DE1623511C2 - Verfahren zur Ermittlung der für die NMO-Korrektur erforderlichen seismischen Geschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein reflektlonsselsmisches Verfahren zur Ermittlung der für die NMO-Korrektur erforderlichen seismischen Geschwindigkeit zum Erzeugen von multlplenfrelen Aufzeichnungen aus CDP-Sätzen seismischer Spuren, die von einem gemeinsamen Reflektor über einer Mehrzahl von Wegen an einer Vielzahl Detektoren erhalten werden, wobei die Spuren primäre und multiple Reflexionen enthalten und statisch korrigiert worden sind.

Bei der Auswertung seismischer Spuren müssen die im Feld gewonnenen Kurven korrigiert werden, und zwar sowohl statisch als auch dynamisch. Die statische Korrektur seismischer Signale dient dazu, den Geländeeinfluß (Topographie) der Erdoberfläche auf ein einheitliches Bezugsniveau zurückzurechnen und die unterschiedlichen Laufzeiten in den nicht verfestigten, oberflächennahen Verwitterungsschichten auszugleichen. Sie stellt somit eine konstante Zeltverschiebung einer seismischen Spur dar. Bei der dynamischen Korrektur geht es darum, aus den Spuren solche Störungen zu entfernen, die durch das Aufnahmeverfahren im Feld in die Spuren hineingeraten sind. Ohne auf diese dynamische Korrektur bzw. NMO-Korrektur näher einzugehen sei hier gesagt, daß diese Korrektur deshalb erforderlich 1st, well die einzelnen Aufnahmepunkte, d. h. die Stellen, an denen sich Geophone befinden, zwangsläufig unterschiedliche Abstände zum Schußpunkt haben. Theoretisch weiß man genau, in welcher Weise diese räumlichen Abstände sich in den Spuren bemerkbar machen. Kritisch bei der praktisch durchgeführten NMO-Korrektur ist jedoch die Geschwindigkeit, well nur dann die richtige Korrektur durchgeführt werden kann, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeiten der Schallausbreitung im untersuchten Erdbereich bekannt sind.

Bei einigen bisher bekannten Verfahren wird eine Aussage über die Geschwindigkeit aus zusätzlichen Messungen an Ort und Stelle gewonnen. Denkbar 1st auch, daß Korrekturen vorgenommen werden, wobei bestimmte zu erwartende Geschwindigkeiten berücksichtigt werden. Mit anderen Worten wird eine bestimmte Geschwindigkeit angenommen und eine entsprechende Korrektur durchgeführt. Stellt sich dabei heraus, daß das erzielte Ergebnis nicht zufriedenstellend 1st, so wird erneut eine Korrektur mit einer anderen Geschwindigkeit vorgenommen (US-PS 30 75 172).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, um die für die NMO-Korrektur erforderliche seismische Geschwindigkeit bestimmen zu können. Erreicht wird dies durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei welchem die Spuren wiederholt auf hyperbelartigen Kurven mit unterschiedlichen Kennwerten abgetastet werden, wobei diese Kennwerte den zu erwartenden Geschwindigkeiten akustischer Energie entsprechen, die Signale mit relativen maximalen Amplituden für primäre Reflexionen ermittelt werden, und die Spuren den ermittelten relativen maximalen Amplituden entsprechend zeitlich verschoben werden.

Durch die Lösung gemäß der Erfindung können den im Feld erhaltenen Spuren noch zusätzliche Informationen entnommen werden, nämlich eine Information über die Geschwindigkeit im untersuchten Erdbereich. Mit anderen Worten ist keine zusätzliche Messung der Geschwindigkeit und auch kein Probiervorgang erforderlich, statt dessen werden nicht korrigierte Spuren wiederholt mit unterschiedlichen zu erwartenden Geschwindigkeiten hinsichtlich ihrer Energie abgetastet. Sodann wird überprüft, bei welchem Abtastvorgang eine bestimmte Energieschwelle überschritten wird, und die zugehörige Geschwindigkeit wird schließlich als diejenige aussortiert, die tatsächlich in dem entsprechenden Erdbereich zugrunde zu legen 1st. Die dynamisch korrigierten Spuren werden dann auf irgendeine Art und Weise welter ausgewertet, beispielsweise können Stapelvorgänge durchgeführt werden, damit letztendlich die wahre Neigung und Tiefe bestimmter Formationen bestimmt werden können. Bislang wurden Stapelungen von Spuren stets nur dann durchgeführt, wenn diese Spuren hinsichtlich NMO korrigiert worden sind, und man glaubte, daß eine Abtastung nicht korrigierter Spuren wegen des in den Spuren enthaltenen Versatzes nicht sinnvoll 1st.

