DE69000215T2 - Verfahren zur verarbeitung von seismischen reflektionsdaten zur darstellung von seismischen querschnitten. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von seismischen Reflexionsdaten, um mehr über den Aufbau der geologischen Schichten eines zu untersuchenden Mediums zu erfahren.
• Sehr allgemein ausgedrückt, ist man in der Geophysik der Meinung, daß der Untergrund aus übereinanderliegenden geologischen Schichten mit verschiedenen Merkmalen besteht, welche gemäß einer bestimmten Geometrie im Raum angeordnet sind.
• Um die Geometrie der Schichten des Untergrunds zu bestimmen, benutzen Spezialisten für die Untersuchung des Untergrunds, insbesondere Geophysiker bei Erdöluntersuchungen, eine spezielle Technik, die als "seismische Reflexion" bezeichnet wird und darin besteht, an verschiedenen, als Sendepunkte bezeichneten Punkten der Erdoberfläche akkustische Signale auszusenden, um anschließend an verschiedenen, als Empfangspunkte bezeichneten Punkten der Erdoberfläche diese Signale zu empfangen, nachdem sie sich im Untergrund ausgebreitet haben und an den jeweiligen akustischen Grenzen reflektiert wurden, welche die Begrenzungen zwischen verschiedenen geologischen Schichten darstellen und als Reflektoren bezeichnet werden. Jede der elementaren Aufzeichnungen, die zeitabhängig und einem gegebenen Sendepunkt sowie einem gegebenen Empfangspunkt zugeordnet ist, bildet eine sogenannte "Spur".
• Für ein und diesselbe Aussendung zeichnet man gleichzeitig an verschiedenen Empfangspunkten und während einer vorher bestimmten Zeit die von den verschiedenen Reflektoren des Untergrunds reflektierten Signale auf, wobei durch diese Technik redundante Informationen enthaltende Spuren in Erfassungen umgruppiert werden können.
• Die aufgezeichneten Spuren werden verarbeitet, um spezielle Bilder des Untergrunds zu erhalten, welche als "seismische Querschnitte" bezeichnet werden und in vertikale Schnittdarstellungen des Untergrunds umgewandelt werden können, auf welchen die Reflektoren als übereinandergelagerte Linearstreckungen erscheinen. Die für gewöhnlich verwendete Verarbeitungstechnik besteht darin, eine Summe aus den Spuren jeder Erfassung zu bilden, nachdem bei ihr bestimmte Korrekturen durchgeführt worden sind, und so eine "Summen- spur" zu erhalten, die einem Punkt der jeweiligen Oberfläche zugeordnet ist. Die Wahl der Erfassungen und die Korrekturen basieren auf vereinfachenden Hypothesen, die sich insbesondere auf den geometrischen Aufbau der Bodenschichten konzentrieren, wobei angenommen wird, daß diese horizontal und homogen sind. In diesem Fall liegt der Reflexionspunkt des Signals auf einer Vertikale, die durch den Mittelpunkt des Segments geht, welches die Sende- und Empfangspunkte an der Erdoberfläche verbindet. Jede der Erfassungen besteht also aus der Gesamtheit der Spuren, die einem gleichen Mittelpunkt zugeordnet sind. Jede der Spuren wird wenigstens einer Korrektur unterzogen, die "dynamische Korrektur" genannt wird und darauf abzielt, ausgehend von der Ausdehnung der Zeitskala die Neigungseffekte der Wege Sender-Reflektor-Empfänger zu korrigieren, welche für jede der Spuren einer gleichen Erfassung verschieden sind, um die Spur zu erhalten, die man auf dem Gelände direkt erhalten hätte, wenn der Sender und der Empfänger auf einem gleichen Punkt an der Erdoberfläche vereinigt gewesen wären.
• Alle gegenwärtig bei der seismischen Reflexion routinemäßig verwendeten Verarbeitungarten bestehen darin, die in den Erfassungen enthaltene redundante Information auf eine einzige Summenspur zu konzentrieren, indem horizontal alle Spuren einer gleichen Erfassung summiert werden, wobei eine Probe der Summenspur das Ergebnis der gewichteten oder nicht gewichteten Summation von N Proben zur gleichen Zeit ist, von denen jede zu einer anderen elementaren Spur gehört, wobei N die Zahl dieser Spuren ist.
• Wenn die Hypothese, daß die Schichten horizontal sind, nicht völlig gerechtfertigt ist, führt dies einerseits zu einer erheblichen geometrischen Verzerrung des Bildes vom Untergrund, weil beim Verfahren der vielfachen Überlappung auf der Vertikale des Mittelpunktes Informationen angeordnet werden, die von den Punkten kommen, welche sich nicht auf dieser Vertikalen befinden, und anderseits zu einer Auflösungsverschlechterung, weil Informationen summiert werden, die gar nicht vom gleichen Punkt kommen - was der Fall ist, wenn die Hypothesen zufriedenstellend sind -, sondern von verschiedenen Punkten des Untergrunds, wodurch das Signal herabgesetzt wird. Diese Verzerrung und diese Herabsetzung können so erheblich sein, daß die anschließende Interpretation dieser seismischen Querschnitte verfälscht wird, vor allem bei einer unregelmäßigen Geometrie des Untergrunds oder feinen Strukturen, für die eine hohe Auflösung notwendig ist. Es existieren verschiedene, als Migrationen bezeichnete Verarbeitungsarten, die alle darauf abzielen, ein möglichst genaues Bild vom Untergrund wiederzugeben, indem die verschiedenen empfangenen Informationen wieder in die tatsächliche Position zurückversetzt werden.
