DE3532613A1 - Verfahren zum verarbeiten von seismischen daten - Google Patents

Description

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GEOPHYSICAL COMPANY OF NORWAY A.S. Hgivik (Norwegen)

Verfahren zum Verarbeiten von seismischen Daten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von seismischen Daten zwecks dreidimensionaler Darstellung verschiedener Formationen in einem durch einander schneidende Meßlinien begrenzten Bereich.

Die Erfindung ist insbesondere für die Anwendung bei der seismischen Untersuchung auf See bestimmt, kann aber allgemein zum Verarbeiten von seismischen Daten verwendet werden, d,h,, auch von Daten, die bei an Land durchgeführten seismischen Untersuchungen erfaßt wurden.

Der Einfachheit halber wird die Erfindung jedoch nachstehend anhand eines Systems für seismische Untersuchungen auf See beispielsweise erläutert.

Für seismische Untersuchungen auf See wird ein Meßschiff verwendet, das in dem auf Kohlenwasserstoffvorkommen oder dergleichen zu untersuchenden Bereich entlang von bestimmten Meßlinien fährt und das ein sogenanntes Hydrophon

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kabel in einer Länge von mehreren Kilometern und Schallsender schleppt, die Schallwellen abwärts zum Meeresgrund hin aussenden. Die vom Meeresgrund und den darunterliegenden Schichten reflektierten Schallwellen werden dann von empfindlichen Hydrophonen erfaßt, die längs des Hydrophonkabels angeordnet sind.

Die längs des Hydrophonkabels empfangenen Echosignale werden an Bord des Meßschiffes von großen Computern empfangen und zu Daten verarbeitet, die die Grundlage für die Herstellung von seismischen Karten bilden. Diese werden von Geologen und Geophysikern bei der Bestimmung von Stellen herangezogen, an denen Versuchsbohrungen niedergebracht werden sollen.

Die seismischen Karten können in an Land stationierten Datenverarbeitungsanlagen angefertigt werden. Die endgültige Auswertung derartiger Karten wird von einem Auswerter auf Grund von sogenannten Auswertedaten vorgenommen, die von den Daten abgeleitet worden sind, die längs der Meßlinien erfaßt wurden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, für die Verarbeitung von seismischen Daten ein Verfahren zu schaffen, das eine Auswertung in viel kürzerer Zeit ermöglicht.

In einem Verfahren der eingangs angegebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die längs der Meßlinien erfaßten Daten, die eine ausgewählte erste Formation betreffen und auf eine ortsfeste Bezugslinie bezogen sind, auf einem Graphik-Bildschirm dargestellt werden, wobei Tiefen durch Farbwerte dargestellt werden, die einer vorgewählten Farbskala (Tiefenskala) entsprechen, und daß auf dem Graphik-Bildschirm zwischen verschiedenen Stellen,

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die (entsprechend derselben Tiefe) haben, durch Auswertung erhaltene Höhenangaben eingeschrieben werden, die den einzelnen Farbwerten entsprechen, so daß auf dem Bildschirm jede gewählte Formation durch Höhenangaben in Form von verschiedenen Farbwerten dargestellt und dann mittels eines Farbdruckers direkt von dem Bildschirm ein Ausdruck der Graphik in Form einer Formationskarte hergestellt werden kann.

In diesem Verfahren kann man daher mit Hilfe eines manuell durchgeführten Dialogprogramms zum Einschreiben von Höhenlinien jede in Frage kommende Formation durch eine dreidimensionale Karte darstellen. Auf diese Weise kann man den Umriß jeder Formation, die innerhalb der Meßlinien vorhanden ist, an denen die Ausgangsdaten erhalten worden sind, sehr gut darstellen und durch einen Vergleich der verschiedenen Formationen über die geologischen Gegebenheiten unter dem Meeresgrund oder im Boden genügend gute Informationen erhalten, die eine Entscheidung über den Ort einer Versuchsbohrung ermöglichen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht in erster Linie auf der manuellen Durchführung eines Programms zum Einschreiben von Höhenlinien. Dabei wird von einem regelmäßigen Gitternetz mit den Meßlinien ausgegangen und werden auf einem dialogfähigen Bildschirm die längs der Meßlinien oder der Gitterlinien erhaltenen Daten entsprechend einem Farbcode dargestellt. Danach werden auf Grund der Auswertung Höhenlinien oder Höhenangaben in das Gitternetz nach demselben Farbcode eingeschrieben. Wenn Anzeichen von Verwerfungen vorhanden sind, werden auch diese in das Gitter eingeschrieben, und zwar mit einem bestimmten Wert, der mit einer leicht erkennbaren Farbe codiert wird.

