formação, e a curva tracejada 608 representa as variações de pressão criadas pelo mesmo reflexo de superfície de formação com um retardo de tempo 610 resultando do tempo que leva para a energia acústica percorrer além do cordão para a superfície li- vre e de volta para o cordão, como descrito acima com referência à figura 2. Os métodos e sistemas descritos aqui computam 602 um campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado repre- sentado por um gather 604 com base nos dados de campo de onda de pressão gravados no gather 600 e conhecimento do formato de super- fície livre acima dos cordões no momento em que o campo de onda de pressão é medido. Em outras palavras, para cada traço no gather 600 que corresponde ao campo de onda de pressão medido em um recep- tor, um traço de velocidade de partícula vertical aproximado é compu- tado para o mesmo receptor: p( vr, t ) i'-:(xr, t) (2) 0 (x. # ir) [0054] onde z r' representa um traço de velocidade de partícu- , . , C*r» yrn Zf) Ia vertical no receptor ι\( ν,„ t) [0055] A velocidade de partícula vertical aproximada é v2{xr, t) uma aproximação da velocidade de partícula vertical que pode ter sido obtida a partir de um sensor de movimento de partícula locali- zado junto com o receptor utilizado para medir os dados de campo de p (xr, í ) onda de pressão . O campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado representado pelo gather 604 é composto de for- ma similar de componentes de campo de onda de velocidade de partí- cula vertical ascendente e descendente identificados pelas curvas só- lida e tracejada, respectivamente. [0056] Uma vez que o campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado é computado, o campo de onda de pressão medi- do e o campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado podem ser utilizados para computar componentes de campo de onda de pressão ascendente e descendente separados do campo de onda de pressão medido. Na figura 6B, o campo de onda de pressão, deno- tado por p, é transformado 612 do domínio de espaço e tempo ("s-t") utilizando uma transformada Fourier rápida ("FFT") ou uma transfor- mada Fourier discreta ("DFT"), para obter o campo de onda de pres- são P no domínio de frequência-número de onda ("f-k"). No domínio de frequência-número de onda, o campo de onda de pressão P pode ser decomposto em uma soma do campo de onda de pressão ascendente e campo de onda de pressão descendente como segue: P =. p^P -J~ p&&wft (3) [0057] onde pup [0058] representa o campo de onda de pressão ascendente no domínio f-k; e pdown [0059] representa o campo de onda de pressão descendente no domínio f-k. [0060] O campo de onda de velocidade de partícula vertical apro- ximado, denotado por z, também é transformado 614 do domínio s-t utilizando um FFT, ou um DFT, para obter um campo de onda de velo- % cidade de partícula vertical aproximado no domínio f-k. Os campos de onda de pressão ascendente e descendente no domínio f-k são computados 616 de acordo com: (4a) (4b) [0061] onde [0062] p é a densidade da água; [0063] co é a frequência angular; e kz [0064] é a direção z ou número de onda vertical. [0065] Em outras palavras, uma vez que o campo de onda de ve- % locidade de partícula vertical aproximado é computado, o campo de onda de pressão P pode ser separado, ou decomposto, em campos de onda de pressão ascendente e descendente de acordo com as equa- ções (4a) e (4b). Os campos de onda de pressão ascendente e des- p üp pdown cendente separados e podem ser transformados 618 e 620 do domínio f-k de volta para o domínio s-t utilizando uma FFT inversa ("IFFT") ou inversa ("IDFT"), para obter campos de onda de pressão ρ-up pdown ascendente e descendente separados, , e, no domínio s-t.

