BR122020016505B1

BR122020016505B1 - Método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão

Info

Publication number: BR122020016505B1
Application number: BR122020016505-7A
Authority: BR
Inventors: Harald Westerdahl; Mark Thompson; Lasse Amundsen
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2022-11-29
Also published as: GB2546145B; BR112016025812A8; WO2015169860A2; BR112016025812A2; GB2525896B; US20170075008A1; US10365388B2; CA2947966C; BR112016025812B1; GB2546145A; US11733418B2; BR122020016505A2; GB2525896A; WO2015169860A3; EP4184221A3; GB201408083D0; US20190250297A1; CA2947966A1; BR122020016505A8; EP4184221A2

Abstract

Um método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas S que propagam através da região de subsuperfície. O método compreende usar uma primeira configuração de sensor para detectar ondas S e P mistas sobre ou na região de subsuperfície, usar uma segunda configuração de sensor localizada sobre ou em proximidade relativamente imediata com a região de subsuperfície para detectar ondas P na água, e usar as ondas P detectadas na água para compensar as ondas S e P mistas detectadas, e por meio disto atenuar os efeitos de ondas P nas ondas S e P mistas.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção diz respeito a um método, aparelho e sistema para medir e compensar ondas P e S associadas com operações de levantamento tais como, por exemplo, levantamentos marinhos conduzidos para identificar e/ou monitorar reservas de hidrocarbonetos.

FUNDAMENTOS

[0002] No contexto de levantamentos sísmicos marinhos, dois tipos de ondas sísmicas são de interesse, a saber, ondas P e ondas S. Ondas P, ou ondas primárias, são ondas de compressão que são de natureza longitudinal. Existem ondas de pressão que podem deslocar em qualquer tipo de material, incluindo fluidos. Ondas S, ou ondas secundárias, são ondas de cisalhamento que são de natureza transversal e não podem deslocar nenhuma distância em fluidos. Elas deslocam mais lentamente em materiais sólidos do que ondas P, consequentemente, o nome (“Secundária”). Como ondas S não podem deslocar através de fluidos, elas só podem ser realmente detectadas por receptores que são mecanicamente acoplados no leito oceânico. Técnicas de processamento sofisticadas foram desenvolvidas para fazer uso de ondas S e P detectadas para imagear regiões submarinas e, em particular, detectar e monitorar formações com teor de hidrocarbonetos.

[0003] Entretanto, tradicionalmente, ondas P têm sido detectadas usando arranjos de fontes e receptores rebocados na água, tanto ondas P quanto S podem ser monitoradas medindo dois efeitos físicos no leito oceânico, a saber, pressão e velocidade de partícula, ou aceleração de partícula. Esses efeitos físicos medidos são analisados usando algoritmos complexos a fim de detectar e separar as ondas P e S. Tradicionalmente, levantamentos sísmicos têm sido conduzidos usando arranjos dos assim chamados sensores 4c, cada um dos quais monitora quatro componentes, a saber, pressão e três componentes ortogonais de velocidade de partícula (x, y e z), usando um único hidrofone e três geofones orientados ortogonalmente. Mais recentemente, percebeu-se que dados adicionais - incluindo derivadas de pressão no plano horizontal (direções x e y) e as derivadas de velocidade de partícula no plano horizontal (direções x e y) - podem se mostrar valiosos no monitoramento das ondas P e S, resultando em dados de maior qualidade (por exemplo, maior resolução). [Os termos “gradientes” e “derivadas” são usados indiferentemente na literatura técnica]

[0004] Nota-se que a velocidade de partícula horizontal (na coluna de água) pode ser, e na prática normalmente é, derivada do gradiente de pressão horizontal medido no leito oceânico. Além disso, o gradiente horizontal da velocidade de partícula horizontal pode ser derivado da derivada dos gradientes de pressão, ou seja, o gradiente de pressão horizontal de segunda ordem, e assim por diante.

[0005] Para obter dados adicionais para melhorar a qualidade do campo de onda P, assim chamados sensores 6c são empregados para medir seis componentes, a saber; pressão (p) e suas derivadas espaciais de primeira ordem no plano horizontal (dp/dx, dp/dy) e velocidade de partícula vertical (Vz) e suas derivadas espaciais no plano horizontal (dVz/dx,dVz/dy). Em alguns casos, mesmo sensores mais complexos podem ser usados, por exemplo, sensores 10c para coletar os dados 6c mais quatro derivadas de segunda ordem. Esses sensores não precisam necessariamente estar no leito oceânico, mas poderiam em princípio ser posicionados em qualquer lugar na coluna de água. Entretanto, a fim de medir ondas S, geofones ou acelerômetros horizontais acoplados no leito oceânico são necessários. Esses sensores são incluídos como dois dos componentes em “registradores sísmicos do leito oceânico 4C” tradicionais. Aqui, os quatro componentes (4C) são: sensores de pressão, velocidade de partícula vertical e os dois sensores de velocidade de partícula horizontal ortogonais. Quando sensores 6C e/ou 10C são combinados ou integrados sem um ou mais sensores 4c acoplados no leito oceânico, dados adicionais são então disponíveis para melhorar a qualidade de dados, tanto de dados de onda S quanto de onda P.

[0006] Figura 1 ilustra esquematicamente duas possíveis configurações de sensor 6c. Na esquerda está mostrada uma configuração compreendendo sensores 3x2c, cada qual compreendendo um hidrofone e um geofone orientado verticalmente. Na direita está mostrada uma configuração compreendendo sensores 6xP, cada qual compreendendo um único hidrofone (NB. Sabe-se que a velocidade de partícula vertical pode ser medida realizando duas medições de pressão espaçadas verticalmente separadas).

[0007] Inúmeros textos cobrem os princípios de aquisição de dados sísmicos marinhos (por exemplo, Sheriff e Geldart, 1995; Ikelle e Amundsen, 2005). Existem diversas configurações de distribuições de fonte e receptor; aquelas normalmente usadas para exploração de petróleo são (1) aquisição por cabo sísmico rebocado, onde fontes e receptores são distribuídos horizontalmente na coluna de água próximos da superfície do mar; (2) aquisição sísmica de fundo de oceano (OBS), onde as fontes são rebocadas na coluna de água e os receptores são no piso oceânico; e (3) aquisição por cabo vertical (VC), onde as fontes são rebocadas próximas da superfície do mar como na aquisição por cabo rebocado e OBS, mas os receptores são distribuídos na água em um arranjo vertical.

[0008] Um caso particular da aquisição OBS envolve o uso de Nós do Fundo Oceânico (OBNs), em vez dos cabos de fundo do oceano mais convencionais. OBNs são tipicamente receptores sem cabo acionados por bateria colocados em águas profundas. OBNs podem ser relativamente fáceis de desdobrar e remover, e são especialmente adequados para uso em águas relativamente congestionadas onde o desdobramento de cabos sísmicos marítimos e cabos de fundo de oceano é difícil. OBNs são tipicamente desdobrados e recuperados por Embarcações Operadas Remotas (ROVs), usando sistemas de queda livre e liberação acústica para facilitar a recuperação, ou usando técnicas de “nós em corda”, onde múltiplos nós são anexados em um cabo com uma boia de liberação acústica na extremidade. Essas abordagens são tradicionalmente usadas para detectar dados que consistem tanto em ondas P quanto S. Deve-se também notar que existem vantagens significantes de coletar dados (ondas P) no leito oceânico, ou próximo a este, onde condições de registro são tranquilas, sendo blindada de correntes marítimas, e onde condições são boas para dados de baixa frequência registrados por sensores de velocidade de partícula ou acelerômetros.

[0009] WO2011/121128 descreve um método de prover dados sísmicos (tais como dados sísmicos marinhos). Uma fonte sísmica é atuada em uma pluralidade de locais de fonte. Para cada local de fonte, uma medição sísmica multicomponentes é feita em pelo menos um local do receptor. Um método reconstrutivo é aplicado a cada medição multicomponentes para obter dados adicionais correspondentes aos locais de fonte adicionais aos locais de fonte nos quais a fonte foi atuada. Os dados adicionais são transmitidos e/ou usados. WO2011/121128 propõe, a título de exemplo, que esta abordagem possa ser usada no contexto de aquisição OBN / OBS, isto é, onde nós receptores multicomponentes (6c) são localizados no leito oceânico e as fontes são rebocadas na coluna de água por um navio sonda.

