EA026290B1 - Способ сейсмического наблюдения над областью подповерхности земли - Google Patents

Abstract

В изобретении предлагается способ пассивного сбора сейсмических данных, в котором используют вычисление в реальном времени или почти в реальном времени, чтобы уменьшить объем данных, которые должны быть перемещены с поля в центр обработки. Многие вычисления, которые традиционно применяют к данным пассивного источника, могут быть выполнены в потоковой передаче данных. Необработанные данные, которые проходят через полевую систему, могут быть переработаны в поддающиеся управлению куски, после чего исходные данные могут быть удалены и промежуточные результаты могут быть накоплены и периодически сохранены. Эти сохраненные промежуточные результаты по меньшей мере на два, а более вероятно на три порядка величины меньше (по объему), чем необработанные данные, из которых они получены. Такой объем данных, который легко хранить, транспортировать или передавать, позволяет практически использовать пассивный сбор сейсмических данных для непрерывного, почти в реальном времени, сейсмического наблюдения.

Description

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к области сейсмического наблюдения и, в частности, к способам сбора сейсмических и других сигналов, которые являются представительными для подповерхности для задач сейсмической разведки и/или сейсмического наблюдения.

Предпосылки к созданию изобретения

Сейсмическая разведка представляет собой попытку формирования изображения или карты подземных слоев за счет посылки звуковой энергии вниз в землю и записи эхо-сигналов, которые возвращаются от расположенных внизу слоев горной породы. Источниками идущей вниз звуковой энергии могут быть, например, взрывы или сейсмические вибраторы на земле или пневмопушки в морской среде. Во время сейсмической разведки источник энергии устанавливают в различных местоположениях поблизости от поверхности земли над представляющей интерес геологической структурой. Всякий раз, когда источник приводят в действие, он генерирует сейсмический сигнал, который идет вниз через землю. Возникающие при отражении эхо-сигналы затем записываются во многих местоположениях на поверхности. Затем создают множество комбинаций источников/записей, чтобы создать почти непрерывный профиль подземных слоев, который может идти на многие мили. При двумерной (2-Ό) сейсмической разведке местоположения записи обычно идут по одной линии, в то время как при трехмерной (3-Ό) разведке местоположения записи распределены по поверхности в виде сетки. Полагают, что в простейших случаях 2-Ό сейсмическая линия дает картину поперечного сечения (вертикальный срез) земных слоев, которые лежат непосредственно под местоположениями записи. При 3-Ό разведке создают куб или объем данных, который, по меньшей мере, концептуально позволяет получить 3-Ό картину подземных слоев, которые лежат под областью разведки. Однако в действительности как 2-Ό, так и 3-Ό разведки опрашивают один и тот же объем земли, который лежит под областью, покрытой разведкой. Наконец, 4-Ό (или цейтраферной) разведкой является такая разведка, при которой производят запись в одной и той же области в течение двух или больше различных промежутков времени. Очевидно, что если произвести сравнение последовательных изображений подповерхности, то любые наблюдающиеся изменения (при условии, что учтены различия характеристик источника, приемников, устройств записи, условий шума окружающей среды и т.п.) могут быть приписаны изменениям в подповерхности.

Сейсмическая разведка образована из очень большого числа индивидуальных сейсмических записей или трасс. Цифровые выборки в сейсмических трассах данных обычно получают с интервалами 0.002 с (2 мс), однако также обычными являются интервалы выборок 4 и 1 мс. Типичные длины (длительности) трассы составляют 5-16 с, что соответствует числу 2500-8000 выборок на интервале 2 мс. Обычно на каждой трассе записывают активизацию одного сейсмического источника, так что одна трасса служит для каждой существующей комбинации источник-приемник. При типичной 2-Ό разведке обычно используют десятки тысяч трасс, в то время как при 3-Ό разведке число индивидуальных трасс может достигать нескольких миллионов трасс. В главе 1, с. 9-89, публикации Зекпис Иа!а Ргосе881и§ Ьу О/йодан УПта/. 8ос1е1у о£ Ехр1огайои Оеорйукюкк, 1987, содержится общая информация относительно стандартной 2-Ό обработки, поэтому эта глава включена в данное описание в качестве ссылки. Общая информация относительно получения и обработки 3-Ό данных содержится в главе 6, с. 384-427, указанной публикации, которая также включена в данное описание в качестве ссылки.

Идеальный морской сейсмический источник перекрывает всю представляющую интерес полосу частот, и только представляющую интерес полосу частот для сейсмического наблюдения, т.е. ориентировочно 1-100 Гц или даже выше (например, до 300 Гц), в зависимости от задач разведки. Источники с частотой развертки представляют интерес в качестве альтернативы обычным источникам по той причине, что они позволяют контролировать ширину полосы пропускания их развертки сигнала. Однако на практике очень трудно сконструировать единственный источник с частотой развертки, который перекрывает весь нужный диапазон.

Традиционные морские сейсмические источники расположены в воде и поэтому излучают только волны Р. В тех же самых применениях другие виды волн, такие как поверхностные волны, также могут обеспечивать ценную информацию. Поверхностные волны проходят горизонтально через осадочную зону отмели и, таким образом, позволяют получить изображение характеристик отмели, которое трудно получить с использованием более вертикально идущих волн Р. Несмотря на то что волны Р, генерируемые при помощи традиционных морских сейсмических источников, преобразуются в другие виды волн, когда они проходят из воды в осадочную породу, однако это преобразование является очень слабым. Уже были разработаны донные океанские источники в попытке улучшить генерирование таких волн. Однако использование донных океанских источников является очень ограниченным по причине высокой стоимости их эксплуатации.

Проведенные недавно исследования показали, что низкочастотные поверхностные волны являются перспективными для формирования изображений близких к поверхности моря аномалий скорости, которые могут отображать геологические особенности, такие как наличие газа неглубокого залегания. Низкочастотные поверхностные волны очень тяжело генерировать с использованием активных морских сейсмических источников, однако они являются имеющимися в изобилии компонентами сейсмического шумового фона в мелководных морских отложениях.

- 1 026290

Таким образом, в последние годы произошло переключение интереса к использованию пассивных сейсмических разведок, в которых не используют традиционный/активный сейсмический источник. При пассивной разведке сейсмические приемники непрерывно записывают окружающий сейсмический сигнал/шум в течение относительно длительного периода времени (например, в течение нескольких часов, дней и т.п.). Затем с использованием автокорреляции, взаимной корреляции или других техник для осуществления интерферометрии сейсмического виртуального источника, хорошо известных специалистам в данной области, записи данных, которые обычно содержат неразборчивые необработанные сигналы данных, могут быть обработаны, чтобы получить изображения подповерхности.

Преимущества такого подхода являются очевидными. Во-первых, относящиеся к окружающей среде и относящиеся к логистике воздействия такой разведки намного меньше, чем когда используют активный сейсмический источник, которым типично является пневмопушка (в морской среде), или динамит, или вибрационный источник (при наземной разведке).

