BRPI0707352A2 - método para determinar uma velocidade sìsmica - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA DETERMINAR UMA VELOCIDADE SìSMICA. Método para determinar uma velocidade sísmica, compreendendo etapas de: (a) prover dois ou mais receptores sísmicos na formação subsuperficial em predeterminadas distâncias uns dos outros; (b) ativar uma fonte sísmica em um local n, excitando assim uma onda na formação subsuperficial; (c) registrar um traço de sinal de onda u~nm~ (t) contra tempo t, em um receptor sísmico selecionado m; (d) registrar um traço de sinal de onda u~nk~ (t) contra tempo t em um receptor sísmico selecionado k; (e) correlacionar de forma cruzada os traços de sinal de onda u~nm~ (t) e u~nk~ (t) para obter u^conv^~nmk~ (t), (h) repetir as etapas (d) a (g) inclusive, para diferentes locais n; (i) somar u^conv^~nmk~(t ) sobre todos locais n, para obter um traço de sinal u^vs^~mk~(t) que corresponde ao sinal recebido pelo receptor sísmico k a partir da fonte virtual na posição do receptor sísmico m; (j) derivar a velocidade com base no tempo da primeira chegada da onda em u^vs^~mk~(t) e a distância predeterminada entre o receptor sísmico m e o receptor sísmico k.
Description
"MÉTODO PARA DETERMINAR UMA VELOCIDADE SÍSMICA"
Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um método dedeterminação de um perfil de velocidade sísmica em uma formaçãosubsuperficial.
Um perfil de velocidade sísmica em uma formaçãosubsuperficial pode ser obtido empregando a assim chamada detonação deverificação (também conhecida como técnica de "detonação de poço" ou"levantamento de velocidade") A técnica de detonação de verificação édescrita, por exemplo, nas páginas 167 e 168 de "Perfilagem de Poço emlinguagem não-técnica" ("Well Logging in non-technical language") de DavidEarl Johnson e Kathryne E. Pile, publicado em 2002 por PennWell Books,ISBN 0878148256.
Uma convencional técnica de detonação de verificação incluigerar múltiplas detonações a partir de uma fonte sísmica posicionada em umaposição selecionada, usualmente próxima a um cabeçote de poço. Detonaçõessão detectadas em diferentes locais ao longo de um furo de poço estendendo-se abaixo do cabeçote de poço, por meio de um receptor que é movido aolongo do furo de poço.
Alternativamente, um conjunto compreendendo umapluralidade de receptores pode ser posicionado no furo de poço, em cujo casosomente uma única detonação seria requerida.
Uma sobrecarga complexa pode conduzir a perfis develocidade errôneos quando detonações de verificação convencionais e perfissísmicos verticais de deslocamento zero (VSP) são usados.
Quando está presente um meio de transmissão complexo entreo conjunto de fontes sísmicas e a região de interesse, tal como, por exemplo,uma sobrecarga complexa, a extração de perfis de velocidade a partir dasdetonações de verificação é uma tarefa desafiadora. Primeiro, a chegada deformas de onda pode ser distorcida e dificultar a captação, como um resultadodo meio de transmissão complexo, e a rápida chegada nem sempre podeprovir ao longo do percurso mais curto entre a fonte e o receptor, tornandoassim difícil relacionar tempo de chegada à velocidade.
Isto poderia ser aliviado por meio da colocação da fonte nofuro de poço, ou poço, de modo que o percurso de deslocamento da primeirachegada é curto e próximo à uma linha reta entre a fonte e o receptor. Naprática, todavia, é incômodo colocar e operar uma fonte física no fundo dopoço.
Outra dificuldade com detonações de verificaçãoconvencionais é que elas medem somente velocidade de onda P a partir deprimeiras chegadas. Ondas rotacionais, mesmo se emitidas a partir da fonte desuperfície ou geradas por meio de conversões P-S na sobrecarga, chegammais tarde, e são difíceis de serem desembaraçadas e captadas. Emconseqüência, uma detonação de verificação com ondas rotativas é difícil,15 senão impossível, de ser obtida usando técnicas convencionais de detonaçãode verificação.
De acordo com um aspecto da invenção, é provido um métodopara determinar uma velocidade sísmica em uma formação subsuperficial,compreendendo as etapas de
(a) prover dois ou mais receptores sísmicos na formação
subsuperficial em predeterminadas distâncias uns dos outros;
(b) selecionar um receptor sísmico m dentre os dois ou maisreceptores sísmicos como o local de uma fonte virtual;
(c) selecionar outro receptor sísmico k dentre os dois ou maisreceptores sísmicos;
(d) ativar uma fonte sísmica em um local n, excitando assimuma onda na formação subsuperficial;
(e) registrar um traço de sinal de onda Unm (t) contra tempo t,no receptor sísmico m;(f) registrar um traço de sinal de onda Unk (t) contra tempo t noreceptor sísmico k;
(g) correlacionar de forma cruzada os traços de sinal de ondaUnm (t) e unk (t) para obter Uconvnmnk (t);
(h) repetir as etapas (d) a (g) inclusive, para diferentes locais n;
(i) somar Uconvnmnk (t) sobre todos locais n, para obter um traçode sinal Uvsmk (t) que corresponde ao sinal recebido por meio do receptorsísmico k a partir da fonte virtual na posição do receptor sísmico m;
(j) derivar a velocidade sísmica com base no tempo deprimeira chegada da onda em Uvsmk (t) e a distância predeterminada entre oreceptor sísmico m e o receptor sísmico k.
