BR102018009743B1 - Método para reconstruir dados sísmicos e dispositivo de computação para reconstruir dados sísmicos - Google Patents

Método para reconstruir dados sísmicos e dispositivo de computação para reconstruir dados sísmicos Download PDF

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Abstract

A presente invenção diz respeito a um método para reconstruir (dardos sísmicos. O método inclui receber em um dispositivo de computação um conjunto de dados sísmicos de entrada d relacionado com vários tiros emitidos por uma ou mais fontes sísmicas; receber no dispositivo de computação um conjunto de dados de posição dp se relacionando com localizações de gravação dos receptores que gravaram o conjunto de dados sísmicos de entrada d; receber no dispositivo de computação uma localização alvo de receptor; calcular uma localização de receptor ajustada baseado (i) no conjunto de dados de posição dp e (ii) na localização alvo de receptor, onde a localização de receptor ajustada substancialmente coincide com uma localização de receptor a partir do conjunto de dados de posição dp; calcular dados sísmicos reconstruídos dr na localização de receptor ajustada utilizando o conjunto de dados sísmicos de entrada d e o conjunto de dados de posição dp; e corrigir os trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas até os receptores baseado nos dados sísmicos reconstruídos dr.

Description

ANTECEDENTES CAMPO TÉCNICO
[001] Concretizações do assunto descrito neste documento geralmente se relacionam com métodos e sistemas e, mais particularmente, com mecanismos e técnicas para reconstruir campos de onda baseado em dados sísmicos coletados com receptores através de várias fotografias.
DISCUSSÃO DOS ANTECEDENTES
[002] A aquisição e processamento de dados sísmicos marinhos geram um perfil (imagem) da estrutura geofísica (subsuperfície) sob o leito do mar. Apesar de este perfil não proporcionar uma localização precisa para óleo e gás, ele sugere, para as pessoas treinadas no campo, a presença ou a ausência de óleo e/ou gás. Assim, proporcionar uma imagem de alta resolução da subsuperfície é um processo em andamento para a exploração de recursos naturais, incluindo, entre outros, óleo e/ou gás.
[003] Durante o processo de coleta sísmica, como apresentado na Figura 1, um navio 110 reboca vários detectores 112, os quais são dispostos ao longo de um cabo 114. O cabo 114, junto com seus detectores correspondentes 112, é algumas vezes referido, pelos versados na técnica, como um cabo sísmico 116. O navio 110 pode rebocar vários cabos sismográficos 116 ao mesmo tempo. Os cabos sismográficos podem ser dispostos de forma horizontal, isto é, se situarem em uma profundidade constante ZI em relação à superfície do oceano 118. Além disso, vários cabos sismográficos 116 podem formar um ângulo constante (isto é, os cabos sismográficos podem ser inclinados) com respeito à superfície do oceano ou elas podem possuir um perfil de profundidade variável (Broadseis, CGC).
[004] Ainda com referência à Figura 1, o navio 110 também pode rebocar uma fonte sísmica 120 configurada para gerar uma onda acústica 122a. A onda acústica 122a se propaga para baixo e penetra no leito do mar 124, eventualmente sendo refletida por uma estrutura de reflexão 126 (refletor R). A onda acústica refletida 122b se propaga para cima e é detectada pelo detector 112. Por simplicidade, a Figura 1 apresenta somente dois trajetos 122a correspondendo à onda acústica. Partes da onda acústica refletida 122b (principal) são gravadas por vários detectores 112 (sinais gravados são chamados traços) enquanto partes da onda refletida 122c passam pelos detectores 112 e chegam à superfície da água 118. Desde que a interface entre a água e o ar é bem aproximada como um refletor quase perfeito (isto é, a superfície da água atua como um espelho para as ondas acústicas), a onda refletida 122c é refletida de volta em direção ao detector 112 como apresentado pela onda 122d na Figura 1. A onda 122d normalmente é referida como uma onda fantasma devido à mesma ser devido a uma reflexão espúria. Os fantasmas também são gravados pelo detector 112, mas com uma polaridade inversa e um atraso em relação à onda principal 122b se o detector for um hidrofone. O efeito degenerativo que este fantasma tem sobre a largura de banda sísmica e sobre a resolução é conhecido. Essencialmente, a interferência entre as chegadas da principal e do fantasma causa fendas, ou espaços, no conteúdo de frequência gravado pelos detectores.
[005] Os traços gravados são utilizados para representar a imagem da subsuperfície (isto é, a estrutura terrestre abaixo da superfície 124) e para determinar a posição e a presença de refletores 126 e/ou outras características da terra. Entretanto, os dados sísmicos gravados são separados, isto é, se as localizações onde os dados sísmicos foram adquiridos, forem para ser representadas graficamente em um mapa 200, como ilustrado na Figura 2, existiria mais espaço vazio 202 para o qual não existiriam dados sísmicos adquiridos do que o espaço 204 (onde os cabos sismográficos 206 estão presentes) onde os dados sísmicos são adquiridos. Este espaço vazio 202 cria intervalos nos dados sísmicos, os quais negativamente influenciam o processo de representação de imagem, assim resultando em representação da terra com qualidade ruim.
[006] Para compensar os intervalos nos dados sísmicos adquiridos, os métodos nas Patentes US 7.715.988 e 8.775.091 propuseram utilizar técnicas de interpolação para calcular novos dados nas localizações 208 entre os cabos sismográficos 206, para preencher o espaço vazio 202.
[007] Entretanto, os métodos existentes utilizam dados localmente medidos (por exemplo, dados correspondendo a uma única excitação fotográfica gravada pelos receptores sísmicos 210 e 212 localizados próximos à posição 208 a ser estimada, entre os cabos sismográficos) para deduzir os novos dados entre os cabos sismográficos. O problema com esta abordagem é que os dados localmente medidos podem não ser precisos, o que influencia de forma negativa os novos dados sísmicos. Assim, existe uma necessidade por um processo mais abrangente do que os dados localmente medidos para aprimorar a precisão dos dados estimados e assim, a precisão da imagem e/ou das características da terra. Por consequência, seria desejável proporcionar sistemas e métodos com tais capacidades.
SUMÁRIO
[008] De acordo com uma concretização, existe um método para reconstruir dados sísmicos. O método inclui receber em um dispositivo de computação um conjunto de dados sísmicos de entrada d relacionados com vários tiros emitidos por uma ou mais fontes sísmicas, onde o conjunto de dados sísmicos de entrada d é indicativo de trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas até receptores; receber no dispositivo de computação um conjunto de dados de posição dp se relacionando com localizações de gravação dos receptores que gravaram o conjunto de dados sísmicos de entrada d; receber no dispositivo de computação uma localização alvo de receptor; calcular, com o dispositivo de computação, uma localização de receptor ajustada baseado (i) no conjunto de dados de posição dp e (ii) na localização alvo de receptor, onde a localização de receptor ajustada substancialmente coincide com uma localização de receptor a partir do conjunto de dados de posição dp; calcular, com o dispositivo de computação, dados sísmicos reconstruídos dr na localização de receptor ajustada utilizando o conjunto de dados sísmicos de entrada de o conjunto de dados de posição dp; e corrigir os trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas até os receptores baseado nos dados sísmicos reconstruídos dr.
[009] De acordo com outra concretização, existe um dispositivo de computação para reconstruir dados sísmicos. O dispositivo de computação inclui uma interface de entrada/saída para receber um conjunto de dados sísmicos de entrada d relacionados com várias emissões emitidas por uma ou mais fontes sísmicas, onde o conjunto de dados sísmicos de entrada d é indicado de trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas até os receptores, para receber um conjunto de dados de posição dp se relacionando com localizações de gravação dos receptores que gravaram o conjunto de dados sísmicos de entrada d, e para eeceber uma toraiiza^o alvo do receptor. O dispositivo de computação também inclui um processador conectado com a interface de entrada/saída e configurado para calcular uma localização do receptor ajustada baseado (i) no conjunto de dados de posição dp e (ii) na localização alvo do receptor, onde a localização do receptor ajustada substancialmente coincide com uma localização do receptor a partir do conjunto de dados de posição dp, calcular dados sísmicos reconstruídos dr na localização do receptor ajustada utilizando o conjunto de dados sísmicos de entrada de o conjunto de dados de posição dp, e corrigir os trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas até os receptores baseado nos dados sísmicos reconstruídos dr.