Во-вторых, сейсмический шумовой фон часто богат низкими частотами, которые трудно генерировать с использованием активных источников. В мелководной морской среде низкочастотный сейсмический шумовой фон особенно богат поверхностными волнами. Недавно было обнаружено, что интерферометрия виртуального источника пассивных данных низкочастотных поверхностных волн позволяет обнаруживать аномалии с низкой скоростью и/или изменения в амплитудах и поляризациях при расщеплении волны сдвига, которые могут быть связаны с движениями газа неглубокого залегания или флюидов или с изменениями свойств подповерхности, таких как пористость или состояние ее напряжения. Генерирование таких низкочастотных поверхностных волн с использованием активного источника обычно требует применения большого донного океанского источника, что типично является нереальным, учитывая его стоимость и эксплуатационный риск, связанный с возможностью повреждения оборудования и инфраструктуры.

В-третьих, также можно исключить расходы на развертывание источников, а в особенности донных океанских источников. Донные океанские приемники, которые обычно могут быть развернуты с намного меньшими расходами, становятся виртуальными донными океанскими источниками.

Наконец, при использовании пассивных данных не нужно прилагать усилия для создания искусственных источников. В принципе, данные могут быть записаны непрерывно в течение произвольных длительных периодов времени. Очевидно, что это является большим преимуществом, если задачей является наблюдение в реальном времени или почти в реальном времени.

Для создания хороших изображений с использованием только шума окружающей среды требуются собрать очень большие объемы данных. Например, 2000 четырехкомпонентных приемников, производящих запись при частоте дискретизации 2 мс, генерируют 54 Гбайт данных в час или 1,25 Тбайта в день. Опыт показал, что несколько часов записи типично недостаточно, чтобы получить хорошее изображение. Идеально, следует производить запись в течение нескольких дней. Такой объем данных трудно хранить, перемещать или передавать, особенно на действующей базе, что сильно ограничивает полезность способа для наблюдения в реальном времени. В результате, в нефтяной промышленности применяют только немного больших пассивных наборов данных. Большинство существующих наборов данных перекрывают только несколько часов, чего едва хватает для того, чтобы получить полезный результат. Для непрерывного наблюдения необходимы намного более длительные наборы данных, чем в приведенных выше примерах. Продолжая предыдущий пример, укажем, что группа (сетка) 2000 четырехкомпонентных приемников, записывающих при частоте дискретизации 2 мс, будет генерировать 459 Тбит необработанных сейсмических записей в год.

Другой проблемой является то, что традиционная интерферометрия требует, чтобы шум был равномерно распределен. Однако шум в любой данный час или день может быть или может не быть соответствующим образом распределен, в зависимости от операций в поле, океанских условий, погоды и т.п. Одним из решений этой проблемы является использование густой сетки приемников, которая позволяет любое неравномерное распределение корректировать при обработке (см., например, З1огк, СкпЛоГ. ИЗ 2010/0054083, Меакигшд апб тобГушд бпесОопаШу оГ хеышс 1п1егГеготе1гу ба!а). Однако густые сетки приемников являются более дорогими, чем редкие, что ограничивает полезность использования такой техники. Более простым решением является просто запись в течение более длительного периода времени, так как при этом с большей вероятностью получают шум, который равномерно распределен.

До настоящего времени, как это хорошо известно в областях сбора сейсмических данных и сейсмической обработки и сейсмической интерпретации, уже существовала потребность в системе и способе, которые позволяют более эффективно получать и обрабатывать пассивные сейсмические данные, и который не страдает недостатками известного уровня техники. Таким образом, следует иметь в виду, что, как это известно авторам настоящего изобретения, существует и будет существовать в течение некоторого времени весьма реальная потребность в способе обработки сейсмических данных, который позволяет решить описанные выше проблемы.

Однако, до того как приступить к описанию настоящего изобретения, следует указать и напомнить, что приведенное ниже подробное описание изобретения вместе с сопроводительными чертежами не следует истолковывать как ограничивающее изобретение примерами (или предпочтительными вариантами

- 2 026290 осуществления), описанными и показанными на чертежах. Это связано с тем, что специалисты в данной области, для которых и предназначено настоящее изобретение, в состоянии изобрести другие формы этого изобретения без выхода за рамки приложенной формулы изобретения.

Краткое изложение изобретения

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ сейсмического наблюдения над областью подповерхности земли, содержащей структурные и стратиграфические характеристики, благоприятные для наличия, миграции или накопления углеводородов, который включает в себя следующие операции:

(a) организация доступа к множеству пассивных сейсмоприемников, расположенных поблизости от области подповерхности земли;

(b) непрерывная запись сигнала от каждого из пассивных сейсмоприемников указанного множества в местоположении поблизости от указанного множества приемников в течение заданного периода времени, за счет чего получают множество пассивных сейсмических записей;

(c) обработка почти в реальном времени по меньшей мере части указанного множества пассивных сейсмических записей, чтобы получить множество наборов виртуальных источников почти в реальном времени, причем указанное множество наборов виртуальных источников имеет емкость хранения, которая существенно меньше чем емкость хранения указанной по меньшей мере части указанного множества пассивных сейсмических записей;

(й) передача по меньшей мере части указанного множества наборов виртуальных источников на дистанционное устройств обработки;

(е) в указанном дистанционном устройстве обработки, обработка по меньшей мере части указанного множества наборов виртуальных источников, чтобы получить изображение, отображающее, по меньшей мере, участок области подповерхности земли; и (ί) использование, по меньшей мере, участка указанного изображения для исследования области подповерхности земли.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ сейсмического наблюдения, в котором используют множество пассивных сейсмоприемников, расположенных поблизости от подповерхностной мишени разведки или представляющего интерес наблюдения, который включает в себя следующие операции:

(a) непрерывная запись сигнала от каждого из пассивных сейсмоприемников указанного множества в течение заданного периода времени, за счет чего получают множество пассивных сейсмических записей;

(b) в компьютере, расположенном поблизости от указанного множества пассивных сейсмоприемников, (ί) обработка почти в реальном времени указанного множества сейсмических записей, чтобы существенно уменьшить емкость хранения указанного множества сейсмических записей по сравнению с емкостью хранения указанного множества сейсмических записей, и (ίί) передача по меньшей мере части указанного множества обработанных сейсмических записей на дистанционное устройство обработки через канал связи с ограниченной шириной полосы пропускания;

(c) в указанном дистанционном устройстве обработки дополнительная обработка по меньшей мере части указанных переданных обработанных сейсмических записей, чтобы получить изображение, отображающее, по меньшей мере, участок подповерхностной мишени; и (й) использование, по меньшей мере, участка указанного изображения для исследования области подповерхности земли.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ сейсмического наблюдения над областью подповерхности земли, содержащей структурные и стратиграфические характеристики, благоприятные для наличия, миграции или накопления углеводородов, который включает в себя следующие операции:

(a) организация доступа к множеству пассивных сейсмоприемников, расположенных поблизости от области подповерхности земли;

(b) в местоположении поблизости от указанного множества приемников (Ь1) непрерывная запись сигнала от каждого из пассивных сейсмоприемников указанного множества в течение заданного периода времени, за счет чего получают множество пассивных сейсмических записей, и (Ь2) применение фильтра нижних частот к каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества и прореживание каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества на заданный коэффициент, за счет чего получают множество обработанных сейсмических трасс;

(c) передача по меньшей мере части указанного множества обработанных сейсмических трасс на дистанционное устройство обработки;

(й) в указанном дистанционном устройстве обработки, дополнительная обработка по меньшей мере части указанного множества обработанных сейсмических трасс, чтобы получить изображение, отображающее, по меньшей мере, участок области подповерхности земли; и (е) использование, по меньшей мере, участка указанного изображения для исследования области подповерхности земли.

