BR132013005721E2 - Aparelho para processamento de dados sísmicos - Google Patents

Abstract

aparelho para processamento de dados sísmicos. trata-se o presente certificado de adição de um aparelho para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um copo de água. o aparelho compreende um processador programado para realizar as etapas de método a seguir: receber dados indicativos de registros feitos por detectores fornecidos em um perfil curvo em resposta a uma onda acústica refletida de subsuperfície; aplicar um procedimento de migração espelho compatível aos dados, em (i) posições reais dos detectores no perfil curvo e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores reais no perfil curvo e registros correspondentes a um sinal alterado são adicionadas na migração espelho compatível; e gerar uma imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.

Description

“APARELHO PARA PROCESSAMENTO DE DADOS SÍSMICOS” Certificado de Adição de Invenção do Pedido de Patente n° BR 112012017479-7, depositado em 14/01/2011.

ANTECEDENTES 1. Campo da Técnica As modalidades da matéria em questão revelada no presente documento se referem, em geral, a métodos e sistemas e, mais particularmente, a mecanismos e técnicas para processar dados sísmicos. 2. Discussão dos Antecedentes Durante os últimos anos, o interesse no desenvolvimento de novos campos de produção de petróleo e gás aumentou dramaticamente. No entanto, a disponibilidade de campos de produção em terra é limitada. Dessa forma, a indústria já estendeu a perfuração a locais em alto-mar, que parece conter uma vasta quantidade de combustível fóssil. A perfuração em alto-mar é um processo dispendioso. Dessa forma, aqueles envolvidos em um empreendimento tão dispendioso investem substancialmente em levantamentos geofísicos a fim de decidir de modo mais preciso onde perfurar para evitar um poço seco. A aquisição e o processamento de dados sísmicos marinhos geram um perfil (imagem) da estrutura geofísica (subsuperfície) sob o fundo do mar. Embora esse perfil não forneça um local preciso para o petróleo e gás, isso sugere que, para aqueles treinados no campo, a presença ou ausência de petróleo e/ou gás. Dessa forma, fornecer uma imagem de alta resolução da subsuperfície é um processo em andamento para a exploração de recursos naturais, incluindo, dentre outros, petróleo e/ou gás.

Durante um processo de coleta sísmica, conforme mostrado na Figura 1, uma embarcação 10 arrasta uma matriz de detectores acústicos 12. Múltiplos detectores acústicos 12 são dispostos ao longo de um cabo 14. O cabo 14 juntamente com seus detectores correspondentes 12 é, às vezes, denominados pelo versado na técnica um cabo flutuador 16. A embarcação 10 pode rebocar múltiplos cabos flutuadores 16 ao mesmo tempo. Os cabos flutuadores podem ser dispostos horizontalmente, isto é, assentados a uma profundidade constante z-ι em relação a uma superfície 18 do oceano. Além disso, os múltiplos cabos flutuadores 16 podem formar um ângulo constante (isto é, os cabos flutuadores podem ser inclinados) em relação à superfície do oceano conforme revelado na Patente Ns US 4.992.992, a totalidade do conteúdo está aqui incorporada a título de referência. A Figura 2 mostra tal configuração na qual todos os detectores 12 são fornecidos ao longo de uma linha reta inclinada 14 fazendo um ângulo constante α com uma linha horizontal de referência 30.

Com referência à Figura 1, a embarcação 10 também arrasta uma fonte sonora 20 configurada para gerar uma onda acústica 22a. A onda acústica 22a propaga para baixo e penetra no fundo do mar 24, sendo eventualmente refletida por uma estrutura refletora 26 (refletor R). A onda acústica refletida 22b propaga para cima e é detectada pelo detector 12. Por simplicidade, a Figura 1 mostra apenas duas trajetórias 22a que correspondem à onda acústica. No entanto, a onda acústica emitida pela fonte 20 pode ser substancialmente uma onda esférica, por exemplo, propaga em todas as direções começando da fonte 20. Partes da onda acústica refletida 22b (primária) são registradas pelos vários detectores 12 (os sinais registrados são denominados traços) enquanto partes da onda refletida 22c passam os detectores 12 e chegam à superfície da água 18. Visto 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 22c viaja de volta na direção do detector 12 conforme mostrado pela onda 22d na Figura 1. A onda 22d é normalmente denominada uma onda fantasma devido ao fato de que essa onda se dá devido a uma reflexão espúria. Os fantasmas também são registrados pelo detector 12, mas com uma polaridade reversa e um retardamento em relação à onda primária 22b. O efeito degenerativo que ondas fantasmas têm sobre a largura de banda e a resolução de medições sísmicas é conhecido. Em essência, a interferência entre chegadas primárias e fantasmas ocasiona, dentre outros problemas, fissuras, ou vãos, no conteúdo de frequência dos dados registrados pelos detectores.