Aiternativamente, o campo de onda de pressão medido e o campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado podem ser utiliza- dos para computar componentes de campo de onda de velocidade de partícula vertical ascendente e descendente aproximados do campo de onda de velocidade de partícula vertical. [0066] Na figura 6C, os campos de onda de pressão ascendente e descendente combinados no campo de onda de pressão representado pelo gather 600 da figura 6A são ilustrados em um gather de campo de onda de pressão ascendente 622 e em um gather de campo de onda de pressão descendente 624 separados. O campo de onda de pressão representado pelo campo de onda de pressão ascendente no gather 622 pode ser submetido ao processamento de dados sísmicos adicio- nal para remoção de ruído e outros efeitos e serve como entrada para os métodos de criação de imagem que geram imagens sísmicas da formação subterrânea. As imagens sísmicas resultantes podem ter uma resolução significativamente maior e uma penetração de sinal maior na formação subterrânea do que as imagens sísmicas computa- das com os dados sísmicos não separados representados no gather 600. [0067] Métodos e sistemas computam um campo de onda de velo- cidade de partícula vertical aproximado com base no campo de onda de pressão medido e conhecimento do formato da superfície livre aci- ma da superfície de aquisição de dados quando o campo de onda de pressão é medido. Os métodos e sistemas descritos aqui computam o formato da superfície livre acima da superfície de aquisição de dados com base no campo de onda de pressão medido. As figuras 7 a 15 ilustram o cálculo do formato de uma superfície livre acima de um cor- dão com base em um campo de onda de pressão medido pelos recep- tores localizados no cordão. O formato da superfície livre no momento em que o campo de onda de pressão é medido é considerado como estando em um estado fixo ou congelado em tempo chamado de su- perfície livre congelada. [0068] A figura 7 ilustra uma vista em elevação lateral de um cor- dão 702 localizado em um corpo de água abaixo de uma superfície livre 704. Na figura 7, o eixo geométrico horizontal 706 representa a direção x ou em linha, o eixo geométrico vertical 708 representa a pro- fundidade e o círculo 710 representa a linha cruzada ou direção y, or- togonal ao plano xz. A profundidade rea elevação da superfície livre são estimadas com relação ao geoide, que corresponde ao eixo geo- métrico x 706. O geoide é a superfície hipotética da terra que coincide com o nível médio do mar e é utilizado para definir a elevação zero (isto é, z = 0). O cordão 702 inclui 14 receptores espaçados, tal como o receptor 712, que medem, cada um, uma parte diferente de um campo de onda de pressão. O cordão 702 pode ser parte da superfície de aquisição de dados maior composta de qualquer número de cor- dões rebocados por uma embarcação de pesquisa não ilustrada. Cada p( X y, t ) receptor pode gerar dados de campo de onda de pressão como descrito com referência à equação (1), tal como dados de campo de p(v5,r) onda de pressão gerados para o quinto receptor 712 do cordão 702. [0069] As figuras 7 a 9 e 16 incluem a superfície livre congelada 704 que representa uma imagem da superfície livre acima do cordão p(xr, t) 702 quando os dados de campo de onda de pressão são gra- vados. A superfície livre congelada 704 possui um formato transversal fixo acima do cordão 702 quando os dados de campo de onda de p(xr, t) pressão são gerados para cada ativação de uma fonte, conse- quentemente, referida como "superfície livre congelada". Na prática, o formato real da superfície livre congelada 704 não é conhecido, mas a superfície livre congelada 704 é incluída nas ilustrações a seguir a fim de representar a computação de uma superfície livre congelada apro- ximada como descrita agora com referência às figuras 8 a 16. [0070] O formato transversal fixo da superfície livre congelada 704 é computado pela extrapolação de avanço e retrocesso do campo de onda de pressão em uma série de profundidades de teste acima do cordão. A figura 8 ilustra o cordão 702 e a superfície livre congelada Zi zv, 704' e uma série ilustrativa de profundidades de teste, a ‘ onde N é um inteiro positivo. Pontos, tal como o ponto 802, identificam a série de profundidades de teste espaçadas com regularidade acima do re- ceptor 712. Nesse exemplo, as profundidades de teste se estendem além da superfície livre congelada 704 como representado pela pro- zY fundidade de teste final 804 1 . [0071] A extrapolação é realizada primeiro pela transformação dos dados de campo de onda de pressão gerados pelo receptor a partir do domínio s-t para o domínio f-k como segue: (5) [0072] A transformação pode ser executada com uma FFT ou DFT. A seguir, em cada profundidade de teste, os dados de campo de onda de pressão gerados em cada receptor são extrapolados em avanço e retrocesso com o nível de profundidade de teste para obter campos de onda extrapolados de avanço e retrocesso que correspon- dem à profundidade de teste. Para cada receptor, os dados de campo de onda de pressão são extrapolados de avanço para uma profundi- zn, dade de teste de acordo com: (6) [0073] e extrapolados em retrocesso para a mesma profundidade zn de teste de acordo com: (7) [0074] onde yj — \ [0075] i é a unidade imaginária ; k , [0076] * é o número de onda horizontal na direção x; ky [0077] é o número de onda horizontal na direção y; e zn [0078] Para cada profundidade de teste , os dados de campo de onda de pressão extrapolados de avanço e retrocesso associados a cada receptor são então transformados do domínio f-k de volta para o domínio s-t: (8a) (8b) [0079] onde [0080] o subscrito "F" representa extrapolado para frente; e [0081] o subscrito "B" representa extrapolado para trás. [0082] A transformação pode ser executada com uma IFFT ou uma IDFT. [0083] A figura 9 ilustra um exemplo de dados de campo de onda de pressão extrapolados em avanço e retrocesso na profundidade de z teste ” 902 para o quinto receptor 712. Os dados de campo de onda de pressão extrapolados em avanço e retrocesso na profundidade de zn tese são representados por respecti- Zn n = 1, .... N vamente. Para cada profundidade de teste com , os da- dos de campo de onda de pressão extrapolados em avanço e retro- cesso são computados para cada recep- y — x ^ 14 tor (isto é, ' ) do cordão 702. [0084] Para cada profundidade de teste , os dados de campo de onda de pressão extrapolados em avanço computados para cada re- ceptor são coletados para formar um gather extrapolado de avanço. PF ( V, y, t\zn) = {pF (xr, yri t \Zn m=1 , (9a) [0085] onde Réo número de receptores. [0086] Os dados de campo de onda de pressão extrapolados em retrocesso computados para cada receptor também são coletados pa- ra formar um gather extrapolado de retrocesso. pB(x,y,t\Zn} = {pB(xr,yr, t|Z„)}?=1 (9b) [0087] A figura 10 ilustra uma série de gathers extrapolados de avanço e gathers extrapolados de retrocesso correspondentes compu- Zn n = 1,..., N tados para cada profundidade de teste com . O retângulo 1002 representa um gather de disparo comum dos dados de campo de p onda de pressão gerados por um número de receptores localizados ao longo de um cordão. O par de retângulos representa os gathers ex- trapolados de avanço e retrocesso computados para cada uma das zn profundidades de teste . Por exemplo, o par de retângulos 1004 e 1006 representa gathers extrapolados de avanço e retrocesso para a primeira profundidade de teste 1 e o par de retângulos 1008 e 1010 representa os gathers extrapolados de avanço e retrocesso para a pro- ZN fundidade de teste final [0088] Um gather de diferença pode ser computado para cada par de gathers extrapolados de avanço e retrocesso. Em outras palavras, para cada profundidade de teste Zn, um gather de diferença é compu- tado como segue: (10) pF ( v, v, t\Zn) [0089] Amplitudes do gather extrapolado de avanço cr» (tf \Zn) sao representadas por e amplitudes do gather extrapolado de pB (χ, y, t \Z„ ) fif (t; |Zn) retrocesso ' são representadas por , onde r é um índice de traço, tj é o índice de amostra de tempo, e Zn identifica a pro- fundidade de teste. As diferenças de amplitude, Ar(tj|Zn), para cada ga- ther de diferença d(x, y, t|Zn) podem ser executadas de acordo com o seguinte pseudocódigo: [0090] 1for n = i, ...,n { //profundidade de teste [0091] 2forr=i....R { //receptores/traços [0092] 3for / = U - J {//amostras de tempo [0093] 4Ar{tj\Zn) = a£(tj\Zn) “ ^(tj\Zn)· [0094] 5} [0095] 6} [0096] 7armazenar gather de diferença 8} [0097] A figura 11 ilustra gathers de diferença computados a partir de pares de gathers extrapolados de avanço e retrocesso ilustrados na figura 10. O retângulo 1102 representa um gather de diferença obtido pela computação da diferença entre o par de gathers extrapolados de avanço e retrocesso 1004 e 1006 ilustrados na figura 10. O retângulo 1104 representa um gather de diferença obtido pela computação da diferença entre o par de gathers extrapolados de avanço e retrocesso 1008 e 1010 ilustrados na figura 10. [0098] Uma série de janelas de tempo é aplicada a cada gather de diferença e uma diferença de energia máxima é calculada para cada janela de tempo. As figuras 12A a 12C ilustram um cálculo ilustrativo de uma diferença de energia máxima para cada janela de tempo. A figura 12A ilustra um exemplo de uma série de janelas de tempo apli- cadas a uma região de tempo 1200 de um gather de diferença d(x, y, t|Zn) 1202. Nesse exemplo, as janelas de tempo são representadas por retângulos que abrangem um subintervalo de tempo e o conjunto completo de traços do gather de diferença 1202. As janelas de tempo são denotadas por Wm, onde m = 1 ,.,.,Μ é o índice de janela de tempo e M é o número total de janelas de tempo na série de janela de tempo.