- 3 026290

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ сейсмического наблюдения над областью подповерхности земли, содержащей структурные и стратиграфические характеристики, благоприятные для наличия, миграции или накопления углеводородов, который включает в себя следующие операции:

(a) в устройстве обработки, удаленном от области подповерхности земли, организация доступа к множеству обработанных сейсмических трасс, которые были накоплены при помощи следующих операций: (а1) установка в заданное положение множества пассивных сейсмоприемников поблизости от области подповерхности земли, (а2) непрерывная запись сигнала от каждого из пассивных сейсмоприемников указанного множества в течение заданного периода времени, за счет чего получают множество пассивных сейсмических записей, (а3) в местоположении поблизости от указанного множества пассивных сейсмоприемников (ί) применение фильтра нижних частот к каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества и прореживание каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества на заданный коэффициент, за счет чего получают множество модифицированных пассивных сейсмических трасс, (ΐΐ) выбор по меньшей мере одной пары модифицированных пассивных сейсмических трасс, (ΐΐΐ) вычисление корреляции каждой из указанной выбранной по меньшей мере одной пары модифицированных пассивных сейсмических трасс, за счет чего получают множество обработанных сейсмических трасс, и (ίν) передача указанного множества обработанных сейсмических трасс из местоположения поблизости от множества пассивных сейсмоприемников в устройство обработки, удаленное от области подповерхности земли;

(b) использование по меньшей мере части указанного доступного множества сейсмических трасс, чтобы получить изображение, отображающее, по меньшей мере, участок области подповерхности земли;

(c) использование, по меньшей мере, участка указанного изображения для исследования области подповерхности земли.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ сейсмического наблюдения над областью подповерхности земли, содержащей структурные и стратиграфические характеристики, благоприятные для наличия, миграции или накопления углеводородов, который включает в себя следующие операции:

(a) в центре обработки, удаленном от области подповерхности земли, организация доступа к множеству прореженных и фильтрованных пассивных сейсмических трасс, которые были накоплены при помощи следующих операций: (а1) установка в заданное положение множества пассивных сейсмоприемников поблизости от области подповерхности земли; (а2) непрерывная запись сигнала от каждого из пассивных сейсмоприемников указанного множества в течение заданного периода времени, за счет чего получают множество пассивных сейсмических трасс, (а3) применение фильтра нижних частот к каждой из пассивных сейсмических трасс указанного множества, (а4) прореживание на заданный коэффициент каждой из пассивных сейсмических трасс указанного множества, за счет чего получают множество прореженных и фильтрованных пассивных сейсмических трасс, и (а5) передача указанного множества прореженных и фильтрованных пассивных сейсмических трасс из местоположение поблизости от области подповерхности земли в указанное дистанционное устройство обработки;

(b) использование по меньшей мере части указанных доступных прореженных и фильтрованных пассивных сейсмических трасс, чтобы получить изображение, отображающее, по меньшей мере, участок области подповерхности земли; и (c) использование, по меньшей мере, участка указанного изображения для исследования области подповерхности земли.

В вышеприведенном описании очерчены в общем смысле наиболее важные характеристики настоящего изобретения, так что может быть лучше понято приведенное ниже подробное описание изобретения и лучше оценен вклад авторов настоящего изобретения в исследуемую область. Следует иметь в виду, что настоящее изобретение не ограничено при его применении деталями конструкции и расположением компонентов, приведенными в следующем описании или показанными на чертежах. Скорее, настоящее изобретение может быть выполнено в различных вариантах и осуществлено на практике различными другими путями, которые здесь специфически не указаны. Наконец, следует иметь в виду, что использованные здесь фразеология и терминология использованы только для лучшего понимания описания и поэтому их не следует понимать как ограничительные, если только специально не указано иное.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показаны общие условия обработки данных в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 показана операционная логика, подходящая для использования в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 3 показан пример морских полевых условий в соответствии с настоящим изобретением.

- 4 026290

Подробное описание изобретения

Несмотря на то что настоящее изобретение может быть осуществлено в самых различных формах, на чертежах показаны только некоторые специфические варианты осуществления настоящего изобретения, которые будут описаны далее более подробно. Однако следует иметь в виду, что данное описание приведено только в качестве примера осуществления принципов настоящего изобретения и не предназначено для того, чтобы ограничивать настоящее изобретение описанными специфическими вариантами осуществления или алгоритмами.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагаются система и способ для сбора пассивных сейсмических данных, которые позволяют собирать и обрабатывать такие сейсмические данные без передачи больших объемов данных назад в центральное устройство обработки. Вообще говоря, и как это обсуждается далее более подробно, способ использует полевую обработку (обработку на месте), чтобы уменьшить объем данных до поддающегося управлению уровня, так чтобы их можно было передавать назад в устройство обработки на действующей базе с использованием только ограниченной части типично имеющихся каналов передачи данных. Так как данные после полевой обработки достаточно сжаты для того, чтобы их можно было передавать на действующей базе, они могут быть использованы для контроля изменений в подповерхности почти в реальном времени. В тех случаях, когда ограничивающим фактором является пространство хранения данных (емкость запоминающего устройства) в центре обработки, а не каналы передачи данных, тогда в другом варианте осуществления используют передачу в реальном времени необработанных данных, или предварительно обработанных данных.

В одной схеме построения процессы, такие как фильтрация нижних частот и прореживание (если это желательно), направленный параметрический анализ (если это желательно), анализ полосы частот (если это желательно) и взаимная корреляция (или взаимная деконволюция, или любой другой из процессов, используемых для интерферометрии виртуального источника), могут быть осуществлены в потоке или при буферировании пассивных входных данных в одном временном периоде записи (например, в течение одного часа или одного дня) и сохранены желательные выходные сигналы, после чего исходные данные могут быть удалены. Временные периоды записи могут быть непрерывными, или смещенными друг от друга, или частично перекрывающимися. Вычисления могут быть осуществлены в поле, либо в самой системе записи, либо в компьютерной системе, расположенной в поле, или же могут быть осуществлены в центре обработки в реальном времени или с использованием временной связи с полем, или частично в поле и частично в центре обработки.

Варианты осуществления способа позволяют резко снизить количество данных, которые необходимо хранить, обрабатывать и передавать из места сбора данных, возможно, от 200х до 3000х (крат) или больше в некоторых вариантах осуществления, в зависимости от размера использованных временных интервалов записи и размера сохраненного выходного сигнала после корреляции. Следует иметь в виду, что одной из характеристик настоящего изобретения является то, что после указанной здесь обработки исходные/необработанные данные могут быть удалены. Как уже было указано здесь выше, это является важным преимуществом при работе с пассивными данными.

В одном варианте осуществления ограничивающим фактором может быть ширина полосы пропускания, и настоящее изобретение выполнено так, чтобы производить указанные виды вычислений в поле, за счет чего уменьшается количество данных, которые необходимо передавать назад в центральное устройство обработки.

В другом варианте осуществления ограничивающим фактором может быть пространство (объем памяти) для хранения данных, и настоящее изобретение выполнено так, чтобы производить вычисления в центральном устройстве обработки, за счет чего уменьшается количество данных, которые необходимо вводить в память для длительного хранения (в постоянное ЗУ).