• Es existiert umfangreiche Literatur über die verschiedenen Migrationsverfahren, auf die für weitere Informationen Bezug genommen werden kann. Man unterscheidet jedenfalls zwischen den sogenannten "Nachsummen"-Migrationen, die bei den Summenspuren durchgeführt werden und nur die geometrische Verzerrung berücksichtigen, und den "Vorsummen"- Migrationen. Die Vorsummen-Migrationen werden bei jeder Spur jeder Erfassung elementarer Spuren vor der Summation vorgenommen und bewirken theoretisch, daß Signale, die sich auf den gleichen Reflexionspunkt beziehen, in Phase gebracht werden, d.h. ihnen eine gleiche Tiefe oder eine gleiche Zeit zugewiesen wird.
• Eine Erfassung elementarer Spuren, bei welcher eine Vorsummen-Migration durchgeführt worden ist, kann als elementarer "Mini-Querschnitt" des Untergrunds in einer Achsenebene aus Abstandskoordinaten X und Zeit- oder Tiefenkoordinaten T betrachtet werden, auf welchem sich auf den gleichen Reflektor beziehende Signale horizontal ausgerichtet sind. Die Qualität einer derartigen, bei tatsächlichen Daten vorgenommenen Migration hängt tatsächlich stark davon ab, daß man die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle, die sogenannte "Intervallgeschwindigkeit", in jeder der Untergrundschichten kennt. Irrtümer bei den Intervallgeschwindigkeiten verursachen Verzerrungen bei den Ausrichtungen, die aus diesem Grund nicht mehr horizontal sind, so daß das nach der horizontalen Summation erhaltene Signal herabgesetzt wird, wobei diese Herabsetzung zu Interpretationsfehlern oder -schwierigkeiten führen kann.
• Ein weiteres Ziel der Summation bei seismischer Reflexion besteht darin, das Signal/Rausch-Verhältnis zu verbessern, wobei die Summation die Amplitude der auf jeder der Spuren, theoretisch in Phase, vorhandenen, wesentlichen Signale verstärkt und durch destruktive Summation das Zufallsrauschen von einer Spur zur nächsten abschwächt.
• Dieses Ziel wird offensichtlich nicht erreicht, wenn die Signale nicht in Phase sind, wobei eine unter schlechten Bedingungen, d.h. gemäß einer einer theoretischen Ausrichtung und nicht einer tatsächlichen Ausrichtung entsprechenden Linie, durchgeführte Summation bewirkt, daß die Amplitude des Summensignals sowie die scheinbare Frequenz verringert wird, während diese Effekte nicht auftreten und das erhaltene Signal optiinal ist, wenn man die Linie verzerrt, gemäß der die Summation vollzogen wird, um diese Phasenverschiebungen der Signale von einer elementaren Spur zur nächsten zu berücksichtigen.
• Durch das vorliegende Verarbeitungsverfahren kann der Nachteil der klassischen horizontalen Summation beseitigt werden, weil bei der Summation - die nicht mehr horizontal ist - die tatsächliche geometrische Konfiguration der Signalausrichtungen auf den elementaren Vorsummen-Erfassungen berücksichtigt werden, und so eine optimale Summe erhalten wird, auch dann, wenn die einem gleichen Reflektor zugeordneten Signale auf diesen Erfassungen nicht horizontal ausgerichtet sind.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von an der Erdoberfläche bei der Untersuchung eines Mediums durch seismische Reflexion aufgezeichneten Signalen besteht darin, durch sogenannte mehrfache Überlagerung erhaltene Erfassungen elementarer Aufzeichnungen zu summieren, nachdem sie so verarbeitet worden sind, daß auf jeder der Erfassungen, auf die in einer Achsenebene aus Abstandskoordinaten X und Zeit- oder Tiefenkoordinaten T Bezug genommen ist, die Reflexionen des Untergrunds als subhorizontale Linearstreckungen erscheinen, welche Extrema der untereinander in Wechselbeziehung stehenden Aufzeichnungen zugeordnet sind.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Erfassungen
• - man in einer ersten Zeit die Summation der Proben der derselben Zeit zugeordneten elementaren Aufzeichnungen durchführt, um eine klassische Summenspur zu erhalten,
• - man auf dieser klassischen Summenspur die Aufmaße Ti abnimmt, für die ihre Amplitude Scheitelwerte Pi aufweist. Die berücksichtigten Scheitelwerte sind beispielsweise alle Extrema der Spur oder nur die Maxima der Hüllkurve der gleichgerichteten Summenspur.