Inicialmente, a janela de tempo \N^ é localizada sobre o intervalo de tempo mais cedo do gather de diferença 1202, a janela de tempo Wm é localizada sobre um intervalo de tempo intermediário e a janela de tempo WM é localizada sobre um intervalo de tempo posterior. Em de- terminadas implementações, as janelas de tempo podem formar uma interseção enquanto em outras implementações as janelas de tempo podem não formar uma interseção. Em implementações alternativas, as janelas de tempo e a região do gather de diferença às quais a série de janelas de tempo é aplicada podem ser hiperbólicas a fim de apro- ximar a curva formatada de reflexos criados pelo desvio de receptor fonte em gathers de disparo comum descritos acima com referência à figura 4. Em ainda outras implementações, as janelas de série de tem- po podem ser aplicadas a todo o gather de diferença. [0099] A figura 12B ilustra um retângulo 1204 que representa um aumento da janela de tempo Wm localizada sobre um intervalo de tem- po do gather de diferença 1202 ilustrado na figura 12. Círculos sólidos localizados dentro da janela de tempo Wm representam diferenças de amplitude Ar(tj|Zn) calculadas de acordo com a equação (10). Por exemplo, o círculo sólido 1206 representa uma diferença de amplitude A9(tj|Zn) calculada para um traço r = 9. Para cada diferença de amplitu- de na janela de tempo Wm, uma diferença de energia correspondente é calculada de acordo com E(x„ yr, t, e Wm|Zn) = [Ar(tJZ„)]2 (11) [00100] O retângulo 1208 representa a janela de tempo Wm com diferenças de energia calculadas de acordo com a equação (11) para cada uma das diferenças de amplitude na janela de tempo Wm. Por exemplo, E (x9, y9, tj|Zn) representa a diferença de energia para o traço 9 na amostra de tempo j determinada pela computação do quadrado da diferença de amplitude A9(tj|Zn) representada pelo círculo 1206 no retângulo 1204. Uma diferença de energia máxima é determinada para cada traço com amostras de tempo no retângulo 1208 de acordo com: Emax(Xr, Yr, Wm|Zn) = maxt{E(xr, yr, tj e Wm|Zn)} (12a) [00101] A quantidade Emax(xr, yr, Wm|Zn) representa a diferença de energia máxima para o traço r na janela de tempo 1208. Na figura 12B, os círculos abertos identificam a diferença de energia máxima em cada traço. Por exemplo, o círculo aberto 1210 identifica a diferença de energia máxima Emax(x9, y9, Wm|Zn) de sete diferenças de energia loca- lizadas ao longo do traço 9 com as amostras de tempo na janela de tempo 1208. As diferenças de energia máxima na janela de tempo Wm são coletadas para formar um vetor de diferenças de energia máximas fornecidas por: ÊmaAWm]Zn) = \E.maxlxlty\fWm\Zn) ·** Emax(xR,yR, Wm]Zn)]T (12b) [00102] Por exemplo, na figura 12B, o vetor 1212 representa o vetor de diferenças de energia máxima para a janela de tempo 1208. [00103] A figura 12C ilustra as janelas de tempo ilustradas na figura 12A com vetores correspondentes de diferenças de energia máxima computados para cada janela de tempo. Por exemplo, a janela de tempo W-ι possui um vetor associado de diferenças de energia máxi- Êmax(Wi\Zn) ma, , e a janela de tempo W2 possui um vetor associado de . . Êmax{W2\Zn) diferenças de energia maxima [00104] A seguir, para cada janela de tempo aplicada a N gathers de diferença, uma energia de pico é computada a partir dos N vetores de diferenças de energia máxima calculadas para a janela de tempo. A figura 13 ilustra as janelas de tempo M aplicadas a N gathers de dife- rença, cada um dos quais é identificado por uma profundidade de teste Zn. Por exemplo, a janela de tempo Wm é aplicada a cada um dos N gathers de diferença através do mesmo intervalo de tempo e um vetor Emax(Wm\Zn) de diferença de energia máxima é computado para cada um dos N gathers de diferença. As diferenças de energia maxima dos vetores das diferenças de energia máxima formadas para a janela de tempo Wm aplicadas a cada um dos N gathers de diferença são cole- tadas para formar um conjunto de diferenças de energia máxima {Emax(xr, yr, Wm|Zn)} com r = e η = 1.....N. Para cada janela de tempo Wm, uma energia de pico é então identificada a partir do conjun- to de diferenças de energia máxima ^ peo.k ( x ri }'r > -peakj') HiaXfí{£-fflax(jX ?v Yr* Wnl ίΖ!Χ) } (1 o) [00105] onde Zpeak,r é igual à profundidade de teste Zn da diferença de energia máxima no conjunto {Emax(xr, Yr, Wm|Zn)}. [00106] Cada diferença de energia máxima Emax(xr, yr, Wm|Zn) no conjunto {Emax(xr, yr, Wm|Zn)} corresponde a um receptor como descrito acima com referência à figura 12B. Como resultado disso, as coorde- nadas de receptor (xr, yr) associadas à energia de pico Epeak(Xr, Yr, ZPeak,r)São as coordenadas de receptor associadas a Zpeak,r, que inclui o subscrito r para identificar o receptor. Os picos zpeak,re as coordenadas de receptor associadas (xr, yr) são coletadas para formar um conjunto de pontos {(xr, yr, zpeak,r)} que se aproximam do formato da superfície livre congelada acima do cordão. [00107] A figura 14 ilustra uma vista em elevação lateral do cordão 702 e superfície livre congelada 702 descrita acima com referência à figura 7. Círculos abertos localizados ao longo da superfície livre con- gelada 704' acima dos receptores representam pontos no conjunto {(xr, Yr, Zpeak.r)}· Por exemplo, o círculo aberto 1402 representa um ponto (x5, y5, zPeak,5) ao longo da superfície livre congelada 704' acima do quinto receptor 712 com as coordenadas de receptor (x5, y5, z5). [00108] As implementações não são limitadas à geração de um ga- ther de diferença como descrito acima com referência à figura 11. Nas implementações alternativas, duas janelas de tempo separadas podem ser aplicadas aos mesmos intervalos de tempo de gathers extrapola- dos de avanço e retrocesso correspondentes e o cálculo das diferen- ças de amplitude é limitado às amplitudes dentro de duas janelas de tempo. [00109] A figura 15 ilustra um cálculo ilustrativo de diferenças de amplitude para duas janelas de tempo separadas 1502 e 1504 aplica- das aos mesmos intervalos de tempo de gathers extrapolados de avanço e retrocesso 1506 e 1508. Nesse exemplo, os gathers extrapo- lados de avanço e retrocesso 1506 e 1508 representam os gathers extrapolados utilizados para computar o gather de diferença 1202 des- crito acima com referência às figuras 12A a 12C. Em vez da computa- ção de todo o gather de diferença 1202, uma janela de tempo 1510 aí ft, |Z„1 — aS (tj jZ„) contendo diferenças de amplitude , das amplitudes correspondentes nas duas janelas de tempo 1502 e 1504 é computada para cada amostra de tempo na janela de tempo 1501. As diferenças de amplitude na janela de tempo 1510 correspondem às diferenças de amplitude na janela de tempo 1204 na figura 12B. As diferenças de energia são computadas para diferenças de amplitude corresponden- tes nas janelas de tempo 1502 e 1504 como segue: E(xr, yr, t} E Wm\Zn) = [α-r (t. \Zn) — af (t. |Z„)] (14) [00110] As diferenças de energia computadas a partir das diferen- ças de amplitude na janela de tempo 1510 correspondendo às diferen- ças de energia na janela de tempo 1208 ilustrada na figura 12B e uma diferença de energia máxima é determinada para cada traço como descrito acima com referência à equação (12b). A seguir, para cada janela de tempo aplicada a N gathers extrapolados de avanço e retro- cesso correspondentes, uma energia de pico é computada como des- crito acima com referência à equação (13), para obtenção de um con- junto de pontos {(xr, yr, zpeak,r)} que se aproxima do formato da superfí- cie livre congelada acima do cordão. [00111] O formato da superfície livre congelada acima do cordão pode ser aproximado pela aplicação da interpolação ao conjunto de pontos {(xr, yr, zpeak,r)}· Por exemplo, a interpolação polinomial, a inter- polação de junção, e a interpolação Gaussiana podem ser utilizadas para computar um perfil de superfície livre congelada aproximado aci- ma do cordão com base no conjunto de pontos {(xr, yr, zpeak,r)}· [00112] A figura 16A ilustra uma vista em elevação lateral do cordão 702 e superfície livre congelada 704 e círculos abertos que represen- tam o conjunto de pontos {(xr, yr, zpeak,r)}· A curva tracejada 1602 re- presenta um perfil de superfície livre congelada aproximado, fint(x), da superfície livre congelada 704 acima do cordão 702 entre a primeira coordenada de receptor Xi ea última coordenada de receptor X| identi- ficada por linhas tracejadas 1606 e 1608, respectivamente. Nota-se que a coordenada de receptor de linha cruzada yr é suprimida, visto que o perfil de superfície livre congelada é determinado na direção em linha. A figura 16A também ilustra uma fonte 1604 (representada por um círculo sombreado) rebocada por uma embarcação de pesquisa (não ilustrada). Mas o perfil de superfície livre congelada aproximado 1602 não aproxima a superfície livre congelada acima da fonte 1604. O perfil de superfície livre congelada aproximado pode ser estendido para aproximar a superfície livre congelada acima da fonte 1604 pela computação da extensão da superfície livre congelada. [00113] A figura 16B ilustra uma representação de uma parte es- tendida do perfil de superfície livre congelada aproximado. A curva pontilhada 1610 representa uma extensão de superfície livre congela- da aproximada acima da fonte 1604. A extensão da superfície livre congelada 1610 pode ser calculada a partir de um modelo de superfí- cie livre com base nos parâmetros associados com as condições cli- máticas medidas no momento da pesquisa marinha. Por exemplo, um modelo Pierson-Moskowitz da superfície livre pode ser utilizado para calcular a extensão de superfície livre congelada 1610. O modelo Pier- son-Moskowitz de uma superfície livre é baseado no vento que sopra de forma estável por um longo período de tempo sobre uma grande área de superfície livre para produzir ondas que eventualmente atin- gem um estado de equilíbrio. Essa condição é referida como um "mar totalmente desenvolvido". O modelo Pierson-Moskowitz utilizado para calcular uma extensão para o perfil de superfície livre congelada apro- ximado em um ponto x na direção x é fornecido por: (15) [00114] onde para o índice inteiro q > 0, (16) [00115] e para q < 0, F(Kq) = F(K_q)*. [00116] O parâmetro W(Kq) é o espectro de aspereza espacial Pier- son-Moskowitz, que para uma superfície do mar totalmente desenvol- vida em uma dimensão (por exemplo, direção x) é fornecido por: (17) [00117] onde [00118] Kq é o número de onda espacial; [00119] Uw é a velocidade do vento medida em uma altura de cerca de 19 metros; [00120] aé 8,0x10'3 [00121] β é 0,74; e [00122] g é a aceleração devido à ação da gravidade. [00123] Nas equações (15) e (16), o número de onda espacial para o componente q é fornecido por Kq = 2πρ/Ι_, onde L é o comprimento da superfície livre. O número aleatório N(0,1) pode ser gerado a partir de uma distribuição Gaussiana possuindo uma média zero e uma vari- ação de unidade. Como resultado disso, a superfície livre é formada pela adição de cada componente de número de onda impondo mu- danças de fase aleatórias. Uma superfície livre Pierson-Moskowitz congelada em tempo pode ser computada a partir da equação (15) uti- lizando uma FFT para eficiência computacional. [00124] A extensão da superfície livre congelada fext(x) pode ser combinada com o perfil de superfície livre congelada aproximado fint(x) para representar a superfície livre congelada acima da fonte e dos re- ceptores por (18) [00125] Quando se estende o perfil de superfície livre congelada aproximado para aproximar a superfície livre congelada acima da fonte 1604, o perfil de superfície livre congelada aproximado f(x) reduz para finit(x)· [00126] Em implementações alternativas, a extensão de superfície livre congelada aproximada pode ser expandida para incluir um parâ- metro de tempo que caracteriza a superfície livre congelada em mo- mentos diferentes. As ondas de superfície livre são geralmente disper- sivas e em águas profundas, e a frequência e o número de onda são relacionados por uma relação de dispersão fornecida por: (19) [00127] A equação (19) implica que cada componente harmônico espacial do campo de onda de superfície livre possa mover com uma velocidade de fase definida. Como resultado disso, em geral, as ondas de superfície livre dos comprimentos de onda mais longos percorrem mais rapidamente com relação às ondas com comprimentos de onda mais curtos. A combinação das equações (15) e (19) fornece uma su- perfície livre congelada que varia com o tempo: (20) [00128] onde t é o tempo instantâneo. A equação (20) caracteriza uma superfície livre áspera unidimensional movendo na direção x posi- tiva e pode ser utilizada para computar a extensão da superfície livre congelada 1610 em momentos anteriores ou posteriores. [00129] Considera-se um formato de superfície livre em um instante no tempo t com alturas de ondas fornecidas pela equação (20). O es- pectro de número de onda F(Kq) da superfície livre é computado de acordo com a equação (16) e uma relação de dispersão conhecida ar- bitrária Q(Kq) é calculada de acordo com a equação (19) pode ser utili- zada para calcular a superfície livre congelada em um momento ante- rior (t - At) ou posterior (t + At) por: (21) [00130] A capacidade de reflexo do campo de onda da superfície livre congelada (isso é, em resposta a uma fonte de ponto unitário na im- posição de receptor ) pode ser computada para uma fonte em um Xs = CxSJVs, Zs) Xr = (xr,yr, Zr) local ‘ e um receptor em um local ' utilizando: [00131] com [00132] onde [00133] é a forma assintótica da função Hankel de primeira ordem com n = 0 e 1. Os parâmetros da equação (22) são representados na figura 17 como segue: [00134] k é o número de onda do campo de onda de propagação; [00135] f(x) é o perfil de superfície livre congelada aproximado re- presentado pela curva tracejada 1702; [00136] [x0, f(xo)] é uma posição de coordenada 1704 de um ponto de espalhamento no perfil de superfície livre congelada aproximado;