Os traços podem ser usados para determinar a subsuperfície (isto é, estrutura terrestre abaixo da superfície 24) e para determinar a posição e a presença de refletores 26. No entanto, os fantasmas perturbam a precisão da imagem final da subsuperfície e, por pelo menos essa razão, existem vários métodos para remover os fantasmas, isto é, remoção de fantasmas (deghosfing), dos resultados de uma análise sísmica. Adicionalmente, as medidas reais precisam ser processadas para obter a posição correta das várias partes (refletores) da subsuperfície. Tal método de processamento é a migração. A migração ignora a presença de fantasmas, isto é, presume que os fantasmas não estão presentes. No entanto, uma migração real não pode ser baseada nessa premissa. Por essa razão, os fantasmas precisam ser removidos, matematicamente, antes da aplicação do processo de migração.

As informações fantasmas também podem ser usadas para determinar uma imagem final da subsuperfície. Usando-se as informações fantasmas, os traços são alinhados imperfeitamente enquanto os fantasmas são alinhados e, dessa forma, as informações fantasmas determinam as posições dos refletores. Por essa razão, esse processamento é denominado na técnica migração espelho e esse processo está descrito, por exemplo, em: "Facilitating technologies for permanently instrumented oil fields", Ebrom et al., The Leading Edge, Volume 19, Ns 3, páginas 282 a 285, março de 2000, a totalidade do conteúdo está aqui incorporada a título de referência. Observa-se que durante a migração espelho, as informações primárias não são usadas, que é o oposto do processo de migração.

Com base em uma primeira imagem final produzida pelo processo de migração e uma segunda imagem final produzida pela migração espelho, uma imagem combinada final pode ser obtida adicionando-se as duas imagens em conjunto. Em outras palavras, a Figura 3 ilustra um processamento tradicional de dados sísmicos. Na etapa 40, os dados sísmicos são coletados disparando-se a fonte sonora e registrando os sinais recebidos nos detectores. Na etapa 42, os traços estão alinhados, o que resulta nos fantasmas sendo filtrados ou reduzidos. Dessa forma, principalmente, os traços são usados para migrar os dados da posição aparente para a posição real. Com base nos resultados da etapa de migração, uma imagem final A da subsuperfície é gerada na etapa 44. Essa imagem final pode ser usada por aqueles interessados como tal.

Uma trajetória alternativa para gerar uma imagem final é usar o algoritmo da migração espelho na etapa 46. Nessa etapa, os fantasmas estão alinhados, o que resulta nos traços sendo filtrados ou reduzidos. Dessa forma, principalmente, os fantasmas são usados para migrar os ados na migração espelho. Uma imagem final diferente B é gerada na etapa 48. Essa imagem final pode ser usada por aqueles interessados como tal. Observa-se que cada uma das etapas 42 e 46 é intensiva no que tange ao processador visto que um grande número de equações foi resolvido ao considerar os traços ou os fantasmas. Uma imagem final mais satisfatória C pode ser obtida na etapa 50 se a imagem final A for adicionada à imagem final B. O processamento acima foi discutido presumindo que os detectores são fornecidos na mesma profundidade em relação à superfície da água. No entanto, há situações quando os detectores são fornecidos em cabos flutuadores inclinados, isto é, cada detector tem sua própria profundidade. Para essas situações, uma etapa suplementar 52 pode ser necessária conforme mostrado na Figura 3. Essa etapa é denominada na técnica "datuming." Datuming é um método de processamento no qual, usando-se os dados de N detectores sísmicos fornecidos nas posições (xn, zn), onde n=1, . . . N e N é um número natural, é feita uma síntese dos dados que seriam registrados pelos detectores sísmicos se os mesmos fossem colocados nas mesmas posições horizontais xn, mas na mesma profundidade de referência constante z0 para todos os detectores sísmicos.

Datuming é unidimensional (1D), consulte, por exemplo, a Patente N9 US 4.353.121 (a totalidade do conteúdo está aqui incorporada a título de referência) quando é presumido que as ondas sísmicas se propagam verticalmente. Nesse caso, o processo é limitado à aplicação de um deslocamento estático a cada instante registrado por um dado detector sísmico, em que esse deslocamento estático corresponde ao tempo de propagação vertical entre a profundidade real zn do n detector e a profundidade de referência z0.

No entanto, a tarifa impostas executando-se, por exemplo, as equações de propagação inversa, duas vezes, uma vez para a primária no processo de migração e uma vez para os fantasmas no processo de migração espelho é grande em termos do tempo e da potência de computador necessários para processar os dados. Para compreensão da potência computacional envolvida no processamento de dados sísmicos, observa-se que a migração é um processo que pode ocupar por diversas semanas várias dezenas de prateleiras de computadores, em que cada prateleira inclui centenas de processadores.

Consequentemente, seria desejável fornecer sistemas e métodos que evitam os problemas e desvantagens descritas adiante, por exemplo, encurtar a quantidade de tempo necessária para produzir a imagem final.

SUMÁRIO

De acordo com uma modalidade exemplificadora, há um método para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água. O método inclui uma etapa de inserção de dados indicativos de registros feitos por detectores em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; uma etapa de aplicação de um procedimento de migração espelho compatível aos dados, em que (i) posições reais dos detectores e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores reais e registros correspondentes com um sinal alterado são adicionadas na migração espelho compatível; e uma etapa de geração de uma imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.