• - man das Markieren der auf der Erfassung vorhandenen Linearstreckungen vornimmt,
• - man auf der Erfassung gemäß einem gegebenen Prozeß im Inneren jedes Zeitbereichs PLi mit vorbestimmter Breite Ti-ΔTi, Ti+Δ'Ti, der jede der Ausmaße Ti umgibt und eine bestimmte Anzahl von Linearstreckungen unterbricht, außerdem eine dieser Linearstreckungen Li auswählt, die als die repräsentativste des untersuchten Bereichs betrachtet wird,
• - man einen Summationsgang mit vorbestimmter Breite festlegt, der eine Drehpunktkurve umgibt, die durch die Punkte Pj mit Koordinaten Tj geht, von denen jeder zu einer ausgewählten Linearstreckungen Lj gehört,
• - man innerhalb dieses Ganges die Summation der Proben durchführt, die sich längs der Linearstreckungen befinden, um gemäß dem Verfahren eine Summenspur zu erhalten, deren Amplitude zur Zeit Tj das Ergebnis der Summation längs der Linearstreckungen Lj und deren Amplitude zur einer Zeit T, die zwischen zwei Zeiten Tj und Tj+1 liegt, das Ergebnis der Summation der Proben ist, die sich auf einer Linearstreckung befinden, die durch Interpolation zwischen den aufeinanderfolgenden ausgewählten Linearstreckungen Lj und Lj+1 erzielt wurde.
• Gemäß einer Variante ist das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlprozeß für die repräsentativste Linearstreckung aus jedem der Bereiche PLi aus zwei Schritten besteht, wobei der erste Schritt darin besteht, aus jedem der Bereiche wenigstens zwei Linearstreckungen gemäß einem gegebenen Kriterium auszuwählen, wobei diese Auswahl einerseits dadurch erfolgt, daß man mit dem Aufmaß T1 beginnt, das dem Scheitelwert des Amplitudenmaximums als absolutem Wert der klassischen Summenspur zugeordnet ist, und der Reihe nach mit dem Aufmaß Tk endet, das dem Scheitelwert des Amplitudenminimums als absolutem, auf der klassischen Summenspur berücksichtigten Wert zugeordnet ist, und anderseits dadurch, daß man Linearstreckungen nicht berücksichtigt, sobald sie schon einmal ausgewählt worden sind, und wobei der zweite Schritt darin besteht, eine einzige dieser zwei oder mehr Linearstreckungen zu wählen, die gemäß einem vorbestimmten Kriterium ausgewählt wird, wobei wenigstens die Linearstreckungen berücksichtigt werden, die aus dem Bereich ausgewählt sind, der höher oder niedriger als der der Auswahl liegt.
• Gemäß einer weiteren Variante ist das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl gemäß einem gegebenen Kriterium erfolgt, wobei diese Auswahl einerseits dadurch erfolgt, daß man mit dem Aufmaß T1 beginnt, das dem Scheitelwert des Amplitudenmaximums als absolutem, auf der Summenspur berücksichtigten Wert zugeordnet ist, und daß man der Reihe nach mit dem Aufmaß Tk endet, das dem Scheitelwert des Amplitudenminimums als absolutem, auf der Summenspur berücksichtigten Wert der Summenspur zugeordnet ist, und andererseits dadurch, daß man Linearstreckungen nicht berücksichtigt, sobald sie schon einmal ausgewählt worden sind.
• Vorzugsweise beruht das Auswahlkriterium für eine Linearstreckung aus einem Bereich auf dem Mittelwert der absoluten Amplituden der Extrema, die der Linearstreckung zugeordnet sind, wobei dieser Mittelwert großer sein muß als der Mittelwert der absoluten Amplituden der Extrema, die den nicht ausgewählten Linearstreckungen des Bereichs zugeordnet sind.
• Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren in jedem Bereich, insbesondere bei der Bildverarbeitung, Anwendung finden, sobald man versucht, die auf einem zweidimensionalen Bild enthaltene Information zu speichern, wobei das Bild die durch einen Parameter gemäß zweier Achsen genommenen Werte darstellt und diese Werte gemäß Linearstreckungen angeordnet sind, oder sobald man mit Erfassungen redundanter Aufzeichnungen arbeitet, um das Signal-Rausch-Verhältnis der in diesen Aufzeichnungen enthaltenen Information zu verbessern.
• Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sehr leicht durchführen, wenn man automatische Markierungstechniken in Anspruch nimmt und den Computer nicht nur als Speicher und Darstellungseinrichtung, sondern auch als Bildanalyseeinrichtung in dem Maße verwendet, daß jeder seismische Miniquerschnitt als ein Bild mit zwei Dimensionen I(k, l) betrachtet werden kann, wobei der Wert k als Ordinate die Zeit oder die Tiefe, der Wert 1 als Abszisse die Nummer der seismischen Aufzeichnung oder einen Abstand darstellt und I die Amplitude des Signals ist. Nimmt man beispielsweise an, daß man I, die Amplitude, durch verschiedene Graustufen darstellt, kann die Entdeckung von Linearstreckungen auf die Entdeckung eines Randes oder einer "Kontur" hinauslaufen, wobei die Berechnung von jede Linearstreckung kennzeichnenden Werten gleichzeitig mit der Markierung durchgeführt werden kann.
• Unter diesen Bedingungen kann durch das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren, wenn es beispielsweise auf Erfassungen "mit gemeinsamem Empfangspunkt" angewandt wird, bei welchen eine Vorsummen-Migration vorgenommen wurde, aufgrund der Berücksichtigung der Fehler, die auf Unvollkommenheiten beim für die Vorsummen-Migration verwendeten Geschwindigkeitenmodell zurückgehen, und bei gleichem Preis ein seismischer Querschnitt von viel besserer Qualität und mit einer viel höheren Auflösung als der durch die klassische Summation erzielte erhalten werden.
• Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Erhalt eines seismischen Querschnitts ausgehend von elementaren Aufzeichnungen betrifft, bei welchen eine Vorsummen-Migration durchgeführt wurde, unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen. Es zeigen:
• Fig. 1 das Bild einer CDPG-Erfassung (Common Depth Point Gather) von seismischen Aufzeichnungen, bei denen eine Vorsummen-Migration durchgeführt wurde, vor ihrer Summation in Abhängigkeit von einem Abstand (in Meter, als Abszissen) und von einer Zeit (in Millisekunden, als Abszissen),
• Fig. 2 die der Erfassung von Fig. 1 entsprechende horizontale Summenspur,
• Fig. 3 das Ergebnis einer bei der Erfassung von Fig. 1 durchgeführten Markierung der seismischen Horizonte,
• Fig. 4 die ausgewählten Linearstreckungen sowie die Drehpunktkurve des Summationsgangs für die Erfassung von Fig. 1,
• Fig. 5 die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte, der Erfassung von Fig. 1 entsprechende Suinmenspur unter Berücksichtigung der Markierung von Fig. 4,
• Fig. 6 einen ausgehend vom klassischen Verfahren mit horizontaler Summation erhaltenen, vollständigen seismischen Querschnitt,
• Fig. 7 den gleichen, ausgehend vom erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Querschnitt.
• Jede eine Spalte des Bildes von Fig. 1 bildende Aufzeichnung ist das Ergebnis einer Verarbeitung des Anfangssignals, welche an den an der Erdoberfläche gewonnenen Aufzeichnungen vorgenommen wird und mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsgänge umfaßt, unter denen die statischen Korrekturen, die dynamischen Korrekturen und eine "Vorsummen"-Migration sind, um die den Seismikern für die Erdöluntersuchung wohlbekannten Ausdrücke zu verwenden.
• Die Zahl der zu jeder der Erfassungen gehörenden Spuren hängt von den geometrischen Merkmalen der an der Erdoberfläche ausgelegten Vorrichtung, und insbesondere davon ab, was man als "Abdeckung" bezeichnet, d.h. von der Zahl aufgezeichneter elementarer Spuren, die sich im Falle horizontaler Strukuren der gleichen Vertikale des Untergrunds zuordnen lassen, und von den Merkmalen der gewählten Vorsummen-Migration.
• Die bei den elementaren Spuren durchgeführten Verarbeitungsarten haben die Simulation einer an einem gleichen Punkt der Erdoberfläche ausgesendeten und empfangenen Aufzeichnung zum Ziel, wobei die ausgestrahlte Energie sich gemäß der durch diesen Punkt gehenden Vertikale ausbreitet.
• Welche Verarbeitungsarten aus der Vielfalt der dem Geophysiker gebotenen Verarbeitungsarten, die ihm ermöglichen, zu einer Erfassung wie bei Fig. 1 zu kommen, ausgewählt werden, ist unwesentlich für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Fig. 1 weist 128 Spuren auf, die man als genauso viele, mehr oder weniger verrauschte seismische Bilder der gleichen Vertikale ansehen kann, welche ausgehend von genauso vielen unterschiedlichen, verschiedenen Sende- oder Empfangspunkten an der Oberfläche zugeordneten, elementaren Spuren aufgebaut worden sind.
• Die in Fig. 1 sichtbaren Linearstreckungen, wie die Linearstreckung (1), müßten theoretisch horizontal sein, da jede von ihnen einen gleichen Punkt des Untergrunds bestimmt, der durch die gleiche Zeit vertikaler Ausbreitung gekennzeichnet ist. Sie sind es nicht aufgrund des auf den elementaren Aufzeichnungen vorhandenen, bei seismischer Reflexion immer sehr starken Rauschens, so daß oft das wesentliche Signal überdeckt wird, und auch aufgrund der Umvollkommenheit des Modells für die Ausbreitungsgeschwindigkeiten, das für die bei den elementaren Spuren vorgenommenen Verarbeitungsarten verwendet wird.
• Um die Linearstreckungen zu bestimmen, gemäß welchen die optimierte Summation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden soll, ist es notwendig, auf der Erfassung elementarer Aufzeichnungen verschiedene, auf dem Bild vorhandene Linearstreckungen zu markieren. Auf dem Markt gibt es mehrere Verfahren zur Markierung von seismischen Horizonten, die hier unterschiedslos eingesetzt werden können.
• Fig. 3 zeigt das Ergebnis einer derartigen Markierung, die bei der Société Nationale Elf Aquitaine (Production) entwickelt und mit Hilfe des Computers hergestellt wurde. Bei dieser Figur entspricht beispielsweise die Linie (2) dem Ergebnis der Markierung der Linearstreckung (1) von Fig. 1. Jede Linie von Fig. 3 entspricht der Grenze zwischen einem Bereich, wo die Neigung des Signals positiv ist, und einem anderen Bereich, wo die Neigung des Signals negativ ist. In anderen Worten: Diese Linien zeigen die Stellen der Extrema an, von denen jedes positiven oder negativen Scheitelwerten des Signals zugeordnet ist und die untereinander korrelierbar sind. Sie sind unterbrochen, wenn es nicht möglich war, auf zwei benachbarten Spuren Signale zu finden, deren Scheitelwerte korrelieren, d.h. die genügend nahe beieinanderliegenden Zeiten zugeordnet sind. Es ist offensichtlich, daß nicht alle Linien von Fig. 3 von Bedeutung sind und daß einige unter ihnen dem Rauschen zuzuschreiben sind.
