BRPI0514989B1 - método para atenuação de múltiplas de fundo de água em dados sísmicos marinhos - Google Patents
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Abstract
sistema para a atenuação de múltiplas de fundo de água em dados sísmicos gravados por sensores de pressão e sensores de movimento de partículas. a presente invenção refere-se a um campo de onda de subida e um campo de onda de descida são calculados em uma posição de sensor a partir de um sinal de sensor de pressão e de um sinal de sensor de movimento de partículas (43,44). então, um campo de onda de subida é calculado em uma posição de fundo de água substancialmente sem múltiplas de fundo de água a partir dos campos de onda de subida e de descida na posição de sensor. em uma modalidade, o campo de onda de subida na posição de sensor é propagado para trás para o fundo de água, resultando em um campo de onda de subida no fundo de água (45). o campo de onda de descida na posição de sensor é propagado para frente para o fundo de água, resultando em um campo de onda de descida no fundo de água (46). o campo de onda de subida no fundo de água sem múltiplas de fundo de água é calculado a partir do campo de onda de subida propagado para trás no fundo de água, do campo de onda de descida propagado para frente no fundo de água e de um coeficiente de reflexão do fundo de água (48).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA ATENUAÇÃO DE MÚLTIPLAS DE FUNDO DE ÁGUA EM DADOS SÍSMICOS MARINHOS" Antecedentes da Invenção 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se geralmente ao campo de pros-pecção geofísica. Mais particularmente, a invenção refere-se ao campo de processamento de dados sísmicos. Especificamente, a invenção é um método de atenuação de múltiplas de fundo de água a partir de dados sísmicos gravados por sensores de pressão e sensores de movimento de partículas em cabo flutuante sismográfico rebocados. 2. Descrição da Técnica Relacionada No campo de prospecção geofísica, o conhecimento da estrutura de subsuperfície no terreno é útil para se encontrar e extrair recursos minerais valiosos, tais como óleo e gás natural. Uma ferramenta bem-conhecida de prospecção geofísica é uma pesquisa sísmica. Uma pesquisa sísmica transmite ondas acústicas emitidas a partir de fontes de energia apropriadas para o terreno e coleta os sinais refletidos usando-se um arranjo de sensores. Então, as técnicas de processamento de dados sísmicos são aplicadas aos dados coletados para a estimativa da estrutura de subsuperfície.
Em uma pesquisa sísmica, o sinal sísmico é gerado pela injeção de um sinal acústico a partir da ou próximo da superfície do terreno, o qual então viaja para baixo para a subsuperfície do terreno. Em uma pesquisa marinha, o sinal acústico também pode viajar para baixo através de uma massa de água. As fontes de energia apropriadas podem incluir explosivos ou vibradores em terra e pistolas de ar ou vibradores marinhos em água. Quando o sinal acústico encontra um refletor sísmico, uma interface entre dois estratos de subsuperfície tendo impedâncias acústicas diferentes, uma porção do sinal acústico é refletida de volta para a superfície, onde a energia refletida é detectada por um sensor. Os sensores sísmicos detectam e medem a amplitude de aspectos físicos diferentes das ondas sísmicas passando.
Os tipos apropriados de sensores sísmicos podem incluir sensores de velocidade de partículas em pesquisas em terra e sensores de pressão de água em pesquisas marinhas. Às vezes, sensores de movimento de partículas ou de aceleração de partículas são usados, ao invés de sensores de velocidade de partículas. Os sensores de velocidade de partículas são comumente conhecidos na técnica como geofones e os sensores de pressão de água são comumente conhecidos na técnica como hidrofones. Ambas as fontes sísmicas e os sensores sísmicos podem ser empregados por si mesmos ou, mais comumente, em arranjos. Adicionalmente, sensores de pressão e sensores de velocidade de partículas podem ser empregados em conjunto, co-localizados em pares ou pares de arranjos ao longo de um cabo sísmico em uma pesquisa marinha.