[0010] Descobertas de óleo e gás comerciais são tipicamente encontradas em estruturas sedimentares definidas como “armadilhas”, onde rochas porosas são cobertas por rochas capeadora. As estruturas são visíveis em imagens sísmicas por causa de variações nas propriedades elásticas das rochas. Imagens derivadas de onda P e S podem ter diferentes expressões, em virtude de sua resposta ser determinada por diferentes propriedades elásticas (rigidez de cisalhamento e rigidez normal) e poderem produzir imagens que podem ser tanto suplementares e/ou complementares. Por exemplo, ondas S podem mais facilmente “invisíveis” através de cobertura de sedimentos contendo gás, ao passo que ondas P podem ser completamente atenuadas. Além disso, ondas S podem ser mais responsivas a sobrepressão de fluido e riscos geológicos associados. Por outro lado, ondas P são mais sensíveis ao tipo de fluido (distinguir gás, óleo, água) do que ondas S. Usando a combinação de respostas de onda P e S, pode-se melhorar a interpretação geológica e geofísica geral dos dados, provendo uma estimativa mais precisa da previsão de localização, tamanho e volume (e pressão), e tipo de fluidos presente nas reservas.

[0011] A fim de produzir imagens S e P de alta qualidade da subsuperfície, processamento de dados avançado dos dados registrados é necessário a fim de filtrar ruído e “forma do feixe” ou atenuar a energia sísmica para a localização correta (para o ponto de imagem). Tradicionalmente, dados P e S são imageados separadamente, e assume-se (exige) que o conjunto de dados de onda P é livre de ondas S (também livre de dados convertidos S em P) e o conjunto de dados de onda S é livre de ondas P. Isto pode não ser o caso na prática, e portanto os resultados podem ser comprometidos.

[0012] Tradicionalmente, a indústria sísmica se baseia nas etapas de processamento / imageamento para tentar “lavar” e suprimir qualquer interferência de diafonia de onda P / onda S. Claramente, redução dos níveis de ruído nos dados de onda S e P de entrada melhoraria a imagem final / ou resultados de inversão (para uma dada quantidade de esforço / tamanho de dados de entrada e conjunto de etapas de processamento). Dados de entrada S e P mais limpos também tornariam o processamento/imageamento/inversão usando a equação de onda mais eficiente, em virtude de uma solução acoplada (usando formulação elástica total) poder ser dividida em processos separados, e funcionar mais eficientemente com formulações mais simples (por exemplo, formulações escalares).

[0013] Um problema encontrado com sistemas OBS é a interferência que ocorre entre os dois tipos de ondas. Por exemplo, um detector mecanicamente acoplado no leito oceânico e configurado para detectar ondas S captará os efeitos de ondas P que propagam no leito oceânico. Embora possa ser possível remover grande parte dos efeitos das ondas P iniciais por filtragem com base no tempo de chegada (ondas P propagam mais rapidamente através da formação submarina do que ondas S) e a velocidade aparente, nem todos os efeitos podem ser removidos, por causa das chegadas P posteriores, por exemplo, em decorrência de reflexões de diferentes interfaces, ressonante no sinal da fonte, e energia P e S sobrepondo no tempo, por exemplo, por causa da conversão P-S e reflexões no leito oceânico, ou próximo a este. Ao contrário, um detector localizado na água logo acima da superfície submarina e configurado para detectar os efeitos de ondas P pode ser influenciado por ondas S. Embora ondas S não propaguem através da água, haverá uma certa conversão de ondas S e ondas superficiais / ondas de interface (onda Scholte; onda S deslocando ao longo do leito oceânico) em ondas P no leito oceânico. É desejável remover os efeitos de tais ondas S convertidas dos dados coletados pelo detector de onda P e remover os efeitos de ondas P no detector S.

SUMÁRIO

[0014] É proposto um método para melhorar a qualidade de dados e separar e interpolar campos de onda elásticos de medições sísmicas de pressão e derivadas espaciais de pressão (e/ou quantidades derivadas das mesmas) e deslocamento do leito oceânico (e/ou quantidades derivadas do mesmo, por exemplo, derivadas da velocidade com o tempo ou aceleração) e suas derivadas espaciais.

[0015] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas S que propagam através da região de subsuperfície. O método compreende usar uma primeira configuração de sensor para detectar ondas S e P mistas sobre ou na região de subsuperfície, usando uma segunda configuração de sensor localizada sobre ou em proximidade relativamente imediata com a região de subsuperfície para detectar ondas P na água, e usar as ondas P detectadas na água para compensar as ondas S e P mistas detectadas, e por meio disto atenuar os efeitos de ondas P nas ondas S e P mistas.

[0016] Preferivelmente, a primeira e segunda configurações de sensor podem detectar componentes de campo de onda compreendendo uma ou mais de velocidades de partícula (Vx, Vy, Vz) ou aceleração de partículas mutuamente ortogonais. Uma configuração de sensor pode detectar uma velocidade de partícula ou aceleração de partícula usando dois ou mais hidrofones intimamente espaçados.

[0017] A etapa de compensar pode compreender escalar um componente detectado pela segunda configuração de sensor para obter um componente escalado, e subtrair o componente escalado de um componente correspondente detectado pela primeira configuração de sensor. A compensação pode ser aplicada nos componentes de campo de onda compreendendo velocidade de partícula horizontal (Vx e/ou Vy) ou aceleração de partícula horizontal. Um componente pode ser escalado usando um fator de escala correspondente a uma razão de densidade água para subsuperfície (densidade1/densidade2).

[0018] A primeira configuração de sensor pode compreender uma pluralidade de geofones em contato mecânico com a subsuperfície e a dita segunda configuração de sensor compreende uma pluralidade de hidrofones no leito oceânico ou suspensa na água e, opcionalmente, geofones ou acelerômetros suspensos na água.

[0019] Um ou ambos dos ditos primeiro e segundo sensores podem ficar em contato mecânico com o leito oceânico.

[0020] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas P que propagam através do corpo de água. O método compreende usar o método do primeiro aspecto anterior da invenção para detectar ondas S que propagam através da região de subsuperfície, compensadas a fim de atenuar os efeitos de ondas P, e aplicar a onda S compensada nas ondas P detectadas na água a fim de compensar interação com a primeira e por meio disto atenuar os efeitos de ondas S que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo do leito oceânico.

[0021] A etapa de aplicar a onda S compensada nas ondas P detectadas na água pode compreender aplicar a onda S compensada na velocidade de partícula Vz, aceleração de partícula e/ou deslocamento na direção vertical. Mais particularmente, a etapa de aplicar a onda S compensada na velocidade de partícula Vz na direção vertical compreende determinar um relacionamento entre a velocidade de partícula vertical e uma velocidade, aceleração e/ou deslocamento de partícula na direção horizontal, aplicar esse relacionamento nos dados de onda S compensada, e subtrair o resultado dos dados de onda P.

[0022] A etapa de aplicar a onda S compensada nas ondas P detectadas na água pode compreender determinar parâmetros de uma filtração digital usando os dados de onda S, e aplicar o filtro digital nos dados de onda P.

[0023] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através do corpo de água. O método compreende localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta, usando todo ou qualquer sistema de sensor para detectar ondas P na água, e traduzir todos ou uma porção dos dados representeando as ondas P detectadas para um nível mais alto acima da região de subsuperfície. Isto faz com que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, nos dados traduzidos sejam reduzidos.

[0024] O dito nível mais alto pode ser entre 1 e 50 metros, preferivelmente 1 e 20 metros, acima do nível do(s) sistema(s) de sensor.

[0025] O nível mais alto pode ser entre um décimo a dois comprimentos de onda horizontal aparente da onda S registrada no leito oceânico.

[0026] O sistema de sensor pode ser em contato mecânico com o leito oceânico.