[0010] Ainda de acordo com outra concretização, existem sistemas de computação e meios legíveis por computador incluindo instruções executáveis por computador, onde as instruções, quando executadas por um processador, implementam um ou mais dos métodos como citados nos parágrafos acima.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0011] Os desenhos acompanhantes, os quais são incorporados e fazem parte do relatório descritivo, ilustram uma ou mais concretizações e, juntos com a descrição, explicam estas concretizações. Nos desenhos:
[0012] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de aquisição de dados sísmicos convencional possuindo um cabo sísmico horizontal;
[0013] A Figura 2 ilustra localizações de receptor associadas com os dados sísmicos adquiridos;
[0014] A Figura 3 ilustra um sistema de aquisição sísmico que utiliza dispositivos de controle de profundidade para contra-atacar as correntes oceânicas de modo que os cabos sismográficos ficam paralelos a uma direção alinhada;
[0015] A Figura 4 ilustra um sistema de aquisição sísmico no qual os cabos sismográficos não estão paralelos à direção alinhada;
[0016] A Figura 5 ilustra outro sistema de aquisição sísmico no qual os cabos sismográficos não estão paralelos à direção alinhada;
[0017] As Figuras 6A até 6D ilustram o efeito de coletar dados sísmicos de entrada a partir de vários tiros;
[0018] As Figuras 7A e 7B ilustram as localizações de receptor para uma primeira emissão;
[0019] As Figuras 8A e 8B ilustram as localizações de receptor para uma emissão posterior;
[0020] As Figuras 9A e 9B ilustram as localizações de receptor para a primeira emissão e para a emissão posterior;
[0021] A Figura 10 é um fluxograma de um método para a reconstrução de campo de onda de múltiplas emissões; e
[0022] A Figura 11 é um diagrama esquemático de um dispositivo de computação configurado para implementar o método acima.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0023] A descrição seguinte das concretizações se refere aos desenhos acompanhantes. Os mesmos números de referência em diferentes desenhos identificam os mesmos elementos ou elementos similares. A descrição detalhada seguinte não limita a invenção. Ao invés disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas. As concretizações seguintes são discutidas, por simplicidade, com respeito às medições de pressão e/ou de velocidade de partícula associadas com dados sísmicos. Entretanto, as concretizações a serem discutidas a seguir não estão limitadas a estas medições. Outras medições, por exemplo, medições de deslocamento de partícula e/ou de aceleração de partícula, podem ser utilizadas ao invés ou em adição às medições de velocidade de partícula. Assim, um nome genérico utilizado neste documento para medições de velocidade, deslocamento, variação de pressão, e de aceleração é dados de movimento de partícula.
[0024] Referência por todo o relatório descritivo a "a concretização" ou a "uma concretização" significa que um aspecto, estrutura ou característica particular descrito em conexão com uma concretização está incluído em pelo menos uma concretização do assunto descrito. Assim, a aparição das frases "em uma concretização" ou "na concretização" nos vários locais por todo no relatório descritivo não está necessariamente se referindo à mesma concretização. Adicionalmente, os aspectos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais com- cretizações.
[0025] De acordo com uma concretização, dados de hidrofone e/ou de receptor de velocidade vertical de partícula coletados a partir dos receptores (localizados nos cabos sismográficos, nos cabos no leito do mar, em veículos autônomos, etc.) são processados como agora discutido.
[0026] Considere que um sistema de aquisição de dados sísmicos 300, como ilustrado na Figura 3, inclui um navio 302 que reboca vários cabos sismográficos 304 e pelo menos um arranjo de fontes 306. Um arranjo de fontes, como discutido acima, inclui vários elementos fonte. Um ou mais cabos sismográficos 304 possuem um ou mais dispositivos de controle de profundidade 310. Um dispositivo de controle de profundidade é um dispositivo conectado ou integrado com o cabo sísmico (por exemplo, localizado entre duas seções do cabo sísmico) e configurado para mover o cabo sísmico para cima ou para baixo ou para esquerda ou para a direita, de modo que uma posição do cabo sísmico possa ser controlada. O dispositivo de controle de profundidade pode ser programado para alcançar uma posição desejada do cabo sísmico durante a investigação sísmica e/ou pode ser controlado a partir do navio 302, por um controlador global 303, para alcançar o posicionamento desejado do cabo sísmico. Um cabo sísmico pode transportar vários dispositivos de controle de profundidade.
[0027] À medida que o navio segue um trajeto predeterminado 312 (trajeto de pré-plot), os cabos sismográficos experimentam as forças das correntes oceânicas 314, as quais deslocam os cabos sismográficos com várias quantidades, dependendo da intensidade das correntes. Por estas razões, os dispositivos de controle de profundidade podem ser utilizados para contra-atacar estes deslocamentos, isto é, para aplicar uma força oposta 316 (somente uma apresentada na figura por simplicidade) para neutralizar o efeito das forças da corrente 314. Deste modo, os cabos sismográficos se movem substancialmente paralelas ao trajeto de pré-plot 312 e os dados sísmicos são gravados nitidamente ao longo de linhas paralelas ao trajeto de pré-plot. Mesmo com o uso de dispositivos de controle de profundidade, na prática, a presença de correntes oceânicas sempre irá resultar em algum deslocamento a partir do posicionamento desejado. Devido a maior parte do tempo o trajeto de pré-plot do navio coincidir com a direção alinhada, estes dois termos são utilizados de forma intercambiável neste pedido.
[0028] Isto significa que os dados sísmicos adquiridos com o sistema 300 possuem os intervalos 202 ilustrados na Figura 2 e os métodos de interpolação, como discutidos nas Patentes US 7.715.988 e 8.775.091, podem ser aplicados para calcular os dados sísmicos entre os cabos sismográficos.
Configuração de Espalhamento de Cabo sísmico
[0029] O inventor percebeu que os dados sísmicos adquiridos podem ser mais bem reconstruídos sem interpolação dos dados sísmicos gravados em localizações entre os cabos sismográficos e sem lutar contra as correntes oceânicas tão bem quanto os sistemas de investigação sísmica tradicionais fazem. Como agora discutido, de acordo com uma concretização, os cabos sismográficos (ou espalhamento de cabos sismográficos) têm a permissão de se desviarem da direção alinhada durante a investigação sísmica. O termo "desviar" é entendido neste documento como significando que um cabo sísmico faz um ângulo diferente de zero com a direção alinhada. A este respeito, observa-se que um navio segue o trajeto de pré-plot e assim, as extremidades dos cabos sismográficos, as quais estão diretamente conectadas com o navio, não podem se desviar da direção alinhada. Entretanto, o corpo dos cabos sismográficos e especialmente suas partes distantes podem se desviar da direção alinhada ou do trajeto de pré-plot. Isto significa que os cabos sismográficos estão avançando ao longo de seu trajeto de pré-plot de um modo controlado, e os dispositivos de controle de profundidade podem ser utilizados para fazer com que as mesmas se desviem da direção alinhada se as correntes oceânicas não forem fortes o suficiente para obter este desvio. Em outra concretização, se as correntes oceânicas forem muito fortes, os dispositivos de controle de profundidade podem ser utilizados para reduzir, mas não cancelar, as forças aplicadas para os cabos sismográficos pelas correntes oceânicas de modo que os cabos sismográficos ainda se desviam do ângulo de pré-plot. Ainda em outra concretização, os dispositivos de controle de profundidade são utilizados para mover os cabos sismográficos no plano horizontal (plano paralelo à superfície da água) para abrir em leque ou criar um penacho durante a investigação sísmica de modo que os cabos sismográficos façam um ângulo diferente de zero com o trajeto de pré-plot. Estas considerações e como reconstruir campos de onda em localizações onde alguns dados sísmicos foram adquiridos é agora discutido.
[0030] A Figura 4 apresenta um sistema de aquisição sísmica 400 que inclui um navio 402, o controlador 403, vários cabos sismográficos 404, e o arranjo de fontes 406. O trajeto de pré-plot 412 é apresentado como sendo orientado ao longo da direção alinhada X e assim, perpendicular à direção da linha transversal Y. As direções alinhadas e transversal estão no plano da superfície da água, o que implica que a Figura 4 é uma vista de cima do sistema de aquisição. Um cabo sísmico 404 faz um ângulo diferente de zero αc com otjejotoee é-p-otot 422. Este ângulo é chamado neste documento de um ângulo de desvio e ele é obtido por vários meios: (1) permitir que os cabos sismográficos desviem com as correntes oceânicas se as correntes não forem muito fortes, (2) contrabalancear as forças aplicadas pelas correntes oceânicas com os dispositivos de controle de profundidade, mas não cancelar as forças da corrente oceânica, (3) aplicar forças com os dispositivos de controle de profundidade sobre os cabos sismográficos para manter o ângulo de desvio (para este caso específico, a técnica utiliza o termo ângulo de criação de leque), (4) aplicar forças com os dispositivos de controle de profundidade sobre os cabos sismográficos para espalhar os cabos sismográficos em forma de leque (como ilustrado na Figura 5). Para o cenário apresentado na Figura 5, cada cabo sísmico pode fazer um ângulo diferente com o trajeto de pré-plot. Apesar de a Figura 4 apresentar todos os cabos sismográficos fazendo o mesmo ângulo de desvio com o trajeto de pré-plot, isto não é um requerimento para o método a ser discutido.
[0031] Para ilustrar alguns dos novos conceitos, considere o sistema de aquisição 400 ilustrado na Figura 4. Além disso, considere que o ângulo de desvio apoeealtetatoolongodooomprimentodoabbo sísmico 404, isto é, o cabo sísmico não tem que ser uma linha reta no plano da superfície da água. Adicionalmente, considere que o navio 402 se move ao longo do trajeto de pré-plot 412 com uma velocidade constante (por exemplo, 8 km/h) e dispara o arranjo de fontes 406 com um dado período de tempo T, por exemplo, 10 s ou um dado período de espaço, por exemplo, 35 m. Outros números são possíveis. O arranjo de fontes pode ser disparado com qualquer modo conhecido.