De acordo com ainda outra modalidade exemplificadora, há um método para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água. O método inclui uma etapa de inserção de dados indicativos de registros feitos por detectores em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; uma etapa de aplicação de um procedimento de migração de tempo reverso para calcular uma imagem final da subsuperfície, em que o procedimento de migração de tempo reverso resolve toda a equação de onda acústica; e uma etapa de uso de condições de limite de superfície livre para uma superfície da água ao invés de absorver condições de limite para calcular a imagem final. As condições de limite de absorção presumem que uma onda é refletida na superfície da água enquanto as condições de limite de superfície livre presumem que a onda se move da água para o ar na superfície da água.

De acordo com ainda outra modalidade exemplificadora, há um método implantado por programa de computador para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água. O método inclui inserir dados indicativos de registros feitos por detectores em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; aplicar um procedimento de migração espelho compatível aos dados, em que (i) posições reais dos detectores e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores reais e registros correspondentes a um sinal alterado são adicionadas na migração espelho compatível; e gerar uma imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.

De acordo com ainda outra modalidade exemplificadora, há um aparelho para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água. O aparelho inclui um processador programado para realizar as etapas de método a seguir: receber dados indicativos de registros feitos por detectores em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; aplicar um procedimento de migração espelho compatível aos dados, em que (i) posições reais dos detectores e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores reais e registros correspondentes a um sinal alterado são adicionadas na migração espelho compatível; e gerar uma imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.

De acordo com ainda outra modalidade exemplificadora, há um dispositivo de armazenamento de programa, legível por um computador, que incorpora de modo tangível um programa de instruções executável pelo computador para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água. As instruções incluem inserir dados indicativos de registros feitos por detectores em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; aplicar um procedimento de migração espelho compatível aos dados, em que (i) posições reais dos detectores e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores reais e registros correspondentes a um sinal alterado são adicionadas na migração espelho compatível; e gerar uma imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.

De acordo com outra modalidade exemplificadora, há um método para gerar uma imagem final de uma subsuperfície de um corpo de água. O método inclui inserir registros de múltiplos detectores em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; aplicar um procedimento de migração espelho compatível aos registros, em que (i) posições reais dos detectores e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores e registros correspondentes a um sinal alterado são adicionados no procedimento de migração espelho compatível; e gerar a imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.

BREVE DESCRÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos anexos, que estão incorporados a e constituem uma parte do relatório descritivo, ilustram uma ou mais modalidades e, juntamente com a descrição, explicam essas modalidades. Nos desenhos. A Figura 1 é um diagrama esquemático de um convencional sistema de aquisição de dados sísmicos que tem um cabo flutuador horizontal; A Figura 2 é um diagrama esquemático de um convencional sistema de aquisição de dados sísmicos que tem um cabo flutuador inclinado; A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um algoritmo de formação de imagem convencional; A Figura 4 é um diagrama esquemático de um novo cabo flutuador; A Figura 5 é um fluxograma que ilustra o cálculo de uma imagem final para um processo de migração; A Figura 6 ondas que viajam para cima e para baixo usadas para calcular a imagem final de uma subsuperfície; A Figura 7 ilustra o fornecimento de detectores fictícios para um processo de migração espelho compatível de acordo com uma modalidade exemplificadora; A Figura 8 ilustra uma matriz de detectores para coletar dados sísmicos tridimensionais para processamento; A Figura 9 é um fluxograma de um método para processar dados sísmicos de acordo com uma modalidade exemplificadora; A Figura 10 é um fluxograma de um método para processar dados sísmicos com base em uma migração espelho compatível de acordo com uma modalidade exemplificadora; A Figura 11 é um fluxograma de um método para processar dados sísmicos, usando-se uma migração de tempo reverso, com base em uma migração espelho compatível de acordo com uma modalidade exemplificadora; e A Figura 12 é um diagrama esquemático de um aparelho configurado para executar a migração espelho compatível.

DESCRIÇÃO DETALHADA A descrição a seguir das modalidades exemplificadoras refere-se aos desenhos anexos. As mesmas referências numéricas em desenhos diferentes identificam os mesmos ou elementos similares. A descrição detalhada a seguir não limita o presente certificado de invenção. Ao invés disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas. As modalidades a seguir são discutidas, pela simplicidade, em relação à terminologia e estrutura de migração, migração espelho e processos de migração espelho compatível para determinar uma imagem final de uma subestrutura. No entanto, as modalidades a serem posteriormente discutidas não se limitam a esses processos, mas podem ser aplicadas a outros processos que são usados para processar dados sísmicos ou outros dados relacionados à determinação da posição de uma estrutura que não está diretamente acessível para medições.

Referência ao longo do relatório descritivo a "uma (1) modalidade" ou "uma modalidade" significa que um recurso, estrutura, ou característica particular descrita em conexão com uma modalidade está incluída em pelo menos uma modalidade da matéria em questão revelada. Dessa forma, a ocorrência das frases "em uma (1) modalidade" ou "em uma modalidade" em vários locais ao longo do relatório descritivo não se refere necessariamente a mesma modalidade. Adicionalmente, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.