Em uma pesquisa sísmica marinha típica, uma pluralidade de cabos flutuantes sismográficos é rebocada atrás de uma embarcação. Uma ou mais fontes sísmicas também são normalmente rebocadas atrás da embarcação. Alternativamente, os cabos sísmicos são mantidos em uma posição substancialmente estacionária em um corpo de água, em uma profundidade selecionada ou ficando no fundo do corpo de água. Neste caso alternativo, a fonte pode ser rebocada atrás de uma embarcação para a geração de energia acústica em localizações variáveis, ou a fonte também pode ser mantida em uma posição estacionária. A energia sísmica gravada por cada par de fontes e sensores durante o estágio de aquisição de dados é conhecida como traço sísmico. Os traços de dados sísmicos contêm as reflexões sísmicas desejadas, conhecidas como reflexões primárias ou primárias. Uma reflexão primária vem da detecção de um sinal acústico que viaja a partir de uma fonte para um sensor, mas com uma reflexão única a partir de um refletor sísmico de sub-superfície. Infelizmente, os traços sísmicos frequentemente contêm muitas reflexões adicionais indesejadas conhecidas como reflexões múltiplas ou múltiplas, as quais podem obscurecer e mesmo sobrepujar as reflexões primárias buscadas. Uma reflexão múltipla vem da gravação de um sinal acústico que refletiu mais de uma vez antes de ser detectado por um sensor. As reflexões múltiplas adicionais poderíam vir de refletores de subsuperfície ou a partir da superfície do terreno em uma pesquisa sísmica em terra e das interfaces de água - terreno ou ar - água em uma pesquisa sísmica de água. Os sinais gravados a partir de múltiplas obscurecem os sinais gravados a partir das primárias, tornando mais difícil identificar e interpretar as primárias desejadas. Assim, a remoção ou pelo menos a atenuação de múltiplas é uma etapa desejada no processamento de dados sísmicos em muitos ambientes. Isto é particularmente dessa forma em pesquisas sísmicas marinhas, onde as múltiplas são especialmente fortes em relação às primárias. As múltiplas são fortes porque as interfaces de água - terreno e, particularmente, as de ar - água são fortes refletores sísmicos, devido a seus altos contrastes de impedância acústica. A figura 1 mostra uma ilustração esquemática (não desenhada em escala) de uma vista em elevação de uma pesquisa marinha sísmica típica. Esta ilustração demonstra um meio para a aquisição de dados sísmicos marinhos que pode ser usado com o método da invenção. Um corpo de água 101 sobre o terreno 102 é delimitado na superfície de água 103 por uma interface de água - ar e no fundo de água 104 por uma interface de água - terreno. Abaixo do fundo de água 104, o terreno 102 contém formações subterrâneas de interesse. Uma embarcação de sísmica 105 viaja sobre a superfície de água 103 e contém um equipamento de controle de aquisição sísmica, designado geralmente como 106. O equipamento de controle de aquisição sísmica 106 inclui controle de navegação, controle de fonte sísmica, controle de sensor sísmico, e equipamento de gravação, todos de tipos bem-conhecidos na técnica de aquisição sísmica. O equipamento de controle de aquisição sísmica 106 faz com que uma fonte sísmica 107 rebocada no corpo de água 101 pela embarcação de sísmica 105 para atuação em tempos selecionados. A fonte sísmica 107 pode ser de qualquer tipo conhecido na técnica de aquisição sísmica, incluindo pistolas de ar ou pistolas de água, ou, particularmente, arranjos de pistolas de ar. Os cabos flutuantes sismográficos 108 também são rebocados no corpo de água 101 pela embarcação de pesquisa sísmica original 105 ou por um outro navio de pesquisa sísmica (não mostrado). Embora apenas um cabo flutuante sismográfico 108 seja mostrado aqui, por simplicidade ilustrativa, tipicamente uma pluralidade de cabos flutuantes sismográfi-cos 108 é rebocada atrás da embarcação de sísmica 105. Os cabos flutuantes sismográficos 108 contêm sensores para a detecção dos campos de onda refletidos iniciados pela fonte sísmica 107 e refletidos a partir de interfaces no ambiente. Convencionalmente, os cabos flutuantes sismográficos 108 contêm sensores de pressão tais como hidrofones 109, mas cabos flutuantes sismográficos 108 conhecidos como cabos flutuantes sismográficos de sensor duplo também contêm sensores de movimento de partículas de água tais como geofones 110. Os hidrofones 109 e os geofones 110 tipicamente são colocados em pares ou pares de arranjo de sensor em intervalos regulares ao longo dos cabos flutuantes sismográficos 108. Contudo, não se pretende que o tipo de sensores 109, 110 ou sua localização nos cabos flutuantes sismográficos 108 seja uma limitação quanto à presente invenção. A fonte sísmica 107 é rebocada através do corpo de água 101 e ativada em intervalos periódicos para a emissão de ondas acústicas nas vizinhanças dos cabos flutuantes sismográficos 108 com seus sensores 109, 110. O processo se repete até que a pesquisa sísmica seja completada. A cada vez em que a fonte sísmica 107 é atuada, um campo de onda acústico viaja para cima ou para baixo nas frentes de onda que se expandem de forma esférica. Os campos de onda viajando serão ilustrados por trajetórias de raios normais às frentes de onda se expandindo. O campo de onda viajando para cima, designado pela trajetória de raio 111, refletir-se-á a partir da interface de água - ar na superfície de água 103 e, então, viajará para baixo, como na trajetória de raio 112, onde o campo de onda pode ser detectado pelos hidrofones 109 e pelos geofones 110 nos cabos flutuantes sismográficos 108. Infelizmente, uma reflexão como essa na superfície de água 103, como na trajetória de raio 112, não contém uma informação útil sobre as formações subterrâneas de interesse. Contudo, tais reflexões de superfície, também conhecidas como fantasmas, atuam como fontes sísmicas secundárias com um atraso de tempo. O campo de onda viajando para baixo a partir da fonte sísmica 107, na trajetória de raio 113, refletir-se-á a partir da interface de terreno -água no fundo de água 104 e, então, viajará para cima, como na trajetória de raio 114, onde o campo de onda pode ser detectado pelos hidrofones 109 e pelos geofones 110. Uma reflexão como essa no fundo de água 104, como na trajetória de raio 114, contém uma informação sobre o fundo de água 104 e, assim, pode ser retida para processamento adicional. A trajetória de raio 114 é um exemplo de uma múltipla de fundo de água, que tem pelo menos uma reflexão no fundo de água 104. Adicionalmente, o campo de onda viajando para baixo, como na trajetória de raio 113, pode transmitir através do fundo de água 104 como na trajetória de raio 118, refletir-se a partir de uma fronteira de camada, tal como 116, e então viajar para cima, como na trajetória de raio 117. O campo de onda viajando para cima, trajetória de raio 117, então pode ser detectado pelos hidrofones 109 e pelos geofones 110. Uma reflexão como essa a partir de uma fronteira de camada 116 pode conter uma informação útil sobre as formações subterrâneas de interesse e também é um exemplo de uma reflexão primária, que tem uma reflexão no terreno subterrâneo.