• Man muß also auf einem derartigen Bild die sich aus der Markierung ergebenden Linien auswählen, die effektiv physischen Reflexion an einem Reflektor des Untergrund zugeordnet sind. Man kann annehmen, daß die langen und Scheitelwerten mit starker Amplitude zugeordneten Linien, wie die Line (2), zu den möglicherweise wesentlichen Linien gehören, und daß man sie einem Scheitelwert auf der horizontalen Summenspur zuordnen kann, auch wenn diese nicht optimal ist. Auf diese Weise können beispielsweise die Scheitelwerte (3), (4) von Fig. 2, die die Amplitude der durch horizontale Summation der elementaren Aufzeichnungen von Fig. 1 erhaltenen Spur darstellt, als die Marke der Linearstrekkungen (1), (5) von Fig. 1 betrachtet werden, welche den Markierungen (2), (6) von Fig. 3 zugeordnet sind.
• Diese horizontale Summation wird für jede der Aufzeichnungserfassungen so durchgeführt, daß so viele denen von Fig. 2 entsprechende Summenspuren wie Erfassungen erhalten werden.
• Aus jeder dieser Summenspuren werden die den Amplitudenextrema zugeordneten Scheitelwerte ausgewählt und nach absoluter abnehmender Amplitude geordnet, wobei jeder Scheitelwert Pi durch seine Amplitude Ai, die entsprechende Zeit oder Tiefe Ti und seine laufende Nummer i gekennzeichnet ist. Die Extrema können auf der Amplitude als absoluter Wert der Summenspur abgenommen werden, wobei die positiven und negativen Amplitudenscheitelwerte in gleichem Maße berücksichtigt werden. Das Einordnen kann auch nur die dem Beginn der Regressionsphasen zugeordneten Scheitelwerte betreffen: den ausgewählten und geordneten Scheitelwerten entspricht dann auch ein Maximum der Hüllkurve der gleichgerichteten Summenspur.
• Je nach dem gestellten Problem können weitere Auswahlarten für die Scheitelwerte entwickelt werden. Die zwei hier gegebenen Beispiele sollen nicht als Beschränkung des erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen werden.
• Bei dem hier gegebenen Ausführungsbeispiel wird das Einordnen der Extrema bei den den Regressionsphasen zugeordneten Scheitelwerten durchgeführt, was der zweiten vorher genannten Auswahlart entspricht. In diesem bestimmten Fall werden die Scheitelwerte (3), (4) von Fig. 2 als erste nacheinander und in dieser Reihenfolge berücksichtigt. Diesen zwei Scheitelwerten sind ihre Amplituden A1, A2 und ihre Zeiten T1, T2 zugeordnet. Dem Scheitelwert der schwächsten Amplitude PR wird die Amplitude AR und die Zeit TR zugeordnet, wobei R die Gesamtzahl der auf der Summenspur zu ordnenden Scheitelwerte ist.
• Der nachfolgende Verarbeitungsschritt besteht darin, die Linearstreckungen auszuwählen, die angesichts eines bestimmten Kriteriums als die repräsentativsten der Erfassung angesehen werden. Das bei dem hier behandelten Ausführungsbeispiel verwendete Kriterium ist die mittlere Amplitude, wobei die als die repräsentativste eingeschätzte Linearstreckung die mit der stärksten mittleren Amplitude ist und die mittlere Amplitude hier als der Mittelwert der Amplituden der Scheitelwerte pjk definiert ist, wobei k der Wert für die die Linarstreckung lj bildende, elementare Spur in der Erfassung ist.
• Die Linearstreckungen werden aus den jedes der Aufmaße Ti umgebenden Zeitbereichen PLi ausgewählt, für welche ein Extremum Pi abgenommen und eingeordnet wurde, wobei i die laufende Nummer zwischen 1 und R des Extremums Pi nach dem Einordnen gemäß abnehmender Amplitude ist. Die Bereichsbreiten werden vorher definiert. Aus Gründen der Einfachheit wurde hier eine konstante Breite 1 gewählt, die gleich 16 ms und auf jedes der Aufmaße Ti zentriert ist: der erste behandelte Bereich ist also der auf die Zeit T1 des ausgewählten Scheitelwerts mit stärkster Amplitude zentrierte Bereich mit Breite 1 und durch die Zeiten T1-1/2 und T1+1/2 begrenzt. Die mittlere Amplitude kann berechnet werden, indem nur die in dem Untersuchungsbereich PLi enthaltenen Scheitelwerte Pjk berücksichtigt werden. Vorzugsweise wird die Bereichsbreite so gewählt, daß ein Viertel der mittleren Periode des Signale der Summenspur größer ist als sie, aber es läßt sich auch denken, daß 1 sehr groß gewählt wird, um die Linearstreckungen in ihrer gesamten Länge zu berücksichtigen. Die Breite der Zeitbereiche kann abhängig von Ti variabel sein: es kann beispielsweise in Betracht gezogen werden, sie an die Pseudoperiode des Scheitelwerts Pi anzupassen. Gleichfalls ist es nicht unerläßlich, daß der Bereich auf die Zeit Ti zentriert ist.