В еще одном варианте осуществления некоторая начальная обработка может быть осуществлена в поле, после чего следует окончательная обработка в центральном устройстве обработки. Так, например, удаление нестационарного шума высокой амплитуды, фильтрация нижних частот и прореживание могут быть проведены в море, а корреляция, анализ и наложение могут быть проведены на берегу.

В некоторых вариантах настоящего изобретения, автоматизированная система, работающая в реальном времени, которая обрабатывает данные после их сбора, также может обнаруживать, когда шум имеет желательные статистические свойства, и избегать проведения обработки или хранения данных, которые не являются полезными для последующей обработки. Таким образом, например, если шум, использованный для получения изображения представляющих интерес характеристик, возбужден за счет океанской зыби, система может обнаруживать господствующее направление океанской зыби и немедленно отбрасывать данные из временных периодов, когда преобладающая зыбь идет с направления, которое уже слишком хорошо представлено в данных.

Данные также могут быть обработаны и затем удалены, если результирующие синтезированные сейсмограммы виртуального источника не имеют подходящих статистических свойств. Сейсмограммы виртуального источника, вычисленные для каждого временного интервала данных, также могут быть дополнительно обработаны, ранее их объединения для получения конечного результата. Например, наборы виртуальных источников могут быть взвешены до суммирования, возможно, зависящим от частоты

- 5 026290 образом, так чтобы оптимизировать меру статистического качества в полученном результате. Меры статистического качества могут содержать симметрию между положительными и отрицательными временными участками, относительные амплитуды желательных или нежелательных типов волн или искажений, однородность амплитуды с азимутом, частотное распределение шумового фона или могут содержать любые из различных других мер качества, известные специалистам в данной области.

Эта стратегия дополнительно позволяет уменьшить объем служебных сигналов, которые требуются для архивирования больших объемов данных виртуального источника, что позволяет производить это на регулярной основе. Затем, например, изображения, извлеченные из данных виртуального источника, могут быть обработаны на непрерывной рекуррентной основе и исследованы их изменения. Это позволяет при наблюдении почти в реальном времени в поле, например, обнаруживать аномалии с низкой скоростью, такие как возникающие за счет движения газа к поверхности, или изменения в расщеплении волны сдвига, вызванные изменениями локального напряженного состояния Земли. Следует иметь в виду, что группы приемников не должны быть прикреплены к донным океанским кабелям, а могут находиться, например, в скважине или на земле.

Кроме того, в другом варианте осуществления необработанные не повернутые многокомпонентные данные могут быть коррелированы в поле. Обычно матрицы поворота сначала определяют с использованием данных активного источника. Затем пассивные данные записывают и поворачивают с использованием известных матриц, чтобы направить случайно ориентированные компоненты приемника по осям Север, Восток, Вертикаль и Давление, и только затем эти предварительно обработанные данные коррелируют, чтобы получить сейсмограммы виртуального источника. За счет корреляции в качестве первого этапа и сохранения (намного меньших) авто- и кросс-корреляций необработанных не повернутых компонентов необходимые матрицы поворота затем могут быть определены и применены позже. За счет использования виртуальных источников вместо традиционных активных источников необходимые матрицы поворота могут быть определены, даже если нет данных активного источника.

Более изощренным решением является анализ данных при их поступлении, и сохранение только тех данных, которые имеют желательные статистические свойства, потому что они равномерно распределены или потому что они содержат энергию типов волны или идут с направлений, или находятся в полосах частот, которые благоприятны для получения дополнительных выборок.

Способность выбирать наилучшие данные для обработки из очень большого набора данных позволяет улучшать качество результирующего изображения, что желательно, даже если требуется только одно изображение (для разведки) вместо группы изображений во времени (для наблюдения).

Варианты осуществления

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ сбора пассивных сейсмических данных, в котором используют обработку пассивных сейсмических данных в реальном времени или почти в реальном времени, при их получении, чтобы существенно уменьшить количество информации, которое необходимо хранить и затем передавать назад в центр обработки.

Настоящее изобретение в общих чертах мотивировано тем наблюдением, что для осуществления интерферометрии виртуального источника нет необходимости в том, чтобы сохранять все данные, которые были записаны в поле. Вместо этого, в соответствии с настоящим изобретением необработанные данные могут быть авто- и кросс-коррелированы в реальном времени или почти в реальном времени в поле, чтобы получить записи виртуального источника. Используемый здесь термин в реальном времени относится к обработке данных, которая может иметь место или фактически имеет место, одновременно со сбором данных или приемом данных. Используемый здесь термин почти в реальном времени относится к обработке данных, которая имеет место после незначительной временной задержки после сбора данных или приема данных. Эта временная задержка составляет (но без ограничения) от нескольких миллисекунд до нескольких часов или дней. Только десятые доли секунды хранения записей виртуального источника тогда обычно требуются после такой корреляции. Многие часы хранения записанных пассивных входных данных больше не требуются, после того как данные были коррелированы. Таким образом, логичным местом для осуществления этой операции является место в поле (или другое местоположение, что обсуждается ниже), что позволяет исключить необходимость передачи больших объемов данных назад в центр обработки, так как эти объемы используются кратковременно, а затем удаляются.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления необработанные данные также могут быть образованы в виде пучка, чтобы провести анализ распределения направленности его запаса энергии перед передачей. Однако, после вычисления распределения направленности (которое представляет собой относительно небольшую матрицу чисел), объемистые исходные данные вновь становятся больше не нужны.

Аналогично, для многих применений требуются только низкие частоты. После фильтрации нижних частот необработанных/входных данных они могут быть прорежены, типично на коэффициент 25 или же больше или меньше. В этой точке исходные данные больше не требуются. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения использован этот подход.

Специалисты в данной области легко поймут, что все описанные здесь выше процессы являются линейными. Таким образом, они могут быть осуществлены сначала на первом интервале данных, затем на втором интервале данных и т.д., причем конечный продукт является главным образом таким же, как

- 6 026290 если бы вычисление производили на обоих интервалах, объединенных в единый более длинный интервал (исключая, само собой разумеется, небольшие краевые эффекты, которые типично можно игнорировать или улучшать ситуацию за счет простого плавного изменения параметров, перекрытия окон, комбинации того и другого и т.п.).

На фиг. 1 показаны общие условия сбора и обработки данных, в которых типично используют настоящее изобретение. Пассивная сейсмическая разведка может быть выполнена так (операция 100), чтобы покрывать область экономического или геологического интереса. Параметры сбора данных в поле (например, частоту дискретизации, расстановку приемников, межмаршрутное расстояние, время записи, и т.п.) типично выбирают в связи с этой операцией, однако часто слегка (или существенно) модифицируют идеальные расчетные параметры в поле для соответствия реалиям проводимой разведки. Приемники затем развертывают (операция 110) при соединении в реальном времени назад с концентратором сбора данных. При установке в море соединение в реальном времени может быть осуществлено через донный океанский кабель, а концентратор сбора данных может находиться под водой, на морской платформе или в центре обработки на берегу. При установке на земле соединение в реальном времени вместо этого может быть осуществлено через сеть с беспроволочной связью, а концентратор сбора данных может находиться в поле, в автофургоне управления или в структуре.