Infelizmente, os campos de onda acústicos continuarão a se refletir a partir de interfaces, tais como o fundo de água 104, a superfície de água 103 e as fronteiras de camada, tal como 116, em combinações. Por exemplo, o campo de onda viajando para cima na trajetória de raio 114 refletir-se-á a partir da superfície de água 103, continuará viajando para baixo na trajetória de raio 118, poderá se refletir a partir do fundo de água 104, e continuará viajando para cima de novo na trajetória de raio 119, onde o campo de onda pode ser detectado pelos hidrofones 109 e pelos geofones 110. A trajetória de raio 119 é um exemplo de uma reflexão múltipla denominada uma múltipla de fundo de água, tendo pelo menos uma reflexão a partir do fundo de água 104. De modo similar, o campo de onda viajando para cima na trajetória de raio 117 refletir-se-á a partir da superfície de água 103, continuará viajando para baixo na trajetória de raio 120, poderá se refletir a partir do fundo de água 104 e continuará viajando para cima de novo na trajeto- ria de raio 121, onde o campo de onda pode ser detectado pelos hidrofones 109 e pelos geofones 110. A trajetória de raio 121 é um exemplo de uma reflexão múltipla denominada uma "peg-leg", que tem pelo menos uma reflexão no terreno subterrâneo e pelo menos uma reflexão a partir do fundo de água 104. As reflexões múltiplas contêm uma informação redundante sobre as formações de interesse e as múltiplas comumente são removidas dos dados sísmicos, antes de um processamento adicional.
Os traços obtidos na realização da pesquisa devem ser processados antes da exibição final e da análise, para compensação de vários fatores os quais impedem a utilização dos traços originais. Uma das etapas mais trabalhosas de processamento envolve a compensação de múltiplas e "peg-legs" pela atenuação delas a partir de traços originais. A remoção de múltiplas dos dados sísmicos requer a capacidade de discriminar as múltiplas do restante do sinal sísmico. Esta discriminação requer a predição das múltiplas a partir do sinal sísmico gravado e de outros dados, tal como a localização do fundo de água. Quando o intervalo repetido da múltipla é de apenas umas poucas vezes o comprimento da ondulação de fonte, as múltiplas de período curto resultantes são aproximadamente periódicas. Então, as múltiplas de período curto podem ser discriminadas, com base na sua periodicidade, e atenuadas usando-se a técnica bem-conhecida de desconvolução preditiva. Contudo, quando o comprimento da trajetória de reflexão múltipla se torna longo, se comparado com a duração de ondulação de fonte, as múltiplas não são mais periódicas e uma desconvolução preditiva não mais funciona bem. Uma das técnicas conhecidas na técnica de processamento de dados sísmicos para a atenuação de múltiplas de período longo é a formação de uma referência (nível de referência) de equação de onda.
Berryhill, John R., 1979, "Wave equation datuming", Geophysics, Vol. 44, N9 8 (Agosto), p. 1329-1344, descreve o procedimento "wave equation datuming" para mudar a referência de uma coleção de traços de deslocamento nulo a partir de uma superfície de formato arbitrário para uma outra, para uma velocidade de propagação de onda não constante. O "wave equa- tion datuming" emprega uma continuação para cima ou para baixo de dados de tempo sísmicos para a redefinição da superfície de referência na qual as fontes e os sensores sísmicos parecem estar localizados. Berryhill (1979) aplica o procedimento a correções de referência de substituição de velocidade e modelagem para frente de camada múltipla.