Die Flächenadaptation erfolgt durch einfache Interpolation zwischen den am nächsten beieinanderliegenden Meßpunkten. Dabei wird auch die Verwerfung berücksichtigt, weil eine Interpolation/Extrapolation bis knapp an die Verwerfung heran durchgeführt wird, ohne daß die Werte oder Meßpunkte über den Verwerfungen berücksichtigt werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.

Figur 1 zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt, ein Meßschiff mit Knallbüchsen und einem von dem Schiff geschleppten Meßkabel sowie verschiedene schallreflektierende Formationen am Meeresgrund und darunter.

Figur 2 ist eine schematische Darstellung von Meßlinien, an denen das Meßschiff bei der Untersuchung eines Meeresbereichs entlanggefahren ist.

Figur 3 ist eine Vertikalebenenkarte mit Echolinien, die durch die Verarbeitung der seismischen Daten ermittelt worden sind, die längs der Meßlinien erfaßt wurden, wobei die Echolinien den Tiefenverlauf der verschiedenen Formationen am Meeresgrund und unter dem Meeresgrund im Bereich der Meßlinien darstellen.

Figur 4 ist eine schaubildliche Darstellung der im in Figur 3 dargestellten Vertikalschnitte, die zu einem Körper zusammengestellt sind und einen ausgewählten Bereich begrenzen, für den weitere Daten beschafft oder verarbeitet werden sollen.

Figur 5 ist eine schematische Darstellung Datenverarbeitungseinheiten, die für die Weiterverarbeitung von Echoliniendaten verwendet werden können.

Figur 6 ist eine vereinfachte sehematische Darstellung, die in größerem Maßstab zeigt, wie ein Teil der Gitterlinien, die die Grundlage für die Weiterverarbeitung von Echowerten für die verschiedenen geologischen Formationen unter dem Meeresgrund darstellen, mit Hilfe von Farbcodes dargestellt sind, die den verschiedenen Tiefen entsprechen, wobei das Gitternetz hier auf einem Graphik-Bildschirm dargestellt ist.

Figur 7 ist eine der Figur 6 ähnliche Darstellung, in die der Auswerter für eine ausgewählte Formation zwischen in gleichen Höhen angeordneten Stellen der Bezugs- oder Meßlinien, Höhenlinien oder Höhenangaben eingeführt hat.

Figur 8 ist eine räumliche Darstellung der nach Figur 7 angefertigten Karte, die den Höhenverlauf einer ausgewählten geologischen Formation darstellt.

Figur 9 ist eine der Figur 4 ähnliche Skizze, in der die einzelnen Formationen zwischen den den Untersuchungsraum begrenzenden Schnittebenen mit Tiefen- oder Kartenangaben versehen sind.

Das in der Figur 1 gezeigte Meßschiff 1 fährt auf der Meeresoberfläche 2 und schleppt ein seismisches Kabel 3 und zwei Gruppen von Knallbüchsen 4a bzw. 4b.

Mit 5 ist der Meeresgrund und mit 5a, 5b, ... 5n sind verschiedene geologische Formationen unter dem Meeresgrund 5 bezeichnet.

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Auf der Meeresoberfläche 2 sind vier strichpunktierte Meßlinien 6a, 6b, 6c und 6d dargestellt, an denen das Meßschiff 1 bei der seismischen Untersuchung des in Frage kommenden Bereiches entlangfährt.

Während der Fahrt des Schiffes werden die Knallbüchsen 4a und 4b nach einem geeigneten Programm abgefeuert, wobei sie Schallwellen aussenden, die hier beispielsweise bei 7a und 7b dargestellt sind. Diese Schallwellen werden sowohl von unter dem Meeresspiegel vorhandenen Gegenständen reflektiert, auf denen die Schallwellen auftreffen, als auch vom Meeresgrund 5 und von den verschiedenen unter dem Meeresgrund vorhandenen Formationen 5a, 5b, ... 5n. Echosignale, beispielsweise die Signale 8a, 8b von dem Meeresgrund 5, die Echosignale 9a, 9b von der geologischen Formation 5a und die Echosignale 10a, 10b von der geologischen Formation 5b usw., gelangen zu dem Meßkabel 3 und werden dort von einer Reihe von nicht gezeigten Hydrophonen erfaßt, die längs des Kabels angeordnet sind.