Um completo perfil de velocidade sísmica pode serdeterminado por meio da repetição das etapas (c) a (i) inclusive, usando umdiferente receptor sísmico k em uma diferente distância predeterminada apartir do receptor sísmico m, e derivando, na etapa (j), o perfil de velocidadesísmica com base nos tempos das primeiras chegadas da onda emu<vs>m]<;(t) para todo k.
A invenção será agora ser ilustrada em mais detalhe, por meiode exemplo com referência ao desenho, em que:
A figura 1 mostra esquematicamente e não em escala umarranjo de fontes sísmicas e receptores sísmicos em um furo de poçodesviado, para executar formas de concretização do método da presenteinvenção;
A figura 2 mostra esquematicamente e não em escala umarranjo de fontes sísmicas e receptores sísmicos em um furo de poço verticalpara executar detonações de verificação virtuais;
A figura 3 mostra um coletor de detonação virtual comum com(a) uma fonte virtual de ondas P e (b) uma fonte virtual de ondas S;A figura 4 mostra uma comparação entre a detonação deverificação virtual da figura 3a, uma detonação de verificação convencional, eum perfil sônico suavizado; e
A figura 5 mostra uma comparação gráfica entre detonações deverificação virtuais com ondas S e ondas P (das figuras 3b e 3a) contra perfissônicos suavizado.
A presente técnica de detonação de verificação virtual venceos desafios associados com convencionais técnicas de detonação deverificação, por meio de novo referenciamento dos traços sísmicos para criaruma fonte virtual em um ou mais receptores sísmicos de fundo de poço, quepodem compreender um geofone. Quando o receptor sísmico no local da fontevirtual e os outros receptores sísmicos são posicionados abaixo da parte maiscomplexa da seção, os perfis de velocidade obtidos não são distorcidos pormeio da sobrecarga.
Por meio da medição o tempo de deslocamento de umaprimeira onda de chegada a partir do receptor sísmico no local da fonte virtualpara um outro receptor sísmico, uma velocidade sísmica local pode serdeterminada. Isto será doravante referido como uma detonação de verificaçãovirtual. Quando os tempos de deslocamento das primeiras ondas de chegada apartir da fonte virtual para um número de receptores sísmicos abaixo damesma, um perfil de velocidade sísmica pode ser construído, que é insensívelà complexidade de sobrecarga. A detonação de verificação virtual podecorrigir para sobrecarga de qualquer complexidade, uma vez que nenhumainformação de velocidade entre uma superfície e os receptores sísmicos érequerida.
Além disto, benefício pode ser tirado de conversões P-S quefreqüentemente ocorrem na sobrecarga, para criar uma pura Fonte Virtual deShear no furo de poço. A primeira chegada a partir de uma tal fonte, a qual éfácil de captar, seria uma onda S, produzindo um perfil de velocidadetransversal.
Na patente US 6.747.915 foi reportado um método paraformação de imagem sísmica, que emprega os sinais de um conjuntocompreendendo uma pluralidade de receptores sísmicos em uma tal maneiraque parece como se as ondas sísmicas se originam a partir de uma fonte nolocal de um dos receptores sísmicos posicionado no fundo do poço. Uma talfonte é então chamada uma fonte virtual, para distingui-la de uma fonte real.A Patente US 6.747.915 descreve um método de formação de imagem sísmicade uma formação subsuperficial usando um conjunto de fontes sísmicas i eum conjunto de receptores sísmicos j, em que está presente um meio detransmissão complexo entre os dois conjuntos, método este que compreendeas etapas de:
(a) registrar com o conjunto de receptores sísmicos j os sinaisUiJ (t) obtidos a partir da ativação do conjunto de fontes sísmicas i;
(b) selecionar um receptor sísmico m como o local de umafonte virtual;
(c) selecionar um receptor sísmico k, em que k é em umapredeterminada faixa em torno da posição de receptor sísmico m;
(d) selecionar uma fonte sísmica η a partir das fontes sísmicassísmicas i;
(e) reverter tempo de pelo menos uma parte do sinal Unm (t)para obter um sinal revertido no tempo unm (-t);
(f) convolver o sinal revertido no tempo Unm (-t) com o sinalUnk (t) para obter o sinal convolvido uconvnrrmk(t)=unm®unk (t);
(g) selecionar uma próxima fonte n, repetir as etapas (e) e (f)até que um predeterminado número de fontes tenha tido sua vez;
(h) somar os sinais convolvidos sobre as fontes sísmicas ηpara obter um sinal Uvsmk (t) = Ση Uconvnmnk (t), onde Uvsmk (t) é o sinal recebidopor um receptor sísmico na posição k a partir de uma fonte virtual na posiçãodo receptor sísmico m;
(i) repetir as etapas (c) até (h) sobre k;
(j) repetir as etapas (b) até (i) sobre m para gerar umlevantamento sísmico com fontes virtuais m e receptores k; e
(k) também processar os sinais de fonte virtual para obter umaimagem sísmica.