Es Ist ein Verfahren zur Beseitigung seismischer Störsignale In Aufzeichnungen bekannt (US-PS 32 23 967), bei welchem solche Wellen aus den Aufzeichnungen gelöscht werden, die eine Ausbreitungsrichtung haben, die von der der gesuchten seismischen Wellen abweicht. Der Löschungs- bzw. Summationsvorgang findet dabei an solchen Aufzeichnungen statt, die aus den Feldaufzeichnungen gewonnen worden sind, nachdem diese statisch und dynamisch korrigiert worden sind. Die dynamische Korrektur kann jedoch nur durchgeführt werden, wenn Annahmen über die Geschwindigkeit zur Verfügung stehen. Eine Möglichkeit, die Geschwindigkeit zu ermitteln, bietet das bekannte Verfahren nicht.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch Gruppen nicht korrigierter Aufzeichnungsspuren mit primären und multiplen Reflexionen.

F1 g. 2 und 3 zeigen Äufzeichnungsspuren im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit für die NMO-Korrektur, wobei die Flg. 2 und 3 so zusammenzusetzen sind, daß sich die Fig. 2 unterhalb der Flg. 3 befindet.

Flg. 4 und 5 zeigen Aufzeichnungsspuren im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit für die NMO-Korrektur, wobei die Fig. 4 und 5 so zusammenzusetzen sind, daß sich die Fig. 4 unterhalb der Fig. 5 befindet.

In der Fig. 1 sind zwei Gruppen nicht korrigierter Spuren gezeigt, die im Feld aufgezeichnet worden sind. Es

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handelt sich um die Aufzeichnung 51a im rechten Teil der Fig. 1 und die Aufzeichnung 516 Im linken Teil der Flg. 1. Beide Aufzeichnungen bestehen aus jeweils sechs Spuren, die jeweils im Zusammenhang mit einem Schuß ermittelt worden sind. Zur Aufzeichnung 51a gehören die Spuren 11a bis 16a, zur Aufzeichnung 516 gehören die Spuren 14a bis 19a. Die zu den Aufzeichnungen 51a und 516 zugehörigen Detektoren sind mit 61 bis 66 bzw. 67 bis 67 bezeichnet.

In den Spuren sind zusammengehörende Ereignisse mit der Spurenzahl und einem entsprechenden kleinen Buchstaben des Alphabets bezeichnet worden, so gehören z. B. die Ereignisse 146 bis 196 zu den Spuren 14a bis 19a der Aufzeichnung 516, und diese beziehen sich auf Reflexionen an einem ersten reflektierenden Horizont. Tieferliegende Horizonte sind mit den kleinen Buchstaben c und d gekennzeichnet.

Zur statischen Korrektur wird zunächst für die Mittelspuren 13a und 14a der Aufzeichnung 51a ein Punkt 80 bestimmt, durch welchen der Zeltpunkt des Auftretens der ersten Reflexion festgelegt wird. Nach Korrektur dieses Zeitpunktes um den zeltlichen Abstand 81 erhält man den Punkt 82. Verfährt man entsprechend für die Mittelspuren 16a und 17a , so erhält man den Punkt 83, der um den Abstand 84 korrigiert wird, so daß man zum Punkt 85 gelangt. Die Verbindung der Punkte 82 und 85 ergibt die Linie 86, welche zu beiden Seiten der Aufzeichnungen 51a und 516 verlängert wird.