De acordo com uma modalidade exemplificadora, um processamento de migração espelho compatível é definido de tal modo que uma imagem final seja gerada combinando-se os traços e as informações fantasmas durante o processamento sem geração de imagens diferentes para os traços e os fantasmas. Em outra modalidade exemplificadora, não é realizada nenhuma etapa de datuming nos dados embora os detectores não sejam fornecidos na mesma profundidade em relação à superfície da água. Em ainda outras modalidades exemplificadoras, os dados que são processados são coletados usando-se cabos flutuadores que têm um perfil curvo, isto é, parte dos detectores não é fornecida em um cabo flutuador inclinado embora tenha profundidades variadas em relação à superfície da água. Esses tipos de cabos flutuadores foram revelados no pedido de patente depositado francês número de série FR1052576, intitulado “Method and Device to Acquire Marine Seismic Data”, a totalidade do conteúdo está aqui incorporada a título de referência e também no pedido de patente provisório N- 61/392.982, Dossiê do Advogado n9 100001/0336-001, intitulado Method and Device to Acquire Seismic Data, a totalidade do conteúdo está aqui incorporada a título de referência. De acordo com ainda outra modalidade exemplificadora, um processamento sísmico 3D é usado para gerar a imagem final da subsuperfície sem quaisquer restrições relacionadas à direção de propagação de onda. A esse respeito, observa-se que um método 1D assume as ondas sonoras que viajam verticalmente (para cima e para baixo) enquanto um método 2D considera propagação para cima (ondas que viajam para cima) definida por ângulos de propagação em relação à superfície da água na faixa de 0° e 180° e a propagação para baixo (ondas que viajam para baixo) definida por ângulos de propagação de 180° a 360°. O processo de coleta de dados sísmicos marinhos foi discutidos no pedido de patente provisório N2 61/392.982, intitulado Method and Device to Acquire Seismic Data, e, dessa forma, esse processo não é repetido no presente documento. Adicionalmente, o pedido identificado acima identificou a possibilidade de coletar dados não apenas usando-se cabos flutuadores tradicionais, isto é, os detectores assentados ao longo de linhas horizontais ou ao longo de uma linha inclinada, mas também com o uso de novos cabos flutuadores nos quais parte dos detectores pode assentar-se em um perfil curvo ou cabos flutuadores que têm múltiplas seções inclinadas.

Tal nova configuração é ilustrada na Figura 4, na qual um cabo flutuador 60 tem um perfil curvo definido por três quantidades paramétricas, z0, s0 e hc. Observa-se que nem todo o cabo flutuador deve ter o perfil curvo. Em outras palavras, o perfil curvo não deve ser interpretado de forma a ser sempre aplicado a todo o comprimento do cabo flutuador. Embora essa situação seja possível, as modalidades exemplificadoras não proíbem ter o perfil curvo aplicado a apenas uma porção do cabo flutuador. O primeiro parâmetro z0 indica a profundidade do primeiro detector 54a em relação à superfície 58 da água. Esse parâmetro pode ter um valor na faixa de metros a dezenas de metros. Por exemplo, z0 pode ser cerca de 6 m. No entanto, conforme seria reconhecido pelo versado na técnica, o valor de z0 depende de cada aplicação e pode estar relacionado à profundidade do fundo do oceano, à profundidade dos refletores, à potência da fonte sonora, etc. O segundo parâmetro s0 está relacionado à inclinação da parte inicial do cabo flutuador 52 em relação a uma linha horizontal 64. O ângulo s0 é ilustrado na Figura 4 e é determinado por uma tangente T em relação a uma parte inicial do cabo flutuador e a linha horizontal 64. Observa-se que a inclinação do perfil curvo no ponto 54a é dado por uma razão da alteração do perfil curvo ao longo do eixo geométrico Z em relação à alteração ao longo do eixo geométrico Y. A inclinação é, dessa forma, igual ao valor matemático da tangente do ângulo s0, isto é, a inclinação (no ponto 54a na Figura 4)=tan(s0). Adicionalmente, observa-se que para pequenos ângulos (por exemplo, cinco, ou menos, graus), tan(s0) é aproximadamente igual a s0, se o ângulo for expresso em radianos e não em graus. Dessa forma, para pequenos ângulos, a inclinação e o ângulo podem ser usados de maneira intercambiável. Em uma modalidade, o valor de s0 pode estar entre 0 e 6 graus. O exemplo mostrado na Figura 4 tem um ângulo inicial s0 igual a substancialmente 3 graus. Observa-se que o perfil do cabo flutuador 52 na Figura 4 não é desenhado em escala já que um ângulo de 3 graus é uma quantidade relativamente pequena. O terceiro parâmetro hc indica um comprimento horizontal (distância ao longo do eixo geométrico Y na Figura 4 medido do primeiro detector 54a) da porção curva do cabo flutuador. Esse parâmetro pode se situar na faixa de centenas a milhares de metros. Por exemplo, he é de cerca de 3.000 m para a configuração mostrada na Figura 4. Esse parâmetro define a extremidade da parte curva do cabo flutuador 52. Em outras palavras, o cabo flutuador 52 pode ter uma primeira porção 52a que tem um primeiro perfil curvo e uma segunda porção 52b que é ou plana ou tem um perfil curvo diferente. O parâmetro hc define a primeira porção 52a. Observa-se que, em uma aplicação, o cabo flutuador 52 tem a primeira porção 52a e a segunda porção 52b embora, em outra aplicação, o cabo flutuador 52 tem apenas a primeira porção 52a. Em outras palavras, em algumas modalidades, o cabo flutuador não se estenda ao longo de todo o perfil curvo, isto é, um comprimento do cabo flutuador projetado no eixo geométrico Y é menor que hc.