[0032] A Figura 6A apresenta as localizações 620 nas quais os dados sísmicos são adquiridos com os receptores sísmicos distribuídos ao longo dos cabos sismográficos quando um único tiro é considerado. Será observado que existem vários espaços vazios ao longo de cada cabo sísmico 404, onde nenhum dado sísmico é gravado, e especialmente vários espaços vazios 622 entre os cabos sismográficos, onde nenhum dado sísmico é adquirido. Uma localização alvo 624 entre os cabos sismográficos também é apresentada na Figura 6A. Na Figura 6A, as várias localizações são identificadas por suas coordenadas na direção alinhada X (a abscissa na figura) e na direção da linha transversal Y (a ordenada na figura) expressas em metros. A Figura 6A apresenta uma parte com 2 km do cabo sísmico 404.
[0033] Ao invés de considerar um único tiro e a interpolação dos dados para este único tiro para encontrar dados sísmicos na localização alvo 624, como os métodos tradicionais fazem, a presente concretização permite mais tempo passar, isto é, mais tiros são feitos e mais dados sísmicos são adquiridos enquanto os cabos sismográficos se movem ao longo do trajeto de pré-plot, e então, como ilustrado na Figura 6B, os espaços 624 onde nenhum dado sísmico está disponível se tornam mais estreitos.
[0034] Se tempo suficiente for permitido, isto é, suficientes disparos são disparados, por exemplo, 128 tiros como ilustrado na Figura 6C, os dados sísmicos adquiridos eventualmente irão preencher a maior parte dos espaços vazios 624. A Figura 6C apresenta que a localização alvo 624 corresponde agora a pelo menos uma localização de um receptor a partir de um cabo sísmico onde dados sísmicos foram gravados. Isto está acontecendo devido ao cabo sísmico 404 ser de propósito levado a fazer um ângulo diferente de zero com o trajeto de pré-plot (o qual se situa ao longo da direção alinhada). Esta configuração específica do cabo sísmico faz os cabos sismográficos varrerem a área subjacente ao espalhamento de cabo sísmico (os vários cabos sismográficos), na verdade tornando a maior parte dos espaços vazios da Figura 2 serem preenchidos com dados sísmicos medidos reais. Em outras palavras, devido aos cabos sismográficos estarem se desviando ao longo da direção da linha transversal enquanto avançando ao longo da direção alinhada, quase toda a área observada na Figura 6A é "visitada" ou "amostrada" por um ou mais receptores sísmicos para gravação dos dados sísmicos.
[0035] Observa-se que para um caso específico no qual a velocidade do navio é ao redor de 8 km/h, os cabos sismográficos possuem um comprimento ao redor de 10 km, e o arranjo de fontes é disparado a cada 10 s, 128 tiros como ilustrado na Figura 6C levaria cerca de 21 minutos, o que corresponde a cerca de 2 km de cabo sísmico passando por uma dada posição alinhada. Se igualmente mais tiros forem considerados, o espaço vazio 624 entre os cabos sismográficos fica quase totalmente preenchido com dados sísmicos coletados.
[0036] A Figura 6D apresenta uma única página do efeito de considerar vários tiros para gerar um conjunto de dados sísmicos gravados a serem utilizados para reconstruir campos de onda. É observado que todos os métodos conhecidos utilizam um único tiro, o que faz com que os dados sísmicos gravados sejam muito esparsos (similar a maior parte do painel esquerdo na Figura 6D), enquanto a presente concretização coleta vários tiros, o que proporciona mais dados sísmicos gravados para o algoritmo de reconstrução de dados sísmicos (similar ao painel mais à direita na Figura 6D).
Reconstrução de Campo de Onda
[0037] A seguir, o algoritmo de reconstrução de dados sísmicos é discutido. Existem vários modos de utilizar os dados sísmicos de vários tiros discutidos acima para calcular novos valores dos dados sísmicos em localizações onde pelo menos um receptor sísmico estava anteriormente gravando os dados. Isto significa que como apresentado na Figura 6D, apesar de uma localização alvo 624 aparecer como estando entre os cabos sismográficos para um único tiro (painel mais à esquerda), após coletar vários tiros e combinar os dados sísmicos associados com estes vários tiros, a localização alvo 624 substancialmente coincide com uma localização de um receptor sísmico que gravou dados sísmicos em um dos vários tiros (painel mais à direita).
[0038] Uma implementação possível deste algoritmo de reconstrução de campo de onda está relacionada com a transformada do modelo. Nesta implementação, os dados sísmicos a partir de várias localizações de receptor associados com os vários tiros são utilizados para derivar um modelo, em outro domínio, dos dados sísmicos. Cada localização de receptor contribui, com algum peso, para o modelo. Observa-se que apesar de os dados sísmicos gravados no domínio de espaço-tempo serem muito esparsos, como ilustrado na Figura 2, o modelo no domínio da transformada é contínuo, isto é, ele proporciona um valor dos dados transformados para cada ponto do domínio da transformada. Quando os dados transformados são posteriormente transformados de volta para o domínio de espaço-tempo, devido à natureza contínua do modelo, os dados sísmicos podem ser recriados no domínio de espaço- tempo em qualquer ponto, mesmo em uma localização onde nenhum dado sísmico está disponível. Em adição, a concretização discutida neste documento também calcula os dados sísmicos, em um ponto no domínio espaço- tempo, onde pelo menos um dado sísmico gravado foi gravado para um tiro dos vários tiros. Nesta concretização, é possível que os dados sísmicos calculados neste ponto sejam para o número de tiro "n", enquanto os dados sísmicos gravados neste ponto sejam para o número de tiro "m", onde n e m soo úúmero inteiros positivos diferentes.
[0039] Em geral, a reconstrução de campo de onda pode trabalhar com transformações ou operadores dimensionais altos para reconstruir dados na posição alvo 624. Apesar de esta concretização se relacionar com as transformadas de modelo em quatro dimensões espaciais, quando somente dados de dimensionalidade mais baixa estão disponíveis, estes termos podem ser omitidos.
Algoritmo de Componente Único
[0040] Um exemplo de implementação de reconstrução de campo de onda envolve receber um conjunto de dados de alta densidade (por exemplo, se relacionando com uma aquisição de nó de baixo do oceano de alta densidade) com amostragem em sht-x/sht-y/rec-x/rec-y e tempo, onde sht-x é a coordenada x da fonte de tiro, sht-y é a coordenada y da fonte de tiro, rec-x é a coordenada x do receptor de gravação e rec-y é a coordenada y do receptor de gravação. Os dados sísmicos medidos ou gravados podem incluir medições de hidrofone. Uma equação que define uma representação de modelo " m" dos dados sísmicos gravados "d' utilizando funções básicas em cada uma das direções gravadas é como a seguir:
Figure img0001
onde: d Dados sísmicos gravados m Representação de domínio do modelo dos dados sísmicos gravados L Operador da transformada inversa linear;
Figure img0002
. Coordenadas x/y do tiro
Figure img0003
Coordenadas x/y do receptor
[0041] No caso do modelo m estar no domínio tau-p, para uma fração de frequência, f, é possível definir o operador da transformada L como:
Figure img0004
[0042] Neste caso, as funções básicas incluem os atrasos
Figure img0005
Figure img0006
ao longo dos eixos geométricos de aquisição e "/" é a raiz quadrada de menos um. A frequência em Hz é dada por f.
[0043] Alternativamente, uma transformada de Fourier espacial pode ser utilizada ao invés da transformada tau-p, a qual pode operar em uma fração de frequência ou em uma fração de tempo como indicado pela equação seguinte:
Figure img0007
[0044] Neste caso, as funções básicas incluem os números de onda
Figure img0008
ao longo dos eixos geométricos de aquisição. Os exemplos acima foram dados para medições de receptor de componente único, por exemplo, dados de hidrofone, dados de velocidade de partícula, ou dados de aceleração de partícula. O operador L é utilizado para transformar os dados sísmicos gravados d para o modelo m e neste processo, os dados esparsos d geram o modelo m, o qual é contínuo no domínio da transformada. Uma vez que uma localização alvo 624 é determinada no espaço de espaço- tempo, o operador L (ou seu inverso) é utilizado para calcular o novo ponto de dados sísmicos drL na localização alvo 624, baseado no modelo m, Como citado acima, isto significa que o operador L se situa nos dados d, adquiridos através de vários tiros, para determinação dos novos dados sísmicos dri. na localização alvo 624. Adicionalmente, a localização alvo 624 é selecionada para coincidir com a localização de pelo menos um receptor que gravou uma parte dos dados sísmicos d.
Reconstrução de vários componentes com receptores de profundidade única
[0045] Como uma alternativa para a reconstrução de componente único discutida acima, esta concretização assume que o algoritmo de reconstrução opera em relação a mais do que um componente ao mesmo tempo, por exemplo, dados de hidrofone e dados de velocidade horizontal de partícula. Estes dados podem ou não terem sido separados por campo de onda (por exemplo, removendo energia decadente (fantasma) ou removendo energia ascendente (principal) antes de serem recebidos. O método produziria um único modelo m que é simultaneamente restrito por ambos os tipos de dados em uma única inversão.