In entsprechender Welse wird die Linie 94 über die Punkte 88 und 89, die Abstände 90 und 91 und die Punkte 92 und 93 ermittelt.

Mit Hilfe der Linien 86 und 94 kann die statische Korrektur nicht nur für die mittleren Spuren 13a, 14a und 16a, 17a durchgeführt werden, sondern auch für die benachbarten Spuren 11a, 12a, 15a, 16a und 14a, 18a, 19a, so daß statisch korrigierte Spuren erhalten werden.

Es wird nunmehr das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert.

Die Darstellung 131 in der Fig. 2 links entspricht der Aufzeichnung 51a bzw. 516, jedoch sind anstelle von sechs diesmal fünf Spuren wiedergegeben, welche die Bezugszahlen 126 bis 130 tragen. An der Spur 130 sind mit R_h R₂ und R₃ primäre Reflexionen bezeichnet worden, während mit M_h M₁₂ und M₁₁ multiple Reflexionen bezeichnet worden sind. Die dargestellten Amplitudenverhältnisse bringen zum Ausdruck, daß die multiplen Reflexionen zumindest die gleiche Größenordnung wie die primären Reflexionen aufweisen.

Die Darstellung 131 wird einem Funktionsgenerator 140 zugeführt. Der Funktionsgenerator 140 weist eine Mehrzahl von Aufnahmeköpfen 141 bis 145 auf, wobei für jede Spur 126 bis 130 ein Aufnahmekopf vorgesehen ist. Die Aufnahmeköpfe sind auf einem biegbaren Teil 146 angeordnet, so daß die einzelnen Aufnahmeköpfe mit Hilfe der Skalen 146a und 1466 relativ zueinander verstellt werden können. Als Folge hiervon können die einzelnen Spuren 126 bis 130, die nicht hinsichtlich NMO korrigiert worden sind, jeweils versetzt zueinander abgetastet werden.

Die Ausgänge der Aufnahmeköpfe 141 bis 145 werden über einstellbare Dämpfungswiderstände 151 einem Schalter 148 zugeführt. Mit Hilfe der Einstellung der Dämpfungswiderstände 151 kann die Tatsache berücksichtigt werden, daß die Spuren 126 und 130 zu Detektoren gehören, die einen größeren Abstand vom Schußpunkt haben als die Detektoren für die Spuren 127 und 129. Mit Hilfe des Schalters 148 können die elektrischen Ausgänge, die den Spuren 126 bis 130 entsprechen, auf Leitungen abgegeben werden. Die einzelnen Ausgänge bzw. Leitungen sind in Fig. 3 links unten mit -6, -5, ... 0, +1 und +2 beschriftet worden, um durch diese Zahlen die Relativlagen der Aufnahmeköpfe 141 bis 145 zueinander wiederzugeben. Mit R sind Wiedergabeköpfe beschriftet worden, welche die elektrischen Ausgangsgrößen in Spuren umwandeln, die insgesamt die Darstellung 149 bilden. Auf der Spur - 6 befindet sich die multiple Reflexion M₁₁, auf der Spur -4, die multiple Reflexion M₁ und auf der Spur 0 die primäre Reflexion R₁.

Dies läßt sich aus einer bekannten theoretischen Betrachtung herleiten, die von der Beziehung zwischen dem Abstand zwischen Schußpunkt und Detektor, der Geschwindigkeit und der Laufzeit ausgeht. Dieser Beziehung wird im Funktionsgenerator 140 Rechnung getragen. Die Anordnung der Aufnahmeköpfe in der Relativlage -6 entspricht einer stark in einer Richtung gekrümmten Kurve und führt zu einer Summenspur mit den multiplen Reflexionen M_n, während die Anordnung der Aufnahmeköpfe in der Relativlage 0 einer ungekrümmten Kurve, nämlich einer Geraden, entspricht und zu einer Summenspur führt, auf der die primäre Reflexion R^ vorhanden ist. Mit anderen Worten, es werden die Spuren 126 bis 130 auf Kurven mit unterschiedlichen Kennwerten abgetastet, wobei diese Kennwerte den zu erwartenden Geschwindigkeiten akustischer Energie entsprechen.