В варианте осуществления, алгоритмы для обработки исходных пассивных сейсмических данных (программа 115) могут быть переданы в полевой концентратор 120 сбора данных. Внутри такой системы операции обработки могут быть проведены с использованием алгоритмов 115 (и, потенциально, других алгоритмов), чтобы уменьшить объем данных, которые затем передают через канал связи с ограниченной шириной полосы пропускания в центральное устройство 125 обработки, как это описано далее более подробно. Программа 115, использованная в соответствии с настоящим изобретением, может быть загружена в полевой компьютер (компьютеры), который выполняет ее, например (но без ограничения), при помощи накопителя на гибких дисках, накопителя на магнитных дисках, накопителя на магнитной ленте, магнито-оптического диска, оптического диска, компакт-дискового запоминающего устройства, цифрового видеодиска, ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ), флэш-памяти, программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), или может быть загружена по сети.

В центре 125 обработки различные подготовительные процессы 130 могут быть типично осуществлены при помощи компьютера 150 общего назначения, которым может быть рабочая станция, универсальный компьютер, компьютер параллельного действия, множество сетевых (объединенных в сеть) компьютеров и т.п. В центре 125 обработки дополнительные обработки данных могут быть типично осуществлены в компьютере 150 (например, обработка 130 трассы, создание оцифрованных зон 160 интереса, компьютеризированная индикация 170 геофизических атрибутов) с использованием стандартных и/или собственных алгоритмов 140 для обработки сейсмических данных. Выходные данные такой обработки часто имеют форму объема 3-Ό данных или разреза 2-Ό данных, карты 180 атрибутов и т.п.

После традиционной обработки, которая обычно включает в себя процессы формирования изображений, такие как миграция или инверсия, результирующее выходное изображение типично индицируют на цветном компьютерном мониторе 170 высокого разрешения или выдают в виде распечатки как сейсмический разрез или карту 180.

Сейсмический интерпретатор затем использует полученные изображения для содействия в идентификации представляющих интерес подповерхностных характеристик, которыми могут быть характеристики, благоприятные для образования, миграции или накопления углеводородов, изменения промежутков времени, указывающие на движение углеводородов или на затопления, или же это могут быть возможные геологические особенности, требующие мониторинга почти в реальном времени.

Как это показано в целом на фиг. 1 и обсуждается далее более подробно, канал 121 связи с ограниченной шириной полосы пропускания между концентратором 120 сбора данных и центром 125 обработки может стать узким местом при передаче огромных объемов данных, которые генерируются за счет записей пассивной сейсмической разведки в соответствии с известным уровнем техники и должны быть переданы в центральное устройство обработки по этому каналу связи. Именно этот случай показан на фиг. 1. Следует иметь в виду, что в соответствии с настоящим изобретением термин канал связи с ограниченной шириной полосы пропускания может относиться как к каналу радиосвязи, так и к каналу проводной связи. Более того, учитывая объем необработанных пассивных сейсмических данных, даже оптический канал связи может в некоторых случаях стать узким местом при передаче данных.

В некоторых применениях ограничивающим фактором является не канал связи для передачи данных, а объем памяти (емкость запоминающего устройства) в центре обработки. В этом случае узким местом является возможность хранения больших количеств цифровых данных, и поэтому настоящее изобретение должно быть использовано в центре обработки, чтобы уменьшить количество данных, которые необходимо хранить, вместо использования в поле для уменьшения количества данных, которые необходимо передавать.

Обратимся теперь к некоторой специфике использования настоящего изобретения. Отметим, что в концентраторе 120 сбора данных первоначальная обработка может быть осуществлена так, как это описано далее более подробно, что резко снижает объем данных. Эта обработка до проведения передачи по- 7 026290 зволяет устранить узкое место при связи между полем и центром обработки.

В качестве общей предпосылки укажем, что специалистам в данной области хорошо известно, что автокорреляция выходного сигнала пассивного поверхностного датчика со случайными источниками/шумами дает коэффициент отражения земли. Кроме того, также хорошо известно, что взаимная корреляция пассивных трасс, которые были записаны в двух местоположениях на поверхности, дает сейсмическую трассу, которая содержит волновое поле, аналогичное волновому полю, которое было бы записано в одном из местоположений, если бы сейсмический источник был активизирован в другом местоположении.

На фиг. 3 показана одна специфическая среда, в которой могут быть использованы варианты осуществления заявленного способа. Добычная платформа 300 может иметь канал передачи данных в реальном времени по кабелю 320 на подводную распределительную коробку 325, которая, в свою очередь, соединена с сеткой (группой) 330 кабелей на океанском дне, которая содержит множество расположенных на океанском дне 310 приемников 340. Сетка на океанском дне в этом варианте осуществления может быть использована как для активной сейсмической разведки, так и для пассивного сейсмического наблюдения. Эта сетка также может содержать подповерхностные приемники, например, установленные в скважинах (не показаны). Когда ее используют для пассивного сейсмического наблюдения, волны 304 на океанской поверхности 305 могут создавать по меньшей мере часть сейсмического источника, который осуществляет подсветку представляющей интерес мишени 315, например, неглубокого месторождения газа, которое расположено в подповерхности где-то под сеткой 330 кабелей на океанском дне или поблизости от нее. На платформе 300 может находиться в некоторых вариантах осуществления линия 302 связи (например, спутниковая линия связи) с береговым центром обработки. В этом примере линия 302 связи является узким местом 121 при передаче данных. В этом примере концентратор 120 сбора данных также может быть расположен на платформе 300.

После установки приемников на место в варианте осуществления может быть произведен доступ к непрерывно генерируемым данным от них (операция 200). В некоторых вариантах осуществления фильтрация нижних частот может быть осуществлена (по желанию) на входных данных (операция 210), чтобы удалить высокие частоты, которые, вероятно, не являются полезными для задач пассивной интерферометрии. Данные затем могут быть разделены на порции по времени (220 и 230), которые на практике могут иметь любую длительность от минуты до нескольких часов, в зависимости от применения, частоты дискретизации, типа мишени и т.п. В этой точке может быть проведен анализ данных, и, если будет обнаружено, что порция данных является непригодной, она может быть отброшена (операция 240). Данные затем могут быть преобразованы в сейсмические трассы виртуального источника при помощи взаимной корреляции, или при помощи любой другой известной процедуры для осуществления интерферометрии (операция 250).

В качестве примера укажем, что операция 250 может предусматривать выбор любых двух приемников и записей пассивных сейсмических данных, связанных с ними, а затем может предусматривать их взаимную корреляцию, чтобы получить единственную виртуальную сейсмическую трассу. Такая операция концептуально создает виртуальную трассу, которая имеет такое же содержимое сигнала, как и трасса, которая могла бы быть записана, если бы сейсмический источник был активизирован у одного приемника и записан у другого. Использованные здесь термины трасса виртуального источника или виртуальная трасса следует понимать как сейсмическую трассу, которая была создана из двух (или больше в некоторых случаях) одновременно записанных пассивных сейсмических трасс, при помощи взаимной корреляции или другой аналогичной процедуры, так что результирующее содержимое сигнала концептуально является таким же, как содержимое, которое будет наблюдаться в том случае, когда взрыв был активизирован у одного приемника и записан у другого.