[0046] Baseado nos conceitos esboçados em Wang et a/, 2014, "Joint hydrophone and accelerometer receiver deghosting using sparse tau-p inversion", SEG 2014 expanded abstracts, esta concretização utiliza a relação seguinte, a qual liga a aceleração A com a derivada espacial do campo de onda de pressão P:
Figure img0009
[0047] Então, a seguinte equação é resolvida:
Figure img0010
onde: dh dados de hidrofone gravados; day dados de acelerômetro na direção y; daz dados de acelerômetro na direção z; p modelo tau-psx-psy-prx-py;
Figure img0011
F é um filtro de corte de baixa frequência (por exemplo, 15 Hz) para evitar contaminação do modelo por ruído de acelerômetro de baixa frequência. O atraso na equação (5) obedece a seguinte relação:
Figure img0012
[0048] Para esta e outras concretizações, termos se relacionando com dados não disponíveis podem ser estabelecidos para zero (por exemplo, se não existir dados Az disponíveis).
Reconstrução com vários componentes com receptores com profundidade variável
[0049] No caso de os dados de entrada contiverem várias profundidades diferentes, por exemplo, os cabos sismográficos são cabos sismográficos curvos possuindo um formato de profundidade variável, um termo de redatumação pode ser adicionado para o fim de cada um dos operadores acima, utilizando o atraso na direção do receptor z para considerar as profundidades variáveis, como a seguir:
Figure img0013
Reconstrução com vários componentes com dados de entrada incluindo fantasmas do receptor
[0050] As equações discutidas acima adicionalmente podem ser modificadas para considerar o caso no qual os dados de entrada incluem um fantasma de superfície livre no lado do receptor (isto é, componentes ascendentes e descendentes o lado do receptor). Neste caso, a equação de modelo (5) se torna:
Figure img0014
com os operadores L sendo dados como a seguir:
Figure img0015
[0051] Em qualquer uma das concretizações utilizando mais do que um tipo de dado, a importância relativa de uma medição em relação a outra pode ser modificada pela inserção de fatores de ponderação no vetor do lado esquerdo e na matriz. Por exemplo, em uma aplicação, é possível multiplicar os termos vy por um fator de 2 para aumentar sua importância à medida que eles geralmente irão ser muito fracos em amplitude.
Reconstrução com vários componentes com receptores com profun-didade variável
[0052] Esta concretização considera receptores com profundidade variável (ver a tecnologia Broadseis possuída pela CGC, França, o cessionário deste pedido) e como os dados sísmicos gravados a partir de tais receptores são processados para reconstruir os campos de onda em uma localização alvo na qual pelo menos um dos receptores possui dados sísmicos gravados em um tiro dos vários tiros considerados. Por simplicidade, a descrição das concretizações seguintes se relaciona com o caso no qual a entrada inclui dados sísmicos gravados a partir de vários tiros a partir de dois cabos sismográficos e uma única fonte que segue um dado pré-plot. A Figura 7A ilustra este sistema de aquisição 700 possuindo dois cabos sismográficos 702 e 704 e uma fonte S que é atuada para disparar um primeiro tiro s1. Cada cabo sísmico possui vários receptores 702-1 até 702-3 (somente três são apresentados por conveniência) e 704-1 até 704-3. O navio 706 é apresentado seguindo o trajeto de pré-plot 708, ao longo da direção alinhada X enquanto rebocando a fonte S e os cabos sismográficos 702 e 704. A fonte S pode incluir um ou mais elementos fonte individuais, por exemplo, uma pistola de ar comprimido, um vibrador, etc. Apesar de a fonte S poder ser um arranjo de fontes, também é possível que a fonte S seja um único elemento fonte. Estas ligações entre o navio e a fonte e os cabos sismográficos são omitidas por simplicidade. Os cabos sismográficos 702 e 704 fazem um ângulo de desvio diferente de zero αcoom adireãõo pré-plot 708. Como anteriormente discutido, o ângulo de desvio pode ser constante ou alterar ao longo do comprimento do cabo sísmico. Em uma aplicação, o ângulo de desvio altera de cabo sísmico para cabo sísmico. Por simplicidade, a Figura 7A apresenta um ângulo de desvio constante α .
[0053] Apesar de que os dados sísmicos gravados terão coordenadas sht-x/sht-y/rec-x/rec-y, para uma linha de navegação de dados do cabo sísmico rebocado se relacionando com uma fonte, a coordenada sht-y pode ser aproximadamente constante ou pelo menos variar suavemente sem descontinuidades nítidas ao longo da linha de navegação. Assim, para esta e todas as outras concretizações, pode ser desejável reduzir a dimensionalidade das equações para a direção subamostrada, shot-y, por estabelecer todos os termos shot-y para a unidade.
[0054] Pode ser adicionalmente possível reduzir o número de dimensões espaciais para 2 por assumir que (1) os tiros se relacionam com uma única fonte S que é disparada regularmente (isto é, em um intervalo de tempo ou intervalo de espaço repetido), (2) os tiros podem ter sido interpolados para reduzir serrilhado, e (3) o espaçamento do receptor (canal) é um fator inteiro do espaçamento da fonte (por exemplo, canais a 12,5 m significa que existe um receptor ou grupo de receptores a cada 12,5 m ao longo do cabo sísmico e disparados a 25 m significa que uma distância entre dois tiros consecutivos si e si+1 é 25 m). As dimensões espaciais reduzidas são ilustradas na Figura 7B, a qual apresenta no eixo geométrico X o número de tiro (ou posição shot- x) do arranjo de fontes e no eixo geométrico Y as localizações de receptor na direção da linha transversal. A Figura 7B ilustra, por simplicidade, as posições de linha transversal de somente dois receptores 702-2 e 704-2, para o primeiro tiro s1.
[0055] À medida que a investigação sísmica está avançando e o navio se move ao longo do trajeto de pré-plot, o número de tiros vai aumentando. A Figura 8A apresenta o sistema 700 no centésimo tiro s100, e a Figura 8B apresenta os receptores 702-2 e 704-2 em suas respectivas posições em linha transversal a este segmento.
[0056] Observe que o tiro e/ou as posições de receptor referidos nesta e em outras concretizações podem ser relacionar com as posições associadas com receptores pontuais, posições de receptor de receptores dentro de um arranjo de receptores ou posições centrais do arranjo de receptores. A soma do arranjo de receptores pode ser analógica ou digital, aplicada durante a aquisição ou após a aquisição. As posições de receptor podem se relacionar com posições separadas no momento no tempo que o tiro acontece. Alternativamente, as posições de receptor podem ser consideradas como em função do tempo, variando continuamente ou semicontinuamente, por exemplo, posições a cada 1 ms, a cada 50 ms, a cada segundo, ou outra amostragem temporal que pode ou não se relacionar com o intervalo de amostra de dados do receptor ou com o intervalo de tempo de tiro. As posições de receptor podem ser interpoladas entre as posições reais nas quais elas foram gravadas. Por exemplo, as posições reais de receptor podem ser gravadas cada vez que um tiro acontece, mas as posições de receptor gravadas (por exemplo, a cada 10 segundos) podem ser interpoladas de modo a variarem em função do intervalo de amostragem de dados de receptor (por exemplo, cada 2 milissegundos). A interpolação pode ser baseada em interpolação linear, interpolação cúbica, interpolação de Fourier, ou em outra interpolação.
[0057] Se as localizações dos receptores sísmicos para os 100 tiros forem combinadas em uma única representação como ilustrado na Figura 9A, então, pode ser visto que as localizações dos receptores 702-2 e 704 2, à medida que eles se movem com o navio entre o primeiro tiro si e o centésimo tiro s100, descrevem as linhas correspondentes 702A e 704A. Cada uma destas linhas inclui 100 localizações do receptor sísmico correspondente no qual os dados sísmicos foram gravados para os 100 tiros. As mesmas linhas são apresentadas na Figura 9B.
[0058] Se a localização alvo 624, onde se deseja que novos dados sísmicos sejam reconstruídos (também chamados de dados sísmicos reconstruídos dr), for selecionada como indicado na Figura 9A, então, é possível que a localização alvo 624 corresponda a uma posição anterior do receptor 702-2, onde os dados sísmicos foram gravados, ou, se não for este o caso, a localização alvo 624 é ajustada ao longo da linha 702A até que ela coincida com a posição gravada mais próxima 702-2 correspondendo ao tiro s/ (ilustrado como 730 na Figura 9A) e somente então, os métodos de reconstrução discutidos acima são utilizados para reconstruir o campo de onda na posição ajustada 730 (correspondendo à localização do receptor 702-2 para o tiro s/). Isto significa que a posição ajustada 730 está em um cabo sísmico para pelo menos um tiro dos vários tiros. A Figura 9B também ilustra este conceito.