Na presente descrição, incluindo as reivindicações, o símbolo(8> significa convolução.
O acima descrito método de fonte virtual (VS), assim, tomadados sísmicos multi-deslocados e convertes estes para dados que teriam sidoregistrados nos mesmos receptores sísmicos, como se a fonte tivesse sido nofuro de poço, em um local que coincide com um receptor sísmico existente. Aconversão pode ser inteiramente acionada por dados - não é necessário terum modelo de velocidade do meio para criar dados VS.
A patente US 6.747.915 não revela detonações de verificação.Foi agora contemplado que o método amplamente introduzido na Patente US6.747.915 pode formar a base para obtenção de detonações de verificaçãovirtuais, incluindo detonações de verificação virtuais de onda S bem comodetonações de verificação virtuais de onda Ρ. A presente descrição contemplaa aplicação de características selecionadas do método amplamente introduzidona Patente US 6.747.915 para obter detonações de verificação virtuais paradeterminar perfis de velocidade similares àqueles que seriam o caso paradetonações de verificação convencionais, mas que empregam uma fontevirtual.
A figura 1 mostra esquematicamente e não em escala da seção1 da terra tendo uma superfície 2. Na superfície 2 são posicionadas fontessísmicas 5, e em um furo de poço 6 são posicionados receptores sísmicos 8. Aparte do furo de poço 6, em que os receptores sísmicos 8 são posicionados,está situada e uma região de interesse 7 em uma formação subsuperficial sobum meio de transmissão complexo na forma de sobrecarga complexa 10. Umaárea-alvo 12 pode também ser posicionada na região de interesse, da qual umaimagem sísmica pode ser feita.
A primeira etapa do método de acordo com a presenteinvenção é convencional: registrar com um conjunto dos receptores sísmicos8 os sinais obtidos a partir da ativação de um conjunto da fontes sísmicas 5.Equivalente à ativação de um conjunto de fontes sísmicas é respectivamente aativação de uma única fonte sísmica em vários locais diferentes.
Será entendido que a onda sísmica que é emitida por meio deuma fonte sísmica 5 em um local η e recebida por meio de um receptorsísmico 8 em um local j gera um sinal que varia com o tempo, sinal este queconsiste de uma parte que provém da onda sísmica que passa através dasobrecarga complexa 10 para o receptor sísmico 8 e uma parte que provém deondas que se deslocam todas as vezes para baixo da área-alvo 12 e que sãorefletidas de volta para o receptor sísmico 8. A primeira parte do sinal échamada a parte direta do sinal, a qual seria tipicamente relevante paradetonações de verificação. A última parte do sinal contém valiosa informaçãodo alvo, tipicamente relevante para formação de imagem sísmica. É umobjetivo da presente invenção suprimir distorções no sinal causadas por meiodas ondas sísmicas que se deslocam através da sobrecarga complexa 10.
Nas fórmulas que serão usadas para explicar a invenção, ossinais podem ser referidos usando o símbolo u5i, 8j (t), em que 5i refere-se auma fonte sísmica selecionada 5 e 8j a um receptor sísmico selecionado 8;todavia, por clareza, o '5' e o '8' serão deixados fora do símbolo. Assim, ossinais são correspondentemente identificados como Uy (t), em que i refere-se auma fonte sísmica e já a um receptor sísmico.
Para suprimir as distorções, a depositante propõe designar umdos receptores sísmicos 8 como uma fonte virtual na posição deste receptorsísmico, e referenciar novamente os sinais Uij (t) de modo que um sinal éobtido, o qual se origina de ondas que se deslocam da fonte virtualposicionada no receptor sísmico 8.
Assim, a próxima etapa do método de acordo com a presenteinvenção é selecionar um receptor sísmico 8m como o local de uma fontevirtual.
Então, uma fonte sísmica 5n é selecionada a partir das fontessísmicas 5i. A partir dos sinais Uy (t), o sinal Unm (t) é selecionado e pelomenos uma parte do traço de sinal Unm (t) é revertida no tempo para obtertraço de sinal revertido no tempo unm(-t) A reversão de tempo é justamentereflexão de traço em torno do tempo zero, assim um traço do tempo 0 atétempo t se torna do tempo 0 até tempo -t. Um exemplo da parte do sinal que érevertida no tempo é o sinal devido à onda direta, que é parte do sinal que érecebido com o receptor sísmico 8m que provém da onda sísmica diretamentese deslocando a partir da fonte 5n para o receptor sísmico 8m através dasobrecarga complexa 10.