Дополнительно, направленный параметрический анализ может быть осуществлен на данных (если это желательно), и осуществлена взаимная корреляция (или взаимная деконволюция, или любой другой из различных обычно используемых процессов) на потоковых или буферированных входных данных в одном временном интервале, и сохранены желательные выходные сигналы, после чего объемистые исходные данные могут быть удалены. Вычисление может быть осуществлено в поле, либо в самой системе записи, либо в компьютерной системе, расположенной в поле. В варианте осуществления компьютерная система может быть расположена на морском судне или на прибрежной нефтяной и газовой платформе. Альтернативно, в зависимости от числа приемников и других факторов, это уменьшение объема данных может быть осуществлено в центре обработки в реальном времени или с использованием рекуррентного переходного канала связи с полем. Например, при морской разведке мишеней, вычисления могут быть осуществлены в компьютерах, расположенных на смежной платформе, если она есть, или в центральном устройстве обработки на берегу.

В некоторых вариантах осуществления заявленная система может быть автоматизирована, чтобы обнаруживать, когда шум имеет желательные статистические свойства, и избегать проведения обработки и осуществления хранения данных, которые не будут полезными для дальнейшей обработки. Эта стратегия позволяет резко снизить объем служебных сигналов, которые требуются для архивирования больших объемов данных виртуального источника, что позволяет производить это на регулярной основе. Возмож- 8 026290 но, например, производить обработку изображений, извлеченных из данных виртуального источника, на непрерывной рекуррентной основе, и исследовать их изменения. Это позволяет при наблюдении почти в реальном времени в поле, например, обнаруживать аномалии с низкой скоростью, такие как возникающие за счет движения газа к поверхности. Следует иметь в виду, что группы (группы приемников) необязательно должны быть прикреплены к донным океанским кабелям, а могут быть, например, расположены в скважине или на земле.

Также следует иметь в виду, что многокомпонентные данные могут быть коррелированы в поле, даже если матрицы поворота, которые требуются для предварительной обработки данных, еще неизвестны. Специалисты в данной области легко поймут, что обычно матрицы поворота определяют с использованием данных активного источника, и пассивные данные записывают и затем поворачивают с использованием уже известных матриц, и только тогда предварительно обработанные данные коррелируют, чтобы образовать сейсмограммы виртуального источника. Однако за счет корреляции в качестве первого этапа и сохранения (намного меньших) авто- и кросс-корреляций необработанных не повернутых компонентов необходимые матрицы поворота затем могут быть определены и применены позже. Кроме того, за счет использования виртуальных источников, созданных за счет корреляции, вместо традиционных активных источников необходимые матрицы поворота могут быть определены, даже если нет данных активного источника

В варианте осуществления настоящего изобретения, который показан в общем виде на фиг. 2, пассивная сейсмическая разведка может быть осуществлена с использованием любых операций, известных специалистам в данной области (операция 203). В проект разведки в качестве его части может быть включена спецификация размещения множества приемников. В поле приемники могут быть типично расположены поблизости от их назначенных местоположений. После этого пассивные сейсмоприемники могут быть расположены, по меньшей мере, ориентировочно в соответствии с проектом разведки (операция 205). Сейсмическими приемниками могут быть любые сейсмоприемники, известные специалистам в данной области. На фиг. 3 схематично показано, как пассивная система разведки может быть сконфигурирована на практике, когда данные собирают в морской среде.

В операции 200 может быть организован доступ к потоку данных от каждого из приемников, которые могут быть считаны. Хорошо известно, что в некоторых случаях приемники могут производить потоковую передачу данных, по меньшей мере, в течение всего процесса разведки. Понятно, что приемники, которые оставлены в поле после окончания разведки (например, ΘΒ8 приемники), могут продолжать принимать пассивные и другие сигналы, которые, однако, не записываются.

Кроме того, в одном из вариантов осуществления фильтр нижних частот может быть применен к данным в качестве предпосылки для прореживания или иной процедуры уменьшения их объема (операция 210). Следует иметь в виду, что это противоречит обычной практике в сейсмической разведке, когда задачей является обнаружение высоких частот (например, с использованием фильтра верхних частот), а не устранение высоких частот и сохранение низких частот при помощи фильтра нижних частот. В варианте осуществления данные могут быть отфильтрованы для сохранения всех частот ориентировочно ниже 5 Гц. Само собой разумеется, что в некоторых случаях верхний порог может быть немного выше (например, 10 Гц или около того), причем в некоторых случаях также может быть задан порог нижней частоты, чтобы, например, не пропускать сигнал постоянного тока.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, данные могут быть прорежены после фильтрации. Специалисты в данной области легко поймут, что одной из причин для использования фильтра нижних частот является уменьшение или устранение наложения спектров, которое может быть введено за счет последующего (или предыдущего) прореживания. В некоторых случаях данные могут быть прорежены на коэффициент 50 для 2 млн данных (т.е. может быть сохранена только каждая пятидесятая выборки), однако, вообще говоря, коэффициент прореживания данных может составлять от 10 до 100 для этой частоты дискретизации. Специалисты в данной области легко поймут, что коэффициент прореживания, который может быть применен, будет изменяться в зависимости от частоты дискретизации пассивных данных и желательной частоты дискретизации кросс-коррелированных данных. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления данные также могут быть исследованы на неповторяющиеся ошибки, такие как большие всплески данных, и удалены при их наличии.

Затем могут быть созданы один или несколько буферов входных данных (операция 280 на фиг. 2) для хранения записанных данных. Входные буферы не должны иметь какую-либо специальную форму и просто должны быть электронной памятью некоторого вида (энергозависимой или энергонезависимой), которая подходит для приема пассивных данных. Специалисты в данной области легко поймут, что буфер представляет собой просто секцию энергозависимой или энергонезависимой памяти, к которой имеет доступ приданный компьютер, микропроцессор и т.п. Однако для пояснения предполагают, что буфер (буферы) имеет такой объем, который позволяет хранить в нем один из указанных здесь выше временных интервалов. Следует иметь в виду, что эти же самые буферы могут быть использованы во множестве прогонов через алгоритм на фиг. 2. В том случае, когда операция 280 встречается во втором или последующем прогоне, предусмотрено, что буфер (буферы) может быть предварительно очищен (например, обнулен) или иным образом сброшен (например, указатель может быть установлен на точку

- 9 026290 первого или другого местоположения в буфере) для подготовки к сбору новых входных данных. Альтернативно, хранящиеся в буферах данные могут быть архивированы и могут храниться в течение ограниченного времени, например в течение дня или недели, чтобы можно было повторно исследовать не коррелированные данные, если обработка почти в реальном времени выявляет интересные или необычные обстоятельства, требующие дополнительного анализа. Следует иметь в виду, что в соответствии с настоящим изобретением термин почти в реальном времени следует понимать в широком смысле, когда он включает в себя варианты, в которых пассивные сейсмические данные могут быть накоплены в реальном времени и могут храниться локально в течение короткого периода времени (например, один день или меньше), ранее их обработки в поле в соответствии с настоящим изобретением.

Запись может быть длительной в некоторых вариантах осуществления и может продолжаться в течение значительного периода времени. Запись может быть осуществлена в течение любого подходящего промежутка времени. В варианте осуществления запись может продолжаться по меньшей мере 1 ч или до тех пор, пока не будет собрано достаточное количество данных, чтобы получить изображение желательной мишени с приемлемым качеством. В других вариантах осуществления период времени записи может лежать в диапазоне ориентировочно от 1 до 24 ч. Таким образом, буферами в операции 280 могут быть любые подходящие буферы большого размера.