• In der Realität durchzieht wenigstens eine Linearstreckung jeden der Zeitbereiche, wahrscheinlicher sind zwei oder mehr. Diese Linearstreckungen Lj gehen durch Extrema elementarer Spuren, die von einer Spur zur nächsten korrelierbar sind, wobei j hier ein von 1 bis S variierender Wert und S verschieden von R ist. Für jede von ihnen wird die mittlere Amplitude der in dem Untersuchungsbereich enthaltenen korrelierten Maxima berechnet. Wenn beispielsweise die Linearstreckung lj durch die vier elementaren Aufzeichnungen 1 bis 4 im untersuchten Zeitbereich geht und wenn aj1, aj2, aj3, aj4 die Werte der Maxima sind, welche jeder dieser untereinander durch das Markierungsprogramm verbundenen vier Spuren zugeordnet sind, wird der Mittelwert dieser vier Werte aj1, aj2, aj3, aj4 gebildet, der der Linearstreckungen lj zugewiesen wird. Wenn diese Arbeit einmal für jede in den Zeitbereich eindringende Linearstreckung durchgeführt worden ist, wird bzw. werden unter diesen die Linearstreckung oder die Linearstreckungen ausgewählt (beispielsweise zwei), der bzw. denen die höchste mittlere Amplitude bzw. die höchsten mittleren Amplituden zugewiesen werden. Das Endziel, nämlich die Auswahl der repräsentativsten elementaren Linearstreckung pro ausgewähltem Zeitbereich, kann in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Sortierungsschritten erreicht werden, wobei jeder Schritt darin besteht, aus jedem der Bereiche eine theoretische Anzahl von Linearstreckungen auszuwählen, die möglicherweise nicht erreicht wird und mit den Schritten rückläufig ist. Es gibt viele Auswahlkriterien und das Kriterium der mittleren Amplitude, welches für die Verarbeitung der tatsächlichen Werte von Fig. 1 verwendet wird, ist nur ein Beispiel: es ist insbesondere auch möglich, die Länge der Linearstreckungen zu berücksichtigen.
• Fig. 4 zeigt das Ergebnis der bei der Markierung von Fig. 3 in zwei Schritten durchgeführten Auswahl. Bei einem ersten Schritt wurden aus jedem der Bereiche PLi nach ansteigender laufender Nummer die zwei höchsten, in den Bereich mit mittlerer Amplitude eindringenden Linearstreckungen ausgewählt.
• Nachdem der auf die Zeit T1 des Scheitelwertes P1 mit der stärksten Amplitude zentrierte Bereich bearbeitet worden ist, wird die gleiche Bearbeitung für den Bereich der Breite 1 durchgeführt, der auf die Zeit T2 des Scheitelwertes P2 mit der stärksten Amplitude nach der des Scheitelwertes P1 zentriert ist, und so fort, bis zu dem dem Scheitelwert PR mit schwächster Amplitude zugeordneten Bereich. Keine Linearstreckung lj wurde zweimal ausgewählt: nimmt man beispielsweise an, daß ein erster Bearbeitungsbereich neben oder leicht über einem zweiten Bereich 1 liegt und daß vier Linearstreckungen l&sub1;, l&sub2;, l&sub3;, l&sub4; in diesen zweiten Bereich eindringen und die Linearstreckung l&sub2; bereits für den ersten Bereich ausgewählt worden ist, so werden die zwei repräsentativsten Linearstreckungen des zweiten Bereichs aus den Linearstreckungen l&sub1;, l&sub3;, l&sub4; ausgewählt.
• Bei einem zweiten Schritt wird danach diejenige der zwei Linearstreckungen ausgewählt, die letztendlich ausgewählt werden soll.
• Da ja eine Linearstreckung nur einmal während eines Auswahlprozesses mit mehreren Schritten ausgewählt werden kann, läßt sich denken, daß es für bestimmte Bereiche nicht möglich ist, die theoretische Anzahl von Linearstreckungen pro Bereich zu erreichen. Es ist sogar möglich, daß für bestimmte Bereich keine Linearstreckung ausgewählt werden kann: die Zahl der am Ende ausgewählten Linearstreckungen ist dann niedriger als die Zahl R der auf der klassischen Summenspur berücksichtigten Scheitelwerte.
• Wenn die theoretische Anzahl von in einer ersten Zeit pro Bereich auszuwählenden Linearstreckungen größer als eins ist, ist eine zweite Sortierung notwendig, um diejenige der Linearstreckungen auszuwählen, die letztendlich genommen wird.
• Viele Arten, die Linearstreckung auszuwählen, welche letztendlich in dem Zeitbereich PLi ausgewählt werden soll, können vom Experten entwickelt werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
• Vorzugsweise vergleicht man das Ergebnis der ersten Sortierung der Linearstreckungen mit wenigstens dem einen oder anderen der direkt darüberliegenden Bereiche (einer kürzeren Zeit Ti zugeordnet) oder der direkt darunterliegenden Bereiche (einer längeren Zeit Ti zugeordnet).