Berryhill, John R., 1984, "Wave equation datuming before stack (short note)", Geophysics, Vol. 49, Ne 11 (Novembro), p. 2064-2067, estende o procedimento "wave equation datuming" de Berryhill (1979) a partir de traços de deslocamento não nulo para dados sísmicos não empilhados. Berryhill (1984) descreve um método em duas etapas. Em primeiro lugar, os sensores são extrapolados a partir de uma referência para uma outra referência, pela operação nos traços sísmicos classificados em acumulações de fonte comuns e, então, as fontes são extrapoladas pela operação em traços sísmicos classificados em grupos de sensor comum. As acumulações de fonte comum e de sensor comum devem assumir a forma de dispersões divididas simétricas, se ambas as direções de mergulho forem tratadas igualmente, ou as acumulações devem ser construídas artificialmente por reciprocidade, se não gravadas daquela forma. O método "wave equation datuming" de Berryhill (1979, 1984) propaga (extrapola) campos de onda de subida e campos de onda de descida para frente no espaço e no tempo. A propagação pode mover fontes e sensores a partir de uma primeira superfície de referência (tal como a posição do sensor) para uma segunda superfície de referência (tal como o fundo de água). A forma de propagação é uma soma a partir de Berryhill (1979, 1984): (D onde a figura 2 mostra uma ilustração esquemática das quantidades geométricas aparecendo na definição "wave equation datuming" na Equação (1). Assim, Uj(t-tj) é um traço de entrada gravado em uma localização 21 na primeira superfície de referência 22 e Uj(t) é um traço de saída computado em qualquer localização 23 na segunda superfície de referência 24. Adicional- mente, Αχ, é o espaçamento 25 entre as localizações de entrada 21 na primeira superfície de referência 22, Θ-, é o ângulo 26 entre a normal 27 com a superfície de referência e o vetor 28 conectando a localização de entrada 21 e a localização de saída 23, t, é o tempo de curso entre a localização de entrada 21 e a localização de saída 23 ao longo do vetor 28, e η é a distância entre a localização de entrada 21 e a localização de saída 23 ao longo do vetor 28. O argumento (t-t,) implica que Ui é atrasado pelo tempo de curso f,·. O asterisco * na Equação (1) denota uma convolução do traço de entrada U■, com um operador de filtro F}. O operador de filtro F, surge a partir da integração de Kirchhoff transversal à linha e é empregado para se evitar uma distorção de forma de onda e amplitude. Berryhill (1979) descreve um exemplo de um operador de filtro como esse de 5 a 10 amostras, o que é equivalente à segunda derivada de uma função tangente. A Equação (1), como está, descreve a propagação para cima de ondas chegando. Para a computação da propagação para baixo de ondas chegando, os traços de entrada e de saída são revertidos no tempo (um procedimento de transposição conjugada). A Equação (1) pode ser escrita em três dimensões como: (2) onde / e k designam as localizações xe y, respectivamente, do traço de entrada Uik na primeira superfície de referência, Ax, e Ay,· são o espaçamento nas direções x e y, respectivamente, entre as localizações de entrada na primeira superfície de referência, e as outras variáveis são definidas de modo similar àquelas na Equação (1).
Um método comum para emprego "wave equation datuming" é o método de predição e subtração para atenuação de múltiplas. Em primeiro lugar, as múltiplas são preditas, por meio "wave equation datuming". Então, as múltiplas preditas são subtraídas do sinal gravado original para a produção das reflexões primárias desejadas. O que vem a seguir são exemplos desta abordagem.
Berryhill, John R. and Kim, Y.C., 1986, "Deep-water peg legs and multiples: Emulation and suppression", Geophysics, Vol. 51, Ne 12 (Dezembro), p. 2177-2184, descreve um método de predição e subtração "wave equation datuming" para a atenuação de reflexões múltiplas e de peg-leg em dados sísmicos não empilhados. Em primeiro lugar, um registro sísmico observado é extrapolado através de uma ida e volta completa transversal à camada de água, desse modo se criando uma predição de múltiplas e "peg-legs" possíveis. Em segundo lugar, um registro contendo as múltiplas e as "peg-legs" preditas é comparado com e subtraído dos dados gravados originais.
Wiggins, J. Wendell, 1988, "Attenuation of complex water-bottom multiples by wave-equation-based prediction and subtraction", Geophysics, Vol. 53, Ns 12 (Dezembro), p. 1527-1539, descreve uma abordagem de equação de onda para a predição e a subtração de múltiplas de camada de água e múltiplas de peg-leg. O método de predição em duas etapas, em primeiro lugar, realiza uma extrapolação de equação de onda e, em segundo lugar, realiza uma estimativa local da refletividade do fundo de água. Duas extrapolações de equação de onda são realizadas nos dados gravados a partir da referência de gravação até o fundo de água. Uma extrapolação é para frente no tempo e a outra extrapolação é para trás no tempo. Uma comparação dos dois conjuntos de dados extrapolados produz a estimativa local da refletividade do fundo de água. Uma combinação do conjunto de dados extrapolados para frente e da refletividade de fundo de água estimada produz uma predição das múltiplas, as quais então são subtraídas do conjunto de dados extrapolados para trás, para a produção de um conjunto de dados de múltipla atenuada. Finalmente, este conjunto de dados é extrapolado de volta para a referência de gravação.
Lokshtanov, Dmitri, 2000, "Suppression of water-layer multiples -from deconvolution to wave-equation approach", 70th Annual International Meeting, Society of Exploration Geophysicists, Expanded Abstracts, p. 19811984, descreve uma abordagem de equação de onda para a predição e a subtração de múltiplas de camada de água e de múltiplas de peg-leg. O método extrapola acumulações de CMP de transformada de Radon para a pro- dução de acumulações de CMP de transformada de Radon das múltiplas preditas, a partir da geometria do fundo de água. O método então aplica uma subtração adaptativa.