Die Darstellung 149 wird Aufnahmeköpfen P zugeführt, deren elektrische Ausgänge über einen mehrpollgen Schalter IiSO einem Squelch-Stromkreis 162 zugeführt werden. Es handelt sich hierbei um einen Stromkreis, der die einzelnen Spuren hinsichtlich vorhandener Störungen diskriminiert, so daß auf der entsprechenden Spur im wesentlichen die einzelne Reflexion, sei es eine multiple, sei es eine primäre, enthalten ist. Entsprechend erhält man die Darstellung 166 in Fig. 3, rechts, und in dieser Darstellung sind die Spuren durch gerade Linien wiedergegeben, während in der Darstellung 149 die Spuren durch Wellenlinien dargestellt sind.

Die Darstellungen 149 und 166 können mit Hilfe einer gemeinsamen Drehwelle 161 an den entsprechenden Aufnahme- und Wiedergabeköpfen vorbeibewegt werden.
Die einzelnen Spuren der Darstellung 166 werden über Aufnahmeköpfe aufgenommen und Schaltern 167 und 247 zugeführt. Der Schalter 167 erhält die Informationen der Spuren - 6 bis - 3, der Schalter 247 die Informationen der Spuren - 2 bis + 2. Über den Schalter 247 werden die Spuren ohne multiple Reflexionen der eigentlichen Auswertung zugeführt und über den Schalter 167 werden die multiplen Reflexionen in einen Kreislauf gegeben, um. ihre multiplen Reflexionen in den anfänglichen Aufzeichnungen zu löschen.
Mit Hilfe dieser Gruppierung der Spuren im Hinblick auf unterschiedliche Kennwerte bzw. unterschiedliche Geschwindigkeiten läßt sich erreichen, daß die Spuren mit primären Reflexionen der endgültigen Auswertung zugeführt werden können, jedoch erst nachdem die Spuren mit den multiplen Reflexionen der nachfolgend geschilderten Verwendung zugeführt worden sind.

Am Ausgang des Schalters 167 befindet sich ein Inverter 168, welcher dafür sorgt, daß aus einer positiven Spannung eine entsprechende negative Spannung wird. Zur Veranschaulichung ist der Inverter 168 als Transformator wiedergegeben, der die gewünschte Phasenumkehr erzeugt.

Der Ausgang des Inverters wird einem Funktionsgenerator 140α zugeführt, welcher dem Funktionsgenerator

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140 entspricht, jedoch anstelle von Aufnahmeköpfen Wiedergabeköpfe 141a bis 145a aufweist. Die Ausgänge der Wiedergabeköpfe sind in der Darstellung 170 mit 126a bis 130ö wiedergegeben und diese enthalten die multiplen Reflexionen M₁, M₁₂ und M₁₁, wobei die multiplen Reflexionen M₁₂ zur besseren Unterscheidung von den multiplen Reflexionen M₁₁ in unterbrochenen Linien wiedergegeben worden sind. Mit Hilfe von Aufnahmeköpfen, von denen der linksseitig gezeigte mit 171 und der rechtsseitig gezeigte mit P bezeichnet worden 1st, werden die Spuren aufgenommen und können über einen mehrpoligen Schalter 172 parallel zu Wiedergabeköpfen R geführt werden, so daß die Informationen der Spuren 126a bis 130a von den Informationen in den Spuren 126 bis 130 abgezogen werden können. Dadurch entsteht eine Darstellung 131, aus v.slcher die multiplen Reflexionen herausgezogen worden sind, so daß im wesentlichen nur reelle Reflexionen vorhanden sind. Die Spuren der Darstellung 131 können erneut dem Funktionsgenerator 140 zugeführt werden und durchlaufen im Uhrzeigersinn erneut die In Fig. 3 gezeigten Verarbeitungsstufen.