A fonte virtual é assumida estar na posição do receptor sísmico8m, e é um objetivo para reconstruir o que seria a onda direta entre o local 8me 8k, se uma fonte sísmica real tivesse sido posicionada no local 8m. É umobjetivo para obter um tal sinal virtual, que se origina a partir da fonte virtualm e é recebida em um receptor sísmico 8k, a partir dos sinais das fontes 5n.
Os melhores resultados são atingidos quando a abertura de fonte é tal que aenergia gerada por meio das fontes sísmicas 5i passa tanto através do receptorsísmico 8m (aquele que foi designado como o local da fonte virtual) quantodos receptores sísmicos 8k (isto é, ao longo do furo de poço 6).
Tendo selecionado o receptor sísmico 8k, em que k está emuma predeterminada faixa em torno da posição do receptor sísmico 8m, osinal revertido no tempo Unm (-t) é convolvido com o sinal unk(t) para obter osinal convolvido Uconvnmnk (t) = unm(-t)®unk (t)
A fim de obter os sinais convolvidos para as fontes sísmicas n,uma próxima fonte η (ou local) é selecionada, e as etapas acima, as quaisresultam no sinal convolvido, são repetidas. Então, os sinais convolvidos sãosomados sobre as fontes sísmicas η (ou locais n) para obter um traço de sinaluVSmk (t) = Ση UconvraraIk (t), o qual pode ser referido como um traço de sinalvirtual. O sinal virtual Uvsmk (t) é o sinal recebido por um receptor sísmico naposição k a partir de uma fonte virtual na posição do receptor sísmico m. Estesinal está livre de distorções que se originam a partir da onda direta que sedesloca através da sobrecarga complexa 10.
A fim de obter uma imagem sísmica, as etapas acima sãorepetidas sobre k para obter os sinais Uvsmk (t) recebidos em um conjunto dereceptores sísmicos 8k a partir da fonte sísmica virtual 8m, e então as etapassão repetidas sobre m para obter a imagem sísmica completa.
E agora contemplado que é também possível, como seráexplicado a seguir, extrair um perfil de velocidade sísmica a partir dos sinaispor meio da construção de um "disparo de verificação virtual", empregando afonte virtual. "Detonações de verificação virtuais" podem ser geradas a partirde dados sísmicos multi-deslocados, usando sinais de fontes de superfície emreceptores sísmicos de fundo de poço, incluindo os convencionais dados deperfilamento sísmico (VSP) autônomos (WAW), dados de perfilamentosísmico em 3D (vertical), ou qualquer apropriada configuração de fonte dedeslocamento múltiplo apropriada.
As idéias foram testadas pela Depositantes, em um conjunto dedados de exemplo a partir de uma prospeção sub-sal na água profunda doGolfo do México (GOM). Perfis de velocidade de velocidades de ondas P eondas S foram obtidos, que estão bem de acordo com perfis sônicos sob o salem mais de 7 km de profundidade.
O conjunto de dados de exemplo foi obtido empregando fontesem uma linha de autonomia, e receptores sísmicos em um poço verticalatravés de uma sobrecarga complexa incluindo um corpo de sal maciço 15,em água profunda, como esquematicamente mostrado na figura 2. O corpo desal 15 é posicionado em várias outras camadas de formação da terra 14a a14h. Uma ferramenta de receptor sísmico compreendendo receptores sísmicos8 foi abaixada em um furo de poço vertical 16 associado com o poço vertical.
Uma linha de detonação das fontes sísmicas 5 foi provida abaixo da linha deágua 3. A superfície 2 forma o leito do mar. A extensão da linha de detonaçãofoi 612 pontos de detonação em espaçamento de 30 m (100 ft) Umjato de arfoi usado como a fonte sísmica 5. Um levantamento foi detonação em quatropassos da mesma linha de detonação, com quatro conjuntos de ferramentasde receptor, fornecendo um total de 96 profundidades de receptor (4x24). Emtorno de dois terços dos receptores sísmicos 8 estavam no corpo de sal 15,próximo à sua base, e o restante estava abaixo do sal (figura 2).
Estimativa de velocidade foi, nos presentes exemplos,realizada usando somente receptores do mesmo ajuste de ferramentas[espaçamento de 30 m (100 ft)]. Todavia, a ferramenta de receptores pode serabaixada por um montante que corresponde a uma fração não inteira doespaçamento entre receptores, de modo que os receptores em descidasconsecutivas podem ser entrelaçados para prover um menor espaçamentoefetivo de, por exemplo, metade do espaçamento entre receptores dentro deuma ferramenta, correspondendo a 15 m (50 ft) para a presente ferramenta dereceptores. Possíveis deslocamentos de tempo entre linhas de obtenção devemser documentados e corrigidos.