De acordo com outra modalidade exemplificadora, o perfil curvo do cabo flutuador 60 pode ser descrito, aproximadamente, pelas equações a seguir: Nessas equações, z é medido ao longo do eixo geométrico Z e h é medido ao longo do eixo geométrico Y, onde Z está perpendicular à superfície da água e X estende-se ao longo da superfície da água. Além disso, observa-se que apenas a equação (1) pode ser suficiente para definir o formato do cabo flutuador, dependendo do comprimento do cabo flutuador. Em outras palavras, em algumas modalidades, o cabo flutuador não precisa ter a porção plana. Para essas equações específicas, verificou-se que a nitidez das imagens da subsuperfície melhora substancialmente. Os versados na técnica compreenderíam que os valores fornecidos pelas equações (1) e (2) são aproximações já que os detectores 70 estão sob movimento constante exercido por várias correntes de água e o movimento da embarcação. Em outras palavras, compreende-se que detectores que são fornecidos substancialmente no perfil curvo descrito pela equação (1) e/ou (2), por exemplo, nas posições tão próximas quanto 10 a 20% em relação à curva real em termos da profundidade real z(h), estão previstos para serem cobertos pelas equações mencionadas acima. O mesmo é verdadeiro para os pássaros 72 que estão configurados para manter o perfil curvo. O perfil curvo pode ser um dentre um a parábola, um círculo, uma hipérbole ou uma combinação desses formatos.

Embora o perfil curvo cabo flutuador discutido acima forneça resultados mais satisfatórios que os perfis de cabo flutuador existentes, o processamento discutido nas modalidades exemplificadoras a seguir se aplica igualmente aos perfis de cabo flutuador tradicionais (por exemplo, horizontal e/ou inclinado).

De acordo com uma modalidade exemplificadora, será descrito posteriormente um método de processamento que usa uma migração 3D por ponto de captura. Esse método de migração 3D tem a capacidade de obter uma imagem precisa da subsuperfície considerando de modo preciso a propagação de onda em meio complexo. O método de migração 3D é alcançado considerando-se a distância entre vários cabos flutuadores que são rebocados ao mesmo tempo pela embarcação.

Um método de migração "unidirecional" convencional (denominado assim devido ao fato de a equação de onda total não ter sido resolvida, mas apenas a equação de onda unidirecional) inclui uma etapa de sintetização da onda incidente das informações da fonte sísmica e sintetização da onda refletida de dados registrados pelos detectores. A Figura 5 ilustra a onda incidente 80 e a onda refletida 82. A Figura 5 também ilustra uma embarcação 84 que tem uma fonte acústica 86 e que reboca um cabo flutuador 88. O cabo flutuador 88 inclui múltiplos detectores 90 e os detectores estão distribuídos em um cabo flutuador inclinado. As ondas incidentes 80 alcançam o fundo 92 do oceano, onde parte das mesmas é refletida. No entanto, parte das ondas incidentes continua a viajar para a subsuperfície (estrutura sob o fundo 92) onde é refletida por vários refletores 94. Nesse ponto, uma onda refletida 82 começa a se propagar na direção da superfície 96 da água. Essa onda refletida 82 que viaja para cima é registrada por detectores 90. No entanto, a onda refletida 82 viaja adicionalmente para a superfície 96, onde é refletida pela superfície da água, formando assim os fantasmas 98, que também são registrados pelos detectores 90.

Presume-se que a onda incidente 80 (isto é, a onda emitida pela fonte 86) viaje para baixo e seja descrita por uma função matemática D. Essa onda incidente D(x, y, z, t) depende da posição (x, y, z) e do tempo t em qualquer ponto no espaço. Um processo de migração é ilustrado na Figura 6. Conforme mostrado na Figura 6, a onda incidente D(x, y, z, t) é sintetizada de maneira recorrente na etapa 600 na profundidade z. A onda que viaja para baixo é inicializada na etapa 604 a uma profundidade da fonte sísmica zs. Considerando que há n detectores, com n variante de 1 a N, onde N é um número natural predeterminado, a onda incidente D em cada profundidade ηΔζ é, então, calculada de maneira recorrente na etapa 600 calculando-se a onda incidente D(x, y, ζ+Δζ, t) a uma profundidade ζ+Δζ da onda incidente D(x, y, z, t) na profundidade z. Essa operação é realizada até que todos os detectores do cabo flutuador sejam considerados.