[0059] Para obter este resultado, o método seleciona um subconjunto do conjunto de dados completo, o qual inclui um traço a partir de cada tiro se relacionando com uma posição fixa do receptor x. Assim, ao invés de selecionar o traço de entrada a partir de cada tiro mais próximo da posição alvo rec-x, esta concretização ainda utiliza vários traços correspondendo aos vários tiros e várias posições de receptor e então, utilizando a abordagem do modelo discutida nas concretizações anteriores, calcula os dados sísmicos reconstruídos dr na localização alvo. Em outra aplicação, é possível interpolar traços em uma posição fixa rec-x baseado em tiro por tiro, por exemplo, utilizando interpolação sinc, interpolação de Fourier, interpolação fx, ou outra interpolação. Ainda em outra aplicação, é possível considerar os dados de entrada como sendo dados ascendente do hidrofone (após a soma PZ) e os dados Vy com fantasmas eliminados (velocidade perpendicular aos cabos sismográficos). Isto também pode ser obtido utilizando um dos métodos discutidos posteriormente.
[0060] Com respeito à configuração ilustrada nas Figuras 9A e 9B, é possível reconstruir os campos de onda na localização alvo 624 utilizando uma abordagem com uma etapa ou uma abordagem com duas etapas, como agora discutido.
Abordagem com uma etapa
[0061] O método de reconstrução pode utilizar uma transformada com uma etapa no domínio sht-x/rec-y para derivar um modelo de Fourier representando os dados sísmicos gravados. Após encontrar o domínio de Fourier, o qual é contínuo, o método reconstrói os dados sísmicos nas posições sht-x/rec-y desejadas como anteriormente discutido com respeito à equação (3). Outros interpoladores (utilizando modelos operadores) podem ser utilizados como discutido anteriormente.
Abordagem com duas etapas
[0062] Se o método de reconstrução utiliza duas etapas, a primeira etapa interpola todos os componentes dos dados sísmicos de entrada para a posição alvo do tiro e a segunda etapa interpola a posição alvo do receptor.
[0063] Mais especificamente, a primeira etapa envolve interpolar os dados sísmicos gravados (por exemplo, hidrofone e Vy) com a interpolação de Fourier (outros interpoladores podem ser utilizados como discutido anteriormente) na direção sht-x para reconstruir dados para o tiro requerido, para várias posições rec-y. Durante a segunda etapa, os dados a partir da primeira etapa são interpolados para a posição alvo requerida na direção y do receptor utilizando a interpolação por expansão de Taylor (outros interpoladores podem ser utilizados como discutido anteriormente).
[0064] Um método que ilustra a aplicação do processo de reconstrução para os dados sísmicos gravados é agora discutido com respeito à Figura 10. O método 1000 inclui uma etapa 1002 de receber, em um dispositivo de computação, um conjunto de dados sísmicos de entrada d se relacionando com várias excitações de fonte sísmica. O conjunto de dados sísmicos de entrada inclui dados de pressão, ou dados relacionados com movimento de partícula ou uma combinação dos mesmos. O conjunto de dados sísmicos de entrada d inclui gravações geradas por pelo menos dois diferentes tiros de fonte. Os dois diferentes tiros de fonte podem estar relacionados com uma única fonte ou com várias fontes. Os dados sísmicos podem ser gravados em um ambiente marinho, com receptores sísmicos localizados nos cabos sismográficos, em veículos submarinos autônomos, ou em outras plataformas móveis.
[0065] Na etapa 1004, o dispositivo de computação recebe um conjunto de dados de posição dp se relacionando com as posições de tiro e/ou do receptor do conjunto de dados sísmicos recebido d. Em outras palavras, como existem vários tiros, cada tiro acontecendo em dadas localizações da fonte e dos cabos sismográficos, a informação de localização sobre as posições da fonte e/ou dos cabos sismográficos é coletada durante a investigação sísmica em cada tiro. Observa-se que em uma aplicação, somente a posição de cabos sismográficos é necessária. Esta informação de localização constitui o conjunto de dados de posição dp. A informação de posição pode ser coletada, por exemplo, utilizando um GPS localizado no navio, e pode incluir as coordenadas x e y de cada receptor e cada fonte. Em uma aplicação, a informação de localização também pode incluir o ângulo azimute de cada receptor e/ou cabo sísmico em relação à direção alinhada, com o vértice do ângulo azimute estando localizado na fonte.
[0066] Na etapa 1006, uma localização alvo do receptor 624 é proporcionada para o dispositivo de computação. A localização alvo 624 pode ser selecionada pelo operador do dispositivo de computação ou pelo próprio dispositivo de computação. A localização alvo do receptor 624 pode ser qualquer lugar dentro do espalhamento do cabo sísmico. Na etapa 1008, o dispositivo de computação calcula uma localização de receptor ajustada 730, baseado nos dados de posição e na localização alvo do receptor 624. A localização de receptor ajustada 730 é calculada de um modo tal que ela substancialmente coincide (dentro das tole-râncias normais associadas com as medições GPS e com o posicio-namento do receptor ao longo dos cabos sismográficos, por exemplo, na faixa de 1 até 5 m) com a localização de pelo menos um receptor do espalhamento de cabo sísmico, na hora da gravação de dados sísmicos devido ao tiro si, onde i é um dos tiros a partir dos vários tiros gerando o conjunto de dados sísmicos de entrada d.
[0067] Na etapa 1010, o dispositivo de computação calcula os dados sísmicos reconstruídos dr na posição de receptor ajustada 730 utilizando o conjunto de dados sísmicos de entrada d e os dados de posição dp. Esta etapa para calcular envolve selecionar uma localização de receptor a partir dos dados de posição dp, a qual seja mais próxima da localização alvo de receptor 624. Em uma aplicação, esta etapa inclui envolver um operador com os dados sísmicos de entrada d. Em outra aplicação, esta etapa inclui uma expansão de Taylor envolvendo os dados sísmicos de entrada d. Ainda em outra apiicação, esta etapa inclui calcular um tensor estrutural que é em função dos dados sísmicos de entrada d.
[0068] Na etapa 1012, o dispositivo de computação pode corrigir um trajeto das ondas sísmicas geradas pela fonte 706 e gravadas pelo receptor 702-2, baseado nos dados sísmicos reconstruídos dr ou gerar uma imagem da subsuperfície utilizando os dados sísmicos recons-truídos dr. A etapa de corrigir o trajeto das ondas sísmicas pode incluir várias técnicas de processamento sísmico como migração, mudança normal, atenuação de ruído (por exemplo, remoção múltipla), filtragem, empilhamento ou melhor estimar a velocidade das ondas. Para mais detalhes com respeito a estas e outras técnicas de processamento utilizadas no campo sísmico, ver "Seismic Data Analysis: Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data", por z Yilmaz, Society of Exploration Geophysicists, 2001. Por corrigir o trajeto da onda sísmica, uma precisão da imagem da subsuperfície é aprimorada à medida que cada refletor (os refletores refletem as ondas sísmicas se originando a partir da fonte S e direcionam as mesmas em direção ao receptor 7022) é mais bem posicionado em relação à superfície da terra. Os versados na técnica sabem que melhor localizar os refletores em relação à superfície da terra aprimora a qualidade da imagem da subsuperfície e os dados sísmicos reconstruídos representam trajetos de onda sísmica que possuem um melhor comprimento e/ou direção.
[0069] O método acima pode ser sumarizado como dito a seguir. Um método para reconstruir dados sísmicos inclui uma etapa para receber em um dispositivo de computação um conjunto de dados sísmicos de entrada d se relacionando com vários tiros emitidos por uma ou mais fontes sísmicas (S), onde o conjunto de dados sísmicos de entrada d é indicado de trajetos de onda sísmica a partir de uma ou mais fontes sísmicas (S) até os receptores; uma etapa para receber no dispositivo de computação um conjunto de dados de posição dp se relacionando com localização de gravação dos receptores que gravaram o conjunto de dados sísmicos de entrada d; uma etapa para receber no dispositivo de computação uma localização alvo de receptor; uma etapa para calcular, com o dispositivo de computação, uma localização de receptor ajustada baseada (i) no conjunto de dados de posição dp e (ii) na localização alvo de receptor, onde a localização de receptor ajustada substancialmente coincide com uma localização de receptor a partir do conjunto de dados de posição dp; uma etapa para calcular, com o dispositivo de computação, dados sísmicos recons-truídos dr na localização de receptor ajustada utilizando o conjunto de dados sísmicos de entrada d e o conjunto de dados de posição dp; e uma etapa para corrigir os trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas (S) até os receptores baseado nos dados sísmicos reconstruídos dr.
[0070] O conjunto de dados sísmicos de entrada d é adquirido com receptores estando localizados nos cabos sismográficos fazendo um ângulo de desvio diferente de zero com o trajeto de pré-plot. O conjunto de dados de posição inclui localizações dos receptores distribuídos ao longo dos cabos sismográficos, em momentos quando a fonte foi ativada.
[0071] A etapa de corrigir pode incluir gerar uma imagem da subsuperfície baseada nos trajetos de onda sísmica corrigidos enquanto a etapa de calcular os dados sísmicos reconstruídos pode incluir aplicar uma transformação de domínio para os dados sísmicos de entrada d para calcular um modelo m dos dados sísmicos de entrada d, onde o modelo m está em um domínio de modelo diferente de um domínio de espaço-tempo no qual os dados sísmicos de entrada d são gravados. A transformação de domínio é obtida com um operador linear L e o domínio do modelo m é um domínio Radon.