As seguintes etapas permitem criar uma fonte virtual noreceptor sísmico 8m e "registrar" o sinal virtual transmitido da fonte virtual noreceptor sísmico 8k:
- tomar um traço de sinal unm (t) que corresponde à ativação dafonte sísmica no local η (detonação n) e registrar no receptor sísmico 8m;
- opcionalmente bloquear/desbloquear a primeira chegada e/ouopcionalmente ponderar o sinal e/ou opcionalmente aplicar uma separação deonda;
- Correlacionar de forma cruzada a parte do traço,opcionalmente bloqueada/desbloqueada, ponderada, separada do campo deonda, com parte de ou de todo o traço Unk (t) induzido pela detonação noreceptor sísmico 8k;
- repetir para todas detonações de superfície em diferenteslocais n;
- somar as obtidas correlações cruzadas sobre todas detonaçõesde superfície n.
Isto produz o traço da fonte virtual 8m para o receptor sísmico8k. Referência é também feita a um artigo de A. Bakulin e R. Calvert,intitulado "O método de fonte virtual: estudo da teoria e do caso", comopublicado em "Geophysics", Vol. 71(4), páginas SI139-SI150. Os conteúdosdo artigo são aqui incorporados por referência.
E destacado que o tamanho e posição de porta não importamuito, desde que ele capture a maioria da energia que está indo para baixo domodo desejado - neste caso, onda P. Além disto, os locais exatos das fontessísmicas precisam ser conhecidos em virtude da soma das correlaçõescruzadas multi-deslocadas.
Como notado previamente, a correlação cruzada é equivalenteà convolução com um traço revertido no tempo.
Exemplo 1: Detonação de verificação virtual de onda P
Para criar a fonte virtual de ondas-P, o presente exemplo usa,como entrada o componente vertical (Z ) dos dados de VSP. Uma fontevirtual foi criada em cada profundidade de receptor. Um coletor de detonaçãovirtual comum com uma fonte virtual de ondas-P (PVS) posicionada no localde receptor mais superior é mostrada na figura 3 (a) A figura 3 (a) mostraassim os traços de sinal virtual Uvsmk (t) para m = 1 e vários k variando de 2 a96. Os interstícios nos traços k—12-13 e k—60-61 são causados por meio dereceptores inativos. A fonte virtual "dispara" um pulso de fase zero no tempo t= 100 ms.
A primeira chegada nos traços de sinal virtual é clara e fácil decaptar. Somente captações nos receptores do mesmo ajuste de ferramenta[afastado por 30 m (exatamente 100 ft)] foram usadas para estimativa develocidade de intervalo. Um ajuste linear para o primeiro deslocamento dechegada provê a seguinte estimativa de velocidade de onda-P na região deinteresse: Vp « 2,82 km/s (9400 ft/s) A região de interesse no exemplo estáabaixo o corpo de sal 15.
A figura 4 registra a velocidade de onda P Vp, contraprofundidade vertical d, depois de conversão de pé para km usando 1 kft =0,30 km. A figura 4 mostra uma comparação da detonação de verificaçãovirtual (linha 20) como obtida acima, um uma detonação de verificaçãopadrão (linha 21) e um perfil sônico (linha 22) suavizado para a presenteresolução de VSP de 30 m (100 ft) As primeiras chegadas nos receptoressísmicos de sub-sal a partir de várias detonações virtuais forneceram um perfilde Vp que está em muito boa concordância com o sônico suavizado. Adiferença entre a detonação de verificação virtual e o perfil suavizado émédia-zero (isto é, a detonação de verificação nem subestima, nemsuperestima a velocidade), com desvio padrão médio de somenteaproximadamente 2% e desvio máximo de 5% sobre um pequeno intervalo(menor que 30 m)
Para este particular conjunto de dados, a detonação deverificação convencional (linha 21) com receptores sísmicos de sub-salassociados ao perfil suavizado (linha 22) de forma igualmente boa, comopode também ser visto na figura 4. Isto é atribuído ao fato de que, neste, caso,a base do sal é muito plana, permitindo a todas as primeiras chegadas seguir omesmo percurso de sub-sal (essencialmente verticalmente ao longo do poço).
Assim, falando estritamente, uma detonação de verificação virtual de onda Pnão foi uma necessidade neste local - mas confirma que a fonte virtualforneceria um acurado perfil de Vp abaixo do sal. A detonação de verificaçãovirtual de onda P seria de maior importância em áreas com mais complicadasobrecarga onde detonação de verificação, perfil, e velocidades sísmicasfreqüentemente discordantes (presumivelmente devido à inclinação ougrosseiros limites de sal).
Exemplo 2 : Detonação de verificação de onda S
O conjunto de dados de VSP do presente exemplo foi obtidocom jatos de ar na água - eles não excitam diretamente ondas rotacionais.
Não obstante, a Fonte Virtual de Cisalhamento pode ser criada por meio dacoleta de conversões P-S que podem ocorrer em heterogeneidades acima dosreceptores sísmicos. Outros detalhes pode ser encontrados em um documentoapresentado por A. Bakulin e R. Calvert no '2005 Annual InternationalMeeting da Society of Exploration Geophysicists' em Houston, intitulado"Virtual shear source: a new method for shear-wave seismic surveys", epublicado em Expanded Abstracts, páginas 2633-2636, aqui incorporado parareferência em sua totalidade. A conversão P-S mais forte é imaginada queocorre no topo do sal. Verificamos isto por meio de restreamento por raio.