De modo similar, presume-se que a onda refletida 82, que é descrita por uma função matemática U(x, y, z, t), esteja viajando para cima e seja inicializada na etapa 606 da Figura 6 a uma profundidade z=zr, onde zr é uma profundidade dos detectores se todos os detectores têm a mesmas profundidade. Se os detectores estão distribuídos em um cabo flutuador inclinado ou em um cabo flutuador que tem um perfil curvo, a função U precisa ser ajustada para cada detector conforme discutido posteriormente. A onda refletida U em um dado volume de iluminação (centralizado na posição de captura, que tem 2 dadas extensões horizontais denominadas aberturas x e y e a profundidade máxima a ser imageada como a extensão vertical) é, então, calculada de maneira recorrente na etapa 602 calculando-se a onda que viaja para cima U(x, y, ζ+Δζ, t) a uma profundidade ζ+Δζ da onda que viaja para cima U(x, y, z, t) a uma profundidade z.

Uma imagem A para esse processo de migração é calculada na etapa 608 pela correlação cruzada de tempo dos dois volumes determinados por D(x, y, z, t) e U(x, y, z, t) nas etapas 600 e 602. Na etapa 610, a imagem final A do processo de migração é gerada. A imagem final A pode ser impressa em um meio apropriado, exibida em um monitor ou armazenada em um dispositivo de armazenamento. A altimetria dos detectores, isto é, o fato que a fonte e os detectores pode ter profundidades diferentes de zero em relação entre si pode ser considerado adicionando-se as fontes e os detectores a um z correspondente ao longo dos cálculos recursivos. Por exemplo, um detector fornecido a uma profundidade zr, assentando entre ηΔζ e (η+1)Δζ é adicionado durante o cálculo recursivo de υ((η+1)Δζ) de U(nAz).

Para a migração espelho, o processo é similar àquele descrito na Figura 6 da migração com algumas alterações. Presumir que os detectores R1 a RN sejam fornecidos em um cabo flutuador inclinado 88 conforme mostrado na Figura 7. Os dados de um ou mais cabos flutuadores (consulte Figura 8) podem ser usados para a migração e a migração espelho. A superfície do mar 96 é usada como um espelho, isto é, ao invés de "mirar" o fundo do mar 92, é a superfície da água 96 que é "mirada" para visualizar os refletores 94 situados abaixo dos detectores sísmicos. Na prática, os dados sísmicos na migração espelho não são considerada como sendo registrados nos detectores sísmicos do cabo flutuador, mas a uma altitude acima da superfície da água igual à profundidade de cada detector, conforme ilustrado na Figura 7 por detectores fictícios Rf1 a Rfn, cada um correspondente a um detector real. Em outras palavras, um detector R2 é considerado para que a migração espelho esteja (de modo fictício) situada em R^, a imagem de espelho de R2 em relação à superfície da água 96. Isso é conhecido na técnica como o princípio de reciprocidade e esse princípio propicia consideração fictícia aos detectores. A migração espelho inclui o uso de fonte de fantasma fictício para obter a imagem final. Tendo uma imagem final B obtida da migração espelho, a imagem final A da migração é adicionada à imagem final B da migração espelho para obter uma única imagem final conforme ilustrado pela etapa 50 da Figura 3.

No entanto, observa-se que, a partir do ponto de vista de recursos computacionais, a equação de onda unidirecional deve ser resolvida para U e D para processamento de migração e processo de migração, que aumenta o tempo de processamento.

Dessa forma, de acordo com uma modalidade exemplificadora ilustrada na Figura 9, um novo método de processamento é fornecido que reduz o tempo de processamento. Esse novo método de processamento, a migração espelho compatível, é denominado em analogia à migração espelho e um filtro compatível usado para processamento de sinal (o filtro compatível incluindo uma medição s(t), que é agitada por espasmo com um filtro h(t), usando-se h(-t) de modo a otimizar a razão entre sinal e ruído). A migração espelho compatível pode ser aplicada a dados coletados de um cabo flutuador horizontal, cabo flutuador inclinado ou um cabo flutuador que tem um perfil curvo (ou uma pluralidade de tais cabos flutuadores conforme mostrado na Figura 8). Presume-se que os detectores nos cabos flutuadores tenham coordenadas espaciais (xr, yr, zr) em relação a um sistema de referência inerte que tem os eixos geométricos X e Y estendendo-se paralelos à superfície da água e ao eixo geométrico Z que entra na água. A onda refletida U (presumidas como viajando para cima) é inicializada para esse novo processo com uma altitude de -zmax, onde zmax é uma profundidade máxima dos detectores sísmicos (o máximo da totalidade de zr) e a altitude 0 que corresponde à superfície da água conforme mostrado na Figura 7.

Durante o movimento para baixo recursivo em z da onda U, entre os valores -zmax e 0, o registro do detector sob consideração (em z) é adicionado com uma alteração de sinal na posição de espelho em relação à superfície de mar, isto é, em (xr, yr, -zr). Em uma aplicação, todos os detectores são adicionados dessa forma para a onda U.