[0027] Os ditos dados podem compreender um ou mais de pressão, gradientes de pressão, velocidade de partícula vertical (Vz), velocidade de partícula horizontal (Vx e/ou Vy), aceleração de partícula vertical, e aceleração de partícula horizontal. Um componente de dados a um nível mais alto pode ser obtido usando um componente correspondente, detectado na região de subsuperfície, ou próximo a esta, pelo dito sistema de sensor, e uma derivada de primeira ordem desse componente detectado. Um componente de dados a um nível mais alto pode ser obtido adicionalmente usando uma ou mais derivadas de ordem superior do componente detectado. Os ditos componentes de dados a um nível mais alto podem ser obtidos aplicando uma expansão da série de Taylor usando um número finito e selecionado de termos na dita expansão.

[0028] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é provido método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através do corpo de água. O método compreende localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta, usando o ou qualquer sistema de sensor para detectar dados de onda P na água, incluindo pelo menos pressão e gradientes de pressão, ou componentes derivados destes, traduzir os dados de onda P usando uma combinação de pressão, uma derivada de segunda ordem da pressão em relação ao tempo, gradiente de pressão vertical, e gradiente de pressão horizontal de segunda ordem ou componentes derivados destes, e tomar derivadas espaciais dos dados de onda P traduzidos para determinar dados de aceleração de partícula ou velocidade de partícula. Isto faz com que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, nos dados de aceleração de partícula determinados sejam reduzidos.

[0029] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, é provido um método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através do corpo de água. O método compreende localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta, usando todo ou qualquer sistema de sensor para detectar dados de onda P na água, incluindo pelo menos pressão e o gradiente de pressão horizontal, ou a velocidade ou aceleração de partícula horizontal e o gradiente horizontal da velocidade ou aceleração de partícula vertical, e traduzir a velocidade ou aceleração de partícula horizontal dos dados de onda P usando uma combinação da velocidade (ou aceleração) de partícula horizontal e as derivadas horizontais da velocidade ou aceleração de partícula vertical. Isto faz com que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, na velocidade ou aceleração de partícula horizontal convertida sejam reduzidos.

[0030] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção, é provido um método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através do corpo de água. O método compreende localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta, usando todo ou qualquer sistema de sensor para detectar dados de onda P na água, incluindo pelo menos pressão e gradientes de pressão ou componentes derivados dos mesmos, e traduzir a velocidade ou aceleração de partícula vertical dos dados de onda P usando uma combinação da velocidade ou aceleração de partícula vertical, a derivada de pressão em relação ao tempo, e a derivada horizontal tanto da velocidade ou aceleração de partícula horizontal quanto da velocidade ou aceleração de partícula vertical, incluindo possíveis correções de fase. Isto faz com que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, na velocidade ou aceleração de partícula vertical traduzida sejam reduzidos.

[0031] De acordo com um sétimo aspecto da presente invenção, é provido um método de mapear ou imagear uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água. O método compreende detectar ondas S e/ou P de acordo com qualquer um dos aspectos citados da invenção, e usar os dados resultantes para criar um mapa ou imagem da região de subsuperfície.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0032] Figura 1 ilustra esquematicamente duas possíveis configurações de sensor 6c;

[0033] Figura 2 ilustra um sistema de sensor exemplar;

[0034] Figura 3 ilustra dados obtidos de um teste de campo, comparando geofone horizontal com velocidade de partícula horizontal calculado a partir das diferenças de pressão;

[0035] Figura 4a ilustram dados sintéticos obtidos usando modelamento por elementos finitos, com base em um modo acústico-elástico axissimétrico;

[0036] Figura 4b ilustra o modo acústico-elástico axissimétrico usado para obter os gráficos da Figura 4b;

[0037] Figura 5 ilustra (traço esquerdo) Vx no leito oceânico, que são os dados brutos registrado no componente horizontal no leito oceânico, e (traço direito) uma Vx compensada;

[0038] Figura 6 ilustra duas possíveis técnicas de desdobramento OBN;

[0039] Figura 7 ilustra uma técnica de desdobramento OBN empregando múltiplas cordas paralelas;

[0040] Figura 8 mostra dados sintéticos (modelados) para Vx acústica, Vz acústica, e pressão (P);

[0041] Figura 9 ilustra no traço esquerdo superior, dados sintéticos para Vx acústica, no traço direito superior, dados sintéticos para gradiente horizontal Vz no leito oceânico, bem como outros dados;

[0042] Figura 10 ilustra um procedimento para deslocamento de Vz acústica para um nível mais alto acima do leito oceânico, com os dados do resultado;

[0043] Figura 11 ilustra resultados simulados para dados P atenuados;

[0044] Figura 12 ilustra dados sintéticos modelados e como o componente de pressão (entrada P=P1) é limpo para remover impressões S fracas;

[0045] Figura 13 ilustra uma série de gráficos ilustrando a influência no componente Vz dos dados de onda P a uma maior elevação, quando termos da equação são estabelecidos em zero; e

[0046] Figuras 14 e 15 mostram os mesmos conjuntos de gráficos (da Figura 13) para Vx e Pressão (P), respectivamente. DESCRIÇÃO DETALHADA • limpeza de dados de onda S

[0047] Percebe-se pela discussão aqui apresentada que o uso de Nós do Fundo Oceânico (OBNs) em levantamentos sísmicos marinhos é muito desejável, já que permite que tanto dados de onda S quanto P sejam coletados. A fim de permitir que dados de onda S e P 6c sejam detectados, um sistema de sensor como ilustrado na Figura 2 pode ser usado. O sensor é localizado no leito oceânico e compreende um sensor 4c em contato mecânico com o leito oceânico, e um sensor 6c flutuando na água logo acima do leito oceânico. O sensor 6c pode ter a configuração tanto do sistema mostrado na Figura 1, quanto pode ter qualquer outra configuração adequada. Ele é capaz de monitorar, inter alia, pressão (P) - por exemplo, calculando a média de múltiplas medições de pressão para obter uma pressão no centro do sensor, gradientes espaciais de pressão, e velocidade de partícula vertical em três direções ortogonais ((Vx, Vy e Vz). Como o sensor 6c está flutuando na água, efeitos detectados são atribuídos à presença de ondas P.

[0048] O sensor 4c monitora quatro componentes, a saber, pressão (P) e três componentes ortogonais de velocidade de partícula (Vx, Vy e Vz), usando um único hidrofone e três geofones orientados ortogonalmente. Como este sensor está no leito oceânico, ele detecta efeitos atribuídos à presença de ondas P e S. [Na técnica, e qualquer lugar neste documento, velocidade de partícula no leito oceânico (e medida pelo sensor 4c) é referida como a velocidade de partícula “elástica”, enquanto aquela na água (e medida pelo sensor 6c) é referida como velocidade de partícula “acústica”].

[0049] Percebe-se que, embora a combinação de medições acústicas 6c (onda P, e gradientes de onda P) no leito oceânico, ou próximas a este, e medições 4c tradicionais no leito oceânico (onda P e S), pode-se melhorar a qualidade de dados de ambas as medições P e S por meio de calibração melhorada e intensificação de sinal, separação de campo de onda P e S melhorada, e remoção de “diafonia” entre os campos de onda. Por exemplo, melhoria da qualidade de dados (separação, qualidade, calibração e rotação) pode ser conseguida calculando a velocidade de partícula horizontal na água diretamente acima do leito oceânico a partir de dados 6c (que são, no sentido principal, somente ondas P), realizando escalação e/ou condicionalmente simples ou avançado e subsequentemente subtraindo isto da velocidade de partícula horizontal medida usando geofones no leito oceânico (compreendendo contribuições tanto de campo de onda P quanto S). Desta maneira, será possível calcular alguma coisa aproximando-se de ondas S puras. Em um “leito oceânico sedimentário normal”, a velocidade de onda P é consideravelmente maior que a velocidade de onda S (mais que três a quatro vezes maior), e assim a escalação pode ser muito simples - apenas uma constante, determinada pela razão de densidade do sedimento do leito oceânico e da água, se variações laterais nas propriedades elásticas do leito oceânico estiverem ausentes, ou forem pequenas. Em tais condições, a aproximação mostrou por modelamento numérico ser muito boa.