[0072] O método adicionalmente pode incluir uma etapa para aplicar uma transformação inversa para o modelo m, para obter os dados sísmicos reconstruídos no domínio de tempo-espaço, onde o modelo é contínuo no domínio do modelo. Os dados sísmicos reconstruídos dr na localização de receptor ajustada combinam todos os trajetos de onda sísmica a partir do conjunto de dados sísmicos de entrada. Os trajetos de onda do conjunto de dados sísmicos de entrada contribuem com diferentes pesos para os dados sísmicos reconstruídos.
[0073] Em uma aplicação, os dados sísmicos reconstruídos possuem um ruído inferior em relação aos dados sísmicos de entrada devido aos dados sísmicos reconstruídos combinarem todos os trajetos de onda dos dados sísmicos de entrada na localização de receptor ajustada. Ainda em outra aplicação, a fonte e os receptores são rebocados na água.
[0074] A etapa para calcular os dados sísmicos reconstruídos pode incluir pelo menos um dentre: convolver um operador com os dados sísmicos de entrada d, aplicando uma expansão de Taylor envolvendo os dados sísmicos de entrada d, ou calcular um tensor estrutural que é em função dos dados sísmicos de entrada d.
[0075] Em uma aplicação, o conjunto de dados sísmicos de entrada pode incluir campos de onda ascendente e descendente. Alternativa-mente, o conjunto de dados sísmicos de entrada se relaciona com um campo de onda ascendente ou com um campo de onda descendente. Em uma aplicação, os campos de onda ascendente e descendente são separados antes da reconstrução de campo de onda.
[0076] Os campos de onda separados podem envolver produzir um conjunto de dados representando energia de hidrofone ascendente e dados de velocidade horizontal ascendente. Em outra aplicação, os campos de onda ascendente e descendente são separados seguindo a reconstrução de campo de onda. Ainda em outra aplicação, os campos de onda ascendente e descendente são separados ao mesmo tempo em que executam a reconstrução de campo de onda. Em uma concretização, a reconstrução de campo de onda reconstrói um campo de onda descendente. O campo de onda descendente pode ser subtraído de um conjunto de dados contendo campos de onda ascendente e campos de onda descendente para estimar um campo de onda ascendente.
[0077] Em uma concretização, a reconstrução de campo de onda reconstrói um campo de onda ascendente e o campo de onda ascendente é subtraído de um conjunto de dados contendo campos de onda ascendente e descendente para estimar um campo de onda descendente.
[0078] Em outra concretização, o conjunto de dados sísmicos de entrada inclui sinais a partir de um arranjo de fontes sísmicas principal e sinais a partir de um arranjo de fontes sísmicas secundário. O arranjo de fontes sísmicas secundário pode ser parte do mesmo sistema de aquisição sísmica que o arranjo de fontes sísmicas principal. Entretanto, em uma aplicação, o arranjo de fontes sísmicas secundário não é parte do sistema de aquisição sísmico se relacionando com o arranjo de fontes sísmicas principal.
[0079] Ainda em outra concretização, um tempo de chegada de um sinal a partir do arranjo de fontes sísmicas secundário não é consistente em tempo com o tempo de chegada de um sinal a partir do arranjo de fontes sísmicas principal. Em uma aplicação, o sinal da fonte secundária é pelo menos parcialmente atenuado durante a reconstrução de campo de onda.
[0080] Retornando para o conjunto de dados sísmicos de entrada, ele pode incluir gravações que se relacionam com um único componente (por exemplo, hidrofone) ou com receptor de vários componentes (por exemplo, hidrofone e acelerômetro). Assim, a etapa para calcular os dados sísmicos reconstruídos pode utilizar somente dados de hidrofone, ou somente dados de movimento de partícula ou uma mistura de dados de hidrofone de movimento de partícula. Os receptores de movimento de partícula podem ser acelerômetros, geofones, receptores de velocidade de partícula, receptores de pressão diferencial, ou outro receptor configurado para gravar ondas acústicas direcionais.
[0081] O arranjo de fontes sísmicas pode ser uma fonte marinha ou uma fonte terrestre, o qual pode ser um dentre: um arranjo de pistolas de ar comprimido (tiro síncrono ou assíncrono), vibrador marinho, dinamite, vibroseis ou outras fontes conhecidas. A fonte pode ser um arranjo, por exemplo, consistindo de dezenas de pistolas de ar comprimido e/ou de vibradores marinhos. As fontes no arranjo de fontes podem ser atuadas de forma síncrona (por exemplo, todas as pistolas de ar comprimido disparando ao mesmo tempo ou vibradores marinhos emitindo em fase), ou de forma assíncrona (por exemplo, pistolas de ar comprimido em um arranjo disparam com um tempo predeterminado ou aleatório).
[0082] Em uma concretização, o arranjo de fontes sísmicas e os receptores são rebocados atrás do mesmo navio sísmico. Em outra concretização, o arranjo de fontes sísmicas e os receptores são reboca-dos atrás de diferentes navios. Os receptores podem ser montados nos cabos sismográficos rebocados atrás de um navio. A configuração pode incluir um cabo sísmico sendo rebocado, vários cabos sismográficos sendo rebocados, cabos sismográficos rebocados horizontalmente, com um perfil inclinado, sinusoidal, ou com profundidade variável (por exemplo, BroadSeis). Em uma aplicação, os cabos sismográficos são rebocados com vários perfis e/ou profundidades diferentes. Em outra aplicação, os cabos sismográficos rebocados são rebocados paralelos uns aos outros. Ainda em outra aplicação, os cabos sismográficos rebocados são rebocados em um padrão de leque de modo que a separação de cabo sísmico em deslocamentos distantes seja maior do que em deslocamentos curtos.
[0083] Os cabos sismográficos rebocados são posicionados utilizando dispositivos de controle de profundidade ou unidades de direcio-namento montadas nos cabos sismográficos. Em uma aplicação, os cabos sismográficos são sujeitos às correntes na água. O cabo sísmico inclui várias seções e as seções incluem uma mistura de seções somente com hidrofone e seções com vários receptores. As diferentes seções podem ser dispostas no mesmo cabo sísmico ou em cabos sismográficos diferentes.
[0084] Os receptores sísmicos podem ser montados, ao invés de nos cabos sismográficos, em um invólucro autônomo, em um arranjo de fontes (por exemplo, hidrofones de campo próximo), em um mini cabo sísmico rebocado abaixo do arranjo de fontes, parte de uma investi-gação de fundo de oceano (cabos ou nós), parte de um sistema de aquisição terrestre.
[0085] Com relação ao conjunto de dados de posicionamento, ele pode ser relacionar com as coordenadas de amostragem de receptor (x, y) ou com as coordenadas de amostragem de receptor (x, y, z). Em uma aplicação, a profundidade alvo de receptor (z) é a mesma que a profundidade de receptor de entrada. Em outra aplicação, a profundi-dade alvo de receptor (z) é diferente da profundidade de receptor de entrada. A posição alvo de receptor pode ser uma posição em uma grade regular em (x, y). Em uma aplicação, a posição alvo de receptor se relaciona com uma posição de receptor em uma aquisição diferente, por exemplo, parte de uma aquisição de passagem de tempo. Em adição, os dados de posicionamento podem incluir coordenadas de fonte em (x, y) ou (x, y, z).
[0086] A etapa para selecionar a localização alvo de receptor envolve encontrar uma posição de receptor no conjunto de dados de posição com uma distância x mínima (direção paralela ao cabo sísmico) até a posição alvo de receptor. Alternativamente, a etapa para selecionar envolve encontrar uma posição de receptor no conjunto de dados de posição com uma distância y mínima (direção perpendicular ao cabo sísmico) até a posição alvo de receptor. Em outra aplicação, a etapa para selecionar envolve encontrar uma posição de receptor no conjunto de dados de posição com uma distância z mínima (profundidade) até a posição alvo de receptor. Ainda em outra aplicação, a etapa para selecionar envolve encontrar uma posição de receptor no conjunto de dados de posição com uma distância Euclidiana mínima até a posição de receptor alvo. Em uma aplicação, o conjunto de dados de posição se relaciona com posições de receptores pontuais ou com o centro dos arranjos de grupos de receptores.
[0087] Ainda com relação ao posicionamento dos receptores, em uma aplicação, os dados sísmicos reconstruídos se relacionam com uma posição da fonte amostrados pelos conjuntos de dados sísmicos de entrada, ou com uma posição da fonte não amostrada pelo conjunto de dados sísmicos de entrada. Em outras palavras, quando novos dados sísmicos (dados sísmicos reconstruídos) são calculados, eles podem corresponder a um tiro si. Entretanto, em outra concretização, os dados sísmicos reconstruídos não podem ser associados com qualquer um dos vários tiros considerados ao reconstruir os dados. Os dados sísmicos reconstruídos para reconstruir os dados podem ser 2D ou 3D.
[0088] Em uma aplicação, os dados sísmicos reconstruídos se relacionam com uma posição de fonte que é diferente da localização de fonte quando o receptor de gravação estava na posição de receptor ajustada. Os dados sísmicos gravados e os dados de posição podem estar relacionados com tiros a partir de mais do que um trajeto de pré- plot. Em uma concretização, os dados sísmicos gravados e os dados de posição consistem de tiros a partir de mais do que uma investigação sísmica. Em uma aplicação, a localização alvo já é uma posição de entrada nos dados de posição.