Todos os métodos acima aplicam uma formação de referência de equação de onda a sinais de sensor de pressão apenas. Contudo, os dados de sensor de pressão têm entalhes espectrais causados pelas reflexões da superfície da água. Estes entalhes espectrais freqüentemente estão na banda de freqüência de aquisição sísmica. Assim, a porção usável dos dados de sensor de pressão é de banda de freqüência limitada a partir dos entalhes espectrais, e não pode cobrir a banda de freqüência de aquisição sísmica inteira. Esta limitação pode ser evitada pelo uso de sensores de pressão e sensores de movimento de partículas. Assim, existe uma necessidade de um método de atenuação de múltiplas de fundo de água de período longo a partir de dados sísmicos, que tire vantagem da informação contida nos sinais gravados por ambos os sensores de pressão e sensores de movimento de partículas em cabos flutuantes sismográficos rebocados marinhos.
Breve Sumário da Invenção A invenção é um método para a atenuação de múltiplas de fundo de água a partir de dados sísmicos gravados por sensores de pressão e sensores de movimento de partículas em cabos flutuantes sismográficos rebocados marinhos. Um campo de onda de subida e um campo de onda de descida são calculados em uma posição de sensor a partir de um sinal de sensor de pressão e de um sinal de sensor de movimento de partículas. Então, um campo de onda de subida é calculado em uma posição de fundo de água substancialmente sem múltiplas de fundo de água a partir dos campos de onda de subida e de descida na posição de sensor.
Em uma modalidade da invenção, um campo de onda de subida é calculado na posição de sensor a partir de um sinal de sensor de pressão e de um sinal de sensor de movimento de partículas. Um campo de onda de descida é calculado na posição de sensor a partir dos sinais de sensor de pressão e de sensor de movimento de partículas. O campo de onda de subi- da na posição de sensor é propagado para trás no fundo de água, resultando em um campo de onda de subida no fundo de água. O campo de onda de descida na posição de sensor é propagado para frente no fundo de água, resultando em um campo de onda de descida no fundo de água. Um campo de onda de subida no fundo de água sem múltiplas de fundo de água é calculado a partir do campo de onda de subida propagado para trás no fundo de água, do campo de onda de descida propagado para frente no fundo de água, e de um coeficiente de reflexão do fundo de água.
Breve Descrição dos Desenhos A invenção e suas vantagens podem ser compreendidas mais claramente por uma referência à descrição detalhada a seguir e aos desenhos em anexo, nos quais: a figura 1 é uma vista em elevação de uma pesquisa sísmica marinha típica; a figura 2 é uma ilustração esquemática das quantidades geométricas que aparecem na definição "wave equation datuming"; a figura 3 é uma vista em elevação de múltiplas de fundo de água; e a figura 4 é um fluxograma que ilustra as etapas de processamento de uma modalidade do método da invenção para a atenuação de múltiplas de fundo de água a partir de dados sísmicos.
Embora a invenção seja descrita em relação a suas modalidades preferidas, será compreendido que a invenção não está limitada a isso. Ao contrário, pretende-se que a invenção cubra todas as alternativas, modificações e equivalentes que possam estar incluídos no escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações em apenso.
Descrição Detalhada da Invenção A invenção é um método para a atenuação de múltiplas de fundo de água a partir de dados sísmicos gravados por sensores de pressão e sensores de movimento de partículas em cabos flutuantes sismográficos rebocados marinhos. Em uma modalidade, os sensores de pressão e os sensores de movimento de partículas estão co-localizados no cabo flutuante sismográfico rebocado marinho. Em uma modalidade alternativa, os sensores têm uma densidade espacial suficiente, de modo que os respectivos campos de onda gravados pelos sensores de pressão e pelos sensores de movimento de partículas possam ser interpolados ou extrapolados para a produção dos dois campos de onda na mesma localização. O método da invenção é um método de predição e subtração para a atenuação de múltiplas. Em primeiro lugar, contudo, antes da etapa de predição, os campos de onda de subida e de descida na posição dos sensores nos cabos flutuantes sismográficos são calculados a partir do sinal de sensor de pressão e do sinal de sensor de movimento de partículas. Então, as múltiplas são preditas por meio de uma formação de referência de equação de onda e as múltiplas preditas são subtraídas do sinal gravado original para a produção de reflexões primárias. As múltiplas são preditas por uma propagação para frente no tempo do campo de onda de descida a partir da posição de sensor para baixo até o fundo de água e, então, pela multiplicação do resultado pelo coeficiente de reflexão do fundo de água. Este resultado desta multiplicação prediz as múltiplas de fundo de água de subida no fundo de água. As múltiplas são subtraídas por uma propagação para trás no tempo do campo de onda de subida a partir da posição de sensor para baixo até o fundo de água e, então, pela subtração das múltiplas de fundo de água de subida preditas. O método da invenção funciona para múltiplas de fundo de água de período longo em profundidades de água de moderadas a profundas de mais do que aproximadamente 200 metros. O método da invenção requer conhecimento da velocidade da água, mas não das velocidades sísmicas das camadas de terreno subterrâneas. O método também requer o conhecimento da localização de fundo de água. Contudo, o método não é limitado pela complexidade da geometria do fundo de água. A figura 3 mostra uma ilustração esquemática (não desenhada em escala) de uma vista em elevação de múltiplas de fundo de água. Um corpo de água 301 sobre o terreno é delimitado na superfície de água 302 por uma interface de água - ar e no fundo de água 303 por uma interface de água - terreno. Um cabo flutuante sismográfico único contendo sensores 304 é mostrado para simplicidade ilustrativa no corpo de água 301. Convencionalmente, os sensores 304 tipicamente seriam sensores de pressão, ilustrados aqui por hidrofones. Para o método da invenção, os sensores 304 incluem sensores de velocidade de partículas, ilustrados aqui por geofones.