[0050] É proposto empregar um método de processamento para reduzir influência de onda P nos componentes vetoriais horizontais (de deslocamento ou velocidade ou aceleração) no leito oceânico, por meio disto obtendo um registro mais limpo do campo de onda S e potencialmente seus gradientes horizontais (de deslocamento ou velocidade ou aceleração). Os dados limpos podem ser adicionalmente usados em interpolação de campo de onda (entre receptores e/ou entre disparos) ou usados diretamente em imageamento PS, que é imageamento de ondas convertidas (de P na fonte para o refletor e S do refletor para o receptor) usando, por exemplo, técnicas de equação de onda tal como migração reversa no tempo (RTM) para intensificar a imagem de onda S e ou usados diretamente em inversão de forma de onda total (FWI) para melhorar o mapeamento das propriedades de onda S da subsuperfície.

[0051] As ondas P e seus componentes medidos na coluna de água, ou derivados de medições multicomponentes no leito oceânico, podem também ser limpas para remover os efeitos de ondas convertidas S em P no leito oceânico explorando os conjuntos de dados incluindo gradientes. Isto pode ser feito tanto explorando o fato de um “conjunto de dados de onda S pura” pode ser derivado da maneira supradescrita, e então pode ser usado em um processo de filtração digital onde a estrutura dos dados S é usadas como estrutura de referência para o que deveria ser filtrado no conjunto de dados P.

[0052] Deve-se notar que imageamento sísmico usando RTM e inversão de forma de onda total (FWI) de dados sísmicos estão fundindo, e o uso dos dados registrados para encontrar o modelo de subsuperfície de propriedades elásticas (um ou mais dos seguintes: velocidade de cisalhamento, velocidade de onda P, densidade, atenuação) que casa melhor com os dados adquiridos. O fluxo de trabalho é frequentemente iterativo por natureza: Supor um modelo, realizar modelagem por diferença finita direta, comparar resultados de modelamento sem dados medidos, usar o erro/gradientes de erro para mudar o modelo em uma dada localização (encontrada a partir de injeção do campo de onda de erro de volta no modelo), e repetir até que os erros fiquem dentro de certos critérios aceitáveis. O processo é muito exigente de computação e, a fim de limitar o esforço computacional, somente modelos acústicos (equação de onda acústica aplica: ondas P e nenhum modo -conversão) são considerados. Os modelos acústicos / equação de ondas acústicas é escalar, e podem ser solucionados muito mais rapidamente do que a equação de onda elástica total.

[0053] Claramente, o uso de força bruta dos dados multicomponentes incluiria todos os dados ao mesmo tempo em inversão e/ou imageamento de forma de onda total, usando uma formulação elástica total para o modelamento direto e inverso, permitindo tanto ondas P quanto ondas S e ondas convertidas ao mesmo tempo. Este tipo de inversão e imageamento seria muito difícil exigiria um imenso esforço computacional. Embora provavelmente chegará um momento em que a potência computacional será grande o bastante para um exercício como este, no momento, a maneira mais eficiente de solucionar a tarefa inversão/imageamento será dividindo-a em dois esquemas, conjuntos de dados P e S (inclui PS, SS), e combinando os resultados no final ou durante inversão / atualizações de modelo. Uma importante exigência para uma estratégia como esta é que a entrada de dados do receptor são dados P limpos e S limpos.

[0054] Um importante critério para conseguir bons resultados com modelamento por diferença finita direta e inversa (ou elementos finitos) usado em FWI e RTM, é que o espaçamento entre o receptor e/ou pontos de disparo é pequeno e dentro dos limites estabelecidos pela teoria de amostragem discreta. Para uma grade de espaço regular de um único componente, a exigência são pelo menos duas localizações de registro ou pontos de fonte dentro do menor comprimento de onda aparente observado na superfície de disparo ou registro. Ou seja, para permitir largura de banda larga e alta resolução, é exigida uma grade densa. Para dados multicomponentes, implementados sem fontes multicomponentes simultâneas na parte de modelamento inverso em FWI e RTM, as distâncias entre receptores/fontes individuais podem ser maiores. Para melhorar a situação e preencher a grade para torná-la mais densa, os dados adicionais, ou mais precisamente os gradientes horizontais (primeira ordem e eventualmente também ordem superior) de cada dos componentes individuais, podem ser usados para calcular pontos de dados adicionais do componente em questão entre as localizações originais por interpolação, usando o teorema de amostragem estendida (envolvendo os dados e os gradientes horizontais dos dados nos pontos da grade). Para seguir a ideia de separar campo de onda, abordando P e S separadamente, precisariam então limpar componentes e também limpar gradientes horizontais de componente a fim de interpolar.

[0055] Considerando adicionalmente a exploração de múltiplos componentes de campo obtidos no leito oceânico, e próximo a este, e suas derivadas, o processo seguinte pode ser empregado: • Reduzir ou eliminar os efeitos de campo de ondas que propagam logo acima do leito oceânico (isto é, componentes de campo de onda acústico, dos componentes detectados de campo de ondas que propagam no leito oceânico (isto é, componentes de campo de onda elástico). Quando efeitos de campo de onda P são removidos dos componentes do leito oceânico detectados, um registro S mais limpo pode ser obtido em cada localização de estação de sensor. Isto por sua vez permite que os gradientes de campo de onda S espacial horizontal (dVx/dx, etc.) sejam calculados e usados para interpolação de ponto de disparo e receptor, calculando dados de campo de onda elástico em localizações adicionais, ou usados retropropagação RTM elástica para melhorar os resultados de imageamento elástico e/ou inversão de subsuperfície.

[0056] Outros processos que podem ser usados incluem: • Melhorar a calibração do sensor e rotação 3D. Dados derivados do hidrofone são tipicamente válidos até baixas frequências (cerca de 1 Hz), enquanto dados tipicamente de geofone têm uma sensibilidade reduzida não linear abaixo de um menor limite de frequência (10-15Hz, para receptores unidirecionais). Relevante também para fidelidade vetorial: ou seja, correção para resposta de impulso variável com direção. • Obter um modelo de subsuperfície por inversão usando um modelo elástico e todos os dados registrados (6C ou mais). Calcular Vp, Vs e rho (inclui anisotropia e amortecimento) na subsuperfície. • Analisar componentes medidos, ou derivados de mais de um sensor (por exemplo, pressão e velocidade vertical) para extrair um “melhor resultado” realizando a média ponderada ou coleta da mediana. • Propor um método para melhorar a qualidade do componente vertical. Melhorias de rotação, ou outro: por exemplo, usando componentes horizontais. Um modelo simples de subsuperfície deve torná-lo todo consistente. Pode-se, por exemplo, calcular se o componente vertical é ou não correto, e propor correção, usando os dados do outro componente. • Melhorar a qualidade de dados sem corrigir a magnitude e calibração de fase dados das medições combinadas sem relacionamentos dados pela equação de onda: gradientes P rotacional (ou aceleração ou velocidade) =0 e a somar de segundas derivadas espaciais deve ser igual à segunda derivada no tempo.

[0057] Fórmulas básicas que poderiam ser utilizadas na tecnologia de sensor: • Equação hidrodinâmica (2a lei de Newton):

• Ou seja, aceleração está relacionada com gradientes de pressão • Equação de onda escalar Pressão

[0058] Ou seja, a soma da derivada espacial de segunda ordem está relacionada com a derivada no tempo de segunda ordem • Equação de onda vetorial velocidade de partícula

• Não rotacional na água: rotacional a=0, rotacional dp=0, rotacional v=0

• Para uma onda plana que propaga na direção x: p = vx pc

[0059] O fato de que o rotacional = 0 pode ser usado para controle de qualidade e ”supressão de evidência de bons dados”, mas também para obter o gradiente Vx e Vy na direção vertical, a partir de medições de Vz somente ao longo do leito oceânico, que é mais fácil que medir para cima na coluna de água, isto é, dVx/dz=dVz/dx, e dVy/dz=dVz/dy. Note que o componente que consideramos aqui é a velocidade de partícula na água, e não no leito oceânico, mas o componente normal (ou seja, Vz, se o leito oceânico for horizontal) é o mesmo na interface, em virtude de este componente ser contínuo na interface (as velocidades de partícula horizontais Vx e Vy não são contínuas).