Nach geeigneter Umwandlung der Echosignale werden diese in einer an Bord des Meßschiffes vorhandenen Datenverarbeitung seinrichtung verarbeitet, deren Ausgangsdaten zur Anfertigung einer sogenannten Schießpunktkarte verwendet werden können, wie sie beispielsweise in Figur 2 gezeigt ist, und zur Anfertigung von sogenannten seismischen Vertikalschnittbildern, wie sie in Figur 3 gezeigt sind.

In der Figur 2 ist ein Gitternetz dargestellt, das von Meßlinien gebildet wird. Man erkennt die auch in Figur 1 gezeigten Meßlinien 6a, 6b, 6c und 6d, die einen Bereich 11 begrenzen, für den weitere geologische Daten ermittelt werden sollen.

Figur 3 zeigt eine Darstellung von vertikalen Schnittebenen mit Echolinien 12a, 12b, ... 12n, die durch die Verarbeitung der seismischen Daten ermittelt wurden, die längs der Meßlinien 6a, 6b, 6c und 6d erfaßt worden sind. Die einzelnen Echolinien geben den Tiefenverlauf der verschiedenen Schichten oder Formationen am Meeresgrund oder unter diesem an.

Die in Figur 3 dargestellten Schnittebenen sind effektiv um den in Figur 2 mit 11 bezeichneten Bereich umgeschrieben. Daher ist das in Figur 3 gezeigte Schnittebenenbild in vier Schnittebenen I, II, III und IV unterteilt. In Figur 2 sind längs der Schnittebenen I, II, III und IV verschiedene Zahlenwerte angegeben. Dieses Gitternetz entspricht beispielsweise der in Figur 3 dargestellten Echolinie 12h, die der Formation 5h in Figur 1 zugeordnet ist.

Figur 4a zeigt ein dreidimensionales Bild, das von dem in Figur 3 gezeigten, ebenen Schnittbild abgeleitet worden ist. Dabei begrenzen die verschiedenen Echolinien 12a, 12b, .,. 12n in Figur 3 den Bereich 11, der Teile der geologischen Formationen 5a, 5b, ... 5n enthält und weiter untersucht werden soll.

Figur 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel von Datenverarbeitungseinheiten, die dazu verwendet werden können, durch Weiterverarbeitung der seismischen Daten Kartenwerte für die verschiedenen geologischen Formationen in dem Bereich zu ermitteln, für den eine Auswertung erwünscht ist.

Gemäß der Figur 5 ist einem Steuergerät 20 eine Tastatur 21 zugeordnet. Es versteht sich jedoch, daß das

Steuergerät 20 mit einer nicht gezeigten größeren Datenverarbeitungsanlage verbunden werden kann, der die vorbehandelten seismischen Daten zugeführt werden.

In Figur 5 ist ferner ein Graphik-Bildschirm 22 mit einem zugeordneten Bedienungsgerät 23 dargestellt, das einen Sensorträger 24 und einen Sensor bzw. eine Schreibmarkenführung 25 aufweist. Diese besitzt einen Schreibmarkenführung sbereich 26 und eine Bedienungstastatur 27.

In Figur 5 ist ein weiterer Bildschirm 30 dargestellt, auf dem das in Figur 3 gezeigte Bild sichtbar ist, sowie ein Drucker 31 zum Ausdrucken der vollständig verarbeiteten Daten in Form von Karten.

Figur 6 zeigt in größerem Maßstab den Graphik-Bildschirm 22, dessen Eingangssignale einen Teil der Meßlinien darstellen, die die Grundlage für das gemäß der Erfindung manuell durchzuführende Dialogprogramm zum Einschreiben der Höhenlinien darstellt. Es wird daher das Gitternetz oder das dreidimensionale Schnittbild der dargestellten geologischen Formation, beispielsweise die Echolinie 12h in Figur 3, zusammen mit einem Farbcode in das Bildschirmgerät 22 eingegeben. Die Tiefenwerte der Echolinie werden mittels des Steuergeräts 20 und der Bedienungstastatur 21 von dem Bildschirm 30 automatisch an den Bildschirm 22 übertragen.

In der Figur 6 ist rechts von dem Bildschirm 22 eine Farbskala 40 dargestellt, die zahlreiche Farbwerte umfassen kann. In dem vorliegenden Fall sind der Einfachheit halber nur die fünf Farben Braun, Rot, Gelb, Grün und Blau dargestellt, die annähernd den Höhenangaben einer normalen geographischen Karte entsprechen.