Os campos de onda em geral serão designados por w(t), enquanto os sinais de hidrofone e de geofone serão designados por h(t) e g(t), respectivamente. Os sobrescritos se bdesignam um sensor de pressão 304 e uma posição de fundo de água 303, respectivamente, de um campo de onda w(t) ou de um sinal de hidrofone h(t) ou um sinal de geofone g(t). Assim, o campo de onda ιν*(ί) designa um campo de onda como seria detectado na posição de sensor 304 no cabo flutuante sismográfico. De modo similar, o campo de onda \λΡ(t) designa um campo de onda como seria detectado na interface de água/terra no fundo de água 303.
Os subscritos u e d designam direções de curso de subida e de descida, respectivamente, dos campos de onda em qualquer localização. Assim, o campo de onda w*(t) na posição de sensor 304 compreende uma parte de subida v^(t)u 305 e uma parte de descida v^(t)d306. De modo similar, o campo de onda vf(\) no fundo de água 303 compreende uma parte de subida vJ°(t)u 307 e uma parte de descida v^(t)d 308. Os subscritos adicionais mes designarão as múltiplas de fundo de água e o sinal remanescente, respectivamente, nos campos de onda. O campo de onda de subida v^(t)u 308 no fundo de água 303 contém múltiplas de fundo de água e outros sinais. Assim, o vJ°(t)u 308 será dividido na soma de uma parte v^(t)um com múltiplas de fundo de água e uma parte remanescente w^(t)us sem múltiplas de fundo de água por: wb(t)a=wb(t)us+wb(t)um· (3) De modo similar, o campo de onda de descida 1/^(7)^307 no fundo de água 303 contém múltiplas de fundo de água e outros sinais, gravados após estes eventos terem sido refletidos pela interface de água/ar na superfície de água 302. Assim, o v^(t)u 307 pode ser dividido na soma de uma parte v^(t)dm com múltiplas de fundo de água e uma parte remanescente n/Υίλis sem múltiplas de fundo de água por: (4) Um sensor de movimento de partículas como um geofone tem sensibilidade direcional, ao passo que um sensor de pressão como um hi-drofone não o tem. A interface de água/ar na superfície de água 302 é um refletor excelente e o coeficiente de reflexão na superfície de água 302 é aproximadamente unitário em magnitude e é de sinal negativo para sinais de pressão. Assim, as ondas refletidas na superfície de água 302 serão deslocadas de fase 180 graus em relação às ondas se propagando para cima. Assim sendo, os sinais de conjunto de dobradiça superior detectados por um geofone e um hidrofone localizados próximos em conjunto estarão em fase, enquanto os sinais de campo de onda de descida serão gravados 180 graus fora de fase.
Assim, o sinal de hidrofone gravado hs(t) na posição de sensor 304 é a soma do campo de onda de subida v^(t)u 305 e do campo de onda de descida vf(t)d 306 na posição de sensor 304: (5) enquanto o sinal de geofone gravado çf(t) na posição de sensor 304 é a diferença do campo de onda de subida v^(t)u 305 e do campo de onda de descida \fl^(t)d306 na posição de sensor 304: (6) Rearranjar as Equações (5) e (6) leva a um método para o cálculo do campo de onda de subida v^(t)u 305 e do campo de onda de descida w*(t)d 306 na posição de sensor 304: CD e (S) A formação de referência de equação de onda é usada para a transferência dos dados sísmicos de um nível de referência para um outro. Na presente invenção, o nível de referência para os campos de onda de su- bida e de descida é transferido a partir da posição de sènsor 304 para o fundo de água 303. O campo de onda de descida \^(t)d 306 tem de ser propagado para frente para posições no fundo de água 303 e, então, o campo de onda de subida vf(t)u 305 tem de ser propagado para trás para as mesmas posições no fundo de água 303.