[0089] Com relação ao cálculo dos dados sísmicos reconstruídos, etapa 1010, isto pode envolver uma inversão. A inversão pode ser linear ou não linear. A inversão pode envolver uma inversão esparsa (por exemplo, seguindo Trad et a/, 2003). A invenção pode envolver uma abordagem de perseguição de correspondência repetitiva. Neste caso, um subconjunto do modelo é calculado e subtraído a partir dos dados de entrada antes de calcular o restante do domínio do modelo. Exemplos incluem a transformada de Fourier anti-vazamento, a perseguição de correspondência generalizada (GMP), e a interpolação multicanal por perseguição de correspondência (MIMAP). A inversão esparsa pode ser em tempo e/ou em frequência. Em uma aplicação, a inversão esparsa é baseada em um envelope de uma estimativa anterior do modelo. A inversão esparsa pode ser a norma I1, norma de Cauchy, ou outra norma.
[0090] Em uma aplicação, os dados reconstruídos do campo de onda possuem menor conteúdo de ruído do que os dados sísmicos recebidos. A etapa 1010 pode ser uma abordagem com duas etapas, primeiro interpolando a posição de tiro requerida para todos os componentes, e então interpolando a posição de receptor requerida. Em outra aplicação, a etapa 1010 envolve uma expansão de Taylor, interpolação utilizando tensores de direcionalidade ou convolução por um operador. Esta etapa para reconstruir pode operar em uma ou mais dimensões espaciais.
[0091] A etapa 1010 pode envolver a derivação de um modelo com múltiplos traços dos dados. O modelo com múltiplos traços dos dados pode ser um modelo de Radon. O modelo de Radon pode ser um ou mais dentre um Radon linear, Radon hiperbólico, Radon sinusoidal, ou Radon parabólico. O modelo com múltiplos traços pode ser uma migração, um modelo de Fourier, um modelo de redução de classifi-cação, um modelo SVD, um modelo curvelet, um modelo de wavelet, um modelo de ridgelet, um modelo de contourlet, ou outro modelo. O modelo com múltiplos traços pode estar em 1, 2, 3, ou 4 dimensões espaciais.
[0092] A etapa para reconstruir pode utilizar 2, 3 ou 4 dimensões espaciais. As 2 dimensões espaciais poderiam se relacionar com as coordenadas shot-x/rec-y. As 3 dimensões espaciais poderiam se relacionar com as coordenadas shot-x/rec-x/rec-y. As 4 dimensões espaciais poderiam ser shot-x/shot-y/rec-y.
[0093] Em uma aplicação, os dados sísmicos gravados foram interpolados antes da recepção, por exemplo, de uma interpolação de ponto de tiro. Em outra aplicação, os dados sísmicos gravados foram interpolados em relação a uma posição fixa do receptor x antes de serem recebidos.
[0094] A etapa 1010 para reconstruir pode utilizar tanto dados de hidrofone como de acelerômetro, e o acelerômetro possui os pesos de confiança do domínio de dados que são em função de uma frequência temporal. Assim, a influência dos diferentes tipos de dados pode ser limitada como em função de frequência baseada em uma relação de sinal para ruído. Por exemplo, os dados de acelerômetro podem possuir uma baixa relação de sinal para ruído em baixas frequências e receberem um peso baixo nestas frequências. A relação de sinal para ruído pode variar como em função da posição de nó fantasma ou do conteúdo de ruído variável dos dados de entrada, e assim, os dados podem receber um peso de baixa confiança (dispersão) próximos das posições de nó fantasma. A etapa 1010 pode ser aplicada em um domínio de tempo ou em um domínio de frequência. Assim, a etapa 1010 pode operar em relação a uma janela de dados temporal, ou uma janela de dados espacial, ou em relação a uma janela de dados espaço- temporal.
[0095] O método ilustrado na Figura 10 pode utilizar uma assinatura da fonte que é compensada, e/ou uma fantasma de fonte que é pelo menos parcialmente atenuada. A etapa 1010 pode utilizar um modelo que é de baixa classificação, por exemplo, quando um subconjunto de traços do modelo possui um peso de dispersão de zero e os traços não têm a permissão de contribuir para a modelagem dos dados de entrada.Um número de domínios do modelo pode ser determinado simultanea-mente, o qual se relaciona com diferentes janelas espaciais.
[0096] Em adição à separação de campo de onda no lado do receptor, a separação de campo de onda ou retirada de assinatura da fonte (por exemplo, remoção de bolhas ou compensação de arranjo) pode ser aplicada em relação ao lado da fonte. Em uma aplicação, os dados de entrada gravados podem ter sido (pelo menos parcialmente) passados pela retirada de serrilhados utilizando mudança normal antes da reconstrução de campo de onda.
[0097] Os procedimentos e os métodos discutidos acima podem ser implementados em um dispositivo de computação como ilustrado na Figura 11. Hardware, firmware, software ou uma combinação dos mês- mos podem ser utilizados para executar as várias etapas e operações descritas neste documento. O dispositivo de computação 1100 da Figura 11 é uma estrutura de computação ilustrativa que pode ser utilizada em conexão com tal sistema.
[0098] O dispositivo de computação 1100 adequado para executar as atividades descritas nas concretizações ilustrativas pode incluir um servidor 1101. Tal servidor 1101 pode incluir um processador central (CPU) 1102 acoplado com uma memória de acesso aleatório (RAM) 1104 e com uma memória somente para leitura (ROM) 1106. A ROM 1106 também pode ser outros tipos de meios de armazenamento para armazenar programas, tais como ROM programável (PROM), PROM que pode ser apagada (EPROM), etc. O processador 1102 pode se comunicar com outros componentes internos e externos através do sistema de circuitos de entrada/saída (E/S) 1108 e do barramento 1110 para proporcionar sinais de controle e coisas parecidas. O processador 1102 realiza várias funções como são conhecidas na técnica, como ditado pelas instruções de software e/ou de firmware.
[0099] O servidor 1101 também pode incluir um ou mais dispositivos de armazenamento de dados, incluindo unidades de disco rígido 1112, unidades de CD-ROM 1114 e outro hardware capaz de ler e/ou armazenar informações, tais como DVD, etc. Em uma concretização, o software para realizar as etapas discutidas acima pode ser armazenado e distribuído em um CD-ROM ou DVD 1116, em um dispositivo de armazenamento USB 1118 ou em outra forma e mídia capaz de armazenar informações de forma portátil. Estes meios de armazena-mento podem ser inseridos, e lidos, por dispositivos tais como a unidade de CD-ROM 1114, a unidade de disco rígido 1112, etc. O servidor 1101 pode ser acoplado com um vídeo 1120, o qual pode ser qualquer tipo de vídeo ou tela de apresentação conhecidos, tais como LCD, vídeo de plasma, tubo de raio catódico (CRT), etc. Uma interface de entrada com o usuário 1122 é proporcionada, incluindo um ou mais mecanismos de interface com o usuário tais como um mouse, teclado, microfone, super-fície sensível ao toque, tela sensível ao toque, sistema de reconhe-cimento de voz, etc.
[00100] O servidor 1101 pode ser acoplado com outros dispositivos, tais como fontes, detectores, etc. O servidor pode ser parte de uma configuração de rede maior como em uma rede de área global (GAN) tal como a Internet 1128, a qual permite conexão final com vários dispositivos de computação de conexão convencional e/ou móveis.
[00101] Existem várias abordagens para interpolação e/ou eliminação de fantasmas de dados sísmicos. À medida que estes processos são conhecidos na técnica, suas descrições são omitidas neste documento. Ao invés disso, uma lista e referências é proporcionada abaixo para exemplificar estes métodos. As abordagens discutidas nestas referências utilizam um conjunto de dados sísmicos de entrada que inclui dados gerados por um único tiro. Entretanto, os versados na técnica, tendo o benefício desta descrição, estariam aptos a modificar estas abordagens para incluir mais do que um tiro por vez, por exemplo, pela adição de um eixo geométrico de tiro para os dados, como descrito nas Figuras 7B, 8B e 9B e na descrição associada.
[00102] Por exemplo, a abordagem MIMAP descrita em Vassallo, M., Ozbek, A., Ozdemir, K., e Eggenberger, K, 2010, Crossline wavefield reconstruction from multicomponent streamer data: Part 1 - Multichannel interpolation by matching pursuit (MIMAP) using pressure and its crossline gradient, Geophysics, Vol 75, WB53-WB67 deriva um modelo de dados de tiro de vários receptores que pode ser utilizado para eliminação simultânea de fantasmas e para reconstrução de dados. Por adicionar um eixo geométrico de tiro para o domínio do modelo, é possível adaptar esta abordagem para trabalhar em relação a mais do que um tiro, assim, proporcionando estabilidade adicional para as medições de acelerômetro (geralmente mais ruidosas) e reconstruir dados para uma nova posição de tiro - receptor.