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Somit sind auf dem Bildschirm 22 für eine bestimmte geologische Formation, beispielsweise die Formation mit der Echolinie 12h in Figur 3, mittels eines Farbcodes Auswertungsangaben und Bezugswerte dargestellt. Mit Hilfe der Schreibmarkenführung 25 kann die Bedienungsperson dann aus der Skala 40 einen Farbcode auswählen, worauf die Schreibmarke 41 an jenen Stellen der Echolinie 12h aufleuchtet, deren Tiefe dem gewählten Farbcode entspricht.

Nun kann der Auswerter zwischen jenen Stellen der Echolinie, denen derselbe Farbwert, d.h. dieselbe Tiefe zugeordnet ist, in den Auswertebereich 11 nach demselben Farbcode Höhenlinien oder Höhenangaben einschreiben, die durch die Auswertung zusätzlich erhalten wurden.

In der Figur 7 erkennt man, daß die Bedienungsperson durch manuelle Interaktion Höhenlinien einschreiben kann, wobei während des Einschreibens der durch die Auswertung erhaltenen Höhenlinien ständig ein Dialog zwischen der Bedienungsperson und der Maschine durchgeführt wird.

Gemäß der Figur 7 hat der Auswerter für eine ausgewählte Formation zwischen gleichen Tiefen zugeordneten Stellen der hier durch die Echolinie 12h dargestellten Bezugs- oder Meßlinie Höhenangaben eingeschrieben.

Zwischen jenen Stellen der Echolinie 12h, denen geringere Tiefen zugeordnet sind, die in der beispielsweise dargestellten Farbskala durch die Farbe Braun dargestellt werden, kann der Auswerter eine Höhenlinie 50a einzeichnen. Ferner kann der Auswerter zwischen Stellen, die in der nächstgrößeren Tiefe angeordnet sind, die hier durch die Farbe Rot dargestellt ist, eine Höhenlinie 50b

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einzeichnen, und zwischen jenen Stellen der Echolinie 12h, die einer dazwischenliegenden Tiefe zugeordnet sind, die hier durch die Farbe Gelb dargestellt ist, kann er auf Grund der Auswertung eine oder mehrere Höhenlinien 50c einzeichnen.

In der Figur 7 sind ferner Höhenlinien 5Od und 50c dargestellt, die den Tiefen entsprechen, die durch die Farben Grün bzw. Blau dargestellt sind. Somit ermittelt der Auswerter zwischen ausgewählten Tiefen zugeordneten Stellen der Echolinie zusätzliche Werte, die nach demselben Farbcode direkt in das Gitternetz eingetragen werden.

Beim Einzeichnen der Höhenlinien verwendet man zweckmäßig entweder blinkende Leuchtfelder oder Leuchtfelder in einer von der tiefenanzeigenden Farbe unterschiedlichen Farbe.

Die Anzeige von Stellen mit demselben Farbwert 50a bis 5Oe wird eingeleitet, indem die Schreibmarke 41 auf eines der Felder der farbcodierten Echolinie 12h oder ein vorgewähltes Farbfeld einer eigenen Farbwertskala 40 auf dem Graphik-Bildschirm 22 geführt wird.

Wenn die einzelnen Linien 50a bis 5Oe in einer neutralen Farbe eingezeichnet worden sind, können sie Farbe erhalten, die der entsprechenden Tiefe zugeordnet ist.

Wenn das in Figur 7 ge-eigte Bildschirmbild mit den Höhenlinien 50a bis 5Oe versehen worden ist, kann man von diesem zweidimensionalen Bild eine dreidimensionale Darstellung ableiten, beispielsweise in der in Figur 8 gezeigten Form.

In Figur 9 ist die gewählte geologische Formation durch eine Farbkarte dargestellt, von der Angaben über die geologische Beschaffenheit dieser Formation erhalten werden können.

In Figur 9 sind schaubildlich mehrere fertige berechnete seismische Karten 60a, ... 6On für die verschiedenen geologischen Formationen dargestellt. Diese Karten stellen beispielsweise die in Figur 4 gezeigten Formationen 5a, 5h und 5n und die in Figur 3 gezeigten Echolinien 12a, 12h und 12n dar.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, in relativ kurzer Zeit nach der Ermittlung der die Echolinien angebenden, vorbehandelten Daten seismische Karten anzufertigen. Bisher wurden zur Anfertigung von seismischen Karten bekannte Tiefendaten herangezogen, die die seismischen Schichten angeben und die in Form von Zahlenangaben in Karten der in Figur 2 gezeigten Art eingetragen wurden, die nicht in einem Computer eingegeben werden. Auf Grund dieser Zahlenwerte hatte dann der Auswerter mehrere Vorgänge manuell durchzuführen, ehe die Werte in die Datenverarbeitungsanlage gegebenenfalls in Form von Farbcodes eingegeben werden konnten.