В некоторых вариантах осуществления периодически может быть осуществлен тест (элемент 230 принятия решения), чтобы определить, заполнен или нет буфер (буферы). Если один или несколько буферов не заполнены (ветвь N0), то запись может быть продолжена до заполнения буфера (буферов) или до завершения ввода данных (операция 290).

В том случае, если буфер заполнен (т.е. ветвь ΥΕδ элемента 230 принятия решения), может быть проведена начальная проверка, чтобы определить, проходят или нет записанные данные базовую проверку качества (элемент 240 принятия решения). Несмотря на то что эта проверка качества может иметь различные формы, в некоторых вариантах осуществления эта проверка может предусматривать определение возможного распределения данных, вероятного отношения сигнал/шум, наличия шумов с высокой амплитудой и т.п. В других случаях наличие/отсутствие нестационарных или других шумов с высокой амплитудой, связность одной трассы с другой трассой и т.п., - все это может быть использовано для того, чтобы судить о качестве записанных данных. В некоторых случаях наблюдатель может вручную вводить одну или несколько трасс в результаты сейсмической разведки или исключать ее из них. Следует иметь в виду, что это исследование может быть проведено до и/или после взаимной корреляции, как это обсуждается далее более подробно. Если данные не проходят начальную проверку качества, то в некоторых вариантах осуществления данный алгоритм может ответвляться назад к операции 280 для сбора другого комплекта данных, который в некоторых вариантах осуществления может частично перекрываться с комплектом данных из только что рассмотренного временного интервала.

В том случае, если данные имеют приемлемое качество (т.е. ветвь ΥΕδ элемента 240 принятия решения), данные от множества приемников могут быть использованы для осуществления интерферометрии (операция 250) в соответствии с методами, хорошо известными специалистам в данной области. Более конкретно, автокорреляции и/или взаимные корреляции могут быть рассчитаны между различными трассами, чтобы создать сейсмические трассы виртуального источника (в том понимании, в котором этот термин известен специалистам в данной области).

Затем сейсмические трассы виртуального источника, которые были собраны во время предыдущей операции, могут быть исследованы, чтобы определить, имеют ли они достаточное качество, чтобы их можно было использовать для решения задач сейсмической разведки и/или мониторинга. Среди видов проверок, которые могут быть проведены, следует указать (но без ограничения) проверки отношения сигнал/шум, проверки связности одной трассы с другой трассой и т.п. Геологоразведчик типично может задавать критерии, которые должны быть использованы при отсеивании сейсмических трасс. Данные, которые удовлетворяют критериям, которые могут быть ранее заданы геологоразведчиком или сейсмическим процессором (т.е. ветвь ΥΕδ элемент 260 принятия решения), теперь представляют собой значительно уменьшенные по объему сейсмические данные виртуального источника, которые могут быть записаны в энергонезависимом запоминающем устройстве и/или переданы в центральное устройство обработки для осуществления дальнейшей обработки и использования при разведке и/или мониторинге. В некоторых случаях данные из двух или больше временных интервалов могут быть сложены вместе до проведения передачи. С другой стороны, если данные не годятся для дальнейшего использования при разведке и/или мониторинге, то, как и раньше, буфер (буферы), который содержит эти данные, может быть очищен или сброшен иным образом и в него могут быть введены для хранения новые данные.

Если обнаружено, что трасса является полезной в некотором смысле, то тогда набор (наборы) виртуальных источников, связанные с этой трассой, могут быть переданы в центр обработки в реальном времени через канал передачи данных и/или архивированы для более поздней обработка (операция 270). Наборы могут хранить до передачи или после приема, например, на накопителе на жестких дисках, накопителе на магнитной ленте, на магнитооптическом диске, на цифровом видеодиске или на другом накопителе. В любом случае, если ограничивающим фактором является объем памяти для хранения данных или скорость передачи данных или то и другое, значительно сниженный объем данных будет легче про- 10 026290 ходить через узкое место 121, ограничивающее связь.

Наконец, если в результате сейсмической разведки пришли к нужному заключению (т.е. ветвь ΥΕδ элемента 290 принятия решения), то процесс может быть закончен. С другой стороны, если необходимо собрать больше данных, то алгоритм на фиг. 2 может ответвляться назад к операции 280, которая может возвращать алгоритм на ввод данных и в режим обработки. Само собой разумеется, что данные, которые были получены в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы для решения любой задачи, для которой может быть использована обычная сейсмическая трасса.

Следует иметь в виду, что в некоторых случаях трасса виртуального источника может быть создана за счет усреднения при объединении вместе нескольких трас или иного комбинирования нескольких трас в одну трассу (до или после взаимной корреляции). В этом случае результирующую составную трассу можно сопоставить с трассой, которая была получена за счет активизации источника в географическом центре приемников, использованной для суммирования и записанной при помощи данных от приемника, который кросс-коррелирован с составной трассой.

Специалисты в данной области легко поймут, что, несмотря на то что суммирование является одним приемлемым средством для комбинирования множества трасс в одну трассу, потенциально могут быть использованы любые другие средства измерения среднего значения распределения. Например, медианный пакет, пакет усеченного среднего, пакет среднего геометрического, взвешенный пакет и т.п. могут быть использованы вместо комбинирования трасс в одну представительную трассу. Все, что требуется, если применяют среднее значение распределения, так это то, чтобы результирующая трасса отображала в некотором смысле смесь различных индивидуальных взаимных корреляций, которые используют при ее образовании. Таким образом, когда здесь используют термины суммирование или накопление, то эти термины нужно понимать как полученные с использованием как традиционных, так и нетрадиционных средств измерения среднего значения распределения.

Специалисты в данной области легко поймут, что взаимная корреляция между двумя временными рядами может быть описана как свертка одного временного ряда с обращенной во времени сверткой другого временного ряда. Таким образом, когда используют здесь термин взаимная корреляция, то его нужно понимать как содержащий также обращенную во времени свертку и аналогичные математические операции.

Кроме того, при интерпретации использованного здесь термина корреляция, этот термин следует понимать в широком смысле как содержащий взаимную корреляцию между двумя различными трассами, так и содержащий автокорреляцию трасс (т.е. взаимную корреляцию трассы с собой). Таким образом, когда указано, что пару трасс нужно выбрать для корреляции, это следует понимать как и то, что единственную трассу выбирают для автокорреляции.

Наконец, следует иметь в виду, что, несмотря на то что настоящее изобретение было описано принципиально в терминах морского (офшорного) варианта осуществления, заявленный способ также подходит и для наземного применения. При наземном применении приемники могут быть расположены на или ниже поверхности в схеме расположения через область интереса, или в стволе скважины выше, ниже или поблизости от области интереса, или там и там. Приемники могут передавать свои данные в реальном времени или через рекуррентное переходное соединение, причем данные проходят через проводной, волоконно-оптический или беспроводной канал связи или через их некоторую комбинацию.

Заключение

Подводя итог, следует отметить, что настоящее изобретение позволяет резко снизить количество данных, которые необходимо хранить и обрабатывать при проведении пассивной сейсмической разведки, причем в некоторых случаях может быть реализовано снижения объема данных в диапазоне от 200х до 3000х (крат) или больше, в зависимости от размера использованных временных интервалов и от того, как часто из них производят выборку для обработки.