[0060] Figura 3 ilustra dados obtidos de um teste de campo, comparando geofone horizontal com velocidade de partícula horizontal calculada a partir de diferenças de pressão (onde o eixo vertical representa empo e o eixo horizontal representa distância). Os dados foram filtrados para reter somente dados entre 15-200Hz (geofone de 15Hz unidirecional usado em OBR). O painel esquerdo nas Figuras mostra traços de tempo de velocidade Vx de partícula horizontal medida por um geofone no leito oceânico que contém tanto ondas P quanto S (PP original e ondas PS do modo convertido, ondas SPS). O painel direito nas Figuras mostra traços de tempo de velocidade de partícula horizontal Vx calculados a partir da diferença de pressão (dois hidrofones na água em/próximos do leito oceânico), e portanto contém somente ondas P (“PP original” e algumas ondas convertidas S em P).

[0061] Considerando estes dados exemplares (Figura 3) e os dados de pressão e dados de velocidade de partícula vertical decorrentes (que são os mesmos no leito oceânico e na coluna de água próximo do leito oceânico), eventos únicos podem ser isolados, por exemplo, com base em ângulos aparentes estáveis dados das razões entre componentes horizontal e vertical. Propriedades do leito oceânico podem então ser determinadas (Vp, Vs e Rho), além de conhecer ou encontrar esses também na camada de água - por inversão dos dados medidos, resultando em um modelo de subsuperfície consistente com os dados medidos. A partir deste modelo, um fator de calibração pode ser obtido para use com o campo Vx registrado acima da interface. Multiplicando esse campo pelo fator de escala, um campo de compensação pode ser obtido. Por sua vez, o campo de compensação pode ser subtraído dos dados Vx registrados na interface de uma maneira tal que a contribuição da onda P no conjunto de dados acoplados do leito oceânico desvanece ou reduz para um mínimo. Um processo similar pode ser aplicado nos dados Vy. Note que o fator de calibração pode também ser derivado diretamente dos dados, usando seções de dados onde somente ondas P aparecem (por exemplo, chegadas iniciais de disparos bastante deslocados), por um processo ou busca iterativa, tal como em otimização: Diferentes fatores de calibração são testados e o um finalmente escolhido é o que minimiza a diferença entre os dados do leito oceânicos previstos e medidos.

[0062] Antes deste exercício, calibração e rotação do sensor devem ser realizadas corretamente, usando os dados medidos. Como sensores 6c e similares são capazes de coletar muito mais informação do que sensores convencionais (tanto informação independente quanto redundante), melhor calibração e rotação podem ser realizadas com alta precisão. Uma maneira ideal pode se configurar um modelo de subsuperfície básico, com base nos dados, então por inversão clássica, otimizar calibração e rotação, com base na minimização do mau ajuste pelos dados modelados e medidos. Propriedades do modelo podem também ser atualizadas simultaneamente.

[0063] Referindo-se agora aos gráficos mostrados na Figura 4a, esses ilustram dados sintéticos obtidos usando modelamento por elementos finitos, com base em um modo acústico-elástico axissimétrico - vide ilustração na Figura 4b, onde: Waterlayer: dens=1000kg/m3, Vp=l500m/s. Sed.Layerl: Dens=1700kg/m3, Vp=1700m/s, Vs=200m/s, thickn=100m Sed.Layer2: Dens=1800kg/m3. Vp=1800m/s, Vs=400m/s, thickn.=100m Sed.Layer3: Den$=2500kg/m3. Vp=2500m/s, Vs=1000m/s. thickn.=500m The object inside layer 1 has the same properties as layer 3. Free upper boundary and hard lower boundary «Low reflecting» boundaries on the sides. Source at x=0, z=180. 15 Hz bandwidth (gaussian puls)

[0064] Os gráficos incluem P = pressão no leito oceânico, Vx elástica = velocidade de partícula horizontal no leito oceânico, Vx acústica = velocidade de partícula horizontal na água, e Vz acústica = velocidade de partícula vertical na água. Nos gráficos, o eixo vertical representa tempo de chegada enquanto o eixo horizontal representa distância horizontal ao longo do leito oceânico. Note que Vz acústica e Vz elástica (não mostrada) devem ser similares se o cálculo estiver correto, em virtude de o campo vertical ser contínuo na interface leito oceânico-água. ‘Vx acústica’ e ‘Vz acústica’ são velocidades de partícula calculadas a partir dos gradientes de pressão na água logo acima do leito oceânico.

[0065] Com referência à Figura 5, o traço esquerdo novamente ilustra Vx no leito oceânico (Vx elástica, como Figura 4), que são os dados brutos registrados no componente horizontal no leito oceânico (por exemplo, usando o sensor 4c da Figura 2). O evento P mais cedo (onda direta) é marcado com uma seta, com outros eventos de onda P e S seguindo. Percebe-se que pelo painel esquerdo que os eventos de magnitude mais forte coletados no leito oceânico são das ondas P iniciais. A fim de limpar estes dados, uma escalação constante (densidade1/densidade2, onde “densidade1” é a densidade da água e “densidade2” é a densidade do leito oceânico) é aplicada nos dados de Vx acústica (por exemplo, obtidos usando o sensor 6c da Figura 2, novamente vide Figura 4), e o resultado subtraído dos dados de Vx elástica do leito oceânicos. O resultado é o traço mostrado no lado direito da Figura 5 (Vx diff). Fica claro a partir deste traço compensado que a maior parte das ondas P é atenuada. Para um leito oceânico sedimentário normalmente macio, onde a velocidade da onda P é, digamos, mais que três a quatro vezes maior que a velocidade da onda S, observou-se que este método funcionará muito bem e a maioria das ondas P é eliminada, e os resultados conterão basicamente ondas S subindo e descendo.

[0066] O processo supradescrito e ilustrado pelos traços da Figura 5 pode ser repetido para a velocidade de partícula horizontal na direção y, isto é, Vy, onde Vy diff = Vy - (densidade1/densidade2) * Vy acústica.

[0067] Embora os OBNs possam ser desdobrados usando uma variedade de técnicas, a Figura 6 ilustra duas possíveis abordagens. De acordo com a abordagem ilustrada no topo da Figura, um único “cabo” é desdobrado no leito oceânico, sem que múltiplos nós em cada estação tenha uma estrutura compacta (triângulo). A segunda abordagem mostrada na Figura 6 envolve substituir o único cabo da abordagem superior com três ou mais cabos densamente espaçados. Esses cabos são dispostos em um único passe, sem um espaçamento de talvez 2-10m. A fim de prover uma grade do receptor apropriada, múltiplos cabos paralelos são desdobrados, por exemplo, sem um espaçamento de 200m ou algo parecido, como ilustrado na Figura 7. • limpeza de dados de onda P - primeira abordagem

[0068] Tendo obtido um conjunto de dados S limpo, isto fornece uma vantagem para uso posterior de filtração casada ou adaptativa para remover impressões dessas ondas S em diferentes componentes de dados P, em virtude de conhecermos agora a estrutura (forma/padrão) do ruído. A seguir, explicamos como explorar esta vantagem com mais detalhes.

[0069] O componente mais importante dos dados P que pode degradar consideravelmente de valor das impressões de onda S (ou seja, conversões SP no leito oceânico) é o componente vertical; ou seja, a velocidade de partícula (ou aceleração de partícula, ou deslocamento) na direção vertical, Vz. Isto é por causa do uso particular em imageamento de subsuperfície, onde o componente z exerce um papel crucial nos processos de separação de campo de onda (ascendente/descendente). A seguir, descrevemos um método para remover impressões S no componente Vz, mas processos similares podem ser empregados para os dados de pressão e os componentes horizontais igualmente.

[0070] Pela natureza das ondas acústica e elástica e de sua interação no leito oceânico (teoria elástica), sabemos que a principal contribuição das impressões no componente vertical da velocidade de partícula Vz (ou aceleração ou deslocamento) que se originam de ondas S é atribuída a ondas de interface (ondas Scholte) e/ou ondas S refletidas no leito oceânico comum ângulo de incidência acima de um certo limite produzindo um coeficiente de reflexão complexo. Consequentemente, podemos explorar o conjunto de dados de onda S puras dos componentes horizontais (que é livre de ondas P) para prever a impressão do componente Vz a partir do conjunto de dados S sozinho e/ou em combinação com o próprio conjunto de dados de componente vertical. Finalmente, podemos subtrair a impressão Vz estimada do registrado Vz para remover a fração de Vz que é causada pelas ondas S. Consequentemente, podemos obter um componente Vz “limpo” com impressões reduzidas, que é mais adequado para processamento P e imageamento P adicional para obter informação de subsuperfície melhor e mais eficiente.