Continuar para baixo ao longo do eixo geométrico Z para calcular U de z=0 a zmax, os registros dos detectores sob consideração são adicionados em suas posições reais (xr, yr, zr). Dessa forma, de acordo com o novo método, os registros dos detectores são adicionados na mesma execução da equação de onda em posições de espelho (por exemplo, acima da superfície da água com um sinal alterado) e em posições reais com o sinal registrado. Dessa forma, ao invés de executar duas vezes as equações de onda para o processo de migração e o processo de migração espelho, como nos métodos convencionais, o método descrito nessa modalidade exemplificadora executa apenas uma vez as equações de onda no processo de migração espelho compatível considerando-se os detectores reais e os detectores fictícios na mesma execução.

Em uma modalidade, o restante do cálculo recursivo de U, a geração da onda incidente D (presumida como viajando para baixo) e a etapa de correlação cruzada entre as ondas incidente e refletida para obter a imagem final, pode ser conduzido de maneira similar à migração unidirecional convencional. Dessa forma, conforme ilustrado na Figura 9, a coleta de dados (aquisição) pode ocorrer na etapa 900. Então, a migração espelho compatível é aplicada na etapa 902. Uma imagem final é gerada na etapa 904. Comparando-se esse método àquele mostrado na Figura 3, observa-se que nem a migração tampouco a migração espelho são realizadas, economizando assim potência de processamento de computador e tempo. Também pode ser observado que a migração espelho compatível ilustrada na Figura 9 é diferente da migração espelho ilustrada na Figura 3 e discutida com referência à Figura 6 já que a migração espelho compatível considera os registros dos mesmos detectores em dois locais diferentes com sinais diferentes.

Em outras palavras, uma diferença entre a migração espelho da Figura 6 e a migração espelho compatível da Figura 9 é que, ao invés de inicializar a função U de para Zmax (consulte Figuras 6 e 7), a função U é inicializada de -Zmax para Zmax e os registros dos detectores entre -Zmax e 0 são submetidos a uma alteração de sinal quando adicionados à função U. Dessa forma, observa-se que o método de migração espelho da Figura 6 mão inclui os detectores de 0 a Zmax.

Dessa maneira, a imagem da subsuperfície pode ser obtida diretamente de aquisições 3D por cabos flutuadores curvos ou cabos flutuadores inclinados, considerando as posições dos detectores e a propagação 3D das ondas. O mesmo é verdadeiro para os cabos flutuadores tradicionais. Em uma aplicação, a migração espelho compatível é aplicada a dados recebidos de receptores que são fornecidos em um perfil curvo enquanto são rebocados sob a água. A esse respeito, observa-se que a maioria dos métodos tradicionais não tem a capacidade de manusear dados registrados nos pontos fornecidos em um perfil curvo a menos que um datuming seja realizado. No entanto, o método discutido acima tem a capacidade de manusear esse tipo de dados sem nenhum datuming.

Uma vantagem dessa modalidade exemplificadora é que a etapa durante a qual registros são adicionados nas posições de espelho dos detectores tem um baixo custo extra (em termos de potência de processamento de computador), mas fornece um fortalecimento da razão entre sinal e ruído de uma imagem gerada com base nos detectores de fantasma, sem dobrar o tempo de cálculo de migração que é o caso quando duas imagens A e 8 são calculadas e, então, empilhadas conforme atualmente realizado na técnica e ilustrado na Figura 4. No entanto, em uma aplicação, a imagem obtida pelo processo de migração compatível pode ser combinada à imagem da migração tradicional para obter a imagem final.

Uma vantagem adicional de uma ou mais das modalidades discutidas acima é que, contrário aos métodos existentes, não é necessária nenhuma etapa de datuming para reconstruir dados sísmicos que teriam sido registrados por um cabo flutuador horizontal, antes da etapa de migração.

Observa-se que o método de processamento descrito na Figura 9 considera os ângulos de propagação nos eixos geométricos X e Y e também possibilita o aperfeiçoamento da razão entre sinal e ruído usando-se dados fantasmas para reforçar dados de reflexão primários. Dessa forma, em uma modalidade exemplificadora, os dados fantasmas não são filtrados como nos métodos tradicionais, mas, ao invés disso, são combinados aos dados primários para melhora da imagem final.

Em uma modalidade exemplificadora, se a diversidade de profundidades dos sensores não permite que ondas fantasmas sejam totalmente eliminadas, a agitação resultante em dados finais sofre convolução por um filtro que é simétrico (fase zero) e pode sofrer desconvolução (sem entalhe). Essa etapa de convolução é simplificada pelo fato de que é uma desconvolução de fase zero. Dessa forma, em uma aplicação, a migração espelho compatível pode ser combinada à desconvolução de fase zero para determinar a imagem final. A descrição da migração espelho compatível dada acima está relacionada ao caso de uma migração 3D para o ponto de captura "unidirecional". No entanto, há outros tipos de migrações que podem ser compatíveis de modo similar à migração espelho compatível adicionando-se ao cálculo da onda refletida, além dos registros dos detectores em suas posições reais, os registros opostos em suas posições de espelho.