Não existe, todavia, necessidade de se saber onde, nasobrecarga, as conversões ocorreram. Elas podem ocorrer em muitos locaispor vez e serem muito complicadas. O presente método de VS colapsa asmesmas completamente para um útil sinal de shear, iradiado a partir de umafonte Virtual de Shear como uma simples pequena onda de choque de fasezero.
Para criar o shear VS, usamos o componente horizontal (X) emlinha do VSP, mutando o mesmo antes da chegada P-S no topo do sal pararemover remanescentes substanciais P da primeira chegada. Traços de sinalvirtual de shear resultantes são mostrados na figura 3b. Um ajuste linear aoprimeiro deslocamento de chegada provê a seguinte estimativa de velocidadetransversal na região de interesse: Vs « 1,20 km/s (4000 ft/s) (correspondenteà Vp/Vs « 2,35 na região de interesse - abaixo do sal).
Coletando a primeira chegada nos traços de sinal virtualtransversais sub-sal, o perfil V3 sub-sal mostrado na linha 23 na figura 5 foiobtido. Isso associa muito bem com o perfil sônico transversal (suavizadopara a presente resolução de VSP de 30 m), como registrado na linha 24. Emtermos absolutos, PeS detonações de verificação virtuais PeS estão deigualmente bom acordo com os perfis suavizados, como verificado na figura 5onde ambos Vp e VS foram registrados na mesma escala.
Exemplo 3: Estimativa de velocidade em um corpo de sal
Uma vez que detonações de verificação virtuais medemvelocidades de intervalo, nosso foco principal foi sobre os sedimentos abaixodo sal, em contraste de sobre o sal relativamente homogêneo. Mas, porintegridade, é observado que as detonações de verificação virtuais podemtambém ser usadas para medir as velocidades de ondas P e ondas S médias nosal. No presente exemplo, as velocidades médias foram estimadas, emoposição a um perfil de velocidade detalhado no sal, principalmente porque éuma prática comum designar um único valor de velocidade a corpos de salpara processamento sísmico. Também, uma vez que o sal é muito mais rápidoque sedimentos, velocidades de intervalo (média sobre 30 m) teria incertezasmuito maiores que velocidades de intervalo abaixo do sal.
Uma regressão linear através da primeiras chegadas de fontevirtual no sal forneceu Vp = 4.398 ± 0,099 km/s (14660 ± 330 ft/s) e V3 =2,52 ± 0,11 km/s (8390 ± 350 ft/s), correspondendo a Vp/Vs = 1,75 ± 0,08.Perfis suavizados sobre o mesmo intervalo de profundidade de 480 m (1600ft) forneceram Vp = 4,395 ±0,018 km/s (14650 ± 60 ft/s) e V3 = 2,502 ±0,011 km/s (8340 ± 35 ft/s), pelo que as barras de erro refletemheterogeneidade ao invés de incerteza de medição. Assim, novamente maisuma vez, detonações de verificação virtuais e velocidades de poço estão emexcelente concordância.
Estas estimativas de velocidade no sal que podem ser úteis emprocessamento sísmico como perfis sônicos são tipicamente não obtidas nosal e detonações de verificação convencionais podem ser muito sensíveis adistorções a partir do topo da geometria de sal.
Isto conclui os exemplos.
Dentre as vantagens da presente técnica de detonação deverificação virtual é que as dificuldades fundamentais inerentes às detonaçõesde verificação convencionais sob complicadas sobrecargas podem serevitadas, e que ela pode permitir a estimativa de velocidades de intervalotransversais em adição a velocidades de compressão, mesmo quando a fontefísica (por exemplo, na superfície) emite somente ondas P. Foi mostrado queo método é capaz de fornecer estimativas muito acuradas de velocidades deondas P e ondas S a uma grande profundidade dentro e sob o sal. Quanto maiscomplicada a sobrecarga, tanto melhor e mais valiosa provará ser a detonaçãode verificação virtual.
Esta nova técnica não é restrita a furos de poço verticais - elapode ser usada para precisamente avaliar velocidades ao longo do poço parafuros de poços desviados, como mostrado na figura 1, e/ou na presença dequalquer heterogeneidade e anisotropia.
Para completar a presente exposição, as etapas acima descritasde criar uma fonte virtual em um receptor local serão mais detalhadamenteilustradas.
Selecione as fontes sísmicas 5i, em que i=l e i=2, e selecionereceptores sísmicos 8j, em que j=l, j=2 e j=3. Os traços de sinal disponíveissão Ull (t), Ul2 (t), Uj3 (t), u2i (t), U22 (t) e u23 (t) Dentre os receptoressísmicos 8, aquele na posição j=2 pode ser selecionado para se tornar o localda fonte virtual, ajustando assim m = 2. Isto será referido como a fonte virtualna posição 2.O primeiro receptor sísmico que pode ser selecionado é aquelena posição j = 1, ajustando assim k = 1. A primeira fonte sísmica física queselecionamos está na posição i = 1, ajustando assim η = 1. Isto será referidocomo uma fonte na posição 1.