In dem neuen Verfahren werden mehrere passive Vorgänge überflüssig, die bisher stattfanden, ehe die Daten in der Maschine weiterverarbeitet werden konnten. Die Zahlenangaben werden jetzt durch Farbangaben ersetzt, und die passive Verwendung der bisherigen Karten entfällt.

Gemäß der Erfindung werden bei der Anfertigung der seismischen Karten die Höhenlinien von dem Auswerter in einem manuell durchgeführten Dialogprogramm auf Grund von farbcodierten Echodaten eingeschrieben.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung können in das Gitternetz auch Verwerfungen mit einem speziellen Wert eingezeichnet werden, dem ein leicht erkennbarer Farbcode zugeordnet ist.

In Figur 3 sind in dem Teil III des ebenen Schnittbildes Verwerfungen an den beiden Echolinien dargestellt, die oberhalb der Echolinie 12h angeordnet sind. Wenn diese Echolinien zur Schaffung einer Karte der in Figur 8 darge~ stellten Art verarbeitet werden, sind in der so erhaltenen Karte die Verwerfungen durch einen speziellen Farbcode, beispielsweise Weiß, dargestellt.

Die Flächenadaptation erfolgt durch einfache Interpolation zwischen den am nächsten beieinanderliegenden Kontrollpunkten. In dem Verfahren werden auch Verwerfungen berücksichtigt, indem bis zu den Verwerfungen interpoliert oder extrapoliert wird, ohne daß die Werte oder die Meßpunkte über den Verwerfungen berücksichtigt werden.

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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Verarbeiten von seismischen Daten zwecks dreidimensionaler Darstellung verschiedener Formationen in einem durch einander schneidende Meßlinien (6a, 6b, 6c, 6d) begrenzten Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß die eine ausgewählte erste Formation (15a-15n) betreffenden und auf eine erste Bezugslinie (2a) bezogenen Daten auf einem Graphik-Bildschirm (22) durch eine farbcodierte Echolinie (12h) dargestellt werden, in der die Tiefen durch Farbwerte einer vorgewählten Farbskala (Tiefenskala) (40) dargestellt sind, daß zwischen verschiedenen, denselben Farbwert besitzenden (dieselbe Tiefe darstellenden) Stellen der Echolinie (12h) auf dem Graphik-Bildschirm (22) durch J

Auswertung erhaltene Höhenlinien oder Höhenangaben (5Oa-5Oe) *. in den zugeordneten Farbwerten (40) eingeschrieben werden, so daß auf dem Bildschirm für jede Formation (5a-5n, 12a-12n) eine Karte (Figur 8) mit Flächenadaptationen in verschiedenen Farbwerten erhalten werden kann, und danach mit einem Farbdrucker (31) direkt von dem Graphik-Bildschirm (22) eine "dreidimensionale" Darstellung der Karte der Formation ausgedruckt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längs einer Meßlinie erhaltenen Echodaten, die nach ihrer Verarbeitung die verschiedenen Formationen (5a-5n, I2a-12n) unter einem von Meßlinien (6a-6d) umschriebenen Bereich (11) darstellen, durch interaktive Verarbeitung von einem Datenterminal (30) auf den Graphik-Bildschirm (22) übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Graphik-Bildschirm (22) Stellen mit gleichem Farbwert (5Oa-5Oe) durch blinkende Leuchtflächen oder durch Leuchtflächen in einer sich von dem betreffenden Farbwert unterscheidenden Farbe angezeigt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige von Stellen mit gleichem Farbwert (5Oa-5Oe) dadurch eingeleitet wird, daß eine Schreibmarke (41) auf eines der Felder der farbcodierten Echolinie (12h) oder auf einen vorgewählten Farbwert einer eigenen, auf dem Graphik-Bildschirm (22) vorgesehenen Werteskala (40) geführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Unstetigkeiten in einer Echolinie (12f, 12g) in einer neutralen Farbe angezeigt werden oder in einem Farbwert, der sich von den Farbwerten der Farbskala (40) unterscheidet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenlinien (50a-5Oe) in einer neutralen Farbe eingeschrieben werden und danach die Farbe erhalten können, die der Tiefe der Höhenlinie entspricht.