Xq [00137] é um vetor 1706 de origem do sistema de coordenadas Cartesianas para o ponto de espalhamento 1704; [00138] r é um vetor 1708 da origem para um receptor 1710;

Xq Xr [00139] - é um vetor 1712 do ponto de espalhamento 1704 pa- ra o receptor 1710; [00140] s é um vetor 1714 da origem para uma fonte 1716;

Xr* [00141] é um vetor 1718 da fonte 1716 para o receptor 1710; p [00142] é um vetor 1720 da fonte 1716 para o ponto de espalha- mento 1704; [00143] Sr é o percurso do cordão que pode ser interpolado a partir das medições de profundidade obtidas a partir da localização dos dis- positivos de medição de profundidade ao longo do cordão; e η(χ') = ή β = cosí? [00144] é o fator de obliquidade com vetores •Jf β normais 1722 e 1724 correspondendo à superfície livre congelada normal e à direção de vetor de unidade do campo incidente em [x0, fl β f(x0)] 1704 e Θ é o ângulo entre os vetores 1722 e 1724. [00145] A seguir, o gradiente do campo de onda de pressão no do- U P mínio de frequência, denotado por r , pode ser computado. A compu- Vj-P tação do gradiente depende geralmente da profundidade da fonte com relação à profundidade do cordão. A figura 18A ilustra uma vista em elevação lateral ilustrativa da fonte 1604 localizada mais raso do que o cordão 702, e a figura 18B ilustra uma vista em elevação lateral ilustrativa da fonte 1604 localizada mais profundamente do que o cor- dão 702. Nas figuras 18A e 18B, os vetores, tal como o vetor x 1802, representam coordenadas (x, y, z). Os vetores de subscrito r, tal como o vetor Ar 1804, representam as coordenadas de receptor (xr, yr, zr), e rs xs vetores de subscrito s, tal como o vetor 1806 na figura 18A e vetor 1808 na figura 18B representa coordenadas fonte (xs, ys, zs). Quando a profundidade de fonte 1604 é inferior à profundidade do cordão, como ilustrado na figura 18A, o gradiente do campo de onda de pressão po- de ser calculado pela solução da equação integral a seguir para VrP(_xr, ω) no domínio de frequência: (23) [00146] onde [00147] α(ω) é a transformada Fourier da função de fonte-tempo para a fonte na localização de coordenada ; ρ(χ f Cdtjl [00148] r’ são dados de campo de onda de pressão no domí- nio de frequência obtido a partir da transformação dos dados de cam- P (vr. t) po de onda de pressão utilizando uma FFT ou uma DFT. x [00149] ' 5 é a capacidade de reflexo de superfície livre conge- lada calculada de acordo com a equação (22);