[0071] Um primeiro método de prever as impressões Vz a partir dos componentes horizontais limpos dos dados S (registrados no leito oceânico) é aplicar um modelo elástico teórico e/ou um modelo elástico numérico eficiente, aproximando as condições geológicas locais e modelando a resposta de ondas S que chegam sem uma variedade de ângulos de incidência. Então, a partir dos dados modelados, podemos encontrar os relacionamentos (ou funções) entre as impressões Vz e as velocidades de partícula horizontais (ou aceleração ou deslocamentos) observados no leito oceânico, e/ou gradientes selecionados. Finalmente, usamos estas funções nos dados S medidos limpos e estimamos a impressão Vz, e então subtraímos a impressão estimada nos dados Vz medidos. O modelo elástico poderia ser um muito simples, por exemplo, um “meio espaço” de água sobre um meio espaço elástico, ou um modelo submarino elástico mais complexo com uma certa distribuição espacial de parâmetros elásticos que podem ser otimizados em um processo iterativo de encontrar os melhores valores para o cálculo de impressão Vz. O modelo e relacionamento ideais (função) entre os dados S limpos, gradientes selecionados e a impressão Vz correspondente poderia ser encontrado pela otimização, comparando o conjunto de dados S com o conjunto de dados Vz limpos, Vz_cleaned = Vz_measured- Vz_estimated, por exemplo, usando correlação cruzada e selecionando os parâmetros ideais finais como aqueles que produzem os coeficientes de correlação ou covariância entre os dois conjuntos de dados («dados S limpos e «dados Vz limpos») mais próximos de zero. Prevemos que, para a maioria dos casos, as similaridades estruturais dos dois conjuntos de dados são em um mínimo (ou seja, eles são mais diferentes) quando todas as impressões de onda S tiverem sido removidas do conjunto de dados Vz.

[0072] Pela teoria de onda elástica plana e exercícios de modelamento aprendemos que a magnitude e fase das impressões Vz de ondas S dependem do ângulo de incidência ou da “velocidade de fase horizontal aparente” observada no leito oceânico. No método supramencionado, portanto precisamos incluir este parâmetro (ou expressão relacionada tal como ângulo de incidência) na função para estimar a impressão. Um método de calcular a velocidade de fase horizontal aparente localmente a partir do conjunto de dados de onda S limpos (onde ondas P são removidas) sozinho seria usar a razão entre a derivada da velocidade no tempo de partícula horizontal e o gradiente horizontal espacial da velocidade de partícula horizontal (um suposição que é válida para condições de onda plana). Além do mais, cálculo similar da “velocidade de fase horizontal aparente” pode ser feito usando os dados Vz registrados (onde ondas P dominam). Áreas nos domínios de dados (por exemplo, no espaço tempo distância) onde a “velocidade de fase horizontal aparente” calculada a partir dos dois conjuntos de dados dão resultados similares, indicarão onde a impressão S no componente Vz está dominando em relação a ondas P. Esta informação poderia ser usadas para definir melhor o espaço de dados onde mais foco e peso devem ser aplicados. Ele pode também ser usado no próprio processo de otimização, ajudando decidir quando os parâmetros da função ideais foram encontrados, isto é, parâmetros que dão os coeficientes de correlação ou covariância absolutos mais baixos entre os dois conjuntos de dados de “velocidade de fase horizontal aparente”, um encontrado dos dados S e o outro encontrado de Vz limpo.

[0073] Um outro método de atenuar as impressões S nos dados Vz, que não se baseia em modelos elásticos específicos, é explorar as diferenças e similaridades no caráter entre os conjuntos de dados Vz e S, e atenuar a impressão S nos dados Vz somente por filtração digital. Para visualizar o caráter dos dados, considere um experimento 2D modelado onde os conjuntos de dados registrados, ondas S somente (Vx_diff) e onda P (Vz com impressões S), são colocados em gráfico em um painel de dados 2D e onde o eixo horizontal representa a distância horizontal, onde o sensor (ou disparos) são distribuído, e o eixo vertical representa tempo de registro (TWT). A magnitude do sinal é normalmente visualizada com uma cor de acordo com uma escala de cor selecionada, vide Figura 4 e Figura 5. Quando comparamos o conjunto de dados S limpo (Vx-diff) com conjunto de dados Vz, Figura 5, notamos que as duas imagens são diferentes, exceto naquelas áreas específicas onde podemos dizer que os dados S “imprimem” os dados Vz. A tarefa é agora buscar e encontrar um filtro digital que agirá nos dados Vz para remover as impressões S. Propomos usar o conjunto de dados S em combinação com o conjunto de dados Vz para identificar as áreas onde ocorrem impressões e encontrar o caráter das impressões para ajudar na seleção de um filtro adequado e estabelecer os parâmetros de filtro. Os critérios que usamos para definir o filtro ideal (com parâmetros ideais) até que ponto o resultado, os dados Vz filtrados, se separa do conjunto de dados S (ou seja, as similaridades nos dois conjuntos de dados reduzem) e/ou quão bem o resíduo (a diferença entre conjunto de dados Vz filtrados e não filtrados) se correlacionar com o conjunto de dados S. Os critérios podem ser formulados numericamente por expressões de covariância e correlação, ou apenas por inspeção com o olho. Os parâmetros do filtro ideais podem ser encontrados por experiência e erro, ou por um processo de otimização iterativo, automático.

[0074] Um tipo de filtro digital que pode ser usado são “filtros de imersão”, conhecidos na indústria de processamento sísmico como, por exemplo, filtros f-k ou filtros tau-pi, ou filtros de transformada de Radon. Esses filtros são projetados para filtrar eventos com certas inclinações e curvaturas. Como mencionado anteriormente, a física declara que a impressão S só pode ocorrer quando a velocidade de fase aparente é menor que um certo limite e, portanto, a inclinação e curvatura dos eventos a ser filtrados são maiores que um certo limite, um limite que pode ser encontrado junto com os parâmetros e coeficientes de filtro detalhados, descritos pelo processo citado (iterativo / otimização). Finalmente, o filtro é usado nos dados Vz parar remover/atenuar as impressões.

[0075] Como mencionado anteriormente, o processo descrito pode também ser usado nos dados de pressão e /ou componente x igualmente, de uma maneira similar. • limpeza de dados de onda P- segunda abordagem

[0076] Uma abordagem alternativa para atenuar ou remover os efeitos de ondas convertidas S-P no leito oceânico nos componentes de acústica onda P individuais (P, Vx, Vy, Vz) - pelo menos aqueles efeitos convertidos de ondas S sem baixa velocidade de propagação aparente no leito oceânico (ou seja, ondas S colidindo no leito oceânico com um ângulo de incidência alto o bastante para produzir um coeficiente de reflexão complexo, ondas superficiais incluídas) - é transformar ou extrapolar a onda P e os gradientes de onda P (acústica, Vx, Vy e Vz) para um novo nível mais alto na coluna de água. Isto é vantajoso já que a influência S-P tende a decair rapidamente ou mesmo exponencialmente a partir da interface do leito oceânico. Se pudermos extrapolar mesmo apenas alguns metros mais alto na coluna de água, os efeitos de ondas S convertidas podem ser significativamente reduzidos, ainda retendo os benefícios de baixos níveis de ruído existentes próximo do leito oceânico.

[0077] Isto pode ser feito usando formulações tal como expansão da série de Taylor, onde os novos componentes de dados de onda P no novo nível são encontrados a partir dos componentes “pais” no leito oceânico, mais uma soma de termos envolvendo constantes individuais e primeira derivada vertical e derivadas de ordem superior. As constantes em combinação com os termos de gradiente podem ser ajustados ou otimizados para produzir um novo conjunto de dados de onda P (incluindo todos ou um grupo selecionado de seus componentes e seus gradientes) com mínima impressão S (mínimos efeitos de conversão S-P no leito oceânico).

[0078] Figura 8 mostra dados sintéticos (modelados) para Vx acústica, Vz acústica, e pressão (P). Os traços na fileira superior mostram os dados no leito oceânico, enquanto os traços na fileira inferior mostram os dados a um nível 10m acima do leito oceânico. Podemos ver a partir desses dados sintéticos que as ‘impressões’ de onda S são certamente bastante reduzidas a um nível 10m acima do leito oceânico. Portanto, é interessante calcular os campos (P, Vx, Vy) a um nível mais alto acima do leito oceânico, usando dados adquiridos próximo do leito oceânico, para obter um resultado com impressão de onda S atenuada.

[0079] A fim de deslocar dados coletados no leito oceânico para um nível mais alto, os princípios seguintes podem ser aplicados.

[0080] Alternativa 1: Considere que tenhamos medido o gradiente horizontal (dVz/dx). Então, podemos calcular Vx a um nível mais alto na coluna de água (onde impressões de ondas superficiais / s devem ser menos), e encontramos um ‘gradiente elevated_Vx’= ‘seabed_Vx’ +k*Vz. Uma abordagem baseia no fato de que rotacional(v) na água é zero, ou seja: dVx/dz = dVz/dx. Se não afastarmos muito para cima na coluna de água, somente os primeiros dois termos na série de Taylor são necessários. Certamente, não precisamos ir muito para cima pelo fato de que as ondas superficiais / s- que são mais horizontalmente inclinadas atenuam exponencialmente afastando da interface. Estas técnicas podem funcionar melhor no domínio de frequência, já que precisamos ir mais para baixas frequências do que para mais altas, e a própria aproximação nos permite ir ainda mais para baixas frequências. A distância de extrapolação aproximada é dada por k a seguir. Um valor ideal para k provavelmente existe à medida que quisermos ir ao máximo possível acima no leito oceânico, mas a aproximação de Taylor tem capacidade de extrapolação limitada para poucos termos. Encontrar o campo elevado para Vz segue o mesmo princípio, mas agora podemos usar a equação de onda para encontrar a derivada dVz/dz, vide a seguir.

[0081] Um valor ideal para k também dependerá de como e por qual distância calculamos as derivadas. Considerando que sensores com uma dada separação, ds, são desdobrados, então k = ds ou ds/2 (escolhido no exemplo posterior) poderia ser uma boa escolha, mas isto pode ser dependente da frequência. Possivelmente, o espaçamento pode ser dependente dos comprimentos de onda horizontal aparente. Ainda melhor, k pode ser encontrado por métodos de otimização, isto é, encontrar os k’s que minimizam impressão de onda S. NB. a partir dos resultados de modelagem, pode-se ver que, para muitos modelos (com leito oceânico macio e ondas S de baixo ângulo), se não tivermos medições de dvx/dx, podemos usar dvz/dx em substituição (com 90 graus de deslocamento de fase e possivelmente um outro fator de escala. Uma vez que a versão limpa de Vx e Vz é encontrada (a uma nova elevação), a equação de onda pode ser usada novamente para encontrar uma versão limpa de P.

[0082] Figura 9 ilustra no traço esquerdo superior dados sintéticos para Vx acústica (isto é, simulando dados coletados na água no ou muito próximo do leito oceânico). O traço direito superior ilustra dados sintéticos para gradiente horizontal Vz no leito oceânico. A figura ilustra que, multiplicando os dados no traço direito superior por um fator de escala k, e subtraindo o resultado dos dados no traço esquerdo superior, os dados mostrados no traço esquerdo inferior são obtidos. Estes dados do resultado representam Vx acústica a um nível 8m acima do leito oceânico. Os dados incluídos no traço direito inferior são os dados residuais removidos de Vz para obter os dados do resultado. Impressões S na Vx acústica (usando curl(v)=0) são por meio disto atenuados.

[0083] Os traços da Figura 10 ilustram um procedimento para deslocar Vz acústica para um nível mais alto acima do leito oceânico, com os dados de resultado, isto é, Vz a um nível mais alto, sendo mostrados no traço direito inferior. Impressões S em Vz (usando a equação de onda e dVx/dx) são atenuadas.

[0084] Se não tivermos medições de dvx/dx, podemos usar dvz/dx em substituição, como mostrado anteriormente, para atenuar ondas S ou superficiais ou de baixo ângulo. A ideia é que, para sedimentos macios, as reflexões S de ondas superficiais ou de baixo ângulo tendem a ter um movimento elíptico ou retrógrado quase circular, ou seja, o Norm(dvx/dx) = Norm(dvz/dx), e haverá um deslocamento de fases de aproximadamente +/-90 graus entre o gradiente horizontal e vertical. O sinal é dependente da direção de propagação da onda e portanto precisamente multiplicar com uma função de sinal (de acordo com o código da tabela matemática a seguir) do produto dos gradiente horizontais Vz de fase deslocada e o gradiente horizontal de Vx-acústica. wave_direction=sign(vel_x_acoustic_hor_grad .*vel_z_acoustic_hor_grad_phase_rotated); vel_z_higher_elevation_2=vel_z_acoustic-0.5*(p_wave_time_derivative- vel_z_acoustic_hor_grad_phase_rotated .* wave_direction);;

[0085] Resultados simulados para esta abordagem são mostrados na Figura 11.

[0086] Considerando agora o processo de realimente limpar o componente de pressão dos dados de onda P (mesmo se as impressões S na pressão não forem severas) usando Vx e Vz próximo do leito oceânico, na elevação 1, e a uma certa distância h acima do leito oceânico, na elevação 2, este processo se baseia no seguinte:

Onde as aproximações seguintes podem ser usadas (ou não):

Integrar no tempo t uma vez e usar uma das aproximações acima e obter:

Ou even simpler :

[0087] Figura 12 ilustra dados sintéticos modelados e como o componente de pressão (entrada P=P1) é limpa para remover impressões S fracas, (resultando em P2=P, limpo) usando eq. 3a. Neste caso, o componente de pressão não é significativamente afetado por uma impressão S para começar, mas ainda podemos ver melhorias usando o método descrito. Note que as mudanças seriam mais claras se em vez disso colocarmos em gráfico os gradientes espaciais de pressão.

[0088] Alternativa 2: Remover impressões S nos componentes P (em água) tomando uma outra vista de usar a equação de onda e a expressão de Taylor, começando com o campo de onda de pressão P e considerando registro múltiplo e distribuído em diversas localizações no/próximo do leito oceânico, P1. Então extrapolamos a partir do nível 1 no leito oceânico para o nível 2 na coluna de água pela expressão de Taylor, - isto é, encontramos P2 (uma versão limpa de P1). Então, encontramos aceleração de partícula ax e az (e velocidade de partícula Vx, e Vz) nos níveis mais altos a partir dos gradientes horizontal e vertical de P2. Note: uma estimativa do gradiente vertical é (P2-P1)/diferença de nível, e para determinar ax precisamos usar a diferença de P2 entre duas diferentes localizações x-: ou seja, precisamos múltiplos e distribuídos registros com amostragem localizadamente densa na direção horizontal. Esta abordagem se baseia no seguinte: Equação de onda

Então, usando P2 de (10) e tomando a derivada espacial encontramos a aceleração de partícula:

[0089] Se precisarmos, dependendo de quais dados estão disponíveis/registrados, e quisermos focar nas ondas superficiais atenuantes, o último termo em (10) pode ser trocado:

[0090] Aqui, usamos aceleração (ax, az) nas equações, mas poderia ser substituída com a derivada no tempo da velocidade de partícula.

[0091] Vemos que a equação (10) consiste em diversos termos que são somados: Eq. 10 : P2=P1+T1+T2+T3

[0092] Em seguida, demonstramos o efeito de deixar alguns desses termos e como ele afeta os resultados. Observamos que pode ser útil aumentar ou diminuir a escala da contribuição dos diferentes termos dependendo do uso pretendido. Por exemplo, se quisermos limitar o deslocamento de fase introduzido nas ondas P originais (para simular uma situação mais próxima do leito oceânico para esta parte do campo de onda) podemos pular ou escalar para baixo o termo T2.

[0093] Note que, na alternativa 2, encontrando Vz a uma maior elevação, usando a equação de onda, existe também mais de um termo que pode ser escalado para obter os resultados desejados. Como ilustrado na Figura 10 (com legenda “Verificar, esta contribuição, melhor sem”) sem o segundo termo o resultado será mais próximo do que seria registrado no leito oceânico, sem a impressão (menos deslocamento de fase no resultado P).

[0094] Figura 13 ilustra uma série de gráficos ilustrando a influência no componente Vz dos dados de onda P a uma maior elevação (fileira 2) de estabelecer os vários termos (não, T1,T2,T3) da Equação 10 em zero. As fileiras superiores dos gráficos são as mesmas e estão relacionadas com Vz no leito oceânico, a segunda fileira co Vz a um nível elevado (4m), e a fileira inferior mostra a diferença entre dados da fileira superior e da segunda fileira. Figuras 14 e 15 mostram os mesmos conjuntos de gráficos para Vx e Pressão (P), respectivamente.

Aspectos adicionais

[0095] É possível calibrar localizadamente os geofones no leito oceânico com base nas medições 6C obtidas usando hidrofones. As medições de hidrofone têm uma melhor resposta de frequência e podem ser usadas para corrigir a magnitude e fase nos geofones. Isto é de particular importância para baixas frequências onde a caraterística de resposta dos geofones pode variar consideravelmente. Para a calibração, é necessário usar os dados de geofone onde ondas S são removidas, envolvendo processos indicados anteriormente ou usando uma parte do conjunto de dados onde eles não estão presentes, como, por exemplo, nas chegadas iniciais de fontes bastante deslocadas. O procedimento de calibração para o geofones horizontais é então direto, em virtude de podermos comparar a resposta do geofone com gradiente de pressão escalado integrado medido na mesma direção. O procedimento de calibração do geofone vertical provavelmente precisa ser combinado também com os dados de onda P normalizados com impedância da água ou leito oceânico, e submetido a um procedimento de otimização envolvendo a assim chamada separação ascendente-descendente, a menos que os dados contenham eventos isolados únicos que podem ser usados diretamente ou em combinação com os componentes horizontais, tais como ondas refratadas que chegam inicialmente / ondas de acionamento de disparos bem deslocados.

[0096] Certamente é também possível remover ruído de componentes únicos ou multicomponentes em conjuntos de dados como aqueles supradescritos onde pode haver informação redundante. Por exemplo, em um sistema como este, pode haver muitos hidrofones e, se precisarmos apenas um registro de pressão de alta qualidade, podemos usar filtro de média ou mediana filtro para encontrar “o melhor”. Além disso, a equação de ondas dá relacionamento entre as derivadas no tempo e derivadas espaciais e consequentemente medições podem ser verificadas contra aquelas relações, e medições anômalas podem ser removidas ou corrigidas. Na água, o rotacional do deslocamento (ou velocidade ou aceleração de partícula) é zero, dando uma outra relação para verificar os dados, ou para ser usada no processamento de dados.

[0097] Dados sísmicos do leito oceânico atuais são tipicamente obtidos usando quatro sensores medindo quatro componentes do campo de onda sísmico no leito oceânico, a saber, pressão e três componentes de deslocamento de partícula ortogonais ou quantidades derivadas destes (tais como uma derivada no tempo, velocidade de partícula, ou aceleração de partícula). É proposto aqui usar medições adicionais em cada local do receptor do leito oceânico, (ou múltiplas localizações distribuídas em uma pequena área que é uma fração do comprimento de onda dominante) incluindo pelo menos medições da derivadas horizontais espaciais de pressão (e/ou quantidades derivadas das mesmas) e das derivadas horizontais espaciais dos vetores de deslocamento (ou suas derivadas no tempo) do leito oceânico, e usar esse conjunto de dados combinados para intensificar a qualidade de dados sísmicos, campos de ondas elásticas separados, e melhorar o imageamento de subsuperfície.

[0098] Uma aplicação é explorar a diversidade neste tipo de dados registrados para único ou múltiplos disparos sísmicos para melhorar a calibração de cada componente de receptor individual com relação a magnitude, fase e/ou orientação e/ou fidelidade do vetor e/ou posição e/ou e deslocamento de relógio do registrador, usando um fluxo de trabalho específico e rotina de otimização / calibração.

[0099] Além disso, é proposto empregar um método para melhorar a qualidade de dados (melhorar S/N) para componente chave (P, Z, X, Y) explorando redundância nas medições supramencionadas e propriedades chaves da equação de onda.

[00100] Além disso, os teoremas de amostragem espacial discreta e princípios de reciprocidade que se aplicam a arranjos de fonte e receptor, que incluem gradientes espaciais, podem ser aplicados a fim de interpolar locais e fonte e receptor adicionais. Em particular, os dados de onda S e P limpos coletados (obtidos de um dado arranjo de OBNs) podem ser interpolados para obter dados para OBNs virtuais, por meio disto permitindo que o espaçamento da rede física de OBN seja reduzido e/ou a qualidade de imagem seja melhorada.

Claims

1. Método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através do corpo de água, caracterizado pelo fato de que o método compreende: localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta; usar o ou qualquer sistema de sensor para detectar ondas P na água; traduzir todos ou uma porção dos dados representando as ondas P detectadas para um nível mais alto acima da região de subsuperfície, em que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, nos dados traduzidos são reduzidos.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito nível mais alto é entre 1 e 50 metros, preferivelmente 1 a 20 metros, acima do nível do(s) sistema(s) de sensor.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito nível mais alto é entre um décimo a dois comprimentos de onda horizontal aparente da onda S registrada no leito oceânico.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de sensor está em contato mecânico com o leito oceânico.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os ditos dados compreendem um ou mais de pressão, gradientes de pressão, velocidade de partícula vertical (Vz), velocidade de partícula horizontal (Vx e/ou Vy), aceleração de partícula vertical, e aceleração de partícula horizontal.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que um componente de dados a um nível mais alto é obtido usando um componente correspondente, detectado na região de subsuperfície, ou próximo a esta, pelo dito sistema de sensor, e uma derivada de primeira ordem desse componente detectado.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que um componente de dados a um nível mais alto é obtido adicionalmente usando uma ou mais derivadas de ordem superior do componente detectado.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito componente de dados a um nível mais alto é obtido aplicando uma expansão da série de Taylor usando um número finito e selecionado de termos na dita expansão.

9. Método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através do corpo de água, caracterizado pelo fato de que o método compreende: localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta; usar o ou qualquer sistema de sensor para detectar dados de onda P na água, incluindo pelo menos pressão e gradientes de pressão, ou componentes derivados destes; traduzir os dados de onda P usando uma combinação de pressão, uma derivada de segunda ordem da pressão em relação ao tempo, gradiente de pressão vertical, e gradiente de pressão horizontal de segunda ordem ou componentes derivados destes; e tomar derivadas espaciais dos dados de onda P traduzidos para determinar dados de aceleração de partícula ou velocidade de partícula, em que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, nos dados de aceleração de partícula determinados são reduzidos.

10. Método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através da corpo de água, caracterizado pelo fato de que o método compreende: localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta; usar o ou qualquer sistema de sensor para detectar dados de onda P na água, incluindo pelo menos pressão e o gradiente de pressão horizontal, ou a velocidade ou aceleração de partícula horizontal e o gradiente horizontal da velocidade ou aceleração de partícula vertical; traduzir a velocidade ou aceleração de partícula horizontal dos dados de onda P usando uma combinação da velocidade (ou aceleração) de partícula horizontal e as derivadas horizontais da velocidade ou aceleração de partícula vertical; em que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, na velocidade ou aceleração de partícula horizontal convertida são reduzidos.

11. Método para uso em levantamento de uma região de subsuperfície abaixo de um corpo de água pela detecção de ondas de compressão, P, que propagam através da corpo de água, caracterizado pelo fato de que o método compreende: localizar um ou mais sistemas de sensor na água na região de subsuperfície, ou próximo a esta; usar o ou qualquer sistema de sensor para detectar dados de onda P na água, incluindo pelo menos pressão e gradientes de pressão ou componentes derivados dos mesmos; traduzir a velocidade ou aceleração de partícula vertical dos dados de onda P usando uma combinação da velocidade ou aceleração de partícula vertical, a derivada de pressão em relação ao tempo, e a derivada horizontal tanto da velocidade ou aceleração de partícula horizontal quanto da velocidade ou aceleração de partícula vertical, incluindo possíveis correções de fase; em que os efeitos de ondas S, que propagam na subsuperfície e convertidas na interface água / subsuperfície em ondas P que propagam na água ou ao longo da interface do leito oceânico, na velocidade ou aceleração de partícula vertical traduzida são reduzidos.