A parte de o traço de sinal sísmico Ul2 (t) que é revertida notempo é a parte direta udi2 (t), e o sinal revertido no tempo é assim udi2 (-t) Osinal revertido no tempo, udi2 (-t), é agora convolvido com o sinal Ul 1 (t) (apartir da fonte na posição η = 1 até o receptor sísmico na posição k = 1) , ouuconvl21 l(t)=ud12 (-t) (8) ul 1 (t)
Então, a segunda fonte sísmica é selecionada, na posição i =2, ajustando assim η = 2, que será referido como uma fonte na posição η = 2.Porque m = 2 , o sinal direto revertido no tempo é obtido por meio dereversão no tempo da parte direta de ud22 (t), o que fornece ud22 (-t) O sinalrevertido no tempo, ud22 (-t), é agora convolvido com o sinal u2i (t) (a partirda fonte na posição η = 2 para o receptor sísmico na posição k = 1) , ouuconv222I(t)=ud22 (-t) (X) U21 (t).
O sinal obtido em um receptor sísmico na posição k = 1 apartir de uma fonte virtual na posição m = 2 é Uvsi2 (t) = Ση = ]j2 uconvn2ni (t).
Para obter um perfil de velocidade sísmica, as etapas sãoprimeiramente repetidas sobre k. Para o receptor sísmico na posição k = 2,com a fontes sísmicas nas posições n=len = 2e com a fonte virtual naposição m = 2 , isto fornece o seguinte. Os sinais revertidos no tempo são ud12(-t) e ud22 (-t), os sinais são udi2 (t) e ud22 (t), e os sinais convolvidos sãou I2I2 (t) = udi2 (-t) <s> U22 (t) o sinal virtual obtido em um receptor sísmicona posição k = 2 a parir de uma fonte virtual na posição m = 2 é Uvs22 (t) =Ση= 1,2 UCOnVn2n2 (t)
Para o receptor sísmico na posição k=3, com as fontes sísmicasnas posições n=len = 2e com a fonte virtual na posição m = 2 , istofornece o seguinte. Os sinais revertidos no tempo são ud12 (t) e ud22 (t), ossinais são udl3 (t) e ud23 (t), e os sinais convolvidos são uconvi2i3(t) = ud12 (-t)® Ui3 (t) e uconV2223(t)=ud23 (-t) ® U22 (t) O sinal virtual obtido em umreceptor sísmico na posição k=3 a partir de uma fonte virtual na posição m =2 é uvs23(t) = Ση=1>2 Uconvn2n3 (t).
A fim de produzir uma imagem sísmica total, as etapas acimapodem então ser repetidas sobre m para gerar um levantamento sísmico comfontes virtuais m = 1,2,3 e receptores sísmicos 0 k= 1,2,3.
No exemplo acima, somente duas detonações de superfície η =1,2 foram explicitamente tratadas a guisa de ilustração. Todavia, mais queduas detonações de superfície são recomendadas na prática.
A parte do sinal Unm (t) que é revertida no tempo pode ser aparte direta, a qual é, neste caso, a parte que vai para baixo. Todavia, a partedo sinal pode ser estendida para incluir reverberações, chegadas múltiplas eoutras dispersadas a partir da sobrecarga complexa, para esta finalidade umcerto intervalo de tempo é selecionado. Em outras palavras, o sinal revertidono tempo é bloqueado/desbloqueado por meio da seleção de uma janela detempo em torno das primeiras chegadas.
Apropriadamente, o sinal revertido no tempo Unm (-t) éponderado para controlar o padrão de radiação da fonte virtual.
O processamento apropriado do sinal revertido no tempo unm(-t) ainda inclui fase espectral e ajuste de amplitude do sinal revertido no tempopara prover a desejada conformação de pequena onda de choque.
Detonações de verificação virtuais, como descritas acima,podem usar somente as primeiras chegadas de traços de fonte virtual, mas odado de fonte virtual contém uma grandeza de outras chegadas.
Os sinais registrados Uy (t) podem ser pré-registrados, porexemplo para separar as contribuições de ondas que vão para cima e parabaixo. Em particular, as ondas que vão para baixo são utilizadas para criardetonações de verificação virtuais onde os receptores sísmicos estão abaixodo local de fonte virtual.
Exposto mais geralmente, onde o receptor m e o receptor k sãoalinhados em uma direção de fonte virtual-para-receptor, o correlacionamentode forma cruzada dos sinais registrados pode ser combinado com a remoçãoda parte do sinal virtual que contém um componente do campo de onda noreceptor sísmico m outro que não o se deslocando numa direção do receptorsísmico m para o receptor k.