VrR(xr, x ) [00150] é o gradiente da capacidade de reflexo; e VrP(xr, ώ) [00151] é o gradiente de campo de onda de pressão no receptor. [00152] A equação (23) é uma equação integral Fredholm do pri- VrF(xrj ω) meiro tipo para o gradiente do campo de onda de pressão onde o lado direito da equação (23) contém apenas os parâmetros co- P(xr, ω) nhecidos tal como o campo de onda de pressão e a capacida- R(\r, Λ ) de de reflexo do campo de onda de superfície livre . O gradien- VTR(xr, x) te de capacidade de reflexo, , pode ser computado utilizando- se técnicas de gradiente numérico aplicadas à capacidade de reflexo J? ( de campo de onda de superfície livre r’ na equação (22). Por ou- tro lado, quando a fonte está localizada a uma profundidade abaixo do cordão Sr, como ilustrado na figura 18B, a expressão utilizada para VrPQxr, ω) calcular o gradiente do campo de onda de pressão através da faixa de frequência é fornecida por: (24) [00153] Na equação (24), a função da fonte α(ω) é igual a zero. No- ta-se que as soluções das equações (23) e (24) se tornam instáveis quando o espectro do campo de onda de pressão possui valores muito pequenos (por exemplo, perto dos entalhes fantasma do receptor). [00154] Dependendo de se a fonte está em uma profundidade aci- ma ou abaixo do cordão, como ilustrado nas figuras 18A e 18B, res- pectivamente, as equações (23) e (24) podem ser solucionadas nume- VTP(xr, to) ricamente para o gradiente do campo de pressão, nos locais do receptor ao longo do cordão utilizando métodos de quadratura ou expansão. Para métodos de quadratura, os integrais podem ser apro- ximados pelas fórmulas de quadratura e o sistema resultante das equações algébricas é solucionado. Para métodos de expansão, a so- lução pode ser aproximada por uma expansão em termos de função básica. [00155] Uma velocidade de partícula normal aproximada em cada local de receptor ao longo do cordão pode ser calculada de acordo com: (25) [00156] onde n [00157] é um vetor normal em um receptor; e n VTP(xr, ω) [00158] é o derivado normal do campo de onda de pressão P no receptor. [00159] A figura 19 ilustra um segmento de um cordão 1902 locali- zado sob um perfil de superfície livre congelada aproximado 1904 no plano xz. Um vetor normal 1906 para o cordão 1902 no receptor 1908 é fornecido por: (26) [00160] A velocidade de partícula vertical aproximada resultante para cada receptor é fornecida por: (27) Λ | . , , , ,, , ,, | ., ( Λ Tf ω) [00161] A velocidade de partícula vertical aproximada pode ser transformada de domínio de espaço-frequência em domínio f-k uti- Vz{k, ω) k lizando uma FFT ou DFT para obter , onde é o vetor de onda k (isto é, = (kx, ky, kz)), que pode ser utilizado para computar os cam- pos de onda de pressão ascendente e descendente aproximados se- parados de acordo com as equações (4a) e (4b). [00162] A figura 20 ilustra um diagrama de controle de fluxo de um método que computa campos de onda separados a partir de campos de onda de pressão medidos. No bloco 2001, um gather de dados de campo de onda de pressão é recebido. O gather pode ser um gather de disparo comum de dados de campo de onda de pressão obtido a partir dos receptores localizados ao longo de um cordão de uma su- perfície de aquisição de dados, como descrito acima com referência à figura 3. No bloco 2002, o gather pode ser transformado do domínio s-t para o domínio f-k como descrito acima com referência à equação (5).