Se o campo de onda de subida v^(t)u 305 na posição de sensor 304 a partir da Equação (7) for propagado para trás para o fundo de água 303, então, um campo de onda de subida vf(t)u 308 no fundo de água 303 resultará, que contém ambos os eventos de múltiplas de fundo de água v^(t)um e outros sinais w/Yf)us, como se os dados tivessem sido gravados por sensores localizados no fundo de água 303. Todos os eventos de múltiplas de fundo de água em um campo de onda de subida \^(t)u 308 devem ser eventos de subida. Assim, (9) Se o campo de onda de descida 1/^(()^306 na posição de sensor 304 a partir da Equação (8) for propagado para frente no fundo de água 303, então, um campo de onda de subida ν^(ΐ)υ 307 resultará, que apenas contém eventos após uma reflexão com a interface de água/ar na superfície de água 302, como se estes dados tivessem sido gravados por sensores localizados no fundo de água 303. Todos os eventos no campo de onda de descida vJ°(t)u 307 serão refletidos a partir do fundo de água 303, de acordo com o coeficiente de reflexão R do fundo de água 303. Estes eventos defletidos a partir de ν^(ί)υ 307 se refletindo a partir do fundo de água 303 devem ser os mesmos que as múltiplas de fundo de água wJ°(t)um na Equação (9), o que significa que: (10) Substituir a Equação (10) na Equação (9) leva a: (11) Nas Equações (3) a (11), foi feita a hipótese de que o geofone pode gravar o campo de onda total çfft). Contudo, para uma configuração com geofones verticais, a amplitude da gravação de geofone precisa ser a- justada a partir do sinal gravado de um geofone vertical cfv(t) para o sinal gravado de um geofone detectando o campo de onda total cf(t) pela relação: (12) onde Θ é o ângulo de incidência entre a frente de onda e o sensor (=0, se uma chegada vertical). O ângulo Θ não pode ser descrito como uma função única do tempo, uma vez que múltiplas frentes de onda podem chegar ao mesmo tempo para qualquer dado geofone. Contudo, uma das etapas computacionais no processo "wave equation datuming" é realizada por todos os ângulos de incidência possíveis de acordo com a equação de onda acústica. Se os dados tiverem sido gravados com um geofone vertical, a correção para o ângulo de incidência pode ser feita durante esta etapa computacional. A figura 4 é um fluxograma que ilustra as etapas de processamento de uma modalidade do método da invenção para a atenuação de múltiplas de fundo de água a partir de dados sísmicos gravados por sensores de pressão e sensores de movimento de partículas em cabos flutuantes sismo-gráficos rebocados marinhos. Por simplicidade ilustrativa e não como limitação da invenção, os sensores de pressão e os sensores de movimento de partículas serão referidos por suas modalidades convencionais de hidrofo-nes e geofones, respectivamente. Os dados sísmicos preferencialmente são na forma de acumulações de disparo comum ou acumulações de sensor comum.
Os sinais de hidrofone e geofone preferencialmente são corrigidos primeiramente quanto a diferenças relativas nas funções de transferência de instrumento, as quais correspondem a respostas de impulso de instrumento no domínio de tempo. Tipicamente, a amplitude e a fase dos dados de geofone são corrigidas para combinarem com os dados de hidrofone. Em uma modalidade alternativa, os dados de hidrofone são corrigidos para combinarem com os dados de geofone ou, em uma modalidade alternativa adicional, ambos os conjuntos de dados são corrigidos para uma base comum. Meios computacionais para correção quanto a diferenças relativas em res- postas de impulso de instrumento são bem-conhecidos na técnica. Adicionalmente, um escalonamento de amplitude igual ao inverso da impedância acústica na água pode ser aplicado aos dados de geofone para a correção quanto a diferenças relativas de pressão e velocidade de partículas. Meios computacionais para esta correção de amplitude adicional também são bem-conhecidos na técnica.
Na etapa 41, a localização de posições de sensor nos cabos flutuantes sismográficos rebocados marinhos é determinada por qualquer método conhecido na técnica. A localização das posições de sensor forma uma referência de posição de sensor.
Na etapa 42, a localização do fundo de água é determinada por qualquer método conhecido na técnica. A localização do fundo de água forma uma referência de fundo de água.
Na etapa 43, um campo de onda de subida vf(t)u na referência de posição de sensor é calculado a partir de uma soma de um sinal de hidro-fone tf(t) e de um sinal de geofone cf(t). O cálculo preferencialmente é conforme dado na Equação (7) acima.
Na etapa 44, um campo de onda de descida vf(t)d na referência de posição de sensor é calculado a partir de uma diferença de um sinal de hidrofone hs(t) e um sinal de geofone (f(i). O cálculo preferencialmente é conforme dado na Equação (8) acima.
Na etapa 45, o campo de onda de subida w*(t)u na referência de posição de sensor é propagado para trás a partir da referência de posição de sensor no espaço para a referência de fundo de água, resultando em um campo de onda de subida )u na referência de fundo de água. Esta propagação para trás pela formação de referência de equação de onda move a referência da referência de posição de sensor para a referência de fundo de água. Se o geofone for um geofone vertical, então, o escalonamento na Equação (12) acima é realizado para cada ângulo de incidência, durante o processo de propagação para trás. A extrapolação pode ser feita por quaisquer métodos de extrapolação conhecidos na técnica. A título de exemplo, mas não de limitação, a extrapolação pode ser feita por métodos de Kirchhoff ou de deslocamento de fase. Um método de deslocamento de fase tipicamente é mais rápido em termos computacionais para o caso de um fundo de água plano e um espaçamento de traço consistente. Um método de Kirchhoff tipicamente provê maior acurácia para fundos de água variáveis, mas é computacionalmente mais dispendioso do que o método de deslocamento de fase.
Na etapa 46, o campo de onda de descida w*(t)d na referência de posição de sensor é propagado para frente a partir da referência de posição de sensor para baixo no espaço até a referência de fundo de água, resultando em um campo de onda de descida na referência de fundo de água. Esta propagação para frente pela formação de referência de equação de onda move a referência do sensor de posição para a referência de fundo de água. Novamente, se o geofone for um geofone vertical, então, o escalonamento na Equação (12) é realizado para cada ângulo de incidência durante o processo de propagação para frente.