[00103] As concretizações acima apresentaram vários algoritmos para processamento dos dados sísmicos de entrada d. Estas concretizações podem ser implementadas em um dispositivo de computação de modo que estes cálculos sejam automaticamente executados. Assim, o processador de um dispositivo de computação pode ser configurado para executar qualquer uma das etapas discutidas acima, em combinação ou não.
[00104] As concretizações descritas proporcionam um dispositivo de computação, instruções de software e um método para processamento de dados sísmicos. Deve ser entendido que esta descrição não é pretendida para limitar a invenção. Ao contrário, as concretizações ilustrativas são pretendidas para cobrir alternativas, modificações e equivalentes, os quais estão incluídos no espírito e no escopo da invenção como definidos pelas reivindicações anexas. Adicionalmente, na descrição detalhada das concretizações ilustrativas, vários detalhes específicos são expostos de modo a proporcionar um entendimento completo da invenção reivindicada. Entretanto, os versados na técnica entenderiam que várias concretizações podem ser praticadas sem tais detalhes específicos.
[00105] Apesar de os aspectos e elementos das presentes concreti-zações ilustrativas serem descritos nas concretizações em combinações particulares, cada aspecto ou elemento pode ser utilizado sozinho em os outros aspectos e elementos das concretizações ou em várias combinações com ou sem outros aspectos e elementos descritos neste documento.
[00106] Esta descrição escrita utiliza exemplos do assunto descrito para permitir aos versados na técnica praticarem o mesmo, incluindo elaborar e utilizar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo que pode ser patenteado do assunto é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram para os versados na técnica. É pretendido que tais outros exemplos estejam dentro do escopo das reivindicações.
Referências se relacionando com a expansão de Taylor e nas abordagens baseadas em filtro
[00107] Soubaras, R., Method and apparatus for pre-stack deghosting of seismic data, U.S. Patent no. 9.322.943.
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Referências se relacionando com abordagens baseadas em modelo
[00109] Pedido de Patente US 15/276.961.
[00110] Poole, G., 2013, Premigration receiver deghosting and redatuming for variable depth streamer data: Apresentada na 83rd Annual International Meeting, SEG.
[00111] Wang, P, e Peng, C., Premigration deghosting of seismic data with a bootstrap technique, Patente U.S. 9.435.905.
[00112] Poole, G., Device and method for wavefield reconstruction, Publicação de Pedido de Patente U.S. 2015/0212222.
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[00115] Poole. G., e King, S., Wavefield reconstruction using a reflection from a variable sea surface, WO 2016/038458.
[00116] Poole., G., Method and apparatus for modelling and separation of primaries and multiples using multi-order Green’s function, WO 2015/159149.
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[00118] Wang et a/,, 2014, "Joint hydrophone and accelerometer receiver deghosting using sparse tau-p inversion," SEG 2014 expanded abstracts.
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[00121] Vassallo, M., Ozbek, A., Ozdemir, K., e Eggengerger, K., 2010, Crossline wavefield reconstruction from multi-component streamer data: multichannel interpolation by matching pursuit, SEG conference proceedings.
[00122] Kamil, Y.I., Vassallo, M., Brouwer, W., Nichols, D., Cowman, M., e Ozbek, A., 2014, Joint crossline reconstruction and 3D deghosting of shallow seismic events from multimeasurement streamer data, EAGE conference proceedings.
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[00125] Ozbek, A., Vassallo, M., Ozdemir, K., Manen, D-J., e Eggenberger, K, 2010 Crossline wavefield reconstruction from multi-component streamer data: Part 2 - Joint interpolation and 3D up/down separation by generalized matching pursuit, Geophysics, Vol 75, WB69- WB85.
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[00129] Poole, G., Davison, C., Deeds, J., Davies K., e Hampson, G., 2013, Shot-to-shot directional designature using near-field hydrophone data, SEG conference proceedings.
[00130] Poole, G., Cooper, J., King, S., e Wang, P., 2015, 3D source designature using source-receiver symmetry in the shot tau-px-py domain, EAGE conference proceedings.
[00131] Robertsson, J., Moore, I., e Ozbek, A, 2008, Reconstruction of pressure wavefields in the crossline direction using multicomponent streamer recordings, SEG conference proceedings.
Referências se relacionando com abordagens tanto de Taylor/filtro como baseada em modelo
[00132] Robertsson, J.O., Caprioli, P., e Ozdemir, A., Interpolating and deghosting multi-component seismic receiver data, Patente U.S. 7.715.988.
[00133] Robertsson, J.O., Marine seismic surveying employing interpolated multi-component streamer pressure data, U.S. 8.775.091. Referências se relacionando com abordagens baseadas em tensor
[00134] Ramirez-Peres, Adriana Citali, e Wiik, Torgeir, Method and apparatus for processing seismic data, WO 2016/023598.
[00135] Ramirez, A.C., Andersson, F., Wiik, T., e Riste, P. 2015. Data-driven interpolation of multicomponent data by directionality tensors, EAGE conference proceedings.
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[00142] Poole, G., Device and method for weighted sparse inversion for seismic processing, WO 2016/075550.

Claims (10)

1. Método para reconstruir dados sísmicos, o método compreendendo: receber (1002) em um dispositivo de computação um conjunto de dados sísmicos de entrada d relacionado com vários tiros emitidos por uma ou mais fontes sísmicas (S), em que o conjunto de dados sísmicos de entrada d é indicativo de trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas (S) até receptores; receber (1004) no dispositivo de computação um conjunto de dados de posição dp se relacionando com localizações de gravação dos receptores que gravaram o conjunto de dados sísmicos de entrada d; receber (1006) no dispositivo de computação uma localização alvo de receptor, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende ainda: calcular (1008), com o dispositivo de computação, uma localização de receptor ajustada baseado (i) no conjunto de dados de posição dp e (ii) na localização alvo de receptor, onde a localização de receptor ajustada substancialmente coincide, com tolerâncias normais associadas com as medições GPS, por exemplo, na faixa de 1 a 5 m, com uma localização de receptor a partir do conjunto de dados de posição dp; calcular (1010), com o dispositivo de computação, dados sísmicos reconstruídos dr na localização de receptor ajustada utilizando o conjunto de dados sísmicos de entrada de o conjunto de dados de posição dp; e corrigir (1012) os trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas (S) até os receptores baseado nos dados sísmicos reconstruídos dr.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados sísmicos d é adquirido com receptores estando localizados em cabos sismográficos rebocados por um navio, os ditos cabos sismográficos fazendo um ângulo de desvio diferente de zero com um trajeto de pré-plot do dito navio.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de corrigir (1012) inclui: gerar uma imagem da subsuperfície baseado nos trajetos de onda sísmica corrigidos.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados de posição inclui localizações dos receptores distribuídos ao longo dos cabos sismográficos, em momentos quando a uma ou mais fontes sísmicas foram disparadas.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de calcular (1010) os dados sísmicos reconstruídos compreende: aplicar uma transformada de domínio para os dados sísmicos de entrada d para calcular um modelo m dos dados sísmicos de entrada d, onde o modelo m é um domínio de modelo diferente de um domínio de tempo - espaço no qual os dados sísmicos de entrada d são gravados.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a transformação de domínio é obtida com um operador linear L e o domínio do modelo m é um domínio Radon.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender: aplicar uma transformada inversa para o modelo m, para obter os dados sísmicos reconstruídos no domínio de tempo - espaço, em que o modelo é contínuo no domínio do modelo.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados sísmicos reconstruídos dr na localização de receptor ajustada combinam todos os trajetos de onda sísmica a partir do conjunto de dados sísmicos de entrada.
9. Dispositivo de computação (1100) para reconstruir dados sísmicos, o dispositivo de computação compreendendo: uma interface de entrada/saída para receber um conjunto de dados sísmicos de entrada d relacionado com vários tiros disparados por uma ou mais fontes sísmicas (S), em que o conjunto de dados sísmicos de entrada d é indicado de trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas (S) até receptores, receber um conjunto de dados de posição dp se relacionando com localizações de gravação dos receptores que gravaram o conjunto de dados sísmicos de entrada d, e receber uma localização alvo de receptor; e o dispositivo de computação sendo caracterizado pelo fato de que compreende um processador conectado com a interface de entrada/saída e configurado para, calcular uma localização de receptor ajustada baseado (i) no conjunto de dados de posição dp e (ii) na localização alvo de receptor, em que a localização de receptor ajustada substancialmente coincide, com tolerâncias normais associadas com as medições GPS, por exemplo, na faixa de 1 a 5 m, com uma localização de receptor a partir do conjunto de dados de posição dp, calcular dados sísmicos reconstruídos dr na localização de receptor ajustada utilizando o conjunto de dados sísmicos de entrada d e o conjunto de dados de posição dp, e corrigir os trajetos de onda sísmica a partir da uma ou mais fontes sísmicas (S) até os receptores baseado nos dados sísmicos reconstruídos dr.
10. Dispositivo de computação, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados sísmicos de entrada d é adquirido com os receptores estando locaiizados em cabos sismográficos rebocados por um navio, os ditos cabos sismográficos fazendo um ângulo de desvio diferente de zero com um trajeto de pré-plot do dito navio, e em que o processador é adicionalmente configurado para: gerar uma imagem da subsuperfície baseado nos trajetos de onda sísmica corrigidos.
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