Um for-loop começando com o bloco 2003 repete as operações de computação dos blocos 2004-2014 para N profundidades de teste. No bloco 2004, um campo de onda extrapolado de avanço computado pa- ra uma profundidade de teste zn, como descrito acima com referência à equação (6). No bloco 2005, o campo de onda extrapolado de avan- ço é transformado do domínio f-k de volta para o domínio s-t como descrito acima com referência à equação (8a) utilizando uma FFT ou uma DFT para obter um campo de onda extrapolado de avanço no domínio s-t. No bloco 2006, um campo de onda extrapolado de retro- cesso computado para uma profundidade de teste zn, como descrito acima com referência à equação (6). No bloco 2007, o campo de onda extrapolado de retrocesso é transformado do domínio f-k de volta para o domínio s-t como descrito acima com referência à equação (8a) utili- zando uma FFT ou uma DFT para obter um campo de onda extrapola- do de retrocesso no domínio s-t. No bloco 2008, um gather de diferen- ça é computado a partir dos campos de onda extrapolados de avanço e retrocesso como descrito acima com referência à equação (10) e com referência à figura 11. Um for-loop começando com o bloco 2009 repete as operações computacionais dos blocos 2010-2012 para uma série de janelas de tempo como descrito acima com referência às figu- ras 12A a 12C. No bloco 2010, uma rotina "computar diferença de energia máxima" é chamada como descrito abaixo com referência à figura 21. No bloco de decisão 2011, quando o índice de janela m é igual ao número M de janelas na série de janela de tempo, o controle flui para o bloco de decisão 2012. Do contrário, o controle flui para o bloco 2012 e o índice de janela é incrementado e a operação repre- sentada pelo bloco 2010 é repetida. No bloco de decisão 2013, quan- do o índice de profundidade de teste n é igual ao número N de profun- didades de teste na série de profundidades de teste, o controle flui pa- ra o bloco 2015. Do contrário, o método incrementa o índice de pro- fundidade de teste n no bloco 2014 e repete as operações representa- das pelos blocos 2004-2012. No bloco 2015, uma rotina de "separação de campo de onda" é chamada como descrito abaixo com referência à figura 22. [00163] Em uma implementação alternativa ao método representa- do na figura 20, a operação de computação representada pelo bloco 2008 pode ser omitida. Em vez da computação de um gather de dife- rença a partir dos campos de onda extrapolados de avanço e retroces- so, amplitudes de diferença podem ser calculadas para cada vez que a série de janelas de tempo depois do bloco 2009, como descrito acima com referência à figura 15. [00164] A figura 21 ilustra um diagrama de controle de fluxo da roti- na "computar diferença de energia máxima" chamada no bloco 2010 da figura 20. No bloco 2101, as diferenças de amplitude em uma jane- la de tempo Wm são identificadas. No bloco 2102, as diferenças de energia são calculadas para cada diferença de amplitude na janela de tempo Wm, como descrito acima com referência à figura 12B e à figura 15. No bloco 2103, uma diferença de energia máxima para a janela de tempo Wm é identificada como descrito acima com referência à equa- ção (12). [00165] A figura 22 ilustra um diagrama de controle de fluxo da roti- na de "separação de campo de onda" chamada no bloco 2015 da figu- ra 20. Um for-loop começando com o bloco 2201 repete as operações de computação representadas pelos blocos 2202-2209 para cada ja- nela de tempo. Um for-loop começando com o bloco 2202 repete as operações de computação representadas pelos blocos 2203-2205 pa- ra cada profundidade de teste. No bloco 2203, um conjunto de diferen- ças de energia máxima é formado como descrito acima com referência à figura 13. No bloco 2204, quando o índice de profundidade de teste n não é igual ao número de profundidades de teste, o controle flui para o bloco 2205 onde o índice de profundidade de teste é incrementado e a operação representada pelo bloco 2203 é repetida. Do contrário, o controle flui para o bloco 2206 e uma profundidade de teste de pico é determinada como descrito acima com referência à equação (13). No bloco 2207, as coordenadas de receptor associadas à profundidade de teste de pico são determinadas como descrito acima com referencia à figura 14. No bloco de decisão 2208, quando o índice de janela de tempo m não é igual ao número de janelas de tempo na série de jane- las de tempo Μ, o controle flui para o bloco 2209 e o índice de janela de tempo é incrementado e as operações representadas pelos blocos 2202 a 2208 são repetidas. No bloco 2209, uma rotina de "computar campo de onda de velocidade de partícula vertical" é chamada para computar um campo de onda de velocidade de partícula vertical apro- ximado. No bloco 2210, campos de onda separados são computados a partir do campo de onda de pressão medido recebido no bloco 2001 da figura 20 e campo de onda de velocidade de partícula vertical apro- ximado. [00166] A figura 23 ilustra um diagrama de controle de fluxo da roti- na para "computar o campo de onda de velocidade de partícula verti- cal" chamado no bloco 2209 da figura 23. No bloco 2301, um perfil de superfície livre congelada aproximado que representa um perfil conge- lado no tempo da superfície livre acima de um cordão é computado como descrito acima com referência à figura 16A. No bloco 2302, uma extensão de superfície livre congelada aproximada é computada como descrito com referência à figura 16B e às equações (15) a (21). Um for-loop começando com o bloco 2303 repete as operações de compu- tação representadas pelos blocos 2304 a 2307 para cada receptor. No bloco 2304, a capacidade de reflexo do campo de onda de superfície livre congelada é computada como descrito acima com referência à equação (22) e ilustrado na figura 17. No bloco 2305, um gradiente de pressão é computado como descrito acima com referência à equação (23) quando a fonte é localizada mais rasa do que o cordão ou compu- tada como descrito acima com referência à equação (24) quando a fonte é localizada mais profundamente do que o cordão. No bloco 2306, a velocidade de partícula vertical é computada como descrito acima com referência à equação (25). No bloco de decisão 2307, quando uma velocidade de partícula vertical não foi computada para todo o conjunto de receptores que geram o campo de onda de pressão medido recebido no bloco 2001 da figura 20, as operações represen- tadas pelos blocos 2304-2306 são repetidas. [00167] As equações matemáticas e gathers apresentados acima não são de forma alguma destinados a significar ou sugerir uma ideia ou conceito abstrato. Em vez disso, as equações matemáticas e ga- thers descritos acima representam conceitos físicos concretos e físicos reais e propriedades de materiais que existem. As equações matemá- ticas e os métodos descritos acima são, por fim, implementados em hardware de computador físico, dispositivos de armazenamento de dados, e sistemas de comunicações a fim de obter resultados que também representam conceitos físicos e concretos de materiais que existem. Por exemplo, como explicado acima, um campo de onda de pressão emanando de uma formação subterrânea real depois de ser iluminado com um sinal acústico é composto de ondas de pressão físi- ca reais que são amostradas utilizando-se sensores de pressão físicos e concretos. Os sensores de pressão, por sua vez, produzem sinais elétricos ou óticos físicos que codificam os dados de campo de onda de pressão que são fisicamente gravados nos dispositivos de armaze- namento de dados físico e sofre processamento de computação utili- zando hardware como descrito acima para obter dados de campo de onda ascendente que representam a pressão ascendente física e con- creta e campos de onda de velocidade de partícula vertical. Os dados de campo de onda ascendente podem ser exibidos, ou submetidos a processamento de dados sísmicos adicionais, a fim de interpretar a estrutura física e composição da formação subterrânea, tal como no monitoramento de produção de um depósito de hidrocarbonetos real dentro da formação subterrânea. [00168] Nota-se que em determinadas implementações, as opera- ções de computação representadas pelos blocos 2004 a 2007 podem ser executadas em paralelo como ilustrado na figura 20. Em outras implementações, a operação de computação representada pelo bloco 2004 pode ser executada antes da operação de computação represen- tada pelo bloco 2006 seguir uma transformação dos gathers obtidos nos blocos 2004 e 2006 do domínio f-k para o domínio s-t no bloco 2401 como ilustrado na figura 24A. Em outras implementações, a ope- ração de computação representada pelo bloco 2004 pode ser execu- tada depois de a operação de computação representada pelo bloco 2006 ter seguido uma transformação de gathers obtidos nos blocos 2004 a 2006 do domínio f-k para o domínio s-t no bloco 2401 como ilustrado na figura 24B. [00169] A figura 25 ilustra um exemplo de um sistema de computa- dor programado para executar os métodos eficientes de computação de campos de onda de velocidade de partícula vertical aproximados e separar os campos de onda de pressão ascendente e descendente com base nos campos de onda de pressão medidos e, portanto, re- presenta um sistema de processamento de dados de análise geofísica.