• Eine einfache, bei dem hier beschriebenen Beispiel angewendete Vorgehensweise, diejenige von zwei Linearstreckungen auszuwählen, die letztendlich ausgewählt werden soll, ist folgende: wenn Ai und Bi die mittleren Amplituden der zwei, während der ersten Sortierung erhaltenen Linearstreckungen sind, wird die gewählt, deren mittlere Amplitude summiert mit der mittleren Amplitude der letztendlich aus dem vorhergehenden Bereich ausgewählten Linearstreckung höher ist. Die Auswahl kann getroffen werden, indem mit dem der kürzesten Zeit zugeordneten Bereich begonnen und mit dem der längsten Zeit zugeordneten Bereich geendet wird. Für jeden Bereich PLi läßt sich ein spezieller Punkt Pi festlegen, der zur letztendlich ausgewählten Linearstreckung gehört und Koordinaten T, Ti hat. Fig. 5 zeigt das Ergebnis der Endauswahl, die in zwei aufeinanderfolgenden Schritten ausgehend von der Markierung von Fig. 2 getroffen wurde.
• Die Verbindung der Punkte Pi durch aufeinanderfolgende laufende Nummern i ermöglicht es, eine gebrochene Linie zu konstruieren, die als Drehpunktkurve bezeichnet wird und die man auch als eine optimale Energiekurve definieren kann. In Fig. 4 ist eine derartige Kurve (7) dargestellt.
• Es wird danach eine Zone mit vorherbestimmter Breite abgegrenzt, die die Drehpunktkurve umgibt. Nur die Proben der in dieser Zone enthaltenen Spuren werden für die Summation berücksichtigt, so daß die die Drehpunktkurve umgebende Zone einen wahrhaftigen Summationsgang festlegt. Die Breite des Gangs kann in einer Anzahl von Spuren ausgedrückt werden, wobei diese Anzahl ausreichend groß ist (beispielsweise 15 Spuren für eine Erfassung von 48 Spuren oder mehr) und der Gang in diesem Fall durch zwei gebrochene Linien begrenzt ist, die identisch zur Drehpunktkurve, aber beide bezüglich dieser gemäß der Achse der Abszissen versetzt sind. Die Breite des Summationsgangs kann konstant oder in Abhängigkeit von der Zeit oder der Tiefe T - vorzugsweise abnehmend - variierbar sein. Der Gang kann auf die optimale Energiekurve zentriert, wobei die gleiche Anzahl von Spuren zur Zeit Ti auf beiden Seiten der Drehpunktkurve berücksichtigt wird, zu der der Punkt Pi gehört, oder im Gegenteil dezentriert sein.
• Die Breite des Gangs kann auch sehr groß gewählt werden - wenigstens gleich der Spurenzahl der Erfassung -, wenn man die Linearstreckungen in ihrer Gesamtheit berücksichtigen möchte.
• Die Summation wird innerhalb des Summationsganges gemäß den Linearstreckungen durchgeführt, wobei die Amplitude der Summenspur, welche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Zeit Ti erhalten wurde, die (gewichtete oder nicht gewichtete) Summe der Amplituden der Scheitelwerte ist, die zur Linearstreckungen Li gehören, welche einerseits durch den Punkt Pi gehen und andererseits in dem Summationsgang enthalten sind. Die Amplitude der Summenspur für eine Zeit T zwischen den Zeiten Ti und Ti+1 ist gleich der Summe der Proben, die in dem Summationsgang enthalten sind und sich auf einer Linearstreckung befinden, die durch Interpolation zwischen den Linearstreckungen Li und Li+1 erhalten wurde. P sei der Ordinatenpunkt T, der zum Segment (Pi, Pi+1) der Drehpunktkurve gehört, und R das Verhältnis zwischen den Entfernungen zwischen den Punkten P und Pi einerseits und P und Pi+1 andererseits. Die Interpolation ist derartig, daß dieses Abstandsverhältnis zwischen der interpolierten, durch P hindurchgehenden Linearstreckung und den Linearstreckungen Li und Li+1 beibehalten wird und längs des ganzen Segments, welches parallel zum von den zwei Linearstreckungen Li und Li+1 begrenzten Segment (Pi, Pi+1) ist, gleich R ist.
• Fig. 5 zeigt die Summenspur, die durch das erfindungsgemäße Verfahren, wie oben beschrieben, erhalten wurde, angewandt auf die Erfassung von Fig. 1. Die Summation wurde ausgehend von den Linearstreckungen von Fig. 4 in einem Summationsgang durchgeführt, der auf die Drehpunktkurve zentriert ist und eine halbe Breite von 7 Spuren hat. Die Summenspur von Fig. 5 ist mit der Summenspur von Fig. 2 zu vergleichen, die erhalten wurde, indem die horizontale Summation der der gleichen Zeit zugeordneten Proben der Erfassung von Fig. 1 durchgeführt wurde.
• Fig. 6 und 7 ermöglichen den Vergleich der erfindungsgemäßen Verarbeitung (Fig. 7) mit der klassischen Verarbeitung mit horizontaler Summation (Fig. 6) auf einem vollständigen seismischen Querschnitt, der durch die Aneinanderlegung von Summenspuren des Typs von Fig. 3 und 4 entstanden ist, wobei die Spur von Fig. 2 die erste Spur des Querschnitts von Fig. 6 und die Spur von Fig. 5 die erste Spur von Fig. 7 ist. Abgesehen von dem Summationsverfahren sind alle bei den elementaren Aufzeichnungen, aus denen die Querschnitte von Fig. 6 und 7 konstruiert wurden, vorgenommenen Verarbeitungsarten identisch. In Fig. 7 ist eine eindeutige Verbesserung des Verhältnisses Signal/- Rauschen festzustellen.