Na etapa 47, um coeficiente de reflexão R na referência de fundo de água é determinado. Os métodos para determinação do coeficiente de reflexão de fundo de água R são bem-conhecidos na técnica.
Na etapa 48, as múltiplas de fundo de água são removidas no campo de onda de subida vP(t)u na referência de fundo de água. Esta remoção emprega o campo de onda de subida propagado para trás vP(t)u na referência de fundo de água, o campo de onda de descida propagado para frente v^(t)d na referência de fundo de água, e o coeficiente de reflexão R na referência de fundo de água. Esta remoção preferencialmente é realizada pela aplicação da Equação (11) acima, resultando em um campo de onda de subida v\P(t)us na referência de fundo de água sem as múltiplas de fundo de água.
No processo resumido pela Equação (11), o campo de onda de descida propagado para frente vJ°(t)d na referência de fundo de água é multiplicado pelo coeficiente de reflexão R da referência de fundo de água. Este resultado de multiplicação prediz as múltiplas de fundo de água de subida wP(t)um no fundo de água, como estabelece a Equação (10). Neste ponto, pode ser efetivo comparar as múltiplas de fundo de água preditas, R * wP(t)d, com as múltiplas de fundo de água, vP(t)um, no campo de onda gravado, antes da subtração. As múltiplas de fundo de água preditas podem ser primeiramente equalizadas para estarem de acordo com as múltiplas de fundo de água gravadas em variáveis tais como amplitude, fase e tempo de chegada. Então, a subtração na Equação (11) pode ser feita de forma mais acurada.
Deve ser compreendido que o precedente é meramente uma descrição detalhada de modalidades específicas desta invenção e que numerosas mudanças, modificações e alternativas às modalidades mostradas podem ser feitas de acordo com a exposição aqui, sem se desviar do escopo da invenção. A descrição precedente não tem por significado, portanto, limitar o escopo da invenção. Ao invés disso, o escopo da invenção é para ser determinado apenas pelas reivindicações em apenso e por seus equivalentes.
REIVINDICAÇÕES
Claims (8)
1. Método para atenuação de múltiplas de fundo de água em dados sísmicos marinhos, caracterizado pelo fato de que compreende: o cálculo de um campo de onda de subida em uma posição de sensor a partir de uma soma de um sinal de sensor de pressão e um sinal de sensor de movimento de partículas gravados em um cabo flutuante sismo-gráfico marinho; o cálculo de um campo de onda de descida em uma posição de sensor a partir de uma diferença do sinal de sensor de pressão e um sinal de sensor de movimento de partículas gravados no cabo flutuante sismográfico marinho; a propagação para trás do campo de onda de subida na posição de sensor para o fundo de água, resultando em um campo de onda de subida no fundo de água; a propagação para frente do campo de onda de descida na posição de sensor para o fundo de água, resultando em um campo de onda de descida no fundo de água; a determinação de um coeficiente de reflexão na referência de fundo de água; a multiplicação do coeficiente de reflexão no fundo de água pelo campo de onda de descida no fundo de água, resultando em múltiplas de fundo de água preditas; a equalização das múltiplas de fundo de água preditas para estarem de acordo com as múltiplas de fundo de água gravadas em amplitude, fase e tempo de chegada; a subtração das múltiplas de fundo de água preditas equalizadas do campo de onda de subida no fundo de água para gerar um campo de onda de subida substancialmente sem múltiplas de fundo de água.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente as etapas iniciais de: determinação de uma referência de posição de sensor; e determinação de uma referência de fundo de água.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, onde a etapa de propagação para trás compreende a aplicação de uma formação de referência de equação de onda para se mover o campo de onda de subida a partir da referência de posição de sensor para a referência de fundo de água.
4. Método, de acordo com a reivindicação 2, onde a etapa de propagação para frente compreende a aplicação de uma formação de referência de equação de onda para se mover o campo de onda de descida da referência de posição de sensor para a referência de fundo de água.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde a etapa de subtração para gerar um campo de onda de subida v^(t)us no fundo de água substancialmente sem múltiplas de fundo de água compreende a aplicação da equação: onde n/γt)u é o campo de onda de subida no fundo de água, wé o campo de onda de descida no fundo de água, efiéo coeficiente de reflexão no fundo de água.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde a etapa de cálculo de um campo de onda de subida v/(t)u na posição de sensor compreende a aplicação da equação: onde lf(t) é um sinal de hidrofone gravado na posição de sensor e cf(t) é um sinal de geofone gravado na posição de sensor.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde a etapa de cálculo de um campo de onda de descida w*(t)d na posição de sensor compreende a aplicação da equação: onde hs(t) é um sinal de hidrofone gravado na posição de sensor e çf(t) é um sinal de geofone gravado na posição de sensor.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, onde o sinal de geofone çf(t) é obtido a partir de um sinal de geofone vertical <fv(t) pela aplica- ção da equação: onde Θ é o ângulo de incidência entre a frente de onda e o sensor.
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