Os componentes internos de sistemas de computador muito peque- nos, de tamanho intermediário e grandes além de sistemas de arma- zenamento com base em processador especializados podem ser des- critos com relação a essa arquitetura generalizada, apesar de cada sistema particular poder caracterizar muitos componentes, subsiste- mas adicionais, e similares, sistemas paralelos com arquiteturas simi- lares a essa arquitetura generalizada. O sistema de computador con- tém uma ou múltiplas unidades de processamento central ("CPUs") 2502-2505, uma ou mais memórias eletrônicas 2508 interconectadas com as CPUs por um barramento CPU/ memória-subsistema 2510 ou múltiplos barramentos, uma primeira ponte 2512 que interconecta o barramento de CPU/memória-subsistema 2510 com os barramentos adicionais 2514 e 2516, ou outros tipos de meio de interconexão em alta velocidade, incluindo múltiplas interconexões seriais de alta velo- cidade. Os barramentos ou as interconexões seriais, por sua vez, co- nectam as CPUs e memória aos processadores especializados, tal como um processador gráfico 2518, e a uma ou mais pontes adicio- nais 2520, que são interconectadas com os links seriais de alta veloci- dade ou com múltiplos controladores 2522-2527, tal como o controla- dor 2527, que fornece acesso a vários tipos diferentes de meio legível por computador, tal como o meio legível por computador 2528, monito- res eletrônicos, dispositivos de entrada, e outros componentes, sub- componentes e recursos de computação. Os monitores eletrônicos, incluindo a tela de exibição visual, alto-falantes de áudio e outras inter- faces de saída, e dispositivos de entrada, incluindo mouse, teclado, tela de toque e outras interfaces de entrada, em conjunto constituem interfaces de entrada e saída que permitem que o sistema de compu- tador interaja com os usuários humanos. O meio legível por computa- dor 2528 é um dispositivo de armazenamento de dados, incluindo memória eletrônica, acionador de disco ótico ou magnético, acionador USB, memória flash, e outro dispositivo de armazenamento de dados. O meio legível por computador 2528 pode ser utilizado para armaze- nar instruções legíveis por máquina que codificam os métodos de computação descritos acima e podem ser utilizados para armazenar os dados codificados, durante as operações de armazenamento, e de onde os dados codificados podem se recuperados, durante as opera- ções de leitura, pelos sistemas de computador, sistemas de armaze- namento de dados, e dispositivos periféricos. [00170] As figuras 26A e 26B ilustram resultados de simulação no cálculo de uma aproximação de uma superfície livre congelada. A figu- ra 26A ilustra um campo de onda de pressão total obtido a partir de uma simulação numérica real. O eixo geométrico horizontal 2602 re- presenta o número de canais (isto é, traço) e o eixo geométrico vertical 2604 representa o tempo. As curvas de formato hiperbólico tracejadas 2606 e 2608 identificam limites de série de tempo de formato hiperbó- lico inferior e superior. Uma série de janelas de tempo foi aplicada aos dados de campo de onda de pressão dentro dos limites 2606 e 2608 para computar uma superfície livre aproximada representada na figura 26B. A figura 26B ilustra como uma superfície livre verdadeira repre- sentada pela curva de linha sólida 2610 e um perfil de superfície livre congelada aproximado representado pela curva de linha tracejada 2612. O eixo geométrico horizontal 2614 representa a distância ao longo de um cordão e o eixo geométrico vertical 2616 representa a profundidade. Os métodos descritos acima foram aplicados ao campo de onda de pressão sintético localizado entre os limites 2606 e 2608 para computar o perfil de superfície livre congelada aproximado 2612, que mostra uma aproximação das distâncias de superfície livre verda- deiras abaixo de cerca de 4500 metros, mas ainda rastreia o perfil ge- ral da superfície livre verdadeira por distâncias superiores a cerca de 4500 metros. [00171] Apesar de a descrição acima ter sido descrita em termos de implementações particulares, não se pretende que a descrição seja limitada a essas implementações. Modificações dentro do espírito des- sa descrição serão aparentes aos versados na técnica. Por exemplo, qualquer uma dentre uma variedade de implementações diferentes pode ser obtida pela variação de qualquer um dentre muitos parâme- tros de desenho e desenvolvimento diferentes, incluindo programação, linguagem, sistema operacional subjacente, organização modular, es- truturas de controle, estruturas de dados, e outros parâmetros de de- senho e desenvolvimento. [00172] O método descrito acima pode ser implementado em tempo real enquanto uma pesquisa marinha está sendo conduzida ou depois da finalização da pesquisa marinha. Os gathers de campo de onda as- cendente e descendente computados como descrito acima formam um produto de dados geofísico indicativo de determinadas propriedades de uma formação subterrânea. O produto de dados geofísico pode in- cluir dados sísmicos processados e pode ser armazenado em um meio legível por computador como descrito acima. O produto de dados geo- físicos pode ser produzido offshore (isto é, por equipamento na em- barcação de pesquisa 102) ou onshore (isto é, em uma instalação de computação em terra) dentro dos Estados Unidos ou em outro país.

Quando o produto de dados geofísicos é produzido offshore ou em ou- tro país, pode ser importado para uma instalação de armazenamento de dados nos Estados Unidos. Uma vez nos Estados Unidos, a análise geofísica pode ser realizada no produto de dados. [00173] É apreciado que a descrição anterior das modalidades des- critas é fornecida para permitir que qualquer pessoa versada na técni- ca crie ou faça uso da presente descrição. Várias modificações a es- sas modalidades serão prontamente aparentes aos versados na técni- ca, e os princípios genéricos definidos aqui podem ser aplicados a ou- tras modalidades sem se distanciar do espírito ou escopo da descri- ção. Dessa forma, a presente descrição não deve ser limitada às mo- dalidades ilustradas aqui, mas deve ser acordado o escopo mais am- plo consistente com os princípios e as características de novidade descritos aqui.

Claims

1. Método, caracterizado pelo fato de compreender: a computação de gathers extrapolados de avanço e retro- cesso com base em um gather de campo de onda de pressão para cada profundidade de teste de uma série de profundidades de teste, o gather de campo de onda de pressão gerado pelos receptores de um sistema de aquisição de dados sísmicos localizado sob uma superfície livre de um corpo de água; a computação de um perfil de superfície livre congelada aproximado da superfície livre com base nos gathers extrapolados de avanço e retrocesso; a computação de um gather de campo de onda de veloci- dade de partícula vertical aproximado com base no gather de campo de onda de pressão e perfil de superfície livre congelada aproximado; e a computação de um dentre os gathers de campo de onda de velocidade de partícula vertical ascendente e descendente separa- dos com base no gather de campo de onda de pressão e gather de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a computação do perfil de superfície livre congelada apro- ximado da superfície livre com base nos gathers extrapolados de avanço e retrocesso compreender adicionalmente: para cada profundidade de teste, a computação de um con- junto de diferenças de energia máxima para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo aplicadas aos gathers extrapolados de avanço e retrocesso; e para cada janela de tempo, a computação de uma energia de pico a partir de conjuntos de diferenças de energia máxima compu- tadas para cada profundidade de teste.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a computação do conjunto de diferenças de energia má- xima para cada janela de tempo da série de janelas de tempo compre- ender adicionalmente: a computação de um gather de diferença com base no par de gathers extrapolados de avanço e retrocesso associados a cada profundidade de teste; e a computação do conjunto das diferenças de energia má- xima para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo aplicadas aos gathers de diferença.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a computação do conjunto de diferenças de energia má- xima para cada janela de tempo da série das janelas de tempo com- preender adicionalmente: a computação das diferenças de energia para cada janela de tempo aplicada ao mesmo intervalo de tempo dos gathers extrapo- lados de avanço e retrocesso associados a cada profundidade de tes- te; e a computação de um conjunto de diferenças de energia máxima para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo aplicadas aos gathers extrapolados de avanço e retrocesso.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a computação da energia de pico dos conjuntos de dife- renças de energia máxima compreender adicionalmente a identifica- ção de um máximo dos conjuntos de diferenças de energia máxima.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a computação do perfil de superfície livre congelada apro- ximado da superfície livre compreender adicionalmente a interpolação do perfil de superfície livre congelada aproximado da superfície livre com base nas diferenças de energia de pico entre os gathers extrapo- lados de avanço e retrocesso.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a computação do gather dos dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximados compreender adicional- mente: a computação da capacidade de reflexo do campo de onda de superfície livre congelada com base no perfil de superfície livre congelada aproximado; a computação de um gradiente de campo de onda de pres- são com base na capacidade de reflexo de campo de onda de superfí- cie livre congelada e dados de campo de onda de pressão ;e a computação do gather dos dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximados a partir do gradiente de campo de onda de pressão.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser executado em um computador programável progra- mado para executar o método.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o armazenamento do gather de dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical apro- ximados em um ou mais dispositivos de armazenamento de dados.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os gathers de campo de onda formarem um produto de dados geofísicos, compreendendo adicionalmente a gravação do pro- duto de dados geofísicos em um meio legível por computador não vo- látil físico adequado para importação onshore.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracteriza- do pelo fato de compreender adicionalmente a realização da análise geofísica onshore no produto de dados geofísicos.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a computação do perfil de superfície livre congelada apro- ximado compreender adicionalmente: a computação de uma extensão de superfície livre congela- da a partir de um modelo de superfície livre com base nos parâmetros associados às condições climáticas medidas no momento da pesquisa marinha; e a combinação da extensão de superfície livre congelada com o perfil de superfície livre congelada aproximado.