Über den Schalter 247 können jedoch nunmehr die Spuren -2, -1, 0, + 1 und + 2 herausgegriffen werden und die entsprechenden Spuren können einem Gerät zur Durchführung der NMO-Korrektur zugeführt werden. Die Kennzahlen — 2, — I, 0, +1 und + 2 repräsentieren die zu den so herausgegriffenen Reflexionen gehörenden Geschwindigkeiten und sind ein Maß für die NMO-Korrektur. Die Spuren können nunmehr einem üblichen Korrekturgerät zugeführt und bezüglich NMO korrigiert werden. Nach der NMO-Korrektur können die korrigierten Spuren sodann in der üblichen Art und Welse verarbeitet werden, beispielsweise können sie gestapelt werden.

Da die Fig. 4 und 5 eine Reihe von Ähnlichkelten zu den Fig. 2 und 3 aufweisen, sind für gleiche bzw. entsprechende Teile auch gleiche Bezugszeichen gewählt worden. Die nachfolgende Beschreibung der F i g. 4 und 5 bezieht sich daher im wesentlichen nur auf diejenigen Teile, die keine Entsprechung zu den Fig. 2 und 3 haben.

Die in Fig. 4, unten, gezeigten fünf Leitungen sind mit Detektoren verbunden, d. h. über diese Leitungen werden seismische Aufzeichnungen erhalten, die in der Darstellung 131 wiederzufinden sind.

Die Darstellung 131 wird einem Funktionsgenerator 400 zugeführt, welcher aus fünf Aufnahmeköpfen 411 bis 415 besteht. Die Aufnahmeköpfe 411 bis 415 sind in Schlitzen bewegbar angeordnet. Ihre Bewegungen bzw. Stellung in bezug auf die benachbarten Aufnahmeköpfe erhalten sie über eine Nockensteuerung, welche aus Nokken 421 bis 425 besteht. Diese Nocken befinden sich auf einer Welle 426, und diese Welle dient dazu, sowohl die Darstellung 131 als auch später noch zu erläuternde Darstellungen 416, 431 und 434 zu transportleren. Es ist ersichtlich, daß die Aufnahmeköpfe 411 bis 415 je nach Nockensteuerung auf Kurven angeordnet werden können, die eine mehr oder weniger große Krümmung aufweisen.

Die Ausgänge der Aufnahmeköpfe 411 bis 415 werden über die einstellbaren Dämpfungswiderstände 151 zusammengefaßt dem Schalter 148 zugeführt.

Für bestimmte Nocken 421 bis 425 nehmen die Aufnahmeköpfe 411 bis 415 eine bestimmte Relativlage zueinander ein, und diese Lage entspricht einer bestimmten Kurve, welche wiederum zu einer bestimmten Geschwindigkeit akustischer Energie gehört. Unter der Annahme, daß es sich hierbei um eine Geschwindigkeit von 1500 m/s handelt, erhält man auf einer Darstellung 416 eine Spur, welche keine signifikanten Ereignisse zeigt. In den Flg. 4 und 5 1st diese rechts außen gezeigte Spur mit einer Geschwindigkeitseinheit von 5000 angegeben worden.

Verwendet man nun andere Nocken anstelle der bisherigen Nocken 421 bis 425, so nehmen die Aufnahmeköpfe 411 bis 415 ein andere Relativlage ein, d. h. sie ordnen sich entsprechend einer anderen Geschwindigkeit