A remoção das partes dos traços de sinal pode ser feita ou pormeio da remoção destas partes a partir dos traços de sinal unm (t) e/ou Unk (t)antes do correlacionamento de forma cruzada, ou, depois docorrelacionamento de forma cruzada, a partir do traço de sinal virtual Uvsmk (t)
Por meio destas partes a partir dos sinais, ênfase pode ser dadaa certos tipos de chegadas, enquanto artefatos que aparecem de eventosespúrios podem ser suprimidos.
Separação de campo de onda direcional pode ser aplicada emadição à separação de campo de onda em ondas P ondas S e/oubloqueio/desbloqueio no tempo em torno de chegadas desejadas.
Por exemplo, separação de campo de onda direcional pode serusada para criar detonações de verificação virtuais onde o receptores sísmicosestão acima do local de fonte virtual em cujo caso as ondas que vão para cimasão utilizadas. Em lugar reversão e convolução no tempo das chegadasdiretas, isto pode envolver o uso de uma chegada refletida.
Assim, contribuições de uma ou mais das ondas P que vãopara baixo, ondas S que vão para cima podem ser separadas dos traços desinal e consideradas individualmente.
Descrevemos acima uma configuração espacial em que o meiode transmissão complexo foi uma sobrecarga complexa, a qual estavapresente entre os dois conjuntos. Todavia, o método da presente invençãopode ser aplicado em outras configurações espaciais de formaçãosubsuperficial, meio de transmissão complexo, fontes sísmicas e receptoressísmicos. Por exemplo, as fontes sísmicas i podem ser arranjadas em um furode poço com um meio de transmissão complexo entre elas e os receptoressísmicos j.
Assim, a invenção pode apropriadamente ser usada para gerarfontes virtuais nos locais receptores em muitas configurações diferentes.
Claims (11)
1. Método para determinar uma velocidade sísmica,caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:(a) prover dois ou mais receptores sísmicos na formaçãosubsuperficial em predeterminadas distâncias uns dos outros;(b) selecionar um receptor sísmico m dentre os dois ou maisreceptores sísmicos como o local de uma fonte virtual;(c) selecionar outro receptor sísmico k dentre os dois ou maisreceptores sísmicos;(d) ativar uma fonte sísmica em um local n, excitando assimuma onda na formação subsuperficial;(e) registrar um traço de sinal de onda unm (t) contra tempo t,no receptor sísmico m;(f) registrar um traço de sinal de onda Unk (t) contra tempo t noreceptor sísmico k;(g) correlacionar de forma cruzada os traços de sinal de ondaUnm (t) e Unk (t) para obter U nmnk (t);(h) repetir as etapas (d) a (g) inclusive, para diferentes locais n;(i) somar Uconvnmnk (t ) sobre todos locais n, para obter um traçode sinal Uvsmk (t) que corresponde ao sinal recebido pelo receptor sísmico k apartir da fonte virtual na posição do receptor sísmico m;(j) derivar a velocidade com base no tempo da primeira chegada da onda emUvsmk (t) e a distância predeterminada entre o receptor sísmico m e o receptorsísmico k.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que ainda compreende repetir as etapas (c) to (i) inclusive, usando umdiferente receptor sísmico k em uma diferente distância predeterminada apartir do receptor sísmico m, pelo que a etapa (j) compreende derivar umperfil de velocidade sísmica com base nos tempos de primeira chegada daonda em Uvsmk (t) para todo k.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a etapa (j) compreende realizar análise de regressão linearatravés dos primeiros tempos de chegada contra distância entre receptorsísmico m e receptor sísmico k para todo k.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-3, caracterizado pelo fato de que a onda compreende uma onda transversal.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa debloqueio/desbloqueio do traço de sinal Unm (t) antes do correlacionamento deforma cruzada do mesmo na etapa (g).
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende ponderar o traço de sinalUnm (t) antes do correlacionamento de forma cruzada do mesmo na etapa (g).
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-6, caracterizado pelo fato de que os traços de sinal registrados Uij (t) são pré-registrados para separar para separar as contribuições de ondas que vão paracima e para baixo.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-7, caracterizado pelo fato de que os traços de sinal registrados Uij (t) são pré-registrados para separar as contribuições de ondas P e ondas S.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-8, caracterizado pelo fato de que a correlação de forma cruzada na etapa (g)inclui convolver a reversão de tempo Unm (-t) do traço de sinal Unm (t) com otraço de sinal unk (t)
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que a velocidade sísmica é uma velocidadesísmica local em uma região da formação subsuperficial entre o receptorsísmico m e o receptor sísmico k.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 10, caracterizado pelo fato de que o correlacionamento de forma cruzada ossinais registrados é combinada com a remoção de parte do sinal virtual quecontém um componente do campo de onda no receptor sísmico m outro quenão o se deslocando em uma direção do receptor sísmico m para o receptor k,e com remoção da parte do sinal virtual que contém um componente docampo de onda no receptor k deslocando-se em uma direção outra que não ose deslocando em uma direção do receptor sísmico m para receptor k.
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