13. Sistema de computador que realiza a separação de campo de onda, o sistema caracterizado pelo fato de compreender: um ou mais processadores; um ou mais dispositivos de armazenamento de dados; e uma rotina armazenada em um ou mais dos dispositivos de armazenamento de dados e executada por um ou mais processado- res, a rotina sendo direcionada para computação dos gathers extrapolados de avanço e retro- cesso com base em um gather de campo de onda de pressão para cada profundidade de teste de uma série de profundidades de teste; a computação de um perfil de superfície livre congelada aproximado da superfície livre com base nos gathers extrapolados de avanço e retrocesso; a computação de um gather de campo de onda de veloci- dade de partícula vertical aproximado com base no gather de campo de onda de pressão e perfil de superfície livre congelada aproximado; e a computação de um dentre os gathers de campo de onda de velocidade de partícula vertical e pressão ascendente e descenden- te separados com base no gather de campo de onda de pressão e ga- ther de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado.

14. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a computação do perfil de superfície li- vre congelada aproximado da superfície livre baseada nos gathers ex- trapolados de avanço e retrocesso compreender adicionalmente: para cada profundidade de teste, a computação de um con- junto de diferenças de energia máxima para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo aplicadas aos gathers extrapolados de avanço e retrocesso; e para cada janela de tempo, computar uma energia de pico a partir dos conjuntos de diferenças de energia máxima computadas para cada profundidade de teste.

15. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a computação do conjunto de diferenças de energia máxima para cada janela de tempo da série de janelas de tempo compreender adicionalmente: a computação de um gather de diferença com base no par de gathers extrapolados de avanço e retrocesso associados a cada profundidade de teste; e a computação do conjunto de diferenças de energia máxi- ma para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo apli- cadas aos gathers de diferença.

16. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a computação do conjunto de diferenças de energia máxima para cada janela de tempo da série de janelas de tempo compreender adicionalmente: a computação das diferenças de energia para cada janela de tempo aplicada ao mesmo intervalo de tempo dos gathers extrapo- lados de avanço e retrocesso associados a cada profundidade de tes- te; e a computação do conjunto de diferenças de energia máxi- ma para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo apli- cadas aos gathers extrapolados de avanço e retrocesso.

17. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a computação da energia de pico dos conjuntos de diferenças de energia máxima compreender adicional- mente a identificação do máximo dos conjuntos de diferenças de ener- gia máxima.

18. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a computação do perfil de superfície li- vre congelada aproximado da superfície livre compreender adicional- mente a interpolação do perfil de superfície livre congelada aproxima- do da superfície livre com base nas diferenças de energia de pico en- tre os gathers extrapolados de avanço e retrocesso.

19. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a computação do gather dos dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximada com- preender adicionalmente: a computação da capacidade de reflexo de campo de onda de superfície livre congelada com base no perfil de superfície livre congelada aproximado; a computação do gradiente de campo de onda de pressão com base na capacidade de reflexo do campo de onda de superfície livre congelada e dos dados de campo de onda de pressão; e a computação do gather dos dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximados a partir do gradiente de campo de onda de pressão.

20. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o armaze- namento do gather dos dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado em um ou mais dispositivos de armaze- namento de dados.

21. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de os gathers de campo de onda formarem um produto de dados geofísicos, compreendendo adicionalmente a gravação do produto de dados geofísicos em um meio legível por computador não volátil físico adequado par a importação onshore.

22. Sistema de computador, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a realiza- ção da análise geofísica onshore no produto de dados geofísicos.

23. Meio legível por computador físico caracterizado pelo fato de possuir instruções legíveis por máquina codificadas no mesmo para permitir que um ou mais processadores de um sistema de com- putador realizem as operações de: computação de gathers extrapolados de avanço e retroces- so com base em um gather de campo de onda de pressão para cada profundidade de teste de uma série de profundidades de teste; computação de um perfil de superfície livre congelada aproximado da superfície livre com base nos gathers extrapolados de avanço e retrocesso; computação de um gather de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado com base no gather de campo de on- da de pressão e no perfil de superfície livre congelada aproximado; e computação de um dentre os gathers de campo de onda de velocidade de partícula vertical e pressão ascendente e descendente com base no gather de campo de onda de pressão e no gather de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximado.

24. Meio, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de a computação do perfil de superfície livre congelada apro- ximado da superfície livre com base nos gathers extrapolados de avanço e retrocesso compreender adicionalmente: para cada profundidade de teste, a computação de um con- junto de diferenças de energia máxima para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo aplicadas aos gathers extrapolados de avanço e retrocesso; e para cada janela de tempo, a computação de uma energia de pico a partir dos conjuntos de diferenças de energia máxima com- putados para cada profundidade de teste.

25. Meio, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de a computação do conjunto de diferenças de energia má- xima para cada janela de tempo da série de janelas de tempo compre- ender adicionalmente: a computação de um gather de diferença com base no par de gathers extrapolados de avanço e retrocesso associados a cada profundidade de teste; e a computação do conjunto de diferenças de energia máxi- ma para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo apli- cadas aos gathers de diferença.

26. Meio, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de a computação do conjunto de diferenças de energia má- xima para cada janela de tempo da série de janelas de tempo compre- ender adicionalmente: a computação das diferenças de energia para cada janela de tempo aplicada ao mesmo intervalo de tempo dos gathers extrapo- lados de avanço e retrocesso associados a cada profundidade de tes- te; e a computação do conjunto de diferenças de energia máxi- ma para cada janela de tempo de uma série de janelas de tempo apli- cadas aos gathers extrapolados de avanço e retrocesso.

27. Meio, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de a computação da energia de pico dos conjuntos de dife- renças de energia máxima compreender adicionalmente a identifica- ção do máximo de conjuntos de diferenças de energia máxima.

28. Meio, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de a computação do perfil de superfície livre congelada apro- ximado da superfície livre compreender adicionalmente a interpolação do perfil de superfície livre congelada aproximado da superfície livre com base nas diferenças de energia de pico entre os gathers extrapo- lados de avanço e retrocesso.

29. Meio, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de a computação do gather de dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximados compreender adicional- mente: a computação da capacidade de reflexo do campo de onda de superfície livre congelada com base no perfil de superfície livre congelada aproximado; a computação de um gradiente de campo de onda de pres- são com base na capacidade de reflexo de campo de onda de superfí- cie livre congelada e dados de campo de onda de pressão; e a computação do gather dos dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical aproximados a partir do gradiente de campo de onda de pressão.

30. Meio, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de ser executado em um computador programável progra- mado para executar o método.

31. Meio, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente o armazenamento do gather dos dados de campo de onda de velocidade de partícula vertical apro- ximados em um ou mais dispositivos de armazenamento de dados.

32. Meio, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de os gathers de campo de onda formarem um produto de dados geofísicos, compreendendo adicionalmente a gravação do pro- duto de dados geofísicos em um meio legível por computador não vo- látil físico adequado para importação onshore.

33. Meio, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a realização de análise geo- gráfica onshore no produto de dados geofísicos.