ίο akustischer Energie. Unter der Annahme, daß diese Geschwindigkeit der Geschwindigkeitseinheit 5500 entspricht, wird der Schalter 148 in die entsprechende Stellung gebracht. Die in der Darstellung 416 erhaltene Spur, zeigt gewisse Ereignisse, die jedoch noch nicht voll ausgeprägt sind. Erst in der Spur zur Geschwindigkeitseinheit 6000 erhält man drei ausgeprägte Reflexionen, nämlich R₁, M₁ und M_n. In der entsprechenden Art und Weise wird die Darstellung 416 erzeugt. Die Darstellung 416 wird Aufnahmeköpfen zugeführt, deren elektrische Ausgänge über den mehrpoligen Schalter 160 dem Squelch-Stromkreis 162 zugeführt werden. Von dorther werden die elektrischen Ausgänge Wiedergabeköpfen zugeführt, deren Ausgänge die Darstellung 431 bilden. Die Darstellung 431 unterscheidet sich von der Darstellung 416 Insofern, als die einzelnen Reflexionen stark ausgeprägt sind und Störungen beseitigt worden sind. Mit Hilfe von Aufnahmeköpfen werden die einzelnen Spuren der Darstellung 431 als elektrische Ausgänge einem Schalter 433 zugeführt, dessen anderer Ausgang mit dem Inverter 168 verbunden ist. Der andere Ausgang des Inverters wird über einen Schalter 441 geführt, welcher mit Hilfe einer Steuerung 442 betätigt werden kann. Der andere Ausgang des Schalters 441 Ist mit einem Funktionsgenerator 428 verbunden, welcher seinerseits Wiedergabeköpfe 435 bis 439 aufweist, die in entsprechender Welse wie die Aufnahmeköpfe 411 bis 415 des Funktionsgenerators 400 über Nocken gesteuert werden, die sich auf der Welle 426 befinden. Mit Hilfe der Wiedergabeköpfe 435 bis 439 werden die Spuren der Darstellung 434 erzeugt, welche über die Aufnahmeköpfe 171 dem mehrpoligen Schalter 172 zugeführt werden. Die anderen Ausgänge des mehrpoligen Schalters 172 sind mit den Leitungen verbunden, die zu den Wiedergabeköpfen 126 bis 130 führen.

Die Steuerung 442 für den Schalter 441 wird so durchgeführt, daß nicht alle Reflexionen auf den Spuren der Darstellung 431 in die Darstellung 434 übertragen werden. Zu Beginn der Aufnahme bzw. Wiedergabe einer Spur ist nämlich der Schalter 441 geöffnet, während er sodann für eine bestimmte Zeltspanne geschlossen bleibt und schließlich wieder geöffnet wird. Auf diese Art und Weise kann erreicht werden, daß die Spuren der Darstellung 434 nur die multiplen Reflexionen M₁ und Mj ₂ und M₁₁ aufweisen, da diese zeitlich nach den primären Reflexionen R_u R₂ und R₃ erscheinen. Auf diese Art und Welse ist es möglich, die multiplen Reflexionen von den Spuren der anfänglichen Darstellung 131 abzuziehen, so daß bei einem erneuten Umlauf über den Funktionsgenerator 400, den Squelch-Stromkreis 162 und den Funktlonsgenerator 428 schließlich Darstellungen erhalten werden, die frei von multiplen Reflexionen sind. Auf diese Art und Welse ist es möglich,¹ diejenige Geschwindigkeit zu ermitteln, die für eine NMO-Korrektur erforderlich 1st. Ist die NMO-Korrektur mit der richtigen Geschwindigkeit durchgeführt worden, so können die einzelnen Spuren in einer der bekannten Art und Weise ausgewertet werden, um Darstellungen über die Tiefe und Neigung unterirdischer Schichtungen zu erhalten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Refiektionsselsmlsches Verfahren zur Ermittlung der für die NMO-Korrektur erforderlichen seismischen Geschwindigkeit zum Erzeugen von multlplenfrelen Aufzeichnungen aus CDP-Sätzen seismischer Spuren, die von einem gemeinsamen Reflektor über einer Mehrzahl von Wegen an einer Vielzahl Detektoren erhalten werden, wobei die Spuren primäre und multiple Reflexionen enthalten und statisch korrigiert worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuren (126 bis 130; 406 bis 410) wiederholt auf hyperbelartigen Kurven mit unterschiedlichen Kennwerten abgetastet werden, wobei diese Kennwerte den zu erwartenden Geschwindigkeiten akustischer Energie entsprechen, die Signale mit relativen maximalen Amplituden für primäre Reflexionen (/?,, A₂, A₃) ermittelt werden, und daß die Spuren den ermittelten relativen maximalen Amplituden entsprechend zeitlich verschoben werden.