• Zahlreiche Varianten der oben beispielsweise beschriebenen Verarbeitungsarten sind dem Experten zugänglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verarbeitung von an der Erdoberfläche bei der Untersuchung eines Mediums durch seismische Reflexion aufgezeichneten Signalen zur Gewinnung eines seismischen Querschnitts derart, daß Erfassungen elementarer Aufzeichnungen summiert werden, die durch mehrfache Überlagerung gewonnen wurden, wobei die Aufzeichnungen derart verarbeitet wurden, daß auf jeder der Erfassungen, auf die in einer Achsenebene aus Koordinaten X als Abszissen, die einen Abstand ausdrücken, und aus Koordinaten T als Ordinaten, die eine Zeit oder eine Tiefe ausdrücken, Bezug genommen ist, die Reflexionen des Untergrunds als subhorizontale Linearstreckungen erscheinen, die Extrema der untereinander in Wechselbeziehung stehenden Aufzeichnungen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Erfassungen

- man in einer ersten Zeit die Summation der Proben der derselben Zeit zugeordneten elementaren Aufzeichnungen durchführt, um eine klassische Summenspur zu erhalten,

- man auf dieser klassischen Summenspur die Aufmaße Ti abnimmt, für die ihre Amplitude Scheitelwerte Pi aufweist,

- man das Markieren der auf der Erfassung vorhandenen Linearstreckungen vornimmt,

- man auf der Erfassung gemäß einem gegebenen Prozeß im Inneren jedes Zeitbereichs PLi mit vorbestimmter Breite Ti-ΔTi, Ti+Δ'Ti, der jede der Aufmaße Ti umgibt und eine bestimmte Anzahl von Linearstreckungen unterbricht, außerdem eine dieser Linearstrekkungen Li auswählt, die als die repräsentativste des untersuchten Bereichs betrachtet wird,

- man einen Summationsgang mit vorbestimmter Breite festlegt, der eine Drehpunktkurve umgibt, die durch die Punkte Pj mit Koordinaten Tj geht, von denen jeder zu einer ausgewählten Linearstreckung Lj gehört,

- man innerhalb dieses Gangs die Summation der Proben durchführt, die sich längs der Linearstreckungen befinden, um gemäß des Verfahrens eine Summenspur zu erhalten, deren Amplitude zur Zeit Tj das Ergebnis der Summation längs der Linearstreckung Lj und deren Amplitude zu einer Zeit T, die zwischen zwei Zeiten Tj und Tj+1 liegt, das Ergebnis der Summation der Proben ist, die sich auf einer Linearstreckung befinden, die durch Interpolation zwischen den aufeinanderfolgenden ausgewählten Linearstreckungen Lj und Lj+1 erzielt wurde.

2. Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlprozeß für die repräsentativste Linearstreckung aus jedem der Bereiche PLi aus zwei Schritten zusammengesetzt ist,

- wobei der erste Schritt darin besteht, aus jedem der Bereiche wenigstens zwei Linearstreckungen gemäß einem gegebenen Kriterium auszuwählen, wobei diese Auswahl einerseits dadurch erfolgt, daß man mit dem Aufmaß T1 beginnt, das dem Scheitelwert des Amplitudenmaximums als absolutem Wert der klassischen Summenspur zugeordnet ist, und der Reihe nach mit dem Aufmaß Tk endet, das dem Scheitelwert des Amplitudenminimums als absolutem Wert der klassischen Summenspur zugeordnet ist, und andererseits dadurch, daß man Linearstreckungen nicht berücksichtigt, sobald sie schon einmal ausgewählt worden sind, und

- wobei der zweite Schritt darin besteht, eine einzige dieser zwei oder mehr Linearstreckungen zu wählen, die gemäß einem vorbestimmten Kriterium ausgewählt wird, wobei wenigstens Linearstreckungen berücksichtigt werden, die aus dem Bereich ausgewählt sind, der höher oder niedriger als der der Auswahl liegt.

3. Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl gemäß einem gegebenen Kriterium erfolgt, wobei diese Auswahl einerseits dadurch erfolgt, daß man mit dem Aufmaß T1 beginnt, das dem Scheitelwert des Amplitudenmaximums als absolutem Wert der Summenspur zugeordnet ist, und daß man der Reihe nach mit dem Aufmaß Tk endet, das dem Scheitelwert des Amplitudenmimimuins als absolutem Wert der Summenspur zugeordnet ist, und andererseits dadurch, daß man Linearstreckungen nicht berücksichtigt, sobald sie schon einmal ausgewählt worden sind.

4. Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlkriterium einer Linearstreckung aus einem Bereich auf dem Mittelwert der absoluten Amplituden der Extrema beruht, die der Linearstreckung zugeordnet sind, wobei dieser Mittelwert größer sein muß als der Mittelwert der absoluten Amplituden der Extrema, die den nicht ausgewählten Linearstreckungen des Bereichs zugeordnet sind.

5. Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berücksichtigten Scheitelwerte die Extrema der klassischen Summenspur sind.

6. Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berücksichtigten Scheitelwerte die Maxima der Hüllkurve der gleichgerichteten klassischen Summenkurve sind.