В предыдущем изложении основное обсуждение было проведено относительно пассивной морской сейсмической разведки, однако это было сделано только для пояснения, а не в попытке ограничить настоящее изобретение только морской сейсмической разведкой. Специалисты в данной области легко поймут, как описанные здесь выше варианты осуществления могут быть использованы, например, при 2Ό, 3Ό, 4Ό и т.п. пассивных наземных разведках, морских разведках, разведках в нисходящих скважинах, разведках в пересекающихся скважинах или в любой их комбинации.

Кроме того, несмотря на то что варианты осуществления было описаны в терминах накопления временного интервала данных и затем авто-/кросс-корреляции данных внутри временного интервала, специалисты в данной области легко поймут, что авто- и кросс-корреляция, альтернативно, могут быть вычислены при потоковой передаче данных и затем результаты корреляции могут быть разделены на удобные временные интервалы, как уже было указано здесь выше.

Наконец, принимаемые сигналы создают пассивные сейсмические источники, которые включают в себя как природные источники, такие как океанские волны, землетрясения и т.п., так и искусственные источники, такие как буровое долото, создающее шум, буи, винты судов и т.п. Традиционные активные сейсмические источники также могут быть использованы как источники шума. В некоторых случаях

- 11 026290 может быть желательно добавлять один или несколько искусственных источников случайного сигнала, таких как (в морской среде) два или несколько буев, которые расположены поблизости друг от друга и которые периодически сближаются под действием волн, за счет чего получают случайный импульсный источник. В другом подходе может быть использовано волновое движение для подъема груза или подачи воды в бак под давлением, после чего выделяют энергию в виде импульсного источника. Если большое чисто таких устройств установить поблизости от места разведки, то можно ожидать, что полученный за счет этого источник энергии будет существенно повышать качество результирующих пассивных данных разведки. Излишне говорить, что источники намеренно созданного окружающего шума, такие как указанные выше, также могут быть использованы в 1-Ό разведке (например, в виртуальной проверочной разведке взрывом), в 2-Ό разведке, в 3-Ό разведке и/или в цейтраферной версии 1-Ό, 2-Ό, 3-Ό и т.п. разведок.

Несмотря на то что были описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены различные изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Claims (9)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ сейсмического исследования участка геологической структуры подземных слоев земли, содержащей структурные и стратиграфические характеристики, благоприятные для наличия, миграции или накопления углеводородов, который включает в себя следующие операции:

   (a) расположение множества пассивных сейсмоприемников поблизости от наблюдаемого участка подземных слоев земли;

   (b) непрерывная запись сигнала от каждого из пассивных сейсмоприемников указанного множества в местоположении поблизости от указанного множества пассивных сейсмоприемников в течение заданного периода времени с получением множества пассивных сейсмических записей;

   (c) обработка в режиме, близком к реальному времени, по меньшей мере части указанного множества пассивных сейсмических записей путем вычисления корреляции между множеством двух разных из указанных переданных пассивных сейсмических записей, чтобы получить множество сейсмограмм виртуальных сейсмических источников, причем указанное множество сейсмограмм виртуальных источников занимает объем памяти в запоминающем устройстве, который существенно меньше, чем объем памяти, занимаемый указанной по меньшей мере частью указанного множества пассивных сейсмических записей;

   (ά) передача по меньшей мере части указанного множества сейсмограмм виртуальных источников на дистанционное устройство обработки;

   (е) обработка в указанном дистанционном устройстве обработки по меньшей мере части указанного множества сейсмограмм виртуальных источников, чтобы получить изображение, отображающее по меньшей мере часть участка подземных слоев земли; и (£) использование по меньшей мере части указанного изображения для разведки участка подземных слоев земли для нахождения изменения скоростей распространения или поляризаций сейсмической волны и на наличие углеводородов.
2. 2. Способ по п.1, в котором операция (ά) содержит операцию радиопередачи по меньшей мере части указанного множества сейсмограмм виртуальных источников на указанное дистанционное устройство обработки.
3. 3. Способ по п.1, в котором операция (с) предусматривает обработку в режиме, близком к реальному времени, по меньшей мере части указанного множества пассивных сейсмических записей в местоположении поблизости от множества сейсмоприемников, чтобы получить множество сейсмограмм виртуальных источников, причем указанное множество сейсмограмм виртуальных источников занимает объем памяти, который существенно меньше, чем объем памяти, занимаемый указанной по меньшей мере частью указанного множества пассивных сейсмических записей.
4. 4. Способ по п.3, в котором местоположением поблизости от множества сейсмоприемников является морское судно, расположенное поблизости от множества сейсмоприемников.
5. 5. Способ сейсмического исследования участка геологической структуры подземных слоев земли, содержащей структурные и стратиграфические характеристики, благоприятные для наличия, миграции или накопления углеводородов, который включает в себя следующие операции:

   (a) расположение множества пассивных сейсмоприемников поблизости от исследуемого участка подземных слоев земли;

   (b) в местоположении поблизости от указанного множества приемников (Ь1) осуществление непрерывной записи сигнала от каждого из пассивных сейсмоприемников указанного множества в течение заданного периода времени, за счет чего получают множество пассивных сейсмических записей, и (Ь2) применение фильтра нижних частот к каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества для исключения частот, которые выше выбранной частоты, и прореживание каждой из пассивных сейс- 12 026290 мических записей указанного множества на заданный коэффициент с получением множества обработанных сейсмических трасс;

   (с) передача по меньшей мере части указанного множества обработанных сейсмических трасс на дистанционное устройство обработки;

   (ά) в указанном дистанционном устройстве обработки дополнительная обработка по меньшей мере части указанного множества обработанных сейсмических трасс, чтобы получить изображение, отображающее по меньшей мере часть участка подземных слоев земли; и (е) использование по меньшей мере части указанного изображения для разведки области геологической структуры подземных слоев земли.
6. 6. Способ сейсмического наблюдения по п.5, в котором операция (Ъ2) содержит следующую операцию: применение фильтра нижних частот к каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества и прореживание каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества на коэффициент 10 или больше, за счет чего получают множество обработанных сейсмических трасс.
7. 7. Способ сейсмического наблюдения по п.5, в котором операция (Ъ2) содержит следующую операцию: применение 10 Гц или ниже фильтра нижних частот к каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества и прореживание каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества на заданный коэффициент, за счет чего получают множество обработанных сейсмических трасс.
8. 8. Способ по п.5, в котором операция (Ъ2) содержит следующие операции:

   (ί) применение фильтра нижних частот к каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества и прореживание каждой из пассивных сейсмических записей указанного множества на заданный коэффициент, за счет чего получают множество фильтрованных и прореженных пассивных сейсмических записей, (ίί) выбор множества пар из указанного множества фильтрованных и прореженных пассивных сейсмических записей;

   (ш) вычисление взаимной корреляции каждой из множества указанных выбранных пар фильтрованных и прореженных сейсмических записей с получением множества обработанных сейсмических трасс.
9. 9. Способ по п.5, в котором каждый из указанных пассивных сейсмоприемников представляет собой морской пассивный сейсмоприемник, а местоположение поблизости от указанного множества указанных пассивных сейсмоприемников представляет собой морское местоположение поблизости от указанного множества пассивных сейсмоприемников.