Por exemplo, há uma migração 3D por ponto de captura denominada "Migração de Tempo Reverso" que não assume que a onda incidente é uma onda que viaja para baixo e a onda refletida, uma onda que viaja para cima. Adicionalmente, o método de Migração de Tempo Reverso resolve a totalidade da equação de onda acústica. Nesse caso, a migração espelho compatível pode ser realizada adicionando-se os detectores em sua posição real (xr, yr, zr), mas usando-se, na superfície da água, as denominadas condições de limite de superfície livre ao invés das condições de limite de absorção usualmente usadas. As condições de limite de superfície livre presume que nenhuma onda viaja no segundo meio, correspondendo assim a um coeficiente de reflexão "-1", quando a condição de limite de absorção presume que nenhuma onda é refletida (coeficiente de reflexão 0).

Os métodos descritos acima não se limitam ao processamento de dados adquiridos com o uso de cabos flutuadores lineares de uma inclinação constante conforme mostrado na Figura 5. Os métodos podem ser aplicados a dados coletados por cabos flutuadores incluindo diversas seções de inclinações diferentes, ou por cabos flutuadores que têm uma ou mais seções inclinadas e uma ou mais seções horizontais, ou por cabos flutuadores horizontais situados em profundidades diferentes, ou por cabos flutuadores que têm perfis curvos.

De acordo com uma modalidade exemplificadora ilustrada na Figura 10, há um método para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água. O método inclui a etapa 1000 de inserir dados indicativos de registros feitos por detectores fornecidos em um perfil curvo em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; uma etapa 1002 de aplicação de um procedimento de migração espelho compatível aos dados, onde (i) posições reais dos detectores no perfil curvo e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores reais no perfil curvo e registros correspondentes a um sinal alterado são adicionadas na migração espelho compatível; e uma etapa 1004 de gerar uma imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.

De acordo com outra modalidade exemplificadora ilustrada na Figura 11, há um método para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água. O método inclui a etapa 1100 de inserir dados indicativos de registros feitos por detectores fornecidos em um perfil curvo em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; uma etapa 1102 de aplicação de um procedimento de migração de tempo reverso para calcular uma imagem final da subsuperfície, onde o procedimento de migração de tempo reverso resolve a totalidade da equação de onda acústica; e uma etapa 1104 de usar condições de limite de superfície livre para uma superfície da água ao invés de absorver condições de limite para calcular a imagem final. As condições de limite de absorção presumem que uma onda é refletida na superfície da água enquanto as condições de limite de superfície livre presumem que a onda se move da água para o ar na superfície da água.

Os métodos acima podem ser implantados em um aparelho, por exemplo, um computador, em software ou uma combinação dos mesmos. Tal aparelho 130 é ilustrado na Figura 12 e pode incluir um processador 132 para realizar o processamento discutido acima e um monitor 134 para exibir os resultados do processamento. O aparelho 130 pode incluir também um dispositivo de armazenamento 136 para armazenar instruções e/ou dados necessários. O aparelho 130 pode incluir outros componentes conforme conhecido pelo versado nas técnicas. O aparelho 130, ao ser programado para calcular as etapas específicas da migração espelho compatível discutidas acima, não é um computador de usuário geral.

As modalidades exemplificadoras reveladas fornecem um aparelho e um método para processamento de dados sísmicos. Deve ser compreendido que essa descrição não se destina a limitar o certificado de invenção. Ao contrário, as modalidades exemplificadoras se destinam a cobrir alternativas, modificações e equivalentes, que estão incluídos no espírito e escopo do certificado de invenção conforme definido pelas reivindicações anexas. Adicionalmente, na descrição detalhada das modalidades exemplificadoras, inúmeros detalhes específicos são apresentados para fornecer um entendimento compreensivo do certificado de invenção reivindicada. No entanto, um elemento versado na técnica compreendería que várias modalidades podem ser praticadas sem tais detalhes específicos.

Embora os recursos e elementos das presentes modalidades exemplificadoras sejam descritos nas modalidades em combinações particulares, cada recurso ou elemento pode ser usado sozinho sem os outros recursos e elementos das modalidades ou em várias combinações com ou sem outros recursos e elementos revelados no presente documento.

Essa descrição escrita usa exemplos da matéria em questão revelada para permitir que qualquer indivíduo versado na técnica pratique a mesma, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e que realize quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da matéria em questão é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem para os versados na técnica. Prevê-se que tais outros exemplos se enquadrem no escopo das reivindicações.

REIVINDICAÇÃO

Claims (1)

1. Aparelho para processar dados sísmicos relacionados a uma subsuperfície de um corpo de água, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende: um processador programado para realizar as etapas de método a seguir: receber dados indicativos de registros feitos por detectores fornecidos em um perfil curvo em resposta a uma onda acústica refletida da subsuperfície; aplicar um procedimento de migração espelho compatível aos dados, em que (i) posições reais dos detectores no perfil curvo e registros correspondentes e (ii) posições de espelho fictícias dos detectores reais no perfil curvo e registros correspondentes a um sinal alterado são adicionadas na migração espelho compatível; e gerar uma imagem final da subsuperfície com base no procedimento de